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植物的激素调节【自学导引】一、植物的向性运动1．概念：植物体受到单一方向的外界刺激而引起的定向运动。2．原因：植物体表现出向性运动与植物体内一种特殊的化学物质生长素的调节作用有关。3．意义：向性运动是植物对于外界环境的适应性。二、生长素的发现1．植物生长素的发现过程：生长素是发现最早的一种植物激素，它是科学家在研究植物向光性过程中发现的。其过程大致分为三个阶段：(1)达尔文实验序号实验条件实验现象推论或结论实验一有尖端，单侧光照射①弯向光源生长植物的生长具有②向光性实验二切去尖端，单侧光照射③不生长，④不弯曲胚芽鞘的生长和弯向光源可能与⑤尖端有关实验三胚芽鞘尖端罩锡箔小帽，单侧光照射⑥直立生长（1）胚芽鞘的感光部位⑧弯向光源。（2）胚芽鞘的⑨尖端可能会产生某种物质，促使胚芽鞘生长实验四胚芽鞘尖端下部用锡箔遮住，并用单侧光照射⑦尖端生长(2)温特实验序号实验条件实验现象结论实验一切去尖端，一侧放接触过尖端的琼脂块①弯向相对的一侧生长胚芽鞘的④尖端确实能产生某种物质，这种物质从⑤尖端运输到⑥下部，促使⑦下部某些部位生长实验二切去尖端，一侧放未接触过尖端的琼脂块②不生长，③不弯曲(3)分离命名1934年，荷兰科学家郭葛等人从一些植物中分离出了促进生长的化学物质吲哚乙酸，并取名为生长素。2．植物激素：在植物体内合成的，从产生部位运输到作用部位，并且对植物体的生命活动产生显著的调节作用的微量有机物，称为植物激素。三、生长素的生理作用——调节生长1．作用特点：两重性2．两重性的原因：与生长素的浓度和植物器官种类等有关。低浓度的生长素可以促进植物生长，而高浓度的生长素可以抑制植物生长，同一植物的不同器官对生长素浓度的反应不一样。3．生长素生理作用的典型例证：(1)向光性：引起植物向光性的外界刺激是单侧光。调节过程是：单侧光引起生长素在背光一侧比在向光一侧分布多，背光一侧的细胞纵向伸长生长得快。(2)顶端优势：植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象。是因为顶芽产生的生长素向下运输，积累在侧芽部位，使侧芽生长受到抑制的缘故。四、生长素在农业生产中的应用1．修剪整枝，提高作物产量：根据顶端优势的原理，采取一定的生产技术措施来提高农作物的产量。2．生长素类似物在农业生产中的应用(1)促进扦插的枝条生根：用一定浓度的生长素类似物溶液浸泡插枝的下端，插枝就容易成活。(2)促进果实发育：根据这个原理，在没有授粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，可以获得无籽果实。(3)防止落花落果。五、其他植物激素1．种类：(1)赤霉素(2)细胞分裂素2．调节关系：植物生命活动调节的基本形式是激素调节。植物的生长发育过程中不是受单一激素的调节，而是由多种激素相互协调、共同调节的。【思考导学】1．夏天、向日葵幼嫩的圆形花盘总是随着太阳的转动而转动，其原因是什么？答案：向日葵幼嫩的圆形花盘总是随着太阳的转动而转动，这是对单侧光刺激而引起的反应，单侧光引起圆形花盘背光一侧生长素分布多，向光一侧生长素分布少，因此花盘总是向着光源方向生长，表现为随太阳的转动而转动。2．胚芽鞘的感光部位、产生生长素的部位、向光弯曲部位和生长素的运输方向各是什么？答案：胚芽鞘的感光部位是尖端；产生生长素的部位是尖端；向光弯曲生长的部位是尖端下段；生长素的运输是由尖端向尖端下段运输，促进尖端下段的生长。3．胚芽鞘具有向光性，原因是单侧光引起生长素分布不均，引起生长素分布不均的部位在哪里？答案：胚芽鞘既是生长素的产生部位又是感光部位，单侧光引起生长素分布不均的部位是尖端。【思考导学】1．胚芽鞘尖端的作用(1)胚芽鞘尖端是产生生长素的部位。胚芽鞘尖端不管有光还是无光都能产生生长素，光不是胚芽鞘尖端产生生长素的条件，但是单侧光可以改变尖端产生生长素后的分布，单侧光导致尖端背光一侧生长素分布多，向光一侧分布少。(2)“感尖，弯尖下”。胚芽鞘尖端是感受单侧光刺激的部位，而不是弯曲部位。向光弯曲的部位是尖端下段。由于单侧光改变了尖端生长素的分布，通过极性运输，运输到尖端下段，导致尖端下段背光侧生长素分布多，向光侧少，所以尖端下段向光弯曲生长。2．植物茎向光性产生的原因(如下图)(1)四周均匀光照或无光：尖端产生生长素→均匀极性运输→尖端以下各部位生长素浓度分布均匀→各部分生长均匀→直立生长。(2)单侧光→尖端→影响生长素运输可见向光性产生的内部因素是生长素分布不均，外部因素向单侧光的照射。3．理解生长素生理作用的两重性生长素在植物体内的生理作用具有两重性，一般来讲既能促进，又能抑制。这种特性与生长素的浓度及植物器官的种类有关。①一般地说，生长素只有在低浓度时才会促进生长，高浓度则会抑制生长。②同一植物的不同器官对生长素的反应不同，一般地说，从根→芽→茎对生长素的敏感性依次降低。每一种器官都有一个促进生长的最适宜的生长素浓度，在适宜浓度范围内，随着浓度的增大，对生长的促进作用逐渐增强；超过最适浓度后，再加大生长素的浓度，对生长的促进作用逐渐减弱；当浓度增大到一定的临界线后，再继续增大则会对生长起抑制作用。促进茎生长的最适浓度对芽和根具有抑制作用；同样，促进芽生长的最适生长素浓度也对根具有抑制作用。③生长素对不同器官的作用不一样，因此浓度的高低也具有相对性。10-8mol/L是芽生长的最适浓度，在此浓度时对芽生长的促进作用最强，也能促进茎的生长，因此10-8mol/L对芽和茎来讲属低浓度范围，而对根来讲则属高浓度，不仅不促进根的生长，反而会抑制根的生长。4．生长素的运输方式和方向顶芽产生的生长素向下运输到侧芽，使侧芽生长素浓度过高而生长受到抑制，顶芽因生长素浓度适宜而优先生长，同一种生物芽的敏感度是相同的。很显然，这种由顶芽向侧芽的运输是由低浓度向高浓度的运输，需要消耗能量，应属主动运输。实验证明生长素在茎内的运输方向是从植物体的形态学上端向下端运输，而不能逆向，即极性运输。5．茎的背地性，根的向地性(1)起因：地心引力→生长素分布不均→生长不均匀(4)从根的向地性与茎的背地性可知根的正常生长要求的生长素浓度较茎的正常生长要求的生长素浓度低，即根对生长素的敏感性强，其次是芽，再次是茎。(5)结合向光性产生可总结使生长素分布不均匀的因素：具体情况如下图：6．正确理解植物激素的定义对于植物激素，可以明确以下几点：①植物激素由植物体的一定部位产生，没有专门的分泌器官。②植物激素也具有高效性，在植物体内的含量非常微小，而生理作用显著。③植物激素主要有五大类：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯。这些激素的生理作用大致可以分为促进和抑制两个方面。④植物的生长发育不是受单一激素的控制，而是受多种激素协调作用所控制的。7．注意对生长素发现过程的实验现象的分析和结论的得出，培养实验分析能力生长素的发现涵盖了生物学中许多实验的设计过程，如设计严密的逻辑思维过程，现象的观察，结果的记录，结果的分析及结论的确定等方面。学好该内容有利于培养学生的科学素质和探索能力。生长素发现的早期研究可列表如下：发现者实验方法实验现象实验结论1880年达尔文单侧光照射草胚芽鞘弯向光源生长具有向光性胚芽鞘的尖端可能会产生某种物质，这种物质在单侧光的照射下对胚芽鞘下面的部分产生某种影响切去胚芽鞘的尖端，单侧光照射不生长，也不弯曲向光性可能与尖端有关胚芽鞘尖端用一个锡箔小帽罩起来，单侧光照射直立生长感受光刺激的部位在尖端用锡箔遮住胚芽鞘尖端下段，给予单侧光照射弯向光源生长弯曲部位在尖端下面1928年温特与胚芽鞘尖端接触过的琼脂块放在切去尖端的切面的一侧向放琼脂的对侧弯曲生长胚芽鞘的尖端确实能产生某种物质，这种物质从尖端运输到下部促使下部生长把没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂小块放在切去尖端的胚芽鞘切面的一侧不生长，也不弯曲8．注意单侧光对生长素分布的影响在植物体内，产生生长素的部位主要是具有分生能力的组织，特别是芽的顶端分生组织。芽的顶端分生组织产生的生长素能源源不断地向下运输。单侧光只影响生长素的分布，而不影响生长素的合成，在单侧光的作用下，芽顶端产生的生长素在向下运输的过程中，使背光一侧分布多，而向光一侧分布少，背光一侧的细胞纵向伸长的快，结果茎向生长慢的一侧弯曲，即向光源弯曲生长。9．了解其他植物激素的生理作用(1)赤霉素赤霉素突出的生理作用是促进茎的伸长，引起植株快速生长。水稻恶苗病病株的茎秆突长，就是赤霉素对茎秆伸长起了促进作用的结果。赤霉素对于促进矮生植物茎秆伸长有特别明显的效果。赤霉素还有解除休眠和促进萌发的作用。例如，刚收获的马铃薯块茎，种到土里不能萌发，原因是刚收获的马铃薯块茎要有一定的休眠期，在渡过休眠期以后，才能够萌发。如果用赤霉素处理马铃薯块茎，则能解除它的休眠。赤霉素对于种子也有解除休眠、促进萌发的作用。(2)乙烯乙烯是植物体内产生的一种气体激素，也广泛地存在于植物的多种组织中，特别在成熟的果实中更多。乙烯能促进果实成熟，一箱水果中，只要有一个成熟的水果，就能加速全箱水果的成熟。这是因为一个水果放出的乙烯，能够促使全箱水果都迅速成熟，用乙烯来处理瓜类植物的幼苗，能增加雌花的形成率，有利于瓜类的增产。此外，乙烯还有刺激叶子脱落、抑制茎的伸长等作用。(3)脱落酸脱落酸存在于植物的许多器官中，如叶、芽、果实、种子和块茎中都含有一定数量的脱落酸。脱落酸是一种生长抑制剂。它能抑制植物的细胞分裂，也能抑制种子的萌发，特别是对于大麦、小麦种子萌发的抑制作用更为明显。此外，据报道，植物之所以有向光性，不但因为它的背光一侧生长素含量增加，而且还因为它的向光一侧所含的抑制激素——脱落酸含量增加。脱落酸还能促进叶片等的衰老和脱落。在温带地区的秋末冬初，落叶树纷纷落叶，棉铃在未成熟以前常常大量脱落，这些都与脱落酸的作用密切相关。10．理解植物激素间的相互作用在植物生长发育的过程中，任何一种生理活动都不是单一激素的控制，而是各种激素相互作用的结果。也就是说，植物的生长发育过程，是受多种激素的相互作用所控制的。例如，细胞分裂素促进细胞增殖，而生长素则促进增殖的子细胞继续增大。又如，脱落酸强烈地抑制着生长，并使衰老的过程加速，但是这些作用又会被细胞分裂素解除。再如，生长素的浓度适宜时，促进植物的生长，同时开始诱导乙烯的形成。当生长素的浓度超过最适浓度时，乙烯的含量增加，而当乙烯对细胞生长的抑制作用超过了生长素促进细胞生长的作用时，就会出现抑制生长的现象。研究激素间的相互关系，对于生产实践有着重要的意义。11．生长素类似物在农业生产中的应用(1)促进扦插枝条生根促进生根和促进生长都是生长素的功能，不能混为一谈。促进生长是指促进细胞的纵向伸长，使细胞体积增大；促进生根是促进植物长出不定根，促进了细胞的分裂和分化，使细(2)促进果实发育发育着的种子会合成大量的生长素，促进子房发育成果实，因此在未授粉的雌蕊柱头上涂以一定浓度的生长素(或类似物)，子房就发育成果实，形成无籽果实。该果实由母本子房壁发育来的，故与母本具有相同的遗传物质，染色体数目相同，性状相同。(3)防止落花落果生长素能促进子房发育成果实，所以未完成双受精的花蕾或完成双受精但种子发育不良的子房，因为缺少生长素，就可能导致子房停止发育，造成落蕾落铃。农业生产上常用一定浓度的生长素类似物喷洒植株可以达到保蕾保铃的效果。【例题解析】［例1］(2001年广东河南高考题)如下图所示，将植物横放，茎弯曲向上生长，根弯曲向下生长。这与重力影响生长素的分布和根、茎对生长素的敏感性不同有关。下列分析正确的是A．A处生长素浓度较B处高，茎对生长素敏感性高，A处生长受抑制，B处生长快，茎向上生长B．D处生长素浓度较C处高，根对生长素敏感性高，D处生长受到抑制，C处生长快，根向下生长C．C处生长素浓度较D处高，根弯曲向下生长D．B处生长素浓度较A处高，茎弯曲向上生长解析：单侧光照射和地心引力(重力)都可以改变生长素在植物体内的分布，从而引起植物的向性生长。重力引起生长素的分布情况是：近地一侧分布得多，背地一侧分布得少。由于生长素作用的双重性及植物根和茎对生长素的敏感程度不同(根生长需要的生长素浓度低，茎生长