有关生长素与植物向光性的定点分析
有关生长素与植物向光性的定点分析
高中生物“植物的激素调节”中有这样一段话：……植物之所以能够显示出向光性，是因为在单侧光的照射下，生长素在背光一侧比向光一侧分布多。这样，背光一侧的细胞纵向伸长生长得快，结果使得茎朝向生长慢的一侧弯曲，也就是朝向光源的一侧弯曲。”由于上述内容只是一些概念性的描述，所以学生在解答有关植物向性问题时全凭感觉去理解，没有统一的标准，解题时出错率就相当高。对此，笔者在教学实践中，根据自己的教学体会，摸索出一种简便易懂的解题方法——生长素与植物向性的定点分析。
一、生长素定点分析的理论基础
课文中提到：植物茎的向光生长是由于单侧光引起了生长素分布不均，单侧光使生长素在背光一侧比向光一侧分布多，从而使背光一侧的细胞纵向伸长比向光一侧的快，结果使茎向向光一侧弯曲生长，表现出向光性。在这里有3个问题要引起注意：（1）产生生长素的部位是尖端，单侧光只能使该部位生长素分布不均（可能是单侧光引起器官尖端不同部位产生电位差，向光一侧带负电荷，背光一侧带正电荷。由于弱酸性的吲哚乙酸阴离子向带正电荷的背光一侧移动，故背光一侧生长素分布的比较多）。（2）发生生长弯曲的部位在尖端下面的一段。（3）生长素分布较多的一侧细胞纵向伸长较快，生长素分布较少的一侧细胞纵向伸长较慢。在这3个问题中，单侧光引起生长素分布不均，暗示生长素在茎尖端有横向运输的能力；发生弯曲部位在尖端的下部，表明生长素有极性运输的能力（只能从植物形态学的上端向下端运输）；生长素分布较多的一侧细胞纵向伸长较快，反之较慢，表明生长素促进生长与其浓度有关。
二、定点分析的基本模式
根据有无光刺激和光刺激的方式不同，笔者总结了图1～图3的3个基本模式（平面图）。
图1 图2 图3
图中Ⅰ表示茎的尖端（感光部位），Ⅱ表示尖端下面的一段（生长弯曲的部位）。A、B表示尖端的两侧：C、D表示尖端下面一段的两侧。（A、B、C、D同时也可表示生长素量的多少）
模式说明：
图1、图2中的胚芽鞘分别处于无光和垂直光的环境，尖端（Ⅰ）产生的生长素，由于无单侧光的刺激，故A对两侧生长素分布均匀（不发生横向运输），那么A 侧向其下部（Ⅱ）C侧极性运输的生长素素量与B侧向D侧运输生长素的量是相等的，即C、D两侧细胞纵向伸长的速度相等。所以，它们都表现为直立生长。
图3中的胚芽鞘处于单侧光照射的环境中，尖端（Ⅰ）产生的生长素，在单侧光的刺激下，由向光一侧（B侧）向其背光一侧（A侧）横向运输，结果A侧生长余量多于B侧；那么A侧向其下部C侧极性运输的生长素量比B侧向D侧运输的生长素量要多，即C侧细胞纵向伸长的速度比D侧要快，结果表现为向光源方向生长，即为向光性。
三、定点分析法的解题技巧及应用
在有关“生长素”内容的教学中，以定点分析法的基本模式为基础，对不同实例的外界条件，如光照方向、阻断装置等进行分析，搞清生长素的产生、流向及分布，能确保解题快速并准确无误。下面笔者根据课本和有关实例，着重从光刺激、阻断装置和重力刺激对植物向性的影响，来简述一下此分析法的具体应用过程（箭头表示生长素的流向，星号表示非流向）。
1．快速、准确解答有关向光性的实例
图4
解析：图4中的（1）因B侧有单侧光照，B→A，故A＞B；又因A→C，B→D，所以C＞D，即C侧向D侧弯曲生长（向光性），与锡箔遮盖无关。
图4中（2）因Ⅰ处被云母片分隔为左右互不相通的两部分，虽然B侧有单侧光照射，但B★A，故A＝B；又因A→C，B→D，所以C＝D，即直立生长。
图4中（3）因Ⅰ处被云母片分隔为上下互不相通的两部分，虽然B侧有单侧光照射，即B→A，故A＞B；但因A★C；B★D，所以C、D两侧无生长素，即不生长。
图4中（4）因Ⅰ处被云母片横截了一半（B侧），垂直光照射顶端，B★A 故A＝B；但因A→C，B★D，所以C＞D，即C侧向D侧弯曲生长。
同理可推测：图4中（5）向D侧弯曲生长；图4中（6）向D侧弯曲生长；图4中（7）直立生长；图4中（8）向D侧弯曲生长。
2．快速、准确解答有关重力引起的向性实例
以现行高中生物课本中“根的向地生长和茎的背地生长”为例来说明因重力引起生长素分布不均而导致植物向性的原因。
图5
图5中甲图若处于失重状态：就根部来看，因A★B，故A＝B，又因A→C，B→D，所以 C＝D，即水平方向生长。同样地，茎部也是水平方向生长。
甲图若处于正常状态：就根部来看，因重力作用，它有横向运输的能力，即A→B，故B＞A。又因A→C，B→D，所以D＞C。这里要说明的是幼根对生长素的敏感程度远大于茎部，因此D侧的生长素浓度相对值较高，反而抑制该侧细胞的生长；而C侧生长素浓度较低，则促进了该侧细胞的生长，根就表现为向地生长。就茎部来看，它也有横向运输能力，即A′→B′，故B′＞A′，又因A′→C′，B′→D′所以，D′＞C′，即D′侧向C′侧弯曲生长，茎就表现为背地生长。结果如图5中的乙图所示。从中我们还可以进一步理解：“低浓度促进生长，高浓度抑制生长”是相对的，并且同一株植物的不同器官对生长素浓度的反应也是不一样的。