植物的激素调节谈谈
2016-12-01安徽省安庆一中
安徽省安庆一中 金 久
植物的激素调节谈谈
安徽省安庆一中金久
一、重要概念分析
植物激素是一类由植物体内产生,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。植物激素不直接参与细胞代谢,而是给细胞传达一种调节代谢的信息。植物生命活动受多种植物激素的调节。可将此重要概念分解为以下几个次重要概念。
1.向光性的研究导致植物激素的发现
提出问题 植物的生长为什么具有向光性?作出假设 达尔文通过实验提出假设:单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种刺激,当这种刺激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。詹森推测尖端与下部必然有某种间接的联系,这种“间接联系”(即达尔文所推测的“刺激”)很可能是一种化学物质,可以在尖端产生并向下传递。拜尔通过实验得出:尖端下部的弯曲生长是由于尖端产生的刺激在向下传递后分布不均所导致的。温特通过实验得出:尖端产生的刺激确实是一种化学物质。郭葛等先后从人尿和高等植物中分离提取出生长素,从事实的层面上证明了科学家所推测并论证的“刺激”的存在。继生长素发现后,人们又相继发现了赤霉素等其他植物激素。得出结论 植物的向光生长是由于其顶芽尖端产生的生长素传递到尖端下部时,因单侧光刺激而更多地分布于背光侧,引起背光侧生长较快而向光侧生长较慢所致。继续探究 20世纪80年代有学者根据一些实验结果提出,植物的向光性生长,是由于单侧光照射引起某些抑制生长的物质分布不均造成的。实验验证
2.植物激素是一类由植物体内产生,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
内生性 植物激素是一种内源信号,其合成从根源上说是基因组表达的结果。可转移性 植物激素从产生部位运输到作用部位发挥作用。微量高效性激素与靶细胞相应受体结合,细胞信号传递分子将接受到的信号放大并转换成可引起细胞代谢应答的化学形式,即通过信号转导最终作用于基因组而实现其调节功能,诱导细胞对刺激发生反应。
3.植物激素可以给靶细胞以分裂或伸长的信号从而促进其生长,或给靶细胞以减缓分裂或伸长的信号从而抑制其生长
促进类抑制类生长素 促进幼苗中细胞的伸长 在植物对生命活动进行调节赤霉素 促进细胞伸长,促进种子萌发和果实发育细胞分裂素 促进细胞分裂脱落酸 抑制细胞分裂乙烯 引发果实的成熟和其他衰老过程以适应环境变化的过程中,各种植物激素并不是孤立地发挥作用,而是相互作用共同完成调节过程。
4.植物生长调节剂是一类与植物激素分子结构相似甚至相同、作用类似,但不是由植物自身产生的物质。植物生长调节剂应用于生产实践,能给人们带来好处,但也可能带来一些负面影响
二、典型试题归类
1.经典实验的分析与拓展
例1(2014年全国卷)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)中,正确的是()。
答案B
解析A项和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,生长素均不能从向光侧运输到背光侧,无法使生长素在琼脂块中分布不均匀。C项琼脂块没有被分隔成两部分,不能避免生长素在琼脂块中发生扩散。B项胚芽鞘在单侧光的照射下,生长素在尖端先从向光侧运输到背光侧,然后极性运输到尖端以下的琼脂块中,可通过测定琼脂块左右两边生长素含量的多少来验证实验结论。
例2科学家温特做了如下实验:把切下的燕麦胚芽鞘尖端放在琼脂块上,几小时后,移去胚芽鞘尖端,将琼脂块切成小块。再将经过处理的琼脂块放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧,结果胚芽鞘会朝对侧弯曲生长。但是,如果放上的是没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块,胚芽鞘则既不生长也不弯曲。该实验证明了()。
A.生长素只能从形态学上端运输到形态学下端
B.造成胚芽鞘弯曲的刺激是某种化学物质
C.生长素的化学本质是吲哚乙酸
D.胚芽鞘会弯向光源生长
答案B
解析没有放置过尖端的琼脂块不会对胚芽鞘的生长和弯曲产生影响,放置过尖端的琼脂块会对胚芽鞘的生长和弯曲产生影响,证明造成胚芽鞘弯曲的刺激是某种化学物质,这些物质来自胚芽鞘尖端。
2.生长素作用的机理
例3下图是根据细胞壁松散学说绘制的一定浓度生长素促进植物细胞伸长的原理图。请
分析回答:
(1)图中结构A的作用是_______。
(2)图中表明,当生长素浓度由低升至最适时,酶X所处环境溶液pH的变化情况是_______,被激活的酶X的直接作用是_________________,从而使细胞壁松散,最终使细胞伸长。能促进植物细胞伸长的另一种植物激素是_______。
答案(1)将H+从细胞膜内运送到细胞壁(2)下降水解连接纤维素分子的多糖链赤霉素
3.生长素作用的特点
例4从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段(无叶和侧芽),自茎段顶端向下对称纵切至约3/4处。将切开的茎段浸没在蒸馏水中。一段时间后,观察到半边茎向外弯曲生长,如右图所示。若上述黄化苗茎段中的生长素浓度是促进生长的,放入水中后半边茎内外两侧细胞中的生长素浓度都不会升高。请仅根据生长素的作用特点分析半边茎向外弯曲生长这一现象,推测出现该现象的两种可能原因。
原因1是______________________________________________________________________。
原因2是_______________________________________________________________________ _。
答案半边茎内侧细胞中的生长素浓度比外侧细胞中的高,所以内侧生长得快内外两侧细胞中的生长素浓度相同,但不同部位细胞对生长素的敏感程度不同,此浓度更有利于内侧细胞的生长
解析由题干可知:幼茎段无叶无侧芽,说明不会再有新的生长素产生;黄化苗茎段中的生长素浓度是促进生长的,说明只考虑低浓度的促进效应;仅根据生长素的作用特点分析半边茎向外弯曲生长这一现象,说明不能把造成这一现象的原因单纯归结为内外两侧的细胞吸水膨胀不同。从图示的情形可以推测出来,应该是半边茎内侧细胞生长比外侧细胞快形成的;而造成这一结果的原因可能是:内侧生长素比外侧高;内外两侧细胞内生长素的浓度是相等的,但是内外两侧细胞对生长素的敏感程度不一致等。
例5(2015年全国卷)下列关于植物生长素的叙述,错误的是()。
A.植物幼嫩叶片中的色氨酸可转变为生长素
B.成熟茎韧皮部中的生长素可以进行非极性运输
C.幼嫩细胞和成熟细胞对生长素的敏感程度相同
D.豌豆幼苗切段中乙烯的合成受生长素浓度的影响
答案C
解析在植物体内,幼嫩的叶片等具有分生能力的细胞能将色氨酸经过一系列反应转变成生长素;韧皮部中的生长素可以进行非极性运输;一般来说幼嫩的细胞比成熟的细胞对生长素更敏感;生长素浓度升高到一定程度后会促进切段中乙烯的合成,乙烯含量的升高,反过来又会抑制生长素促进切段细胞伸长的作用,说明乙烯的合成受生长素浓度的影响。
4.植物激素的种类与应用
例6(2015年山东卷)下列有关植物激素的应用,正确的是()。
A.苹果树开花后,喷施适宜浓度的脱落酸可防止果实脱落
B.用赤霉素处理马铃薯块茎,可延长其休眠时间以利于储存
C.用一定浓度的乙烯处理采摘后未成熟的香蕉,可促其成熟
D.用生长素类似物处理二倍体番茄幼苗,可得到多倍体番茄
答案C
解析生长素的作用表现出两重性:既能防止落花落果,也能疏花蔬果,而脱落酸能抑制细胞分裂,促进叶和果实的衰老和脱落,因此防止果实脱落应该喷洒适宜浓度的生长素;赤霉素能促进种子萌发和果实发育,而脱落酸能抑制萌发和发育,促进休眠;乙烯能促进果实成熟;多倍体育种原理是用秋水仙素处理或低温诱导萌发的种子或幼苗,使其染色体加倍。