生长素的生理作用研究

赵艳萍 魏佳乐

（山西省孝义中学校，山西 吕梁 032300）

1 生长素的生理作用

生长素在植物体内起作用的方式与动物体内的激素相似，其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。

2 生长素的两重性

生长素的作用表现出两重性：既能促进生长，也能抑制生长；既能促进发芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。

图1 生长素对根生长作用的函数曲线

若运用数学知识，把描述根的图像看作函数f（x）的图像，即表示生长素对根生长的作用f（x）随生长素浓度x的变化情况。求导函数f（x）得其导函数f’（x），分别令导函数f’（x）＞0、f’（x）＜0，即可得到函数f（x）的单调递增区间、单调递减区间。如图1所示，B点处为f’（x）=0的情况。在AC段内，f（x）始终大于0，用生物术语来讲，在此区间内生长素一直促进根的生长。而且在AB段，随生长素浓度x的增大，生长素对根生长的促进作用越来越强，并在B点达到最强，即B点对应生长素促进根生长的最适浓度。而在BC段，随生长素浓度x的增大，生长素对根生长的促进作用越来越弱。直至C点处f（x）=0，即所谓函数f（x）零点处，生长素对根的生长既不促进也不抑制。而后，f（x）＜0，随x增大，f（x）函数值越来越小，转为生物术语，即为生长素对根的生长不再促进转为抑制。而且随着生长素浓度x的增大，生长素对根生长的抑制作用越来越强。以上分析对于芽和茎同样适用。

3 生长素发挥作用的影响因素

3.1 生长素浓度

如图2所示，不同生长素浓度x对应的每一个函数，其函数值都不同，即生长素浓度不同，其发挥的作用也不同。

3.2 器官种类

3.2.1 同一生长素浓度对不同器官发挥的作用不同。如图2所示，将3个函数结合起来看，对于同一个生长素浓度x，3个函数对应的函数值不同，即同一生长素浓度对不同器官（根、芽、茎等）发挥的作用不同。

3.2.2 不同器官最适生长素浓度不同。如图2所示，点A、B、C分别对应3个函数的最大函数值，此时对应的3个生长素浓度x即为根、芽、茎生长的最适生长素浓度，且根＞芽＞茎。将此规律推广开来，可得出不同器官最适生长素浓度不同。

3.3 植物细胞的成熟情况

幼嫩细胞敏感度大于衰老细胞敏感度。

3.4 植物种类

如图3所示，对于不同种类的双子叶植物和单子叶植物，对应不同自变量生长素浓度x有不同的函数值f（x），即对应不同生长素浓度，不同种类植物受到生长素的调节作用不同。

图3 不同种类植物对应的函数

3.5 根的向地性和茎的背地性

图4 根的向地性和茎的背地性

首先，由于重力的因素，使得d点生长素浓度大于c点，同理，b点生长素浓度大于a点。而茎的敏感度小于根。结合图2，在一定范围内对应的函数中，随生长素浓度x的增大，茎所对应的函数值越来越大，即生长素随浓度的增大对茎的促进作用越来越强，所以生长素对茎的b端促进作用大于a端，使得茎背地生长；而根所对应的函数中，随生长素浓度x的增大，函数值一直减小直至为负，即生长素对根的促进作用越来越弱，直至变为抑制根的生长，所以生长素促进根的c端生长，抑制根的d端生长，使得根向地生长（见图4）。

如图5所示，若b端对应生长素浓度为m，那么a端生长素浓度应小于b端，且生长素对其促进作用小于b端，即a端自变量x和函数值f（x）均小于b端，所以推测a端对应生长素浓度应属于区间[0，m）。同理，若b端对应生长素浓度为g，那么a端生长素浓度应小于b端，且生长素对其促进作用小于b端，即a端自变量x和函数值f（x）均小于b端，所以推测a端对应生长素浓度应属于区间[0，g）。若b端对应生长素浓度为n，那么a端生长素浓度应小于b端，且生长素对其促进作用小于b端，即a端自变量x和函数值f（x）均小于b端，所以推测a端对应生长素浓度应属于区间[0，m）。若c端对应生长素浓度为n，那么d端生长素浓度应大于c端，且生长素对其为抑制作用，即d端自变量x大于c端，而函数值f（x）小于c端，所以推测d端对应生长素浓度应属于区间（i，+∞）。

图5 不同生长素浓度对植物不同部位的促进作用

4 生长素在实际生产生活中的应用

4.1 顶端优势的解除

一般生长素在浓度较低时促进植物生长，在浓度较高时抑制植物生长，甚至杀死植物。幼嫩的细胞对生长素敏感，老细胞则比较迟钝。不同的器官对生长素的反应敏感程度也不一样。例如，顶芽产生的生长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽附近生长素浓度较高。由于侧芽对生长素浓度比较敏感，因此其发育受到抑制，植株因而表现出顶端优势。去掉顶芽后，侧芽附近的生长素来源暂时受阻，浓度降低，于是抑制就被解除，侧芽萌动，加快生长。

顶端对侧芽的抑制程度随距离增加而减弱。因此，对下部侧芽的抑制比对上部侧芽的轻，许多树木因此形成宝塔形树冠。顶端优势强弱与表现方式的不同，造成植物生长姿态的差异。顶端优势在匍匐茎、块茎、球茎、鳞茎和根的生长上也有明显表现。顶端优势的强弱随植株年龄而变化，同时受营养和环境条件的影响。幼龄植物顶端优势强，老龄时减弱；光强过低，土壤通气不良或水分亏缺，顶端优势增强；氮素供应充足，顶端优势减弱。

4.2 打顶

打顶，即掐去某些作物的顶尖，使之增产，也称打尖。通常，农民会适时摘除棉花的顶芽，解除顶端优势，以促进侧芽的发育，从而使其多开花、多结果。

4.3 除双子叶杂草

如图3所示，人们利用双子叶植物与单子叶植株在生长素浓度上所表现出的差异，常在种植单子叶农作物的农田中喷洒适度生长素类似物来抑制双子叶杂草的生长，从而使养分更多地提供给单子叶农作物，使单子叶农作物更好地生长。