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最新-高中生物《植物生长素的发现》学案1 新人教版必修3 精品

第3章植物的激素调节第1节植物生长素的发现

教材预览

导言

在________光的照射下,植物朝向___________生长的现象叫做。

思考:植物的向光性,对植物的生活有什么意义?

提示:有利于更有效地利用光能进行光合作用,从而有利于植物生活。

1.生长素的发现过程

(1)达尔文、詹森、拜尔、温特等科学家的研究,使人们认识到植物的向光性是由于生长素造成的:单侧光照射后,胚芽鞘生长素含量多于,因而引起的生长不均匀,从而造成向光弯曲。

思考:①胚芽鞘是什么?对植物生长有什么作用?

提示:单子叶植物特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物;保护生长中的胚芽,出土后还能进行光合作用。

思考:②生长素是什么物质?

提示:吲哚乙酸(IAA)

(2)植物激素的概念:由产生,能从运送到,对植物的有显著影响的。

2.生长素的产生、运输和分布

(1)产生部位:

(2)运输方向:

(3)分布情况:

预览答案单侧光光源方向向光性背光一侧向光一侧两侧植物体内产生部位作用部位生长发育微量有机物叶原基、嫩叶和发育中的种子从植物形态学的上端向形态学的下端运输,不能反向生长旺盛部位

问题探讨

1.图中植株的生长方向有什么特点?

提示:弯向窗外生长。

2.可能是哪种环境刺激引发了这株植物生长方向的改变?这种改变有什么适应意义?

提示:是较长时间的单侧光刺激引起植株弯向窗外光源生长。这样,可以使植株获得更多阳光,从而可以通过光合作用合成更多的有机物,满足自身生长发育的需要。

3.这种生长方向的改变,是发生在植物的幼嫩部分还是成熟部分?

提示:植株的弯曲生长发生在幼嫩部位。

本节聚焦

本节学习的重点是:生长素的发现过程。学习难点是:生长素的产生、运输和分布,科学实验设计的严谨性分析。学习时要体验发现生长素的过程和方法,训练思维的严密性。

学习过程

一、向光性

在单侧光的照射下,植物朝向光源方向生长的现象叫做向光性(phototropism)。许多人可能对这种现象熟视无睹,然而,正是对向光性的研究,引导着人们揭示植物生命活动调节的奥秘。

二、生长素的发现过程

1.19世纪末,达尔文实验(实验①~④):

实验材料:单侧光;胚芽鞘(课本47页“相关信息”);锡箔(遮光)

实验①实验②实验③实验④

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条件:单侧光下条件:去掉顶尖条件:锡箔罩上尖端条件:锡箔罩上尖

端下面现象:①胚芽鞘向光弯曲生长②胚芽鞘不弯曲不生长③胚芽鞘直立生长④胚芽鞘向光弯曲生长

实验结论:单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种刺激,并传递到下部的伸长区时,会造成背光面比向光面生长快,因而出现向光性弯曲。

2.1910年詹森的实验

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实验结论:胚芽鞘顶尖产生的刺激透过琼脂片传递给下部。

思考:如果把透水的琼脂片换成不透水的云母片呢?胚芽鞘生长情况应是怎样?

3.1914年拜尔的实验

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注意思考:尖端放置的位置及后来弯曲的方向有什么关系。

实验结论: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。

初步证明:顶尖产生的刺激可能是一种化学物质,这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。

4.1928年温特的实验

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思考分析:A、B两个胚芽鞘的生长情况:A向对侧弯曲生长;B不弯曲不生长

实验结论:进一步证明了造成胚芽鞘弯曲的刺激确实是一种化学物质。

温特把这种物质命名为生长素。

5.1942年,人们确认它的化学本质是吲哚乙酸。

归纳:

①胚芽鞘的感光部位是尖端。

②生长素产生于胚芽鞘的尖端。

③胚芽鞘的弯曲部位(生长素的作用部位)是尖端以下部分。

④设计实验→提出假说→实验验证→得出结论(指出:这是真理发现的模式之一)

6.向光性产生的解释:

由于生长素分布不均匀造成的;单侧光照射后,胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧,因而引起两侧的生长不均匀,从而造成向光弯曲。

另外科学家还发现,植物向光性的原因还与向光侧的生长抑制物质多于背光一侧有关。

7.植物激素:由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。植物激素除了生长素外,还有赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等植物激素。

总结:植物激素有3个主要特征:(1)内生的:它是植物在生活过程中细胞内部形成的代谢产物。(2)能移动:自产生部位移动到作用部位,移动的方式和速度随植物激素种类的不同而不同,也随植物种类和器官特性的不同而不同。(3)低浓度有调节效应。

例题:将四株长势相似具有顶芽的健壮植株,分别进行下列处理,其中侧芽能发育成枝条的是( )。

A.去顶芽后,在断口上放一琼脂小块

B.去顶芽后,在断口上放一富含生长素的琼脂小块

C.不去顶芽,在侧芽上涂以含低浓度生长素的琼脂

D.不去顶芽,在侧芽上涂以琼脂

解析:琼脂块可以接受生长素,选项A放置的是一块不合生长素的琼脂块。

答案:A

例题:在方形暗箱内放一盆幼苗,暗箱一侧开一小窗,固定光源可从窗口射入。将暗箱放在旋转器上水平旋转,保持每15min匀速转一周,则一星期后幼苗的生长情况如下图所示:

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解析:判断植物长不长、弯不弯要注意两看:一看胚芽鞘尖端以下的部分能否获得生长素;能,则生长;不能,则既不生长也不弯曲。二看胚芽鞘尖端以下部分生长素的分布是否均匀,若均匀,则直立生长;若不均匀,则弯曲生长。此题的情景与幼苗(不放在暗箱中)放在缓慢匀速旋转的圆盘上.给予固定方向光照的情景是不一佯的,后者幼苗尖端各个侧面受光是均匀的,故幼苗将直立生长仔细分析一下该题的情景,发现幼苗实际上接受了单侧光(开窗一侧)的刺激,引起生长素分布在背光一侧比向光一侧多,因此弯向小窗一侧生长。此题迷惑性强,使学生误认为题干中的新情景是光照均匀的。正确解答该题,要求学生注意知识间的相互联系,有较强的分辨能力。

答案:B

例题:如下图所示,用燕麦胚芽鞘做实验,可使其发生向右弯曲生长的是

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解析:琼脂能允许水分和生长素通过,所以插入琼脂属于无效插入,不能阻断生长素的运输。云母片和玻璃片能阻断生长素的运输,此时主要看玻璃片或云母片插入的方向和部位。A 中插入的琼脂块属无效插入,胚芽鞘直立生长;B中左侧玻璃片属无效插入,因分生组织分布在胚芽鞘尖端下部一段,右侧玻璃片插在胚芽鞘尖端稍下,阻断了生长素向下运输,故胚芽鞘尖端下部左侧有生长素,右侧无生长素,胚芽鞘向右弯曲生长;C中云母片属无效插入,在单侧光刺激下,生长素由向光侧向背光侧运输,使背光侧生长素分布的多,胚芽鞘向光弯曲生长;D中插入云母片阻断生长素向左的横向运输,生长素均匀向下极性运输,胚芽鞘直立生长。

答案:B

同步拓展

1.金丝雀(yì)草金丝雀(yì)草(Phalaris Canariensis),属于禾本科草属。一年生丛生草本。茎秆高度一般不超过1 m,栽培或逸生,生活周期类似于春小麦。原产于地

中海地区,广布于中东、欧洲,在阿根廷、美国、加拿大部分地区也有分布。是一种谷类作物,果实一般用做鸟食。

2.吲哚乙酸(IAA)的合成和代谢在植物体内,IAA除以游离状态存在以外,还常以结合态的形式存在:IAA可以和氨基酸、糖类、肌醇结合。结合态的IAA本身没有活性,当它们被水解时,即释放出游离态IAA。结合态IAA在种子等贮藏器官里较多。IAA可以通过酶促反应等而降解。通过吲哚乙酸氧化酶、过氧化物酶的作用,IAA可以分解为CO2等物质。植物体内的生长素水平可以通过合成、降解、运输、结合等途径来进行调节,以适应生长发育的需要。

3.单侧光引起生长素分布不均匀的假说实验证明,引起植物向光性生长的光是短波光,植物胚芽鞘中接受这种光刺激的受体是与β-胡萝卜素和核黄素类似的物质。受体接受到单侧光刺激后,会引起一系列反应,使胚芽鞘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。弱酸性的IAA阴离子带负电荷,因而会向背光一侧移动,使背光一侧生长素含量升高。

4.苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)苯乙酸又名苯醋酸,是合成青霉素的主要原料,也可用于合成香料、农药和植物生长调节剂等。许多具有苯环的化合物,都具有和IAA类似的生理活性,PAA是其中的一种。

IBA的化学名称是3-吲哚基丁酸,在组培快速繁殖中,它的最普遍应用是代替IAA。IBA 的分子结构与IAA非常相似,都有吲哚环,仅侧链的长度有所不同,它比IAA更稳定。IBA是一种广谱的吲哚类植物生长调节剂,可诱导许多植物生根,还可用于瓜果的座果,提高座果率。

5.关于植物向光性原因的争议长期以来,人们认为植物向光性生长是由于生长素分布不均匀造成的。有关原因课本和上述资料中已有详细介绍。

20世纪80年代以来,有学者在对向光性生长的植物器官向光和背光面生长素含量进行精确测定后,发现两侧并没有差别,如下表。

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因此,有人提出,是单侧光刺激导致生长抑制物质在向光一侧积累,从而造成植物向光性生长的。例如,引起萝卜下胚轴向光性的抑制物质可能是萝卜宁和萝卜胺,引起向日葵下胚轴向光性的抑制物质可能是黄质醛。但是,至于这些抑制物质究竟是什么,目前还没有定论。

6植物的感性运动和向性运动

(1)感性运动

定义:植物体受到不定向的外界刺激而引起的局部运动,称为感性运动如含羞草受到外界刺激后叶片闭合,许多花朵和复叶都有昼夜周期性开闭的现象等。

意义:是植物对环境的适应最初的几滴雨滴使含羞草的小叶合拢、叶柄下垂,这样当大雨猛烈降下时,可使整个植株免遭伤害。花朵在日间开放有利于招引昆虫传粉,复叶在早晨水平展开,有利于吸收阳光进行光合作用。

(2)向性运动

定义:植物体受到一定方向的外界刺激而引起的局部运动,称为向性运动如受单侧光刺

激而使植物产生的向光性;受地心引力的刺激而使植物茎产生的背地性,使植物根产生的向地性。

意义:向性运动是植物对环境的适应向光性使植物的茎和叶处于最适宜利用光能的位置,有利于接受充足的阳光而进行光合作用。根的向重力性使植物的根向土壤深处生长,这样,既有利于植株的固定,又有利于从土壤中吸收水分和无机盐。

7.生长素与生长激素生长素是植物激素,叫吲哚乙酸.由植物的分生组织产生,对植物的生理活动有一定的功能。生长激素是动物激素,由动物垂体分泌,对动物的生长有促进作用。

三.生长素的产生、运输和分布

1.产生

主要合成部位:细嫩的芽、叶和发育中的种子,合成原料:色氨酸。

注:成熟的叶片和根尖虽然也产生生长素,但是数量很少。

2.运输

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生长素的分布集中在生长旺盛的部分,如胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。

例题:对胚芽鞘A作下图所示的处理,形成胚芽鞘B,

光照后它的弯曲情况是

A.Q处向左

B.Q处向右

C.P处向右

D.不弯曲

解析:生长素的运输为极性运输,即只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输,而不能倒过来运输。图中形态学的上端为P,下端为Q,所以生长素只能由P到Q运输。在图B中,P和Q颠倒,使生长素不能向下运输,所以既不生长也不弯曲。

答案:D

例题:植物在单侧光照射下弯向光源生长。这个现象被解释为“光线能够使生长素在背光一侧比向光一侧分布多”。

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为什么生长素在背光一侧比向光一侧分布多?是因为向光侧的生长素在光的影响下被分解了,还是向光侧的生长素向背光侧转移了。为此,有人做了下述实验:

(一)实验步骤:将生长状况相同的胚芽鞘尖端切下来,放在琼脂切块上,分别放在黑暗中和单侧光下(见上图)。

(二)实验结果:如上图所示。[图中c 、d 、e 和f 用一生长素不能透过的薄玻璃片将胚芽鞘分割;琼脂下方的数字表示琼脂块收集到的生长素(IAA )的量]

请回答:

(1)图a 和b 说明什么?___________________________________________________。

(2)图c 和d 说明什么?___________________________________________________。

(3)图e 和f 说明什么?___________________________________________________。

(4)通过上述实验可得出什么结论?________________________________________。 解析:单侧光照射下植物弯向光源生长是由于生长素在背光一侧分布较多导致的。实验设计原则有等量原则,单因子变量原则,对照原则,本题着重突出了对对照原则的考察。

答案:(1)光并未影响生长素的分解和生长素的向下运输 (2)胚芽鞘被玻璃片分隔成两半,不影响生长素向下运输和琼脂块中收集的生长素数量 (3)单侧光照射促使生长素向背光侧转移 (4)单侧光照射下,向光侧生长素向背光侧转移,而不是向光侧的生长素分解

四.技能训练:评价实验设计和结论

科学结论都是依据一定的证据得出的,实验结果是非常重要的证据。实验的设计、从实验结果推导出结论,逻辑要非常严密才能有说服力。请分析以下实验和结论之间的逻辑关系。

实验 取一段玉米胚芽鞘,切去顶端2 mm ,使胚芽鞘不再产生

生长素。在上端放一块有生长素的琼脂,下端放一块不含生长素的

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琼脂(如右图l 所示,胚芽鞘形态学上端朝上)。过一段时间检测,发

现下端的琼脂块逐渐有了生长素(图2所示)。

结论:1.下端琼脂块上的生长素来自上端的琼脂块。

2.生长素在胚芽鞘内只能由形态学的上端运输到形态学的下端。

讨论:

1.这个实验的设计是否严密?

提示:不严密,没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。

2.从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨?

提示:不严谨。没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。

3.如果要验证上述结论是否正确,应该对实验方案如何改进?

提示:应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验,以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端。

课堂练习

1.下图表示一项生长素的研究实验,以下哪一项关于实验

结果的叙述是正确的 ( )

A .M 长得比N 长

B .N 长得比M 长

C .M 弯向一侧而N 不弯曲

D .N 弯向一侧而M 不弯曲

2.

( )

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A .(2)(3)(5)

B .(2)(3)(5)(7)

C .(2)(3)(5)(6)(7)

D .(2)(3)(5)(6)

3.下图所示,用燕麦胚芽鞘进行向光性实验,A放在暗箱中,B放在左侧有孔的暗箱中,C切去胚芽鞘尖端,D在切去尖端的切面上放上含生长素的琼脂块,请据图回答:

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(1)向光弯曲生长的是___________。

(2)直立生长的是___________,不生长也不弯曲的是___________。

4根据下图所示实验过程回答:

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(1)甲图中,供应块是含生长素的琼脂块,接受块是不含生长素的琼脂块。实验结果,胚芽鞘C发生的现象___________。这一现象说明________________________________。

(2)乙图中胚芽鞘D不能发生C的现象,这说明___________________________。

(3)上述实验说明,生长素在植物体内的运输方向______________________。运输方式是___________。

练习答案:1.A 2.C 3.(1)B (2)A、D C 4.(1)生长和向左弯曲生长素能由胚芽鞘的上部运输到下部,促进生长(2)生长素不能由胚芽鞘的下部运输到上部(3)从形态学上端到下端主动运输

旁栏思考题

1.提示:分别遮盖胚芽鞘顶端和它下面一段,是采用排除法,观察某一部分不受单侧光刺激时,胚芽鞘的反应,从而确定是胚芽鞘哪一部分在起作用。胚芽鞘弯曲生长的是顶端下面的一段,感受光刺激的是顶端。这说明,是胚芽鞘顶端接受单侧光照射后,产生某种刺激传递到下面,引起下面一段弯曲生长。

2.提示:因为该刺激(生长素)在向光一侧和背光一侧的分布(浓度)存在差异,因而引起两侧的生长不均匀。

3.提示:没有。他是在对实验结果进行严密分析的基础上作出这个推断的。要得出这样的结论,既需要以事实为依据进行严密的逻辑推理,还需要一定的想像力。

基础题

提示:可以使植株接受比较均匀的阳光照射,以避免因植物的向光性生长而引起植株弯曲。

拓展题

提示:略