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必修3·第3章植物的激素调节一、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。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【疑问与解答】疑问：生长素在第一侧芽的浓度为什么最高，而不向下运输到其他侧芽?解答：一般来说，顶芽是产生生长素最多的地方。而顶芽产生的生长素往下运输，离它越近的侧芽就积累越多。这是就近运输之原理。疑问：为什么离顶芽近的侧芽处积累的生长素多呢?顶芽产生的生长素往下运输,侧芽产生的生长素也往下运输,那么离顶芽远的侧芽积累的生长素不是更多吗?解答：产生的同时也会被吲哚乙酸酶分解。第一侧芽积累最多，分解少；继续向下运输，分解快，逐渐减少。故松柏呈宝塔型。疑问：牵牛花的茎可以缠绕在其它植物体上，如果测量幼茎靠近物体一侧和远离物体一侧的生长素浓度和细胞体积大小，则应该是：生长素浓度是()，细胞体积是()。解答：靠近物体的一侧生长素浓度低，远离物体的一侧生长素浓度高靠近物体的一侧的细胞体积小，远离物体的一侧的细胞体积大理由：远离物体的一侧，显然要长的长一些，即细胞体积伸长的大一些。而究其根本原因，是由于生长素分布不均造成。而对于茎来说，只有靠近物体的一侧生长素浓度低，远离物体的一侧生长素浓度高，才能造成远离物体一侧生长快。疑问：生长素浓度对植物不同器官的影响效应相同的一组是()A．根的向重力性和茎的背重力性B．植物的向光性和顶端优势C．茎的背重力性和植物的向光性D．根的向重力性和扦插枝条生根解答：答案是C。A．根的向重力性：生长素浓度高的一侧—长得慢；茎的背重力性：生长素浓度高的一侧—长得快B．植物的向光性：生长素浓度高的一侧—长得快；顶端优势：生长素浓度高的一侧—长得慢C．茎的背重力性：生长素浓度高的一侧—长得快；植物的向光性：生长素浓度高的一侧—长得快D．根的向重力性：生长素浓度高的一侧—长得慢；扦插枝条生根：生长素浓度高的一侧—长得快⑥生长素类似物的应用：a、在低浓度范围内：促进扦插枝条生根——用一定浓度的生长素类似物溶液浸泡不易生根的枝条，可促进枝条生根成活；促进果实发育；防止落花落果。b、在高浓度范围内，可以作为除草剂。〖生长素与生长素类似物〗生长素是植物激素，对植物生长发育起显著的作用，自然界的有吲哚乙酸、吲哚乙腈、4-氯吲哚乙酸、吲哚丁酸、苯乙酸等。但生长素再植物体内合成极少，为了农业生产等方面，人们会合成一些类似物，主要有吲哚丙酸、萘乙酸、萘氧乙酸、4-碘苯氧乙酸等。以达到催熟、插枝、无子果实等目的。【经典试题·2007年广东】某同学发现了一株花色奇特的杜鹃花，于是采摘了部分枝条，打算用扦插的方式进行繁殖。下列关于该实验的叙述，正确的是A．采摘的枝条中，芽较多的较嫩枝条相对来说更容易生根B．生长素促进生根效果与生长素处理枝条的时间长短成正比C．生长素类似物有一定的毒性，实验结束后应妥善处理废液D．可发现两个不同的生长素浓度，促进根生长的效果相同〖命题立意〗本题考查的是生长素及其类似物的作用与特点。〖试题解析〗ACD吲哚乙酸是生长素，不能作为诱变剂。不是顶芽产生的生长素少于侧芽，而是产生后就向下运输了，导致侧芽处积累的生长素多。受重力作用,生物素向下运输，向地侧生长素多，背地侧生长素低，说明根的背地侧生长得快，向地侧生长得慢，是因为向地侧生长素浓度过高，从而抑制了向地侧的生长。芽能产生生长素，促进生根，故A项是正确的。人工合成的植物生长发育有调节作用的化学物质称为植物生长调节剂，