2020版高中生物 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学案 中图版必修3 16页

第一节　生长素的发现及其作用 情景导入 课标导航 课程标准 ‎1.了解向性运动。‎ ‎2.知道生长素的发现历程。‎ ‎3.知道生长素的产生、分布和运输。‎ ‎4.理解生长素的作用及特点。‎ 关键术语 向光性　向地性　背地性　极性运输与横向运输 生长素生理作用的两重性　顶端优势　最适浓度 生长素的发现 基础梳理 16‎ ‎1．生长素的发现过程 科学家 实验过程 结论 达尔文 ‎①取材：草的胚芽鞘。‎ ‎②条件：单侧光照射。‎ ‎③操作及现象 现象：直立　现象：弯向光源 生长　　　生长 胚芽鞘的向光性与单侧光有关 某位科学家 处理：用锡箔处理：用锡箔 把尖端罩住罩住尖端下面 现象：生长但一段 不弯曲　现象：弯曲生长 感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端 詹森 处理：切去尖端尖端与切面 现象：不生长不间放一明胶 弯曲　薄片，再放 上切下的尖端 现象：向光弯 曲生长 胚芽鞘尖端能产生影响胚芽鞘生长的物质，且这种物质可以透过明胶薄片 拜耳 处理：切下尖端，放回胚芽鞘一侧，无单侧光照 现象：向左弯曲生长 胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的 温特 将放过尖端的琼脂块置于切去尖端的胚芽鞘一侧 胚芽鞘尖端确实能产生促进生长的某种物质 郭葛 从胚芽鞘尖端分离出生长素 生长素的本质为吲哚乙酸 ‎2.胚芽鞘向光性产生的原因 单侧光使胚芽鞘尖端产生的生长素在运输过程中，背光一侧分布得多，向光一侧 16‎ 分布得少，因此背光一侧细胞伸长生长得快，导致胚芽鞘尖端的下部朝向光源弯曲生长。‎ ‎[思维激活1]单侧光能否影响胚芽鞘产生生长素？‎ 提示　单侧光不影响生长素的产生，只影响生长素的分布。‎ 合作探究 植物向光性生长的原因 ‎(1)产生条件：单侧光。‎ ‎(2)感光部位：胚芽鞘的尖端。‎ ‎(3)产生生长素的部位：胚芽鞘的尖端。‎ ‎(4作用部位：尖端以下的生长部分(即伸长区)。‎ ‎(5)作用机理：‎ 特别提醒　(1)尖端产生的生长素可由①→②、①→③、②→④，不能由③→④。(2)生长素产生的多少与尖端是否感受光照无关。‎ ‎[巩固1]右图是燕麦胚芽鞘受到单侧光照射的情况，下列叙述中不正确的是(　　)。‎ A．生长素由②向①运输 B．生长素由①向③运输 C．生长素由④向③运输 D．③处生长比④处快 解析　胚芽鞘尖端在受到单侧光照射时，引起尖端生长素分布不均匀。从图上看应该是由②向①运输；同时生长素又可以从尖端向下运输，即由①向③运输，但一般尖端以下部位不受单侧光的影响，所以由④到③运输的可能性最小。‎ 答案　C 16‎ 生长素的产生、分布与运输 基础梳理 ‎1．产生部位：主要是植物的顶端分生组织。‎ ‎2．分布：相对集中地分布在生长旺盛的部位。‎ ‎3．极性运输：生长素在植物体内的运输是单方向的，只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输。‎ ‎[思维激活2]缺氧会严重阻碍生长素的运输，用呼吸抑制剂处理植物，极性运输会减弱，试分析其中的原因。‎ 提示　生长素的运输包括极性运输和横向运输，运输方式是细胞的主动运输。缺氧条件或用呼吸抑制剂处理后会影响细胞的呼吸作用，从而使能量供应不足，导致极性运输减弱。‎ 合作探究 ‎1．横向运输 ‎(1)发生部位：尖端。‎ ‎(2)类型 Ⅰ.受光照影响：‎ 单侧光使胚芽鞘尖端中的生长素由①运到②。‎ Ⅱ.受力影响：‎ a．在重力作用下，幼根中生长素从③运到④，幼茎中生长素从⑤运到⑥。‎ b．离心力使胚芽鞘尖端的生长素从⑦运到⑧。‎ ‎2．纵向运输 ‎(1)极性运输：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，如图：‎ ‎(2)实验验证 16‎ a、b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。‎ ‎(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。‎ 特别提醒　①极性运输的方向不会随植物形态学上端与形态学下端放置位置的改变而改变。‎ ‎②极性运输的方式为主动运输，需要消耗能量，需要载体。‎ ‎[巩固2]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两组胚芽鞘中的相应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 解析　胚芽鞘的尖端都能合成生长素，所以A、B两项错误。生长素的运输只能是从形态学上端运输到形态学下端的极性运输，C项错误。据题干可知，a′中接入的茎段的形态学上端连接胚芽鞘尖端，形态学下端连接茎，所以生长素可以向基部运输，因此胚芽鞘向光弯曲生长；b′中接入的茎段的形态学下端连接胚芽鞘尖端，形态学上端连接茎，故生长素不能向基部运输，因此胚芽鞘无弯曲生长现象。‎ 答案　D 生长素生理作用的两重性 基础梳理 16‎ ‎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。‎ ‎(4)防止落花落果。‎ ‎2．作用特点——两重性 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不同器官对生长素的敏感程度不同有关。‎ ‎3．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)原因：顶芽产生的生长素向下运输，大量地积累在侧芽部位，使侧芽部位的生长素浓度过高，从而使侧芽生长受到抑制。‎ ‎(3)解除及应用：去掉顶芽。如果树整枝、棉花摘心等。‎ ‎[思维激活3]植物的向光性能否体现出生长素生理作用的两重性？‎ 提示　不能，因为向光一侧生长素浓度低生长慢，而背光一侧生长素浓度高生长快，体现的是生长素促进生长的作用。‎ ‎[思维激活4]无子西瓜与无子番茄的培育原理是否相同？‎ 提示　不相同。培育无子西瓜利用了染色体变异的原理，培育无子番茄利用的是生长素促进果实发育的原理。‎ 合作探究 ‎1．影响生长素生理作用的因素：浓度、器官种类、成熟程度、植物种类等。‎ ‎(1)浓度：一般情况下，在低浓度时促进生长，浓度过高时抑制生长，甚至会杀死细胞，如图：‎ ‎(2)器官：根、芽、茎对生长素的敏感程度为根>芽>茎(如图所示)：‎ ‎①不同浓度的生长素作用于同一器官上，引起的生理功效可能不同。‎ ‎②同一浓度的生长素作用于不同器官上，引起的生理功效也可能不同，这是因为不同的器官对生长素的敏感程度不同，也说明不同器官正常生长要求的生长素浓度不同。‎ 16‎ ‎③曲线在A′、B′、C′点以上的部位体现了不同浓度生长素不同的促进效果，其中A、B、C三点代表最佳促进效果点。‎ ‎④“高浓度”生长素是指分别大于A′、B′、C′点对应的浓度的生长素，“低浓度”生长素是指分别小于A′、B′、C′点对应的浓度的生长素。‎ ‎⑤A、B、C三点代表了促进根、芽、茎三者生长的最佳浓度分别为10－10mol/L、10－8 mol/L、10－4mol/L左右。‎ 特别提醒　不要将图中AA′、BB′、CC′理解为抑制阶段，这些阶段仍体现生长素的促进作用，只是促进作用逐渐减弱。‎ ‎(3)成熟程度：一般来说幼嫩细胞敏感，衰老细胞迟钝。‎ ‎(4)植物种类：双子叶植物一般比单子叶植物敏感，如图：‎ 所以可以用适宜浓度的生长素或生长素类似物来清除单子叶农作物田中的双子叶杂草。‎ ‎2．生长素生理作用的两重性实例 ‎(1)根的向地性：如下图，我们把任何一株植物的幼苗横放，在根部由于生长素受重力影响，使B侧生长素浓度大于A侧，而根对生长素的敏感程度高，所以出现A侧因低浓度促进生长而B侧因高浓度抑制生长的现象。‎ ‎(2)顶端优势：如下图，A处产生生长素，由于重力和遗传因素的作用向下运输到B处，使B处积累大量的生长素，因而出现顶芽处生长素浓度适于生长而侧芽处抑制生长的现象。自然情况下，越向下，抑制程度越小。‎ 顶端优势示意图 ‎3．生长素促进扦插枝条生根最适浓度的探究 ‎(1)将生长状态相同的插条平均分成若干组。‎ ‎(2)配制对应组数的系列浓度梯度的生长素类似物溶液。‎ ‎(3)分别用不同浓度的生长素类似物溶液处理对应组的插条。‎ 16‎ ‎(4)观察记录插条生根时间、数量及长度等，确定最适浓度。‎ 特别提醒生长素是植物细胞内的一类信息分子，起调节作用，不改变植物体的遗传物质。‎ ‎[巩固3]如图表示生长素浓度对根生长发育影响的曲线，下列叙述正确的是(　　)。‎ A．B、C点对应的均是促进根生长的浓度 B．A点是促进根生长的浓度 C．A点对应的是抑制根生长的浓度 D．A、D点所示生长素的浓度是相同的 解析　根据图中所示，A点和D点表示此生长素浓度对根的生长既不促进也不抑制；A点和D点之间表示此生长素浓度范围内促进植物的生长；高于D点的生长素浓度则抑制根的生长。‎ 答案　A ‎　　　　　影响生长素分布的因素 ‎【例1】假设下面两个图中含生长素(IAA)的琼脂块和胚芽鞘尖端所产生的生长素量相同，则一段时间后对a、b、c、d四个空白琼脂块中生长素含量的分析正确的是(　　)。‎ A．c>a＝b>d B．a＝c>b＝d C．c>a>b>d D．a>c>d>b 思维导图 16‎ 答案　A 方法技巧判断胚芽鞘生长与弯曲的依据 ‎①生长：看有无生长素。生长素可能是自身产生的，也可能是外源的，如含生长素的琼脂块等。‎ ‎②弯曲：看生长素分布是否均匀。‎ ‎③琼脂块具通透性，生长素可以通过；云母片或玻璃片具有不透水性，生长素不能通过。‎ ‎　　　　　生长素生理作用的机理、特点及应用 ‎【例2】据图回答问题：‎ ‎(1)若某植物幼苗已表现出向光性，且测得其向光面的生长素浓度为m，则其背光面生长素浓度范围是__________________。‎ ‎(2)若某水平放置的植物幼苗表现出根的向地性、茎的背地性，且测得其茎的近地侧生长素浓度为M，则茎的远地侧生长素浓度范围应为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)除草剂灭草的原理是使杂草的生长素浓度处于________的状态下。‎ ‎(4)若某植物顶芽的生长素浓度为g，产生顶端优势现象的侧芽生长素浓度是图中曲线的________区间。‎ 思维导图 解析　(1)从图中可看出，向光侧生长素浓度为m时，背光侧必须大于m小于M方可保证背光侧的生长快于向光侧，即表现为向光弯曲。‎ ‎(2)地心引力可引起生长素分布不均匀，即近地侧高于远地侧，茎的近地侧生长素浓度为M，且生长快于远地侧时，远地侧的生长素浓度应小于m，才会比近地侧生长慢。‎ ‎(3)除草剂的生长素浓度为抑制生长浓度，而图示生长曲线中处于抑制生长的浓度应大于i，即曲线C点之后。‎ ‎(4)若顶芽生长素浓度为g，则产生顶端优势现象的侧芽生长应处于抑制状态，其生长素浓度应为曲线的C点以后。‎ 答案　(1)大于m小于M　(2)小于m　(3)大于i　(4)C点以后 反思总结据下图可得出的结论有：‎ 16‎ ‎①不同浓度的生长素作用于同一器官，引起的生理功效不同(促进效果不同或抑制效果不同)。‎ ‎②同一浓度的生长素作用于不同器官，引起的生理功效也不同。‎ ‎③M点所对应的生长素浓度对根和芽的促进程度一样，一定范围内当生长素浓度再增加时，对芽的促进程度要大于对根的促进程度。‎ ‎④N点表示对茎和芽的促进程度一样，在一定范围内，当生长素浓度再增加时，对茎的促进程度要大于对芽的促进程度。‎ ‎1．下图中能说明胚芽鞘尖端是感受光刺激的部位的最佳实验组合是(　　)。‎ A．①②B．③④C．④⑤D．⑤⑥‎ 解析　该实验的自变量是感光部位，故最佳组合为⑤与⑥。‎ 答案　D ‎2．下图中胚芽鞘Y的弯曲情况是(　　)。‎ A．向左 B．向右 C．向下 D．不弯曲 解析　生长素的运输为极性运输，即只能从形态学上端运输到形态学下端，而不能反过来运输，当PQ倒置时，生长素无法运输到作用部位，导致胚芽鞘Y不弯曲也不生长。‎ 答案　D ‎3．用生长素类似物除去水稻田中的杂草，其原理与下列实验相似的是(　　)。‎ A．用一定浓度的生长素培育无子番茄 16‎ B．用一定浓度的生长素促进扦插枝条生根 C．除去发育着的种子，子房发育停止 D．植物的顶端优势现象 解析　利用生长素除去杂草，是利用了高浓度的生长素抑制植物生长的原理。A、B、C选项均强调了适宜浓度的生长素对植物生长或果实发育的促进作用。D选项中，顶端优势现象是由于顶芽产生的生长素在侧芽处积累，使侧芽处生长素浓度过高，抑制了侧芽的生长。‎ 答案　D ‎4．下图所示植物不同器官对生长素的反应。请观察后据图回答下面的问题。‎ ‎(1)促进芽生长的最适生长素浓度是________。‎ ‎(2)A点所对应的生长素浓度对茎生长的效应是______________，对芽生长的效应是______________。‎ ‎(3)B点所对应的生长素浓度对茎生长的效应是________________________。‎ ‎(4)由此可见，不同浓度的生长素对同一器官的影响____________________，同一浓度的生长素对不同器官的影响____________________。‎ ‎(5)生长素的浓度范围为10－10～10－2mol/L时，对植物各器官的作用总的情况是________________________。‎ 解析　生长素对植物生长的作用与其浓度的高低有一定的关系。一般地说，低浓度促进生长，高浓度抑制生长。同一植物的不同部位(如根、芽、茎)对相同浓度生长素的敏感程度不同，也就是说，同一植物的不同器官(或部位)，促进其生长的最适生长素浓度各不相同。此题为识图回答题，在理解了生长素作用特点的基础上，读懂图意是正确解答的关键。图示内容明确告诉我们，促进根、芽、茎生长的最适生长素浓度依次为10－10mol/L、10－8 mol/L和10－4mol/L左右。‎ 答案　(1)10－8mol/L　(2)促进生长　抑制生长 ‎(3)既不促进生长，也不抑制生长　(4)不同　不同 ‎(5)较低浓度促进生长，较高浓度抑制生长 课堂小结 16‎ 考查知识点及角度 难度及题号 基础 中档 稍难 生长素的产生、分布和运输 ‎1、2、4‎ ‎5、7‎ ‎8‎ 生长素的作用及特点 ‎3‎ ‎6‎ 一、选择题(共6小题，每小题5分，共30分)‎ ‎1．如下图表示将云母片(具不透水性)以不同方式插入燕麦胚芽鞘，分别给以图中光照，经过一段时间，下列描述正确的是(　　)。‎ A．甲左弯曲生长，乙左弯曲生长，丙直立生长，丁左弯曲生长 B．甲直立生长，乙不生长，丙左弯曲生长，丁左弯曲生长 C．甲直立生长，乙不生长，丙直立生长，丁直立生长 D．甲直立生长，乙左弯曲生长，丙左弯曲生长，丁左弯曲生长 解析　本题主要考查了生长素的运输特点。单侧光照射胚芽鞘时，能使生长素产生一定程度地横向运输，使尖端背光一侧比向光一侧生长素分布得多，从而造成胚芽鞘弯向光源生长。‎ 答案　B ‎2．用同位素‎14C标记的吲哚乙酸来处理一段枝条的一端，然后探测另一端是否含有放射性‎14C的吲哚乙酸存在，枝条及位置如右图。下列有关处理方法及结果的叙述正确的是(　　)。‎ 16‎ A．处理甲图中A端，不可能在甲图中B端探测到‎14C的存在 B．处理乙图中A端，能在乙图中的B端探测到‎14C的存在 C．处理乙图中的B端，能在乙图中的A端探测到‎14C的存在 D．处理甲图中的B端，能在甲图中的A端探测到‎14C的存在 解析　图甲A为形态学上端，B为形态学下端；乙中A为形态学上端，B为形态学下端。生长素在植物体内的运输是极性运输，只能由形态学上端运向形态学下端。‎ 答案　B ‎3．图甲为接受单侧光照的胚芽，图乙为水平放置一段时间后的胚根，下列关于生长素作用的表述错误的一项是(　　)。‎ A．相同浓度的生长素对a处和c处的作用效果可能不同 B．a侧生长素浓度降低，抑制生长 C．b侧生长素浓度升高，促进生长 D．c、d两点生长素浓度相同，促进生长 解析　根与茎对同一浓度的生长素敏感程度不同，故相同浓度的生长素对a处和c处的作用效果可能不同。低浓度生长素促进生长，a侧生长素浓度降低不可能抑制生长。b侧生长素浓度升高，促进生长，表现出向光性。c、d两点生长素浓度相同，促进生长，使根垂直向下生长。‎ 答案　B ‎4．下图表示有关生长素的一项实验。经过一段时间后，图中甲、乙、丙、丁四个切去尖端的胚芽鞘中弯曲程度最大的是(　　)。‎ A．甲B．乙C．丙D．丁 16‎ 解析　在a、b、c、d四块琼脂块中，a的生长素浓度大于b的生长素浓度，c的生长素浓度等于d的生长素浓度。所以所含生长素浓度a＞c＝d＞b，即弯曲程度最大的是甲。‎ 答案　A ‎5．为了验证单侧光照射会导致燕麦胚芽鞘中生长素分布不均匀这一结论，需要先利用琼脂块收集生长素，之后再测定其含量。假定在单侧光照射下生长素的不均匀分布只与运输有关，下列收集生长素的方法(如下图所示)中，正确的是(　　)。‎ 解析　A和D项胚芽鞘尖端在单侧光的照射下，由于云母片插入胚芽鞘尖端的阻挡作用，生长素均不能发生横向运输，无法使其在琼脂块中分布不均匀。C项，胚芽鞘尖端未完全隔开，单侧光照射下，生长素可发生横向运输，琼脂块未分隔开，收集到的是生长素总量，不能确定单侧光照射下琼脂块两侧的生长素含量。B项胚芽鞘尖端在单侧光的照射下，先发生横向运输，然后纵向运输到尖端以下的不同的琼脂块中，再通过测定不同琼脂块中生长素含量的大小，即可验证单侧光照射会导致燕麦胚芽鞘中生长素分布不均匀，故选B。‎ 答案　B ‎6．下图表示施用IAA(吲哚乙酸)对某种植物主根长度及侧根数的影响。下列叙述错误的是(　　)。‎ A．促进侧根数量增加的IAA溶液，会抑制主根的伸长 16‎ B．施用IAA对诱导侧根生长的作用表现为低浓度促进、高浓度抑制 C．将未施用IAA的植株除去部分芽和幼叶，会导致侧根数量增加 D．与施用10－4mol·L－1的IAA相比，未施用的植株主根长而侧根数量少 解析　A项，从题图可以看出，IAA溶液浓度为0时，主根最长，随IAA溶液浓度升高，主根长度逐渐减小，可知IAA会抑制主根的伸长。B项，以题图中IAA溶液浓度为0时的每株侧根数为对照可以看出，IAA溶液对诱导侧根生长的作用表现为低浓度促进、高浓度抑制。C项，参照题图中植物体内生长素的运输方向，若除去未施用IAA的植株部分芽和幼叶，则地上部分向根部运输的IAA量会减少，此时运输到根部的IAA量将会低于原未施用IAA的植株，导致侧根数量减少。D项，分析曲线可知，与施用10－4mol·L－1的IAA相比，未施用的植株的主根长而侧根数量少。‎ 答案　C 二、非选择题(共20分)‎ ‎7．(10分)如图为用蚕豆幼苗所做的实验，据图回答下面的问题。‎ ‎(1)用________和________两个装置进行实验，可了解蚕豆的生长与光的关系。其中________装置起对照作用。‎ ‎(2)用________和________两个装置进行实验，可了解茎与根的生长与重力的关系，其中________装置起对照作用。‎ ‎(3)装置④中的蚕豆幼苗，其茎的生长情况是_________________________________。‎ ‎(4)如将装置④放在匀速旋转器的圆心上，其茎的生长情况是________。‎ ‎(5)装置①中茎的生长情况是________，出现这种现象是因为________引起________分布不均匀，________侧生长素浓度高于________侧生长素浓度，而________侧生长快。‎ 解析　本题考查生长素的分布与单侧光、重力等的关系。在研究单侧光对生长素分布的影响时，可变的变量只有单侧光，其他因素应该是不变的。在研究重力对生长素的影响时，可变的变量只有重力。在单侧光和重力的影响下，生长素使幼苗表现出特定的生长状态。‎ 答案　(1)③　④　③　(2)①　③　③　(3)弯向光源生长(或向小孔，向右生长)　(4)弯向小孔一侧生长 ‎(5)背地生长　重力(地心引力)　生长素　近地　远地　近地 16‎ ‎8．(10分)科学研究发现，在单侧光的照射下，胚芽鞘中生长素能从向光侧横向运输到背光侧，从而导致胚芽鞘向光弯曲生长。为了探究胚芽鞘中的生长素的横向运输是发生在A段(胚芽鞘尖端)而不是B段(胚芽鞘尖端下面一段)，请对以下实验进行完善和补充。‎ 探究课题：探究胚芽鞘中生长素的横向运输的发生部位。‎ 探究准备：胚芽鞘，一侧开孔的硬纸盒，薄云母片，光源等。‎ 探究步骤：补充绘图来表示实验过程及方法，并用文字加以注解或补充说明。‎ 结果预测：_______________________________________________________。‎ 探究结论：_______________________________________________________。‎ 解析　此实验探究的是生长素的横向运输是发生在A段而不是B段，故至少需要设置三组(甲组只对A段进行阻隔；乙组只对B段进行阻隔；丙组对A、B段均不阻隔)进行相互对照。对于本实验，实验结果和结论是确定的：甲组胚芽鞘将直立生长，乙、丙两组胚芽鞘将弯向光源生长。‎ 答案　探究步骤：图乙、丙所示装置放在相同条件下培养一段时间后，观察胚芽鞘的生长和弯曲情况。‎ 结果预测：甲装置内胚芽鞘直立生长，表明胚芽鞘尖端生长素的横向运输受到阻止，植物不表现为向光生长。乙、丙装置内胚芽鞘弯向光源生长，表明在单侧光照射下，乙、丙胚芽鞘尖端的生长素依然发生了横向运输，使背光侧生长素浓度高于向光侧，植物表现为向光生长 探究结论：在单侧光照射下，胚芽鞘尖端生长素的横向运输发生在A段而不是B段 16‎