18-19 第1单元 第1章 第1节 生长素的发现及其作用

第一章植物生命活动的调节

第一节生长素的发现及其作用

一、生长素的发现

1．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

植物体之所以会表现出向性运动，这和植物体内的一类特殊化学物质有关。

(3)实例

植物的向光性、茎的背地性、根的向地性。

2．生长素的发现

(1)实验

①达尔文实验

ⅰ.取材：草的胚芽鞘。

ⅱ.条件：单侧光照射。

ⅲ.操作及现象

现象：直立生长现象：向光源弯曲生长

ⅳ.结论：胚芽鞘的向光性与单侧光照有关。

②科学家的遮光实验

A．锡箔罩住尖端B．锡箔罩住尖端下面一段

ⅰ.现象：A.生长但不弯曲B．弯曲生长

ⅱ.结论：证明感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端。

③詹森实验

A B

切去尖端胚芽鞘切面上放一明胶薄片，再放上切下的尖端

ⅰ.现象：A.不生长、不弯曲B．向光弯曲生长。

ⅱ.结论：胚芽鞘尖端产生的影响可透过明胶薄片传递给下部。

④拜耳实验

ⅰ.处理：切下尖端，放回胚芽鞘一侧，无单侧光照。

ⅱ.现象：弯曲生长。

ⅲ.结论：证明胚芽鞘弯曲生长，是因为尖端产生的影响在尖端以下分布不均匀造成的。

⑤温特实验

ⅰ.处理：把接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧。

ⅱ.现象：胚芽鞘会朝对侧弯曲生长。

ⅲ.结论：胚芽鞘尖端能产生某种化学物质，造成胚芽鞘弯曲生长。

⑥郭葛实验

ⅰ.处理：将混有吲哚乙酸的琼脂块放在胚芽鞘切面的一侧。

ⅱ.现象：胚芽鞘向对侧生长。

ⅲ.结论：胚芽鞘产生的能够促进生长的物质是吲哚乙酸。

(2)小结

①生长素：吲哚乙酸具有促进植物生长的功能，因此命名生长素。

②感受光刺激的部位：胚芽鞘的尖端。

③朝向光弯曲的部位：胚芽鞘尖端的下部。

④单侧光引起的生长素分布：背光一侧比向光一侧分布多。

二、生长素的产生、运输和分布

1．产生部位

主要是植物的顶端分生组织。

2．分布部位

大多集中在生长旺盛的部位。

3．运输

只能从植物体形态学上端向形态学下端运输，而不能反过来运输，所以称为极性运输。

三、生长素的生理作用及特点

1．生理作用

(1)促进植物生长。

(2)促进扦插的枝条生根。

(3)促进果实发育，并防止落花落果。

2．作用特点——两重性

(1)含义：植物生长素作用的两重性表现为既能促进生长，也能抑制生长，这与生长素的浓度和植物的不同器官对生长素的敏感程度不同有关。

(2)实例——顶端优势

①概念：顶芽优先生长而侧芽生长受到抑制的现象。

②原理：顶芽产生的生长素向下运输，使侧芽部位的生长素浓度过高从而生长受到抑制。

(3)解除及应用：去掉顶芽、果树整枝、棉花摘心增产等。

[基础自测]

1．判断对错

(1)单侧光照射草胚芽鞘可使其生长素分布发生变化。()

(2)用适宜浓度的生长素类似物处理插条可促进其生根。()

(3)幼嫩细胞和成熟细胞对生长素的敏感程度相同。()

(4)适宜浓度的生长素类似物可促进无子果实的发育。()

(5)同一植株根和芽生长所需的最适生长素浓度相同。()

提示：(1)√(2)√

(3)×幼嫩细胞对生长素的敏感程度大于成熟细胞。

(4)√

(5)×同一植株根生长所需的最适生长素浓度低于芽的最适浓度。

2.如图表示燕麦幼苗，在其胚芽鞘尖端下部插一阻碍生长素运输的盖玻片，在幼苗另一侧给予光照，则幼苗尖端生长素的分布和幼苗的生长情况是()

A．左多右少，向光生长

B．左多右少，向背光侧生长

C．均匀分布，直立生长

D．均匀分布，不生长

B[生长素在胚芽鞘尖端能发生横向运输，从向光侧移向背光侧，故导致左多右少；由于盖玻片能阻断生长素的极性运输，导致左侧胚芽鞘尖端下面一段生长素相对较少，生长慢，右侧相对较多，生长快，结果胚芽鞘向背光侧弯曲生长。] 3．下图表示不同浓度生长素对芽生长的影响。当植物表现出顶端优势时，顶芽和最靠近顶芽的侧芽所含生长素的浓度依次分别为()

【导学号：10402019】A．a和b B．b和a C．b和c D．c和b

C[顶端优势是顶芽产生的生长素大量地积累在侧芽部位，而使侧芽生长受抑制的现象，结合图示信息可判断b、c分别为顶芽和最靠近顶芽的侧芽所含生长素的浓度。]

[合作探究·攻重难]

1．拜耳实验为什么在无单侧光照条件下进行？

提示：拜耳实验在无单侧光照条件下进行是为了排除单侧光照对胚芽鞘生长的影响。

2．给温特的实验设置一组对照实验，为什么要设置这样的对照组？

提示：将没有接触尖端的琼脂块放在同样切去尖端的燕麦胚芽鞘上。设置此对照组的目的是排除琼脂块本身的物质对实验结果的干扰。

[归纳总结]

1．生长素发现过程中的经典实验

(1)原因分析

单侧光――→作用

尖端―→影响生长素运输―→

????

??极性运输（由上到下，即由 ①→④，由②→③）横向运输（尖端由①→②）→生长素在③④处分布不均匀 ??????背光侧多向光侧少→????

??背光侧生长快向光侧生长慢→向光弯曲生长 (2)原因总结

①内因：生长素的分布不均匀。

②外因：单侧光照射。

(备选例题)如图所示，a 、b 、c 为对胚芽鞘做不同处理的实验，d 为一植株被纸盒罩住，纸盒的一侧开口，有单侧光照。下列对实验结果的描述，正确的是 ( )

A ．a 、b 向光弯曲生长，c 背光弯曲生长

B ．a 直立生长，b 、c 向光弯曲生长

C ．图d 中如果固定植株，旋转纸盒，一段时间后，植株向左弯曲生长

D ．图d 中如果将纸盒和植株一起旋转，则植株向纸盒开口方向弯曲生长

[技巧点拨] 正确解答该题的关键：

(1)明确胚芽鞘尖端感受光，且感受单侧光在尖端作横向运输。

(2)明确图示不同的处理方法。

[解析] 图a 中由于生长素不能透过玻璃片，故a 直立生长；图b 中生长素能透过琼脂片，单侧光照使b 向光弯曲生长；图c 中由于胚芽鞘没有尖端，对光不产生反应，c 背光弯曲生长；图d 中固定植株，旋转纸盒，植株向右弯曲生长，如果将纸盒和植株一起旋转，光只能从开口进入，因此植株弯向纸盒开口方向生长。

[答案] D

(1)若上题图a 玻璃片在尖端以下插入，则实验结果如何？

提示：弯向光源生长。

(2)若题中图b把琼脂片换为玻璃片结果如何？

提示：不生长不弯曲。

[活学活用]

1．下列关于植物生长素发现过程的叙述错误的是()

A．达尔文根据实验提出，胚芽鞘尖端能产生吲哚乙酸，因而表现出向光性B．詹森通过实验证明胚芽鞘尖端产生的“影响”可透过琼脂片

C．拜尔的实验证明胚芽鞘的弯曲生长是“影响”在尖端下部分布不均匀造成的

D．温特的实验证明“影响”确实是化学物质，并命名为生长素

A[达尔文经过实验只是发现了植物向光弯曲的现象，并未提出尖端产生的是生长素，也没有发现生长素的化学本质为吲哚乙酸。故A错误。] 2．分析以下几种情况，两组胚芽鞘将弯向同一方向的是()

【导学号：10402019】B[受到单侧光照射后，胚芽鞘尖端的生长素发生横向运输(与单侧光方向一致)，尖端的横向运输并未完全被云母片阻断，造成背光侧的生长素浓度高于向光侧，即左侧琼脂块内生长素的浓度高于右侧，B正确。]

1．用图中数字符号表示出生长素极性运输的方向？尝试总结其运输有何规律？

提示：(1)①→②(2)④→③(3)⑥→⑤

规律：由形态学上端向形态学下端运输。

2．分析判断下列图中生长素横向运输的方向(用图中数字符号表示)，并思考影响横向运输的因素有哪些？

提示：(1)①→②(2)③→④⑤→⑥(3)⑦→⑧

影响横向运输的因素有单侧光、重力、离心力等。

[归纳总结]

1．生长素的运输

生长素的运输方式包括横向运输和纵向运输，纵向运输包括极性运输和非极性运输。

(1)横向运输

横向运输只发生在根尖、茎尖等产生生长素的部位，且有单侧光或重力等外界刺激时，尖端均匀光照或黑暗时不发生生长素的横向运输。

(2)极性运输

①形式：生长素只能从形态学上端运输到形态学下端，而不能反过来运输。

②发生原因：由植物的遗传物质决定。

③实验验证

甲

乙

甲、乙两组相互对比，共同证明生长素只能由形态学上端向形态学下端运输。

④极性运输为主动运输，需要消耗能量和载体。

(3)非极性运输：在成熟组织中，生长素可以通过韧皮部进行非极性运输。

(1)产生部位<积累部位，如：顶芽<侧芽，分生区<伸长区。

(2)生长旺盛部位>衰老部位，如：生长点>老根。

(3)外因导致生长素分布不均

①重力对生长素分布的影响?

??近地侧分布多远地侧分布少 ②单侧光对生长素分布的影响?

??背光侧分布多向光侧分布少

取生长状态一致的燕麦胚芽鞘，分为a 、b 、c 、d 四组，将a 、b 两组胚芽鞘尖端下方的一段切除，再从c 、d 两组胚芽鞘中的相同位置分别切取等长的一段，并按图中所示分别接入a 、b 两组胚芽鞘被切除的位置，得到a ′、b′两组胚芽鞘。然后用单侧光照射，发现a′组胚芽鞘向光弯曲生长，b ′组胚芽鞘无弯曲生长，其原因是( )

A ．c 组尖端能合成生长素，d 组尖端不能

B ．a ′组尖端能合成生长素，b ′组尖端不能

C ．c 组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，d 组尖端的生长素不能

D ．a ′组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，b ′组尖端的生长素不能

[技巧点拨] 判断胚芽鞘的生长状况时，应首先分析生长素的作用部位有无生长素，如有无尖端、极性运输是否被阻断；若生长素的作用部位有生长素，再分析生长素的分布是否均匀。

[解析] 胚芽鞘尖端可产生生长素。实验中c 的放置和d 的恰好相反，根据生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下端，而不能反向运输，故a′组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，b ′组尖端的生长素则不能。

[答案] D

[活学活用]

1．下列有关生长素的叙述，错误的是( )

A ．生长素主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子产生

B ．成熟的叶片和根尖产生的生长素很少

C ．生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下端

D ．生长素只分布在植物生长旺盛的部位

D [生长素主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子合成，根尖与成熟的叶片中