1、高考生物,新高考专用,专题二十植物生命活动的调节,考点一植物生长素,一、植物生长素的发现1.19世纪末达尔文父子实验,1)分析:为对照组,为实验组。,2)推论:胚芽鞘的尖端受单侧光刺激后,向伸长区传递某种“影响”,造成伸长区背光面生长快,因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。,2.1913年鲍森詹森实验推论:胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。,3.1918年拜尔实验1)分析:自变量为尖端放置的位置,因变量为尖端下部弯曲生长的方向。2)推论:尖端产生的“影响”在其下部分布不均匀使胚芽鞘弯曲生长。,疑难突破思考该实验为什么要在黑暗中进行?提示排除光照可能对实验结果造成的干扰。,4.1926年
2、温特实验1)分析:自变量为琼脂块是否接触过尖端,因变量为去尖端的胚芽鞘是否弯曲生长。2)推论:胚芽鞘弯曲生长是由一种化学物质引起的,并把这种物质命名为生长素。,知识拓展为排除内源激素对实验的干扰,在放置琼脂块前,要用蒸馏水浸泡去尖端的胚芽鞘一段时间,以消除去尖端胚芽鞘中含有的少量生长素。易混易错(1)生长素的产生部位为胚芽鞘尖端,其产生与光照无关,有光、无光均可产生,但光照可影响生长素的分布。(2)生长素发挥作用的部位(弯曲生长的部位):胚芽鞘尖端下面的一段。(3)感光部位:胚芽鞘尖端。,5.1934年,科学家首先从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质吲哚乙酸(IAA)。进一步研究发现,具有
3、与IAA相同效应的物质还有吲哚丁酸(IBA)、苯乙酸(PAA)等,它们都属于生长素。,知识归纳(1)植物激素的概念:由植物体内产生,能从产生部位(无特定的分泌器官)运送到作用部位(无明显的靶器官),对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。(2)植物激素的功能:作为信息分子,几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动(不直接参与细胞代谢,只起调节作用)。,二、生长素的合成、分布和运输,1.合成1)合成部位:主要是芽、幼嫩的叶和发育中的种子。2)过程:色氨酸生长素。,2.分布:植物体各器官中都有分布,但相对集中分布在生长旺盛的部位,如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
4、,3.运输1)非极性运输:在成熟组织中,生长素可通过输导组织进行非极性运输。2)极性运输,易错易混环境影响下生长素的横向运输,三、生长素的生理作用1.作用方式:“三不一调节”不组成细胞结构、不提供能量、不催化细胞代谢,只给细胞传达信息,调节细胞生命活动。2.作用机制,3.生理作用1)细胞水平:促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等。2)器官水平:促进侧根和不定根发生,影响花、叶和果实发育等。,四、生长素的作用特点及实例,1.作用特点1)生长素在浓度较低时促进生长,在浓度过高时则会抑制生长。2)生长素所发挥的作用,因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大的差异。一般来说,敏感程度排序:根芽茎
5、;幼嫩细胞衰老细胞;双子叶植物单子叶植物。,易混易错(1)“促进”(基准线以上)或“抑制”(基准线以下),是相对于生长素处于最低浓度时的生长速度而言的,生长素浓度过高“抑制”生长时,器官表现为生长速度减慢,甚至生长停滞。(2)对不同的器官来说,生长素促进生长的最适浓度不同。,2.不同浓度生长素对根的作用分析1)AB段:随生长素浓度升高,对根生长的促进作用加强。2)B点:促进根生长的最适浓度。3)BC段:随生长素浓度升高,对根生长的促进作用减弱。4)C点:既不促进也不抑制。5)CD段:随生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强。注意:不同浓度的生长素对植物生长的促进作用效果可能相同(如E和F两点)
6、。,3.生长素作用特点实例及应用1)顶端优势表现:顶芽优先生长,侧芽生长受抑制。原因:顶芽产生的生长素向下运输积累在侧芽部位,使侧芽生长受抑制。越靠近顶芽的侧芽生长素浓度越高,受到的抑制程度越大。应用棉花:解除顶端优势适时摘除顶芽。经济林收获木材:保留顶端优势。,顶端优势产生原因的实验探究,A.自然生长:顶芽优先生长,侧芽生长受抑制。B.去掉顶芽:侧芽生长快,成为侧枝。C.去掉顶芽,切口放含生长素的羊毛脂:侧芽生长受抑制。,2)根的向地性,幼苗横放,在重力作用下,生长素横向运输,近地侧浓度较高(即B侧A侧、D侧C侧)。茎对生长素敏感性低,使茎背地弯曲生长(生长素对C、D侧细胞均表现为促进作用)
7、;根对生长素敏感性高,根向地弯曲生长(生长素促进A侧细胞生长,抑制B侧细胞生长,可体现生长素作用特点:较低浓度促进生长,过高浓度抑制生长)。3)除草剂双子叶植物一般比单子叶植物对生长素更敏感,故在单子叶农田里施加适宜浓度的生长素类调节剂,可除去双子叶杂草。,考点训练(请判断下列说法是否正确),1.生长素可以调节植物体内某些基因的表达,从而影响植物生长。()2.高浓度生长素能抑制种子的形成,从而形成无子果实。()3.生长素在细胞内可由色氨酸合成。()4.在促进根、茎两种器官生长时,茎是对生长素更敏感的器官。()5.顶端优势体现了生长素既可促进生长又可抑制生长的特点。()6.在缺氧条件下生长素的极
8、性运输会受到影响。(),答案1.2.生长素具有较低浓度促进生长,过高浓度抑制生长的特点,适宜浓度的生长素可促进果实的发育,形成无子果实。3.4.与茎相比,根对生长素更敏感。5.6.,考点二其他植物激素及环境因素的调节,一、其他植物激素,知识归纳植物激素在植物内的含量虽然微少,但是在调节植物生长发育上的作用却非常重要。一般来说,植物激素对植物生长发育的调控,是通过调控细胞分裂、细胞伸长、细胞分化和细胞死亡等方式实现的。,二、植物激素间的相互作用1.各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。1)协同作用生长素、细胞分裂素的协同作用,生长素、赤霉素的协同作用,
9、脱落酸、乙烯均可促进叶和果实的脱落。,2)对抗作用脱落酸、赤霉素对种子萌发的影响细胞分裂素、脱落酸对气孔开闭的影响,3)相互作用实例:生长素、乙烯对细胞生长的影响,当生长素浓度升高到一定值时,就会促进乙烯的合成,乙烯含量的升高,反过来会抑制生长素的作用。,2.在植物生长发育和适应环境变化的过程中,某种激素的含量会发生变化。如草莓果实发育和成熟过程中乙烯含量是动态变化的。,3.决定植物器官生长、发育的,往往不是某种激素的绝对含量,而是不同激素的相对含量。1)黄瓜雌、雄花的分化2)愈伤组织的分化,4.在植物生长发育过程中,不同种激素的调节还往往表现出一定的顺序性。如在猕猴桃果实的发育过程中,细胞分
10、裂素、生长素、赤霉素、脱落酸等激素的含量会按照次序出现高峰,调节着果实的发育和成熟。,知识归纳植物的生长发育过程在根本上是基因在一定的时间和空间上程序性表达的结果(基因的选择性表达)。,三、环境因素参与调节植物的生命活动1.光1)光的调控作用:光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程。调控种子萌发:如烟草和莴苣的种子萌发需光,洋葱、番茄的种子萌发受光抑制。调控植株生长:如豆芽是在黑暗中培育的(无叶绿素),一旦见光就成豆苗。调控植株开花:如菠菜只有白天时长超过13小时才开花;菊、水稻则要在白天短于一定的时长才开花。,疑难突破思考种子萌发,植株生长、开花都接受光的调控,它们是如何体现植物对
11、环境的适应的?提示萌发需光的种子一般较小,储藏的营养物质较少,萌发后立即进行光合作用,避免在无光条件下萌发后“饿死”,这是植物对环境的适应;植株在生长、开花过程中,跟随光照的节奏,能保证生命活动正常进行,能正常繁衍后代,这也是植物对环境的适应。,2)光的调控机制(以光敏色素为例)光敏色素a.化学本质:蛋白质(色素蛋白复合体)。b.分布:植物的各个部位,其中在分生组织的细胞内比较丰富。c.吸收光的类型:主要是红光和远红光。知识拓展植物体内除了光敏色素,还有感受蓝光的受体。故环境中的红光、蓝光对植物的生长发育非常重要。,光调控植物生长发育的反应机制(以光敏色素为例),2.温度1)通过影响种子萌发、
12、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动来调节植物的生长发育。如:温带地区树木年轮的形成。春化作用,即某些植物形成了在生长期需要经历一段时期的低温之后才能开花的特性(春化作用可避免出现在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况)。2)植物分布的地域性很大程度上是由温度决定的。,疑难突破思考年轮形成的原因是什么?提示年轮形成的原因是在春夏季细胞分裂快、细胞体积大,在树干上形成颜色较浅的带;在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积较小,在树干上形成颜色较深的带。,3.重力1)重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞,可以将重力信号转换成运输生长素的信号,造成生长
13、素分布的不均衡,从而调节植物的生长方向。2)淀粉平衡石假说:植物对重力的感受是通过体内一类富含“淀粉体”的细胞,即平衡石细胞来实现的。,疑难突破根向地性的机理图解分析(1)根尖垂直放置时:,(2)根尖水平放置时:,(3)根向重力性的分子机制,根冠的淀粉体受到重力影响,向下运动压在内质网上。诱使内质网将Ca2+释放出来。Ca2+与钙调蛋白结合,呈激活状态。激活钙泵(a)和生长素泵(b),前者将Ca2+运到细胞壁,后者将生长素运到细胞壁。,四、植物生长发育的整体调控,1.基因表达调控(根本)植物细胞里储存着全套基因,但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要调整。2.激素调节激素作为信息分子,会影响细
14、胞的基因表达,从而起到调节作用。同时,激素的产生和分布是基因表达调控的结果,也受到环境因素的影响。3.环境因素调节植物响应环境变化,调控基因表达及激素产生、分布,最终表现在器官和个体水平上的变化。,考点训练(请判断下列说法是否正确),1.赤霉素受体表达量增加的大麦种子萌发时,胚乳中淀粉分解速度比野生型更快。()2.提高培养基中细胞分裂素与生长素间含量的比值可促进愈伤组织分化出根。()3.提高脱落酸含量可解除种子的休眠状态。()4.双子叶植物花、叶和果实的脱落过程中存在生长素与乙烯的对抗作用。()5.植物体内脱落酸含量的变化是植物适应环境的一种方式。(),答案1.2.提高培养基中细胞分裂素与生长
15、素间含量的比值可促进愈伤组织分化出芽。3.脱落酸可促进种子的休眠。4.5.,考点三植物生长调节剂及应用,一、植物生长调节剂,1.概念:由人工合成的,对植物的生长、发育有调节作用的化学物质。2.优点:原料广泛、容易合成、效果稳定等。3.类型(根据分子结构分类)1)分子结构和生理效应与植物激素类似,如吲哚丁酸。2)分子结构与植物激素完全不同,但具有与植物激素类似的生理效应,如-萘乙酸(NAA)、矮壮素等。,疑难突破思考植物生长调节剂为什么效果稳定持久?提示人工合成的植物生长调节剂不是植物体原有的成分,植物体内一般没有相应的酶去分解它,因此植物生长调节剂作用效果更持久稳定。,二、植物生长调节剂的作用
16、及应用1.作用1)提高作物产量、改善产品品质等。如延长或终止种子、芽及块茎的休眠,调节花的雌雄比例,促进或阻止开花,诱导或控制果实脱落,控制植株高度、形状等。2)减轻人工劳动。如减少园林植物的修剪次数。,2.常见种类及应用,三、探索植物生长调节剂的应用,1.探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度1)实验原理:在不同浓度的生长素类调节剂溶液中,插条生根情况一般不同,在最适浓度下插条生根数量最多,生长最快。2)选材:生长旺盛的一年生枝条,需保留少量芽和幼叶(芽和幼叶可产生较多的生长素促进插条生根存活)。3)处理部位:插条的形态学下端。4)处理方法浸泡法:要求溶液浓度较低,处理时间较长(浸泡几小时
17、至一天)。沾蘸法:要求溶液浓度较高,处理时间很短(沾蘸一下,约5 s)。,5)变量分析自变量:生长素类调节剂的浓度。因变量:插条生根的数量(或长度)。无关变量:处理溶液的剂量、温度、光照、插条的生理状况、处理时间、芽和幼叶的数量等。6)实验流程,7)实验分析:由生长素作用曲线可知,存在作用效果相同的两种生长素浓度。最适浓度应在作用效果相同的两种浓度之间,即在两种浓度之间再设置一系列浓度梯度的生长素类调节剂溶液进行实验,可探索到最适浓度。,易混易错(1)预实验的目的:为进一步的实验摸索条件;检验实验设计的科学性和可行性。(2)预实验不能减小实验误差。知识拓展插条未生根的原因(1)没有分清形态学上
18、端和形态学下端,枝条倒插;(2)枝条所带叶片较多,蒸腾作用过强,失水过多;(3)枝条幼芽、幼叶保留多,本身合成了一定浓度的生长素,使形态学下端处于高浓度抑制状态;(4)配制的营养液中营养元素缺乏或缺氧。,2.尝试利用乙烯利催熟水果1)实验原理:乙烯利是一种植物生长调节剂,工业品为液体。当溶液pH3.5时,它比较稳定;但随着溶液pH升高,它会分解释放出乙烯。乙烯对水果有催熟作用,还可进一步诱导水果自身产生乙烯,加速水果成熟。由此可见成熟过程属于正反馈(反馈类型)。2)注意事项:乙烯利对皮肤、黏膜有一定的刺激性,遇明火可燃烧,注意防火。,考点训练(请判断下列说法是否正确),1.插条浸泡在低浓度NA
19、A溶液中,野生型比生长素受体活性减弱的株系更易生根。()2.用适宜浓度的IAA处理未受粉番茄雌蕊,可得到大量正常的番茄种子。()3.用乙烯利处理棉花可催熟棉桃,便于统一采摘。()4.2,4-D可杀除禾谷类田间双子叶杂草是由于双子叶植物对2,4-D的敏感性强。()5.用一定浓度的6-BA(细胞分裂素类调节剂)抑制马铃薯发芽,以延长贮藏期。(),答案1.2.用适宜浓度的IAA处理未受粉番茄雌蕊,可得到无子番茄。3.4.5.青鲜素能抑制马铃薯发芽,延长贮藏期。,提升一植物向性运动的判断与分析,1.“两看法”判断向性运动向性运动:指植物体受到单一方向的外界刺激而引起的定向运动。,2.向性运动模型解读1
20、)向光性模型外因:单侧光;内因:生长素分布不均匀。,极性运输方向:34,78。横向运输(重力)方向:12,56。在重力影响下,生长素横向运输使近地侧(2、6)浓度高于远地侧(1、5),根对生长素更敏感,茎近地侧生长素促进生长更快,根近地侧生长素抑制生长,根远地侧生长素促进生长,表现为茎背地生长,根向地生长。,2)根向地、茎背地性模型,3.不同处理条件下的植物向性运动,易混易错(1)生长素的横向运输发生在尖端,且需单侧光或重力等单一方向刺激。(2)琼脂块不能感光,不影响生长素的运输和传递,云母片、玻璃片等会阻断生长素的运输。,提升二生长素产生部位、促进生长部位与运输方向的验证,1.验证生长素的产
21、生部位在尖端 甲乙1)自变量:琼脂块是否接触过尖端(甲为实验组,乙为对照组)。2)因变量:胚芽鞘的生长情况。,2.验证生长素促进生长的部位在尖端下部1)组分别用记号笔在胚芽鞘上画一条竖线和等距的横线,一段时间后观察;两组均进行自身前后对照。2)结果分析:组尖端下部记号笔竖线断开,组尖端下部记号笔细线间距增大,其他部位记号笔细线未变,说明生长素促进生长的部位在尖端下部。,3.验证生长素的运输方向1)验证生长素的横向运输发生在尖端自变量:云母片插入的位置。因变量:胚芽鞘是否向光弯曲生长。,2)验证生长素的极性运输只能从形态学上端到形态学下端方法一:,切去a、b胚芽鞘尖端下部一段,将c胚芽鞘相应部位顺向接入a成a,将d胚芽鞘相应部位反向接入b成b,实验结果为a生长,b不生长。,方法二:(移接法),
