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文档简介
1、植物的激素调节【学习目标】1 .知道植物的向性运动。2 .知道生长素的发现。3 .了解其他植物激素在植物体内的分布、合成、主要生理作用及相互间的协调作用。4、了解植物生长素的生理作用及在农业生产中的应用。【学习障碍】1 .理解障碍(1)如何理解植物的向性运动和重要意义? (2)如何体系化生长素发现过程中的几个重要实验(3)如何理解植物生长素的生理作用和作用特征二重性(4)如何解释植物的定向运动?2 .解题障碍(1)根据植物生长素的运输作用和作用特征等判断、解释植物向性运动和生产生活中的实际问题。(2)分析实验结果,说明实验现象的问题。【学习战略】1 .理解障碍的突破(1)用“并列比较法”理解植
2、物的定向运动。植物体虽然没有神经系统,但对外界刺激也会发生反应,有应激性。植物受到的外界刺激有单向的,也有不朝向方向的,所以运动有两种形式方向性运动和感性运动。向性运动是植物体受到单向外界刺激而产生的定向运动。 向性运动的运动方向与刺激方向有关(面向刺激或背离刺激),向性运动的发生基础是生长部位两侧生长速度不同,生长速度的差异起因于两侧生长素浓度的差异,两侧生长素浓度的差异起因于外界单向刺激(单向光、重力)生长素分布的不均匀。感性运动是植物因受到无定向外界刺激而产生的局部运动。 不论外界的刺激方向,植物的运动方向都是一定的。 例如,害羞的叶子在从外部受到刺激时关闭合欢的叶子在受到明暗交替的光刺
3、激后打开或关闭的郁金香的花蕾在变化的温度下开闭,完全开放等。 通过比较可以真正理解植物的定向运动。植物的向性运动在植物生活中具有重要意义。 植物重力性的生物学意义:一是种子在土壤中播种,无论胚的实际方位如何,总是根向下生长,茎向上生长,方位合理,有利于植物的生长发育。 二是根向土壤深处生长,不仅可以固定植物体,而且根容易从土壤中吸收水分和无机盐。 三是谷类作物倒伏后,其茎节向上弯曲生长,保证植株生长发育正常。 这些都显示了植物对外界环境的适应性。(2)从“辩证统一”的角度理解生长素生理作用的双重性。生长素促进植物的生长。 生长素是通过促进生长、促进细胞伸长而实现的。 之所以能促进细胞的伸长,是
4、因为生长素诱导细胞壁氧化,使细胞壁松弛,增加可塑性,而生长素促进细胞中RNA和蛋白质合成,促进原生质体的增加和新的细胞壁物质的形成。生长素的作用和浓度的关系非常密切。 首先,应明确每个器官都有促进生长的最佳生长素浓度,在合适的浓度范围内,随着浓度的增大,生长促进作用逐渐增强。 超过最佳浓度后,增大生长素的浓度,逐渐减弱生长促进作用生长素浓度增大到一定的临界线后,继续增大时抑制生长的作用,即生长素作用的双重性:一般来说,生长素只在低浓度下促进生长,在高浓度下抑制生长的作用的双重性,就是它其次,明确了根据脏器促进成长所需要的最佳成长素浓度不同,同一成长素浓度不同的脏器有不同的作用。 通常,根芽茎对
5、生长素的敏感性如下降低,(参照下图)最适合根、芽、茎生长的浓度分别为10-10mol/L、10-8mol/L、10-4mol/L。 促进茎生长的最佳生长素浓度对芽和根有抑制作用。 因此,茎尖分生组织产生的生长素分布在下部,在促进茎生长的同时,抑制侧芽的发育,是使植物表现出尖端优势现象的原因。(3)用“表法”将生长素的发现过程系统化,便于理解科学家的认识过程和科学实验方法。(4)用“成因法”说明生物现象。任何生物现象都有其发生的内在因素,可以将生长素的输送与植物的向性运动结合起来说明这种生物现象的发生原因,同时也可以通过现象理解和把握生长素的输送问题。生长素的输送分极性输送和横向输送两种。 所谓
6、极性运输是指从植物体的形态学上端向下端运输,不能逆转运输。 其原因是,在各细胞的底部细胞膜上有携带生长素的载体蛋白质,由于前端细胞膜上没有该蛋白质分子,生长素从细胞的底部带出载体蛋白质进入下一个细胞,这种运输不是地心引力的作用。 生长素具有向芽尖(生长素发生部位)横向输送的能力。 单侧光在光侧带负电荷,在背光侧带正电荷,弱酸性的吲哚乙酸阴离子向带正电荷的背光侧移动,这会引起横向输送。植物显示向光性是因为胚芽鞘的前端感觉到单侧的光刺激,生长素在胚芽鞘的前端横向运动,也就是说,生长素从光侧移动到背光侧。 生长素还具有极性运输的能力,可以从形态学上端运输到下端,运输中不改变生长素两侧的分布。 就这样
7、在胚芽鞘的前端的下部。 背光侧生长素分布较多,生长素促进细胞纵向伸长,即背光侧细胞生长快,光侧生长素分布较少,细胞生长慢,从而使茎弯曲成光源生长,即显示光指向性。植物对重力的性质是幼苗细胞中的平衡石(即淀粉粒)因重力而沉降到细胞下侧的内质网中,与压力产生电位差,器官上侧移动到负电荷,下侧移动到正电荷,弱酸性的吲哚乙酸阴离子移动到带正电荷的一侧(器官下侧), 因为最终器官下侧大量蓄积的生长素浓度因器官不同而影响不同,根对生长素浓度的反应敏感,茎对生长素浓度的反应敏感性差,对茎来说接近地面一侧的生长素浓度高,细胞伸长生长快,远离地面一侧的生长素浓度于是,茎离开地面向上弯曲,显示出负的重力性。 但是
8、,对于根来说生长素的反应很敏感,高浓度的生长素会抑制根的生长,因此接近地面一侧的生长素浓度高会抑制细胞的生长,而远离地面一侧的生长素浓度低会加快细胞的生长。 于是,根向下弯曲,显示出正重力性。(5)用“成因法”了解植物生长素类似物在农业中的应用。植物生长素类似物(如萘甲酸、2、4d等)在农业中的应用一般如下促进扦插枝条的扎根:通过下面的实验(下图),可以说明生长素有促进扦插扎根的作用。在农业生产中,对于某些难以固定的扦插,可以用某种浓度的生长素相似物溶液浸泡扦插下端再插,它可以使切面上的形成层细胞分裂生成大量的薄壁细胞,即愈伤组织,相当于脱分化的过程,愈伤组织再分化生成不定根。促进果实发育,防
9、止落花落果:果实成熟,从树上落下,阔叶树落入秋叶,在果实、叶柄与花托、茎相连的几层细胞分化、死亡、变硬形成干燥的脱层的同时,细胞分泌纤维素酶,将脱层的纤维素加水受粉的花之所以不落下,是因为受粉时子房同时接受花粉生长素,这些生长素抑制离层的发生,不落花地持续发育,刺激子房(或花托)的细胞生长分裂。 在发育于子房的幼嫩种子中也大量合成生长素,保证了果实的生长、成熟。 利用这个原理,可以培育无籽黄瓜、无籽辣椒、无籽西红柿等无籽果实。 但是,有些植物的果实不含种子,如香蕉。 这是因为染色体的数量方面不能形成正常的精子和卵泡,受精后不能成为种子,这些植物的组织本身能大量合成生长素,不受粉果实就能成长。利
10、用尖端优势原理进行果树整枝修剪、茶树拔心、棉花打顶等,增加分枝、提高产量。农业除草剂:生长素在低浓度时促进植物生长发育,在高浓度时抑制植物生长,可以杀死植物。 如双子叶植物对生长素的敏感性高于单子叶植物,2,4-d在高浓度时可以杀死双子叶杂草。 因此,在农业生产中常被用作双子叶植物杂草的除草剂。(6)运用图表分类法了解各种植物的激素协调,共同调节植物的生命活动。其他植物激素及其作用激素名称发生部位生理作用应用程序赤霉素对幼芽、幼根、未成熟种子等年轻组织和器官促进茎的伸长,引起植物的快速生长促进休眠解除和发芽促进矮生植物茎的伸长解除种子和其他部位的休眠,提前用于播种细胞分裂素普遍存在于高等植物中
11、,尤其存在于进行细胞分裂的器官(如年轻根尖、发芽的种子、发育的果实等)中促进细胞分裂和组织分化延缓老化;蔬菜的贮藏,常用于保持蔬菜的鲜绿,延长贮藏时间乙烯在多种多样的植物组织中广泛存在的成熟果实中存在更多促进果实成熟刺激叶子脱落,抑制茎伸长处理瓜类幼苗,可以增加雌花的形成率,增产脱落酸叶、芽、果实、种子、块茎含有一定量的脱落酸抑制植物细胞分裂,也能抑制种子萌发落叶和棉铃未成熟前的大量脱落各种植物激素的生理功能不同,可分为两类:一类具有明显促进生长发育的效果,如生长素、赤霉素、细胞分裂素。 另一种主要抑制脱落酸等生长发育。 植物个体发育受到多种激素的调节,不同时期不同激素发挥主导的调节作用,多种
12、激素相互协调、共同完成,进行植物生命活动的调节。 生长素促进植物生长主要是促进细胞的纵向伸长,随着生长素浓度的提高,促进这种细胞纵向伸长的效果增强。 但是,当生长素浓度升高到某种程度时,乙烯的合成被促进,乙烯在抑制细胞纵向伸长的同时,促进细胞横向扩大,显示生长素诱导乙烯的合成。 在不同时期,两者分别促进细胞纵向伸长和横向扩大,协调调控细胞生长。2 .突破解题障碍用“色谱综合法”判断、解释植物向性运动和生产生活中的实际问题,分析实验结果,解释实验现象。为了解决这些问题,需要综合考虑植物生长素的运输、生长素的生理作用和作用特征二重性等。例1下图显示了对于燕麦胚芽鞘的向光性试验(图中,锡箔套不透光,
13、云母片不透水,箭头表示单侧光)。 向图中光源弯曲成长的是甲、乙、乙、丙、丙、丁、甲、丁解析:用“断层法”解。 植物茎的向光性是由于单侧光照引起的生长素分布的不均匀所致。 由于背光一侧的生长素分布得比光一侧多,所以背光一侧比光一侧生长得快,结果是向光源一侧弯曲生长。 但是,请注意,受到光刺激的部位是胚芽鞘的前端,弯曲的部位是胚芽鞘前端之下的一段。 也就是说,单侧的光照射胚芽鞘的前端,首先横向输送在前端合成的生长素,然后向下方输送,多向背光侧移动,结果,前端下段的背光侧的生长变快。根据上述分析,甲图胚芽油的前端得不到单侧光照射,不会引起生长素分布的不均匀,已知直立成长的乙图胚芽鞘的前端受到单侧的光
14、照射,引起生长素在前端沿横向运送,使前端的背光侧生长素增多,向下运送到前端下的一段图丙和图丁中胚芽鞘的前端均照射单侧光,但结果因云母片插入的部位不同而不同。 丙图云母片插入胚芽鞘尖端下一段,不影响生长素的横向运输。 并且,在向下运送后,使背光侧生长素分布较多,生长较快,因此,胚芽鞘向光弯曲生长的丁图中的云母片被插入到胚芽鞘的前端,由于前端的生长素不能向背光侧横向运送,所以,胚芽鞘直立生长。 回答: b下图表示用云母片(具有不透水性)插入燕麦胚芽鞘的前端部分,从不同的方向照射光,培养一段时间后的胚芽鞘的生长状况甲向右转,乙不转,丙不转,乙向左转,乙向右转,丙不转c .甲向左转,乙不转,丙不向左转
15、,d .甲不转,乙不转,丙向右转解析:用“断层法”解。 本问题主要考察生长素作用原理的把握情况和实验结果的分析能力。胚芽鞘的前端产生生长素,从前端运送到下部,促进下部的生长。 一侧的光引起生长素分布的不均匀,光的一侧生长素分布少,细胞生长慢的背光的一侧生长素分布多,细胞生长快,结果胚芽鞘向生长慢的方向弯曲,显示出向光性。 甲图的前端被云母片分为左右不通的两个部分,生长素只能垂直向下运输,即使接受一侧的光,生长素也不会在背光侧增多,结果胚鞘的左右两侧生长素均匀分布,所以甲不弯曲。 乙图的前端被云母片横跨相互不通的上下两个部分,即使有一侧的光,生长素也不会向背光侧增加,乙不会弯曲。丙图的前端右侧被
16、云母片切成一半,是垂直照明,但是前端右侧生长素不能向下运送,只有在左侧产生的生长素向下运送,左侧的生长素的分布较多,使胚芽鞘向右弯曲。 回答: d例3在方形暗箱中放入幼苗,在暗箱侧打开小窗口,使固定光源能够从窗口入射。 将腔室放置在转子上水平旋转,每隔15分钟等速旋转1圈。 一周后幼苗的生长情况如下图的分析:用“模拟分析法”求解。 植物生长素的重要生理作用之一是促进植物的生长,其证据之一是植物具有向光性。 导致植物向光生长的外因必须具有单侧光,内因由单侧光引起的生长素分布不均匀。 由于光线使生长素在背光侧比在光侧分布得多,所以背光侧比在光侧生长得快(注意,细胞分裂不快),其结果,茎向生长慢的一
17、侧弯曲,即向光源侧弯曲,显示指向性。本问题有固定光源,幼苗未固定则为单侧光,幼苗可以向光源弯曲成长。 然而,在本问题中,暗箱水平旋转,每15分钟旋转一周,实际上每15分钟照射来自暗箱小窗的光,其他时间不照射光,因此,对幼苗来说,仍然是单侧光照射,每次间隔的时间只是较长。 小窗户是唯一接受光的来源。 因此,无论以多长时间间隔接收光,它都会向着小窗口继续弯曲成长。 另外,植物茎对生长素不敏感,一般浓度属于较低的浓度范围,在该范围内浓度越高促进生长的作用越强,因此幼苗向小窗方向生长。 回答: b【同期达纲练习】1 .对于有最高优势的4株分别进行以下4种处理,1株发出侧芽,请指出是哪种处理a .去顶后,在断口放置琼脂小块b,去顶后,在断口放置富含生长
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