1、第2节生长素的生理作用必备知识自主学习一、生长素的生理作用1.生长素的作用方式：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.生长素作用的特点及其表现：(1)特点：两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长。3.顶端优势的概念与原因：(1)概念：顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象。(2)原因：(3)解除方法：去除顶端。4.生长素类似物的概念与应用：(1)概念：具有与生长素相似生理效应的人工合成的化学物质，如-萘乙酸(NAA)、2，4-D等。(2)应用：防止果实和叶片的脱落：如常用一定浓度的生长素类似物溶液喷洒棉株，以达到保蕾保铃的效果。获得无子果实。促使扦插枝条生根。5.判一判：根据
2、所学知识，判断下列说法的对错(正确的打“”，错误的打“”)。(1)生长素的作用具有两重性，低浓度促进生长，高浓度抑制生长，不同浓度的生长素，其促进生长的效果不相同。()提示：如图中的B、C两点，在最适宜浓度两侧可以出现生长素浓度不同但促进生长的效果相同的情况。(2)顶芽生长占优势时侧芽生长素的合成受到抑制。()提示：顶端优势是由于顶芽产生的生长素运输到侧芽部位，使侧芽部位生长素浓度过高，从而抑制侧芽的生长，不是侧芽生长素的合成受到抑制。(3)生长素对果实的发育与成熟具有重要作用，所以可以通过喷洒一定浓度的生长素类似物溶液来防止落花落果。()提示：生长素促进果实的发育，无促进果实成熟的作用。(4
3、)根的向地生长和茎的背地生长都能体现生长素的两重性。()提示：茎处的生长素浓度越高，促进作用越明显，茎的背地性生长只体现生长素的促进作用。(5)在太空失重状态下，植物激素不能进行极性运输，根失去了向地生长的特性。()提示：极性运输与重力无关。应用生长素获得无子果实，无子这一性状是否可以遗传？为什么？提示：不可以。生长素不会改变果实遗传物质的组成。二、探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度1.实验原理：适宜浓度的生长素能促进扦插枝条生根。用不同浓度的生长素(生长素类似物)溶液处理，扦插枝条生根情况一般不同。2.常用方法：(1)浸泡法：要求生长素类似物溶液的浓度较低。(2)沾蘸法：省时，要求生长素
4、类似物溶液浓度较高。3.实验步骤：(1)预实验目的：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，以免由于设计不周，盲目开展实验而造成人力、物力和财力的浪费。(2)在实验过程中，可能会出现不同浓度的生长素类似物对促进生根的效果相同的情况，那么最适浓度应该在这两个浓度之间。在培养豆芽时，用什么浓度范围的生长素处理豆芽，才能得到根短、芽肥的豆芽？提示：选取的生长素的浓度刚好是在促进芽的生长，但抑制根的生长的浓度范围内。关键能力合作学习知识点一 生长素的发现过程1.生长素作用的影响因素：(1)不同浓度生长素对植物生长影响的曲线分析：ac段随着生长素浓度升高，对生长的促进作用逐渐增强。c点促进
5、生长的最适浓度，促进效果最好。ce段(不含e点)随着生长素浓度升高，对生长的促进作用逐渐减弱。e点既不促进生长也不抑制生长。b、d两点生长素浓度虽然不同，但促进效果相同。ef段随着生长素浓度升高，对生长的抑制作用逐渐增强。(2)不同器官对生长素的敏感程度曲线分析：对于各种器官，生长素的功能均具有两重性，即在一定浓度范围内促进植物器官生长，浓度过高则抑制植物器官生长。同一浓度的生长素作用于不同器官，引起的生理功效不同，这是因为不同的器官对生长素的敏感性不同(敏感性大小：根芽茎)。(3)不同植物对生长素的敏感程度曲线分析：双子叶植物较单子叶植物敏感，可用较高浓度的生长素类似物杀死单子叶作物地里的双
6、子叶杂草。(4)细胞成熟程度不同的影响：幼嫩细胞对生长素较为敏感，成熟细胞不敏感。2.生长素生理作用两重性的实例：(1)顶端优势：产生原因：顶芽A产生的生长素向下运输，使侧芽B、C、D的生长受抑制。A处产生的生长素向下运输(极性运输)，在B、C、D处积累(B处积累最多)，B、C、D处生长素浓度过高抑制了侧芽的发育，而A处生长素浓度较低，促进顶芽的生长。实验验证：取生长状况相同的某植物，随机均分为3组(A、B、C)。A组：不做任何处理顶芽优先生长，侧芽生长受抑制B组：去掉顶芽侧芽生长快，成为侧枝C组：去掉顶芽切口处放含生长素的羊毛脂侧芽生长受抑制结论：顶芽产生的生长素使侧芽生长受抑制。在生产上的
7、应用：园艺果枝的修剪、棉花的摘心等。(2)根的向地性和茎的背地性：生长素的运输(相同)：a.影响因素：重力。b.运输方向：由远地端移向近地端，即AB，CD。c.浓度：BA，DC。生理作用(不同)：a.根：对生长素较为敏感，D处浓度过高对根的生长起抑制作用，而C处的浓度有利于根的生长，充分体现了生长素作用的两重性。b.茎：对生长素相对不敏感，B处生长素浓度大于A处生长素浓度，所以B侧生长快于A侧，不能体现生长素作用的两重性。特别提醒：关于生长素作用曲线的两点警示“高浓度”生长素是指分别大于a、b、c点对应的浓度，“低浓度”是指分别小于a、b、c点对应的浓度。不要将Aa、Bb、Cc段理解为抑制生长
8、，此阶段仍体现生长素的促进作用，只是促进作用逐渐降低。拓展探究生长素浓度超过促进生长的最适浓度，是否一定会抑制植物的生长？ 为什么？(科学思维)提示：不一定。可能只是促进生长的作用减弱，达到一定浓度，才会抑制植物的生长。(2020大同高二检测)生长素对植物生长的调节作用具有两重性。如图所示，P点表示对植物生长既不促进也不抑制的生长素浓度。该图可表示()A.水平放置后根近地侧生长素浓度的变化B.水平放置后茎远地侧生长素浓度的变化C.胚芽鞘尖端向光侧生长素浓度的变化D.去掉顶芽后侧芽生长素浓度的变化【解题思维】(1)提取图中信息：生长素浓度下降，起初抑制生长，后面促进生长。(2)联系关键知识：顶端
9、优势解除后，侧芽生长素浓度如何变化。【解析】选D。由于重力的影响，水平放置的根的近地侧生长素浓度逐渐升高，A错误。茎的远地侧、近地侧都处于促进生长的浓度范围，即都在P点以下，B错误。向光侧照光前后，生长素浓度都处于促进生长的范围，即P点以下，C错误。当去掉顶芽后，侧芽生长素浓度下降，抑制作用减弱，生长素浓度降低到一定水平后，促进侧芽生长，D正确。【审答误区】(1)本题易错选B项，只是考虑远地侧生长素浓度下降，而未考虑水平放置前后，生长素浓度都处于P点以下。(2)本题也易错选C项，原因与B项类似。【方法规律】“两看法”判断是否体现生长素作用的两重性一看标准：是否存在生长素浓度为0时的数据，这是判
10、断两重性的前提。二看比较：与生长素浓度为0时比较，是否存在低浓度促进、高浓度抑制的现象。【类题精练】如图为去顶芽对拟南芥主根生长影响的实验结果，分析正确的是()A.去顶芽能促进主根生长B.去顶芽植株不能合成生长素C.生长素由顶芽向下进行非极性运输D.外源生长素能替代顶芽促进主根生长【解析】选D。由图示知，去顶芽植株和正常植株相比，主根长度短，说明顶芽能促进主根生长；去顶芽植株+外源生长素与正常植株相比，主根长度大致相同，说明外源生长素能替代顶芽促进主根生长；去顶芽植株的主根还能生长，说明去顶芽植株仍能合成少量生长素；生长素由顶芽向下运输属于极性运输。【补偿训练】(2020长春高二检测)如图表示
11、生长素浓度对某植物幼茎生长的影响。该植物幼茎表现出明显的向光性，且向光侧的生长素浓度为f。据图推测该植物幼茎背光侧的生长素浓度范围是()A.大于0小于gB.大于f小于2fC.大于g小于hD.大于2f小于h【解析】选B。根据题意可知，植物幼茎向光侧的生长素浓度为f，生长素在茎尖发生横向运输，背光侧生长素浓度高于向光侧，茎对生长素不敏感，背光侧促进作用高于向光侧，所以生长快，故背光侧生长素浓度介于f与2f之间，B正确。知识点二 探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度1.扦插枝条的选择与处理：(1)扦插枝条的选择：以1年生枝条为最好(形成层细胞分裂能力强、发育快、易成活)，插条部位以枝条中部剪取的插
12、条为最好，基部较差。(2)扦插枝条的处理：枝条的形态学上端为平面，下端要削成斜面，这样在扦插后可以增大吸水面积，促进成活。每一枝条留34个芽，所选枝条的芽数尽量一样多。剪掉叶片，防止蒸腾作用散失水分。2.实验变量分析：(1)本实验的自变量是生长素类似物的浓度，因变量是插条生根状况，检测指标是枝条上根的数目。(2)无关变量：处理溶剂剂量、温度、光照等。无关变量在实验中的处理要采用等量性的原则，如选用相同的植物材料等。3.为了保证实验设计的严谨性，还需要设置重复实验和一定的对照实验：(1)平行重复实验：每组枝条数应为多个，统计数据取每组枝条生根数或生根长度的平均值。(2)对照实验：预实验时需要设置
13、清水的空白对照，在预实验的基础上再次实验时可不设置空白对照。4.实验结果处理与异常原因分析：(1)对实验结果进行处理时，要根据实验数据，以生长素类似物的浓度为横坐标，根的数目为纵坐标，绘制曲线图，确定最适浓度范围。(2)可能出现的问题及原因分析：不能生根。主要原因有以下几种：一是枝条所带叶片较多，蒸腾作用过强，失水太多；二是配制的营养液缺乏营养元素或缺氧；三是没有分清形态学上端、形态学下端，枝条放倒了。生根过少。主要原因可能是组别少，浓度梯度大。因此配制生长素类似物溶液时，浓度梯度要小，组别要多。都能生出不定根：促进扦插枝条生根是指刺激枝条的下端生出不定根，而不是刺激根生长。不同的枝条可能生出
14、的不定根的数目多少不一样，如枝条上芽多，则产生的生长素就多，就容易促使不定根的萌发。拓展探究(1)探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度实验中，设立预实验的目的是什么？提示：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；减少盲目性和人力、物力、财力的浪费。(2)在植物进行扦插时，为什么保留芽和幼叶的枝条比较容易生根？提示：芽和幼叶在生长时能产生生长素，而生长素能促进扦插枝条生根。(3)在实验中，若两种浓度的生长素类似物促进插条生根效果基本相同，请分析原因。如何进一步确定最适浓度？提示：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。最适浓度应在两种溶液浓度之间，即在两种浓度之间
15、再配制一系列浓度梯度的溶液进行实验。(2018江苏高考)如图为一种植物扦插枝条经不同浓度 IAA 浸泡 30 min 后的生根结果(新生根粗细相近)，对照组为不加 IAA 的清水。 下列叙述正确的是()A.对照组生根数量少是因为枝条中没有 IAAB.四组实验中，300 mg/L IAA 诱导茎细胞分化出根原基最有效C.100 与 300 mg/L IAA 处理获得的根生物量相近D.本实验结果体现了 IAA 对根生长作用的两重性【解题思维】(1)提取图中信息：平均生根数在IAA浓度为300 mgL-1时最多。平均根长在IAA浓度为100 mgL-1和300 mgL-1时相等。(2)回忆关键知识：
16、两重性是与对照组(清水组)相比较而得出的。【解析】选B。由于扦插枝条本身带有芽，所以对照组枝条自身也会产生IAA，A项错误；生长素浸泡的作用是诱导茎细胞分化出根原基，四组实验中，浓度为300 mg/L IAA诱导分化生根数最多，且平均根长较长，所以其诱导效果最好，B项正确；100 与 300 mg/L IAA 处理获得的根的长度相近，而不是生物量相近，判断根的生物量应从生根数和生根长度两方面考虑，C项错误；实验组的三组实验中，没有效果比对照组差的，所以实验数据未能体现生长素作用的两重性，D项错误。【审答误区】(1)概念模糊：对生根量与生根数分不清而误选C。(2)对两重性认识模糊：以为只要“下降
17、”就体现两重性而误选D。【母题追问】(1)若进一步探究促进插条生根的最适浓度，应在上题中哪一范围内进行进一步的实验？若浓度差为100 mg/L，进一步的实验需要设计几组实验？提示：100 mg/L500 mg/L。5组。(2)上题中每组实验均有若干插条，实验结果应取每组插条生根数的平均值，这样处理的目的是什么？提示：避免偶然因素对实验结果的干扰。【类题精练】(2020天津高二检测)科研小组做了某一探究实验，结果记录如表，有关表述正确的是()编号12345678910处理溶液清水其溶液浓度梯度依次增加幼苗平均株高/cm8.18.58.78.85.19.110.09.18.68.2A.该实验的课题
18、是探究不同种类的激素对某植物幼苗生长的影响B.实验结果说明该溶液对植物幼苗生长具有两重性C.第5组实验数据有问题，可以不予关注D.如果继续增大该溶液浓度，幼苗平均高度可能低于8.1 cm【解析】选D。该实验的自变量是某溶液的浓度，所以实验的课题可以是探究某种激素的不同浓度对某植物幼苗生长的影响，A错误。两重性是指低浓度促进，高浓度抑制，与对照组相比，除第5组数据小于对照组，其他组实验数据均大于对照组，根据溶液的浓度依次增加，而5组之后的数据均大于对照组，可知第5组实验数据有问题，但不能不关注，需要分析原因，故实验结果不能说明该溶液对植物幼苗生长具有两重性，B、C错误。如果继续增大该溶液浓度，如
19、果该溶液对植物幼苗生长具有两重性，则幼苗平均高度可能低于8.1 cm ，D正确。【补偿训练】某兴趣小组探究2，4-D对插条生根的作用，实验结果如表所示。组别123452，4-D溶液浓度0a1a2a3a4根的平均数目/条1.86.47.87.81.3注：a1、a2、a3、a4依次增大。下列叙述与该实验不相符的是()A.a4浓度的2，4-D抑制生根B.组别1在实验中起对照作用C.促进生根的最适浓度在a1与a2之间 D.2，4-D既能促进生根也能抑制生根【解析】选C。2，4-D是起“促进作用”还是“抑制作用”，应与空白对照组对比，而不是实验组之间对比。由表格数据可知，组别1为空白对照组，其他组别是实
20、验组，其中a1、a2、a3浓度的2，4-D均促进生根，a4浓度的2，4-D抑制生根，促进生根的最适浓度在a2与a3之间。核心素养情境探究【实验情境】植物激素是一类对植物生长发育有显著影响的微量有机物。甲图所示为同种植物不同器官对生长素(IAA)的反应，乙图所示为某兴趣小组探究“生长素类似物(NAA)促进扦插枝条生根的最适浓度”所进行的预实验结果。请据图回答。探究：(1)从图中可以看出，促进该植物根生长的最适宜浓度是多少？(科学思维)提示：由图甲可知，根生长最快的点对应的浓度是最适浓度10-10molL-1。(2)B点所对应的生长素浓度对茎的生长效应是怎样的？由此可见，同一浓度的生长素对不同器官
21、的作用不同，根、芽、茎对生长素的反应敏感程度最大的是哪个器官？(科学探究)提示：由图甲可知，B点对应的生长素浓度对茎生长的效应是既不促进也不抑制。生长素敏感程度最大的是根。(3)如乙图所示，正式实验应在哪个浓度范围内设计更小的浓度梯度，以进一步确定最适浓度？(科学探究)提示：由图乙可知，当生长素浓度处于4LL-1对扦插枝条生根的促进效果最好。正式实验时，应在生长素浓度介于26LL-1范围之间设计更小的浓度梯度，进一步确定最适浓度。【实验情境】生长素的化学本质是吲哚乙酸(IAA)，在植物体内含量微小，但调节作用显著。图中的甲和乙表示某课题研究小组探究“IAA对某种植物主根长度及侧根数的影响”的实
22、验结果。据图分析回答问题。探究： (1)分析图甲，施用IAA对主根的伸长生长具有什么作用？(科学思维)提示：抑制作用。根对生长素最为敏感，施用IAA对主根的伸长生长具有抑制作用。(2)生产实践中，用一定浓度的生长素溶液浸泡扦插枝条的下端，目的是促进插条生根，利于插条成活，对于本课题研究的植物，应该选用的IAA浓度为多少？(科学探究)提示：10-5molL-1。图乙，施用IAA对诱导侧根的作用表现为低浓度促进、高浓度抑制(浓度在010-5molL-1范围内，对侧根起的促进作用逐渐加强；浓度大于10-5时对侧根促进作用逐渐减弱)。故促进插条生根，对于本课题研究的植物，应该选用的IAA浓度为10-5
23、molL-1。(3)分析甲、乙两实验结果可知，若不施用IAA，在幼苗移栽的过程中采用什么样的措施也能促进侧根数量的增加？(科学探究)提示：切断主根。植物的主根也具有顶端优势现象，切断主根尖端可以去除顶端优势，促进侧根生长与数量的增加，提高幼苗移栽的成活率。课堂检测素养达标1.“物极必反”是我国古人提出的朴素的辩证法观点。生长素的作用特点就体现了这一观点。关于生长素的生理作用，下列说法正确的是_。生长素为细胞代谢提供能量生长素可用于防止落花落果，不能用于疏花疏果不同浓度的生长素对茎的生长影响不一定不同探究促进插枝生根最适的生长素类似物浓度，若生长素类似物浓度较高，可采用浸泡法处理插条生长素可促进
24、果实发育，但不能用于解决向日葵花期遇雨影响授粉的问题双子叶植物对生长素较为敏感【解析】选。生长素的作用是调节生命活动，不能为细胞代谢提供能量，错误；生长素可用于防止落花落果，也可用于疏花疏果，错误；不同浓度的生长素对茎的生长影响可能相同，正确；探究促进插枝生根最适的生长素类似物浓度，若生长素类似物浓度较高，应采用沾蘸法处理插条，错误；种植向日葵的目的是收获种子，生长素可促进果实发育，但不能用于解决向日葵花期遇雨影响授粉的问题，正确；双子叶植物对生长素较为敏感，正确。2.(2020宁波高二检测)一般情况下，生长素在浓度较低时促进植物生长，在浓度过高时抑制植物生长，这说明生长素对植物生长的调节具有
25、()A.特异性B.多样性C.两重性D.随机性【解析】选C。生长素在浓度较低时促进植物生长，在浓度过高时会抑制植物生长，这体现了生长素对植物生长的调节具有两重性，C正确。3.下列关于“研究生长素类似物NAA促进月季插条生根的最适浓度”实验的叙述，错误的是()A.可通过预实验缩小NAA浓度的探索范围B.用浸泡法处理插条时，各组处理时间应相同C.实验用月季插条应尽量多带一些幼叶或幼芽D.统计各组生根数量应取该组生根数量的平均值【解析】选C。该实验可通过预实验缩小NAA浓度的探索范围，为正式实验做准备，A正确。浸泡法处理插条时，各组处理时间应该一致，即保持无关变量相同且适宜，B正确。实验用月季插条应尽
26、量少带一些幼叶或幼芽，如果幼芽过多生长素浓度会较高，再用生长素类似物处理可能会抑制生根，C错误。为了使实验结果更加准确，防止偶然性，每组均用该组生根数量的平均值作为统计结果，D正确。4.去雄后，给未受粉番茄雌蕊的柱头上喷洒适宜浓度的生长素类似物，子房将()A.停止生长和发育B.发育成种子C.发育成有子果实D.发育成无子果实【解析】选D。给未受粉番茄雌蕊的柱头上喷洒适宜浓度的生长素类似物，由于生长素可以促进子房发育成果实，并且该植物未能受粉，不能产生种子，所以子房将发育成无子果实。5.如图表示不同浓度生长素对芽生长的影响。当植物表现出顶端优势时，顶芽和最靠近顶芽的侧芽所含生长素的浓度依次为()A
27、.a和bB.b和aC.b和cD.c和b【解析】选C。当表现出顶端优势时，顶芽优先生长，侧芽生长受抑制，因此顶芽处于促进生长的b浓度(低浓度)，而侧芽处于受抑制的c浓度(高浓度)。6.下列关于植物生长素及其类似物的叙述，错误的是()A.用一定浓度的IBA溶液浸泡葡萄插条基部可诱导生根B.棉花表现出的顶端优势与顶芽产生的生长素的极性运输有关C.在番茄花期喷洒一定浓度的2，4-D可防止落花落果D.同一植株的幼芽对生长素的反应敏感程度高于幼根【解析】选D。生长素及其类似物能促进扦插的枝条生根，因此用一定浓度的IBA溶液浸泡葡萄插条基部可诱导生根，A项正确；植物的顶端优势是指植物顶芽产生的生长素向下运输
28、到侧芽的部位积累，使顶芽的生长素浓度相对较低，促进生长，侧芽生长素浓度相对较高，抑制生长，可见棉花表现出的顶端优势与顶芽产生的生长素的极性运输有关，B项正确；生长素能防止落花落果，因此在番茄花期喷洒一定浓度的2，4-D可防止落花落果，C项正确；同一植株中不同器官对生长素的敏感程度不同，根最敏感，其次是芽，最不敏感的是茎，因此同一植株的幼芽对生长素的反应敏感程度低于幼根，D项错误。7.图中曲线表示不同浓度的生长素对某植物根、芽生长的影响。请分析回答：(1)图中曲线能够说明生长素的生理作用具有_的特点；由图可知，促进该植物根生长的最适生长素浓度是_molL-1。(2)当浓度为10-7molL-1时，生长素对该植物根、芽生长的影响分别表现为_作用和_作用。(填“促进”或“抑制”)(3)当植物表现出顶端优势时，如果顶芽的生长素浓度为10-8molL-1，离顶芽最近的侧芽的生长素浓度应该_(填“”“10-6molL-1，原因是生长素只能由形态学上端向形态学下端运输，使得顶芽产生的生长素运输到侧芽并积累。(4)用一定浓度的生长素类似物溶液处理没有受粉的番茄雌蕊，能够获得无子番茄，这说明生长素具有促进果实发育的作用。答案：(1)两重性10-10(2)抑制促进(3)侧芽 (4)促进果实发育
