植物激素考题中定量思想应用面面观

吴浩

《普通高中生物课程标准（实验）》在实施建议中提到：“在重视定性实验的同时，也应重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质。”植物生命活动的调节是近几年高考命题的热点之一，尤其在命题中渗透定量思想比较突出，如2015年全国卷ⅡT29、2015年四川卷10题和2014年北京卷29题等。

1 角度1：生长素两重性的判断

生长素的两重性指在低浓度下促进与高浓度下抑制。实验中若同时体现这两种现象，则说明体现生长素的两重性。

【例1】 为验证生长素和赤霉素对植物生长的影响，某同学将胚芽鞘尖端以下的切段浸入蒸馏水中1 h，然后分别转入5种不同浓度的生长素和赤霉素溶液中，同时以含糖的磷酸盐缓冲液作对照，在23 ℃的条件下培养24 h后，逐一测量切段长度。实验重复5次，结果取平均值，并绘制成图1。请回答：

（1） 生长素和赤霉素是对植物生长发育具有重要 作用的一类化合物；赤霉素的主要合成部位有 （未成熟的/成熟的/萌发的）种子、幼根和幼芽。

（2） 某同学将胚芽鞘尖端以下的切段浸入蒸馏水中1 h的目的是排除 对实验结果的影响。要得到5种浓度的溶液，应将生长素和赤霉素溶解于

中。

（3） 该生物兴趣小组的同学在分析实验结果时发现，浓度为0.1 mg·L-1的赤霉素实验所进行的5次实验中，有一次的结果与其他4次有明显差异，从而导致该浓度下的平均值偏差较大。你认为在做原始记录时，对该次的实验数据 （应该/不应该）舍弃。本次实验结果 （能/不能）体现生长素作用的两重性。

解析：（1） 生长素和赤霉素是对植物生长发育具调节作用的物质。赤霉素的主要合成部位有未成熟的种子、幼根和幼芽。（2） 为排除内源激素对实验结果的干扰，实验前宜先用蒸馏水浸泡处理，以清除内源激素，由于对照组为含糖的磷酸盐缓冲液处理组，则实验组中生长素或赤霉素均应用含糖的磷酸盐缓冲液配制。（3） 由于每次实验均可能带有偶然性，对于原始记录，应保留所有记录结果。该实验结果不能体现“抑制”作用，故不能表明两重性。

答案：（1） 调节 未成熟的 （2） 内源植物激素 含糖的磷酸盐缓冲液 （3） 不应该 不能

2 角度2：向光（地）性、植物的顶端优势的判断

植物不同器官对生长素的敏感性不同，若浓度过高会出现抑制现象。如根的向性与植物的顶端优势中均涉及高浓度抑制问题。

【例2】 下列有关生长素生理作用（如图2）的叙述中，错误的是（ ）

A. 若某植物幼苗表现出向光性，向光侧的生长素浓度为f，则背光侧的生长素浓度范围为（f，+∞）

B. 若某水平放置的植物幼苗表现出根向地性、茎背地性，茎的近地侧生长素浓度为2f，则茎的远地侧生长素浓度范围应为小于f

C. 某些除草剂除草的原理是使杂草中生长素类似物浓度处于大于h状态下

D. 若某植物产生了顶端优势，其顶芽生长素浓度为g，则侧芽生长素浓度可能大于h

解析：植物幼苗向光生长时，向光侧生长素浓度小于背光侧，且背光侧生长速度大于向光侧，因此若向光侧生长素浓度为f，则背光侧生长素浓度的范围是（f，2f）；将植物幼苗水平放置，茎的近地侧生长素浓度高于远地侧，且近地侧生长速度大于远地侧，因此若茎的近地侧生长素浓度为2f，则茎的远地侧生长素浓度小于f；除草剂除草的原理是使杂草中生长素类似物浓度处于大于h状态，抑制杂草的生长；顶端优势是顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象，因此若植物产生顶端优势，顶芽生长素浓度为g，则侧芽生长素浓度可能大于h。

答案：A。

3 角度3：向光性机理的研究

一般认为植物向光性是生长素分布不均匀造成的，但有的研究结果不支持。通过实验定量测定，进行机理探讨是命题中常见的题型之一。

【例3】 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”。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：

（1） 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（图3）。

（2） 实验结果：如图3所示。

图3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：本题属于实验分析，通过图与图之间的比较，找出对照中的实验变量，再分析原因。比较图3中a和b，明确是否进行光照是自变量，结果在琼脂切块上收集到生长素是相同的，说明光并未影响生长素的分解和生长素的向下运输。比较图c和d，发现涉及是否光照和是否有玻璃片分隔两个自变量。结果在琼脂切块上收集到生长素是相同的，说明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量。分析图3中e和f，知自变量是尖端是否被玻璃片分隔，结果左右侧收集到的生长素不同，说明单侧光照射促使生长素向背光侧转移。根据上述一系列实验可以得出：单侧光照射下，向光侧的生长素向背光侧转移，而不是向光侧的生长素被分解。

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，向光侧的生长素向背光侧转移，而不是向光侧的生长素被分解

【例4】 阅读以下材料回答问题。

材料1：20世纪20年代起，温特等人通过实验方法测得玉米胚芽鞘生长素的侧向再分配如图4所示。

材料2：20世纪80年代以来，有学者利用气相—质谱等物理化学法测得向日葵下胚轴、萝卜下胚轴和黄化燕麦芽鞘的生长素分布如表1所示。用同样方法还测得萝卜下胚轴的萝卜宁、向日葵下胚轴的黄质醛等物质向光侧多于背光侧。

解析：本题属材料分析型题，根据题干提供的信息，通过比较、分析与推理得出结论。材料1揭示了在单侧光的作用下生长素向背光侧转移了。材料2的表格中揭示了向光侧和背光侧的生长素含量基本相同，与材料1揭示的结果不同，很显然不支持材料1，材料2说明向光性生长可能与生长抑制剂有关。

答案：（1） 由向光侧向背光侧转移，促进生长 （2） 对照作用 不支持 用现代物理化学方法测得向光侧和背光侧的生长素含量基本相同 （3） 萝卜宁、黄质醛等物质可能是生长抑制剂，从而抑制了向光侧的生长

4 角度4：激素生理作用的研究

【例5】 图5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

B. 施用IAA对诱导侧根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10-4 mol·L-1的IAA相比，未施用的植株主根长而侧根数量少

解析：本题考查生长素的作用。根据第一幅图可知，随着生长素浓度增大，主根长度不断变短，A选项正确。根据第二幅图可知，随着生长素浓度增大，侧根数量增加，超过一定浓度后侧根数量比对照组少，B选项正确。生长素有促进生根的作用，生长素的产生部位有芽和幼叶，如将其去掉，将导致运输到根部的生长素含量降低，会导致侧根数量减少，C选项错误。由图可知，施用了10-4 mol·L-1 IAA的植株主根要比未施用的短，侧根数量比未施用的多，D选项正确。

答案：C。

5 角度5：激素综合作用的研究

【例6】 （2014年北京卷29题节选）为研究赤霉素（GA3）和生长素（IAA）对植物生长的影响，切取菟丝子茎顶端2.5 cm长的部分（茎芽），置于培养液中无菌培养（图6）。实验分为A、B、C三组。分别培养至第1、8、15 d，每组再用适宜浓度的激素处理30d，测量茎芽长度，结果见图7。

从图7中B组（或C组）的数据可知，两种激素联合处理对茎芽伸长生长的促进作用是GA3单独处理的 倍、IAA单独处理的 倍，由此可以推测GA3和IAA在对茎芽伸长生长的作用上存在

的关系。

解析：图7中B组（或C组）赤霉素和生长素联合处理对茎芽伸长生长的促进作用是GA3单独处理的（13-4）÷（6.5-4）=3.6[（10-4）÷（6-4）=3]倍，是IAA单独处理的（13-4）÷（4.5-4）=18[（10-4）÷（4.1-4）=60]倍，可以推测GA3和IAA在茎芽的伸长生长中存在协作的关系。

答案：（5） 3.6（3） 18（60） 协作

在复习中对定量实验进行专题复习和训练，可帮助学生树立量化意识，使学生学会分析数据、用数据表达实验结果，有利于进行逻辑思维的培养。