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学大教育第1页共12页高考专题复习—植物的激素调节一、植物生命活动调节的基本形式：激素调节1、植物的向性运动（1）概念：是植物体受到单一方向的外界刺激（如光、重力等）而引起的定向运动。（2）外界刺激：光照、重力、温度、湿度、化学物质、各种射线等。（3）原因：与生长素的调节有关（4）类型①向光性：茎的向光性、根的背光性②向地性：根的向地性③背地性：茎的背地性④向水性：根对水的感受部位是根尖，有向水源生长的趋势，表现为向水性。⑤向肥性：根的向肥性。当植物生长在一侧肥力充足，另一侧肥力不充足的条件下，肥力充足一侧的根生长的将明显发达，从而说明根的生长具有向肥性。⑥向触性：植物器官在接触到固体而产生方向性的反应。这个方向性的反应是因生长改变所造成，例如豆科的卷须接触柱子后会产生缠绕反应。牵牛花花的茎和黄瓜卷须的前端接触到支架，就向接触的方向卷曲，边卷曲、边生长。2、植物的感性运动（1）概念：植物体受到不定向的外界刺激而引起的局部运动，称为感性运动。作用机理较为复杂，但是发生感性运动的器官多半具有腹、背两面对称的结构。（2）类型感性运动一般分为感夜性、感震性和感触性等，但各自的作用机理却有所不同。①感夜性：主要是由昼夜光暗变化引起的。蒲公英的花序、睡莲的花瓣、合欢的小叶等昼开夜合；而烟草、紫茉莉、月见草等植物的花则相反是夜开昼合。②感温性：温度变化而引起的，如郁金香从冷处移到暖处3min～5min就可开放。③感震性：含羞草的感震运动是由于其复叶的叶柄基部叶褥细胞的膨压变化引起的。④感触性二、生长素的发现过程1、达尔文的实验：过程：早在1880年达尔文父子进行向光性实验时，首次发现植物幼苗尖端的胚芽鞘在单方向的光照下向光弯曲生长，但如果把尖端切除或用黑罩遮住光线，即使单向照光，幼苗也不会向光弯曲。他们当时因此而推测：当胚芽鞘受到单侧光照射时，在顶端可能产生一种物质传递到下部，引起苗的向光性弯曲。2、詹森的实验：过程：设置两个实验组：A组：将胚芽鞘顶端切掉，用单侧光照射，观察胚芽鞘的生长情况。B组：在胚芽鞘顶端插入琼脂片，用单侧光照射，观察胚芽鞘的生长情况。结果：A组直立生长，B组向光生长。实验结论：胚芽鞘顶尖产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。（不足之处：该实验不能排除使胚芽鞘弯曲的刺激是由尖端产生，而不是由琼脂片产生。）3、拜尔的实验：过程：拜尔在黑暗的条件下，将切下的燕麦胚芽鞘顶端移到切口的一侧，胚芽鞘会向另一侧弯曲生长。实验证明：胚芽鞘的弯曲生长，是因为顶尖产生的刺激在其下部分布不均匀造成的。4、温特的实验：过程：A把放过尖端的琼脂小块，放在去掉尖端的胚芽鞘切面的一侧，胚芽鞘向学大教育第2页共12页对侧弯曲生长；B把未放过尖端的琼脂小块，放在去掉尖端的胚芽鞘切面的一侧，胚芽鞘不生长不弯曲。实验结论：胚芽鞘尖端产生了某种物质，并运到尖端下部促使某些部分生长。5、1934年，荷兰科学家郭葛等人分离出该物质，化学名称吲哚乙酸，是在细胞内由色氨酸合成的，取名为生长素，它能促进细胞纵向伸长生长。生长素只能从形态学上端运输到下端，而不能倒过来运输。胚芽鞘：单子叶植物胚芽外的锥形套状物。胚芽鞘为胚体的第一片叶，有保护胚芽中更幼小的叶和生长锥的作用。胚芽鞘分为胚芽鞘的尖端和胚芽鞘的下部，胚芽鞘的尖端是产生生长素和感受单侧光刺激的部位和胚芽鞘的下部，胚芽鞘下面的部分是发生弯曲的部位。琼脂：能携带和传送生长素的作用；云母片是生长素不能穿过的。琼脂，学名琼胶，英文名agar，又名洋菜，冻粉。主要是由石花菜、江蓠菜、鸡毛菜等红藻用热水提取出来的一种海藻多糖。是人类最早开始使用的胶凝剂。其特点是具有凝固性、稳定性，能与一些物质形成络合物等物理化学性质，可用作增稠剂、凝固剂、悬浮剂、乳化剂、保鲜剂和稳定剂。云母是含锂、钠、钾、镁、铝、锌、铁、钒等金属元素并具有层状结构的含水铝硅酸盐族矿物的总称。主要包括白云母、黑云母、金云母、锂云母等。6、生长素的发现对植物向光性的解释①产生条件：单侧光②感光部位：胚芽鞘尖端③产生部位：胚芽鞘尖端④作用部位：尖端以下生长部位⑤作用机理：单侧光引起生长素分布不均匀→背光侧多→生长快（向光侧少→生长慢）→向光弯曲。尖端是指顶端1mm范围内。它既是感受单侧光的部位，也是产生生长素的部位。尖端以下数毫米是胚芽的生长部位，即向光弯曲部位。三、植物激素1、生长素（IAA）（1）化学成分：吲哚乙酸，分子式为C10H9O2N（2）合成部位：植物体内的生长素主要在叶原基、嫩叶和正在发育着的种子中产生。成熟的叶片和根尖也产生少量生长素。植物体内的生长素是由色氨酸通过一系列中间产物而形成的。其主要途径是通过吲哚乙醛。吲哚乙醛可以由色氨酸先氧化脱氨成为吲哚丙酮酸后脱羧而成，也可以由色氨酸先脱羧成为色胺后氧化脱氨而形成。然后吲哚乙醛再氧化成吲哚乙酸。另一条可能的合成途径是色氨酸通过吲哚乙腈转变为吲哚乙酸。（3）运输①横向运输：只有尖端才具有横向运输，从而导致生长素在尖端分布不均匀。而尖端以下部位不能横向运输。学大教育第3页共12页②极性运输：生长素在植物体内的运输具有极性，即生长素只能从植物的形态学上端向下端运输，而不能向相反的方向运输，这称为生长素的极性运输。其它植物激素则无此特点。③极性运输的原因：各细胞底部细胞膜上有携带生长素的载体蛋白，顶端细胞膜上没有这种蛋白质分子，生长素只能从细胞底部由载体蛋白带出再进入下面的细胞。故生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下端，而不能从形态学的下端运输到形态学的上端（茎是由茎尖到基部，根也是由根尖到基部）。【疑问与解答】疑问：生长素只能从形态学上端运输到下端。请问什么是形态学上端呢？在根部生长素的运输是从分生区到伸长区，那么这是属于从形态学上端到下端还是从下到上呢？解答：①在根部生长素的运输是从分生区到伸长区，那么这是属于从形态学上端到下端。先长出的部分称为形态学下端，后长出的称为上端。因此生长素都是由后长出的部分（上端）向先长出的部分（下端）运输。②关于形态学上端和下端问题：一棵植物一般分为根，茎，叶等器官，植物一般直立生长，根一般生活在土壤里即地面以下，而茎叶等生活在地面以上。生长素产生部位一般是芽和幼叶，根尖也会产生生长素。但这些生长素要运输到作用部位。这里就涉及到运输方向的形态学上端和下端问题：以地面为基准，靠近地面的都是下端，远离地面的都是上端！对根来说，根尖是上端。对茎来说，茎尖是上端。生长素运输方向从形态学上端运输到下端，而不能倒过来运输！④运输方式：主动运输（需载体，要耗能）（4）分布：生长旺盛的部位（作用部位）【疑问与解答】疑问：植物体的根部生长素的分布到底是伸长区多还是分生区多？为什么？解答：伸长区多，生长素的功能是促进细胞生长。产生分生区多、分布伸长区多。由分生区产生，通过植物形态学的上端向下端运输到伸长区。生长素总是由形态学上端向形态学下端运输的。（5）作用机理：促进细胞的纵向伸长（细胞体积增大）植物细胞的最外部是细胞壁，细胞若要伸长生长即增加其体积，细胞壁就必须相应扩大。细胞壁要扩大，就首先需要软化与松弛，使细胞壁可塑性加大，同时合成新的细胞壁物质，并增加原生质。实验证明，用生长素处理燕麦胚芽鞘，可增加细胞壁可塑性，而且在不同浓度的生长素影响下，其可塑性变化和生长的增加幅度很接近，这说明生长素所诱导的生长是通过细胞壁可塑性的增加而实现的。生长素促进细胞壁可塑性增加，并非单纯的物理变化，而是代谢活动的结果。因为，生长素对死细胞的可塑性变化无效；在缺氧或呼吸抑制剂存在的条件下，可以抑制生长素诱导细胞壁可塑性的变化。（6）生理作用学大教育第4页共12页①从细胞水平上看：生长素可以影响细胞的伸长、分化②从器官水平上看：生长素可以影响器官的生长、衰老③两重性：对于植物同一器官而言，低浓度的生长素促进生长，高浓度的生长素抑制生长。浓度的高低是以生长素的最适浓度划分的，低于最适浓度为“低浓度”，高于最适浓度为“高浓度”。在低浓度范围内，浓度越高，促进生长的效果越明显；在高浓度范围内，浓度越高，对生长的抑制作用越大。④同一株植物的不同器官对生长素浓度的反应不同：根、芽、茎最适生长素浓度分别为10-10、10-8、10-4（mol/L）。细胞成熟情况：幼嫩的细胞对生长敏感，老细胞对生长素比较迟钝。植物类型：双子叶植物一般比单子叶植物对生长素敏感。⑤两重性的典型现象——顶端优势顶端优势又叫先端优势，是极性生长表现形式之一，是指植物的顶芽优先生长而侧芽受到抑制的现象。产生的原因：由顶芽形成的生长素向下运输，使侧芽附近生长素浓度加大，由于侧芽对生长素敏感而被抑制；同时，生长素含量高的顶端，夺取侧芽的营养，造成侧芽营养不足。顶端优势的原理在果树整枝修剪上应用极为普遍，人工切除顶芽，就可以促进侧芽生产，增加分枝数。在生产实践中经常根据顶端优势的原理，进行果树整枝修剪，茶树摘心，棉花打顶，以增加分枝，提高产量。生长素的运输与茎的向光性一、横向运输1．作用机理所谓横向运输就是指生长素由茎（光源）的一侧横向移动到另一侧（背光）的运输方式。由此造成的生长素分布不均匀实际上应与电荷分布有关。我们知道，生长素即吲哚乙酸（IAA）是带弱酸性的，在细胞中常以阴离子（IAA-）形式存在，而对植物来说，单方向的光照会引起器官尖端不同部位产生电势差，向光一侧带负电荷，背光一侧带正电荷。这样一来，生长素带弱酸性的阴离子则向带正电荷的背光一边移动，再向下运输，从而引起尖端下背光一侧生长素分布多，细胞纵向伸长快，向光一侧分布少，细胞纵向伸长慢，使植物弯向光源生长。那么植物在怎样的条件下会发生横向运输？2．影响横向运输的因素单侧光：生长素发生横向运输引起向光性与单侧光密切相关。为什么单侧光会引起横向运输？主要是由于植物的受光不均匀。假如将照射植物的单侧光改成直射光使之受光均匀或不照光，则植物不出现向光性生长。这是因为在这种情况下，电荷分布均匀，此时生长素只进行极性运输，而不表现横向运输，说明单侧光是引起生长素横向运输的原因之一。尖端：横向运输不可缺少的部位。横向运输确实只发生在尖端部位，为什么其他部位不能发生？这是因为横向运输要发生除单侧光和生长素外，还得看其是否有对光敏感的物质存在，即与能感受光刺激部位有关，因为无论哪种刺激，它们作用于细胞的首要条件是能够为细胞所识别和接受，茎的尖端存有对光敏感的物质，是感受光刺激的部位；若植物具有该部位，就能接受光的刺激（识别）从而引起电荷的分布不均匀，促进产生的生长素进行横向运输，若生长素位于琼脂上，琼脂块是无活性的，其上无对光敏感的物质分布。故对光不敏感，不能接受光刺激，也就无电荷分布不均匀的问题，不出现横向运输，不学大教育第5页共12页表现向光性。同理，植物尖端以下也没有对光敏感的物质不能接受光刺激，也就无横向运输阻隔物：假如作处理（云母片——不透水）则不发生向光性，也就是说横向运输没有进行；且生长素不能发生绕道的横向运输，其尖端下部也不发生横向运输。其实横向运输还受重力的影响如根的向地性，茎的负地性生长。琼脂：能携带和传送生长素的作用；云母片是生长素不能穿过的。横向运输发生在尖端造成尖端生长素分布不均匀，但为什么发生弯曲的部位却在尖端下呢？原来，光有横向运输还不足以引起茎的向光性，茎的向光性还与另一运输方式——极性运输有关。二、极性运输我们知道，植物产生生长素的部位往往是顶端分生组织，如茎尖、芽尖。但发生弯曲的部位却在尖端下一点，其它各处如何获得生长素——通过极性运输获得。1．作用机理极性运输在促进植物的生长中极为重要，单侧光引起生长素分布后若没有极性运输，向光性是难以实现的。所谓极性运输是指从植物形态学的上端向下端运输，而不能倒转。如：将植物幼苗切下倒置，生长素就会从位于下面幼苗的顶端向上运输。现在我们已经知道，生长素的极性运输属于一种主动运输，需要能量和载体蛋白，而携带生长素的载体蛋白位于细胞底部细胞膜上，顶部则没有，这就促使IAA分子（生长素分子）在薄壁组织中（或韧皮部中）顺序穿过一个个细胞向植株下部运行，不断从细胞底部由载体带出再进入下一个细胞；若倒过来则由于细胞顶端无