1、第五节植物生命活动的调节第1课时植物的应激性与生长素的发现目标导读1.结合教材P57图242、243、244，分析植物的应激性和对不良环境的适应性反应。2.结合教材P5859阅读与分析，P59图245，了解生长素的发现历程，并阐明向光性产生的机理。重难点击向光性产生的机理。1动物激素是由内分泌腺(或内分泌细胞)分泌的化学物质，弥散到体液中，随血液流到全身，作用于靶器官、靶细胞，使细胞内原有的生理活动发生变化。2动物的生长激素是由垂体产生并分泌的，其化学本质是蛋白质。3观察下面两幅图中植物的生长方向由图1、图2可看出，植物生长具有向光性，其意义是有利于接受太阳光照，进行光合作用。4如图表示单子叶
2、植物的胚芽鞘和胚芽，胚芽鞘实际上是植物的第1片叶，从图中可以看出它对胚芽起保护作用，由于胚芽鞘中含有叶绿体，由此可推知其出土后能够进行光合作用。课堂导入古人有诗：“满园春色关不住，一枝红杏出墙来”。推测植物的这种特性与环境因素光照有关。人们很早就发现了植物有朝向光源生长的特性，经过人们长期的探索与研究，发现植物的这种特性与生长素有关。人们是怎样发现生长素的呢？ 探究点一植物的应激性植物没有反射，但也能对外界刺激做出一定的反应，并能通过一定的生理过程适应不良的环境。1植物的运动(1)由图示可以看出，当植物体受到某种外界刺激的时候，植物体本身会产生一定的反应，这些反应不仅表现在形态上，还会表现在生
3、理和行为上，植物的这种对外界刺激所作出的适应性的反应就称为应激性。(2)向性运动图1说明植物受到单侧光照射时，会表现出弯曲生长的特性，如茎能朝向光源生长，根则背向光源生长。这种现象称为向光性，是指植物随光的方向而弯曲的能力。图2说明植物的根能顺着重力方向向下生长，而茎会背离重力方向向上生长，这种现象称为向重力性。农业生产中，我们强调要均匀施肥和灌溉，防止植物的根生长不均而易倒伏，因为植物的根具有向着肥料和水分较多的方向生长的特性，分别称为向化性和向水性。通过以上现象，我们知道当植物受到一定方向的外界刺激时，体内某种物质的含量或分布发生变化，引起相应部位向一定方向运动，这种现象称为植物的向性运动
4、。(3)感性运动普通柳树的枝条向上生长，垂柳的枝条向下生长，植物的叶片、花瓣或其他器官具有向下或向上生长的特性，称为偏上性或偏下性。许多植物(如大豆、花生、蒲公英、紫茉莉等)的叶子、花或花序在白天高挺张开，晚上合拢或下垂的现象称为感夜性。 很多植物的花会在较温暖的条件下开放，植物对温度变化引起的反应称为感热性。如图3所示，含羞草的叶子受到震动时产生收拢、下垂的反应，由于震动引起的植物叶子等器官产生的反应称为感震性。以上这些现象的运动方向不由外界刺激方向决定，是由外界刺激或者内部的生理机制引起的，这类现象称为植物的感性运动。2植物对不良环境的适应性反应(1)在低温、缺氧等各种不良环境条件下，植物
5、体基因表达发生改变，关闭一些正常表达的基因，启动一些与适应有关的基因，诱导合成一些新的蛋白质，以减轻对植物造成的伤害。这种适应方式是产生胁迫蛋白。(2)在各种不良环境下，一些植物体内会积累脯氨酸等渗透调节物质。而当胁迫解除的时候，这些渗透调节物质在植物体内的含量会迅速减少。这种适应方式是通过渗透调节实现的。(3)植物在不良环境条件下，许多基因被诱导表达，从而增强了抗逆性。这些基因的表达多数是在激素的调控下实现的。实验表明，脱落酸是一种对各种不良逆境作出反应的调节物质。同时，其他激素在抗性基因的表达中也起到了一定的作用。这说明植物可以通过植物激素的调控来适应不良环境。(4)在不良环境条件下，所有
6、植物的生长都会受到抑制。但植物往往在生长缓慢时更能抵御不良环境可能造成的伤害。这说明植物可以通过生长抑制来适应不良环境。(5)除此以外，植物还可以通过抗寒、抗盐等方式来适应不良环境的反应。归纳提炼向性运动与感性运动的区别运动方式运动方向与外界刺激的关系运动方式形成原因实例向性运动运动方向与刺激方向有必然联系，单方向刺激(单侧光、重力)定向不可逆的生长运动，生长运动方向取决于刺激方向一般与激素有关，主要是由于不均匀生长而引起的向光性、向水性、向化性、向重力性感性运动运动方向与刺激方向无必然联系，不定向刺激(光暗转变、触摸、震动)外界刺激不能决定运动方向一部分是生长运动引起的，另一部分是非生长运动
7、引起的含羞草受刺激后，叶下垂、闭合共性都属于应激性，是对环境变化产生的适应性反应，是适应环境的不同方式活学活用1下列属于植物向性运动的现象是()A在种植香蕉时用“以肥引芽”的方法，把肥料施在希望它长苗的空旷的地方，使香蕉植株分布均匀B把郁金香从寒冷的室外移至温暖的室内，过了35分钟后就会开花C到了深秋，北方的植物就会落叶D西双版纳有一种跳舞草，当人们对着它唱歌时叶子就会运动，犹如翩翩起舞答案A解析A项是植物的向化性；B项是利用了植物“三性”中的感热性，使植物开花；C项是属于植物对温度的正常反应，是植物体的脱落酸在起作用，从而起到保护植物不受冻害和寒害；D项据科学家研究认为，跳舞草实际上是对一定
8、频率和强度的声波极富感应性的植物，与温度和阳光有着直接的关系。因此D是植物对声波的一种感性运动。探究点二生长素的发现植物具有向光性，其中的原因经历了许多科学家的艰辛探索。阅读教材P5859，完成科学家的探索过程。1为探究植物向光生长的原因，达尔文设计了如图所示的两组实验，首先根据图示完成相关问题，然后阅读教材对照自己的回答是否正确。(1)各组胚芽鞘的生长弯曲情况是：弯向光源生长；不生长，不弯曲；直立生长；弯向光源生长。(2)与对比，说明胚芽鞘的弯曲生长与顶端有关。(3)和对比，说明感光部位是胚芽鞘的顶端，而不是顶端以下的伸长区。(4)达尔文的猜测：胚芽鞘顶端受单侧光刺激后，就向下面的伸长区传递
9、某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。2这种“影响”究竟是什么呢？为了验证达尔文的猜测，鲍森詹森和拜尔分别设计了如下实验，请根据图示实验的操作与结果回答相关问题。(1)鲍森詹森实验实验现象：A胚芽鞘弯向光源生长；B胚芽鞘不生长，不弯曲。结论：胚芽鞘顶端产生的影响可以透过明胶传递给下部。从对照实验设计的单一变量原则角度分析，该实验的不足之处在于没有形成单一变量，无法排除“明胶也可能会导致胚芽鞘生长”的结论。(2)拜尔实验实验现象：将顶端切下，放到切面一侧时，胚芽鞘总是弯向对侧生长。结论：胚芽鞘的弯曲生长是因为顶端产生的影响在其下部的分布不均匀造成的。该实验为什
10、么要在黑暗中进行？排除光照可能对实验结果造成的干扰。拜尔实验的不足之处是无法证明顶端是否产生某种物质。3在上述实验的基础上温特重新设计了下列实验，据图回答：(1)实验组是B，对照组是A。A与B对照说明造成胚芽鞘弯曲生长的是胚芽鞘顶端产生的某种物质。(2)设置A组的目的是排除琼脂块本身的化学物质对胚芽鞘的影响。(3)实验结论：引起胚芽鞘弯曲生长的确实是一种化学物质，温特将其命名为生长素。(4)由温特的实验结论可以推测单侧光的作用可能是改变生长素的分布，使生长素在背光侧分布的多。41934年，郭葛通过实验鉴定确定生长素的化学本质是吲哚乙酸。5根据以上探究过程，归纳向光性产生的原理6植物激素(1)像
11、生长素这样，在植物体一定部位合成并运输到作用部位，对植物的生长、分化等生命活动进行调节的微量有机物统称为植物激素。(2)人工合成的某些化学物质也具有类似于生长素的效果，如2,4D，那么2,4D是植物激素吗？请说明理由。答案不是。植物激素必须是由植物体产生的天然存在的物质。归纳提炼1胚芽鞘的四个重要部位(1)生长素产生部位胚芽鞘顶端；(2)生长素发挥作用部位顶端下部的生长部分；(3)感受单侧光刺激的部位胚芽鞘顶端；(4)弯曲生长的部位顶端下部的生长部分。2植物向光弯曲生长的原因分析(1)内因：生长素的分布不均匀。外因：单侧光照射。(2)过程解释如图所示：单侧光胚芽鞘顶端(向光侧生长素,背光侧)生
12、长素含量生长素从到、从到顶端下部的生长素含量生长不均匀(背光侧快)向光弯曲生长。活学活用2根据所学知识，回答下列相关问题。(1)在右图长方形暗箱内放一盆幼苗，暗箱的一侧开一小窗，光源可从窗口射入。把暗箱放在旋转器上可水平旋转，保持每15 min匀速转一周的速度。请选择一星期后，幼苗在不同情况下的生长状况。固定光源，同时旋转暗箱和幼苗()固定光源和暗箱，只旋转幼苗()固定光源和幼苗，只旋转暗箱()固定暗箱和幼苗，只旋转光源()(2)下面是与向光性产生相关的一系列事件，请按因果关系进行排列(用字母和箭头表示)_。a胚芽鞘顶端合成生长素b胚芽鞘顶端感受单侧光刺激c胚芽鞘向光弯曲生长d生长素在背光一侧
13、分布较多e背光一侧细胞生长较快f单侧光照射胚芽鞘顶端问题导析(1)花盆与暗箱的相对位置固定，只有当小窗转至正对光源时，花盆中的幼苗才能接受光照，因此幼苗所接受的光照只能来自于暗箱上的小孔。(2)胚芽鞘顶端合成生长素，受单侧光影响时，在顶端发生横向运输，使生长素在背光侧分布多于向光侧，所以背光侧生长速度大于向光侧，表现出向光生长的现象。答案(1)BABB(2) 解析(1)同时旋转暗箱和幼苗，幼苗和暗箱的相对位置确定，若光源固定，幼苗只能从小窗内接受光源，所以会向小窗弯曲生长。固定光源和暗箱，幼苗均匀旋转，接受的始终是均匀光照，所以直立生长。固定光源和幼苗，幼苗只能在光源、小窗在一条线上时才能接受
14、光照，属单侧光照，所以向光弯曲生长。固定暗箱和幼苗，幼苗只有在光源旋转到小窗位置时才能接受光照，会向小窗(光)弯曲生长。(2)科学家通过实验解释了植物向光性的原因，先是证明了胚芽鞘顶端受光照产生某种影响(生长素)，这种影响传递到顶端下部的伸长区，在背光侧分布多于向光侧，所以背光侧生长速度大于向光侧，表现出向光生长的现象。1下面是有关运河岸边柳树的叙述，其中不正确的是()A树冠的向阳部分一般大于背阳部分B树根有向重力生长的特性C近河水侧的根系比远河水侧的发达D枝叶有明显的感震性答案D2根据所学知识判断，下列说法错误的是()A图中能直立生长的是、和B若探究植物的向光性，可设置进行对照C若探究植物胚
15、芽鞘的感光部位，应设置进行对照D图中弯曲生长的是答案C解析根据生长素的有无和分布是否均匀可以判断：直立生长，不生长不弯曲，向光弯曲生长，直立生长，向光弯曲生长，直立生长。设计实验时要遵循单一变量原则，若探究植物的向光性，可设置进行对照；若探究植物胚芽鞘的感光部位，应设置进行对照，不符合要求。3某同学用青菜的幼苗进行了四项实验，如图所示。下列说法中不正确的是()A实验对照可以证明植物生长具有向光性B实验进行一段时间后，青菜叶片发黄的原因是无光条件下叶绿素不能合成C实验的生长结果只能证明根具有向地性D实验的目的是起对照作用答案C解析实验的生长结果能证明根具有向地性，茎具有背地性。41928年，荷兰
16、科学家温特为了研究植物体的向光性，设计实验如图所示。A琼脂块上放有胚芽鞘顶端，B琼脂块上没有胚芽鞘顶端。是在黑暗环境中对切去顶端的胚芽鞘进行的不同处理。请分析回答下列问题：(1)在温特之前，科学家研究初步认为，胚芽鞘向光生长是由_部位产生了某种化学物质向下运输引起的，温特推想这种化学物质也可以扩散到琼脂块中。(2)经过一段时间的培养，的现象说明A琼脂块中确实含有某种化学物质，且这种化学物质的作用是_。(3)和的现象均表明，胚芽鞘向该化学物质分布_(多、少)的一侧弯曲生长；设置和组的目的是排除_对胚芽鞘生长的影响。该实验应在黑暗环境中进行，其原因是该化学物质分布会受_的影响。(4)自然界中，植物
17、体在单侧光照的条件下，向光弯曲生长，是因为该化学物质在背光侧分布较_。后来研究发现，该物质的化学本质是_，根据其作用取名为_。答案(1)顶端(2)促进生长(3)少琼脂块光(4)多吲哚乙酸生长素解析(1)温特之前，科学家们认为胚芽鞘的向光生长是由顶端产生的某种化学物质分配不均匀所致。(2)中的琼脂块是经过胚芽鞘顶端处理的，而中的琼脂块是没有经过胚芽鞘顶端处理的，对比可以看出，胚芽鞘顶端产生的化学物质能够促进胚芽鞘顶端以下的部位生长。(3)中含有胚芽鞘顶端产生的化学物质的琼脂块放在了胚芽鞘的一侧，放琼脂块的一侧生长快；是对照组，排除琼脂块对胚芽鞘生长的影响；生长素的分布受光的影响，所以在黑暗环境中
18、进行实验。(4)植物的向光性是由于胚芽鞘的顶端中生长素发生了横向运输，使向光一侧生长素移向背光一侧；生长素的化学本质是吲哚乙酸。基础过关知识点一植物的应激性1下列现象不属于向性运动的是()A植物的向光性B植物根的向地性C植物茎的背地性D含羞草受刺激产生的运动答案D2植物对不良环境会产生适应性反应，下列生理现象属于植物对不良环境产生的适应性反应的是()A感震性 B感夜性C出现生长抑制 D偏上性答案C解析在不良环境条件下所有植物的生长都会受到抑制。3有关胁迫蛋白的正确叙述是()A在一定生长发育时期自然产生B在代谢活动较为旺盛时产生C它可帮助植物度过不良环境D相关的基因总是处于关闭状态答案C解析当植
19、物遇到不良环境时，体内一些与适应有关的基因被诱导启动，控制合成出一些胁迫蛋白，以帮助植物度过不良环境，减轻不良环境对植物的伤害。知识点二生长素的发现4将切下的燕麦胚芽鞘顶端移到切面一侧，置于黑暗条件下，胚芽鞘的生长情况如图。这个实验能证明()A顶端在光下产生某种“影响物”B“影响物”具有促进胚芽鞘生长的效能C合成“影响物”不需要光D背光一侧“影响物”分布多答案B解析本实验是置于黑暗条件下的，所以A、C、D错误。5如图所示，在燕麦胚芽顶端的下部插入云母片(生长素不能透过)，从右边用光照射，燕麦胚芽的生长情况将是()A直立向上生长B向右弯曲生长C向左弯曲生长D不生长答案B解析由于云母片插入的位置偏
20、下，不影响顶端生长素向背光侧转移，因此，背光侧的生长素浓度大于向光侧，生长速度大于向光侧，弯向光源的方向生长。61914年，匈牙利的科学家拜尔将燕麦胚芽鞘顶端放在去除胚芽鞘顶端的一侧，结果胚芽鞘向对侧弯曲生长。下列有关叙述正确的是()A该实验在黑暗中进行，可排除受光不均匀对实验结果的影响B该实验证明顶端确实能产生某种物质，该物质是吲哚乙酸C对照组是没有顶端的胚芽鞘，结果不生长D该实验证明了生长素在植物体内进行极性运输答案A解析1928年温特的“琼脂实验”证明顶端确实能产生某种物质，但仍不知该物质是什么；拜尔实验的两组材料均需要切下顶端的胚芽鞘及切下的顶端；在生长素发现的相关实验中均未对生长素的
21、极性运输进行探索。7下列利用胚芽鞘所做的实验中，能说明胚芽鞘顶端确实产生了“生长素”的是()答案D解析温特的实验设计证明胚芽鞘顶端确实产生了某种物质，促进切去顶端的胚芽鞘弯曲生长。8如图表示一项关于生长素的研究实验，关于实验结果的叙述正确的是()AM长得比N快BN长得比M快CM弯向一侧而N不弯曲DN弯向一侧而M不弯曲答案A解析由于单侧光照作用，琼脂块中的生长素含量X大于Y，所以M比N长得快。能力提升9由震动引起的反应是()A山间石缝中的小树弯曲向阳面B落花生的花夜间开放C郁金香在较温暖的条件下开花D人用手指触动含羞草时，其小枝叶收拢下垂答案D10对胚芽鞘进行如图所示的实验，其中旋转均为匀速旋转
22、，一段时间后停止旋转时，实验装置仍停止在图中位置上，则四个胚芽鞘的生长方向依次是()A BC D答案D解析中胚芽鞘旋转，则胚芽鞘顶端四周都能接受到光刺激，但是旋转产生的离心力会导致生长素在外侧分布多，因此停留在如图位置时，向右弯曲生长；暗箱不动，有单侧光从左边射入，但是胚芽鞘旋转使胚芽鞘的顶端各部位都能均匀接受单侧光，因此直立生长不弯曲；由于生长素的运输受重力影响，因此B中的生长素比A多，故右侧生长比左侧快，向左弯曲生长；旋转后A、B中生长素一样多，因此左右生长一样快，直立生长。11琼脂块a、b经图甲处理后，进行乙图操作，则图乙中胚芽鞘的生长方向是()A直立生长 B不生长C弯向a侧生长 D弯向
23、b侧生长答案C解析由于图甲的旋转作用，生长素浓度b侧a侧，所以b侧对应的胚芽鞘细胞生长快，所以弯向a侧生长。12如图是有关生长素的一项实验。经过一段时间后，图中甲、乙、丙、丁四个切去顶端的胚芽鞘中弯曲程度最大的是()A甲 B乙 C丙 D丁答案A解析13如图所示是生长素发现过程示意图。请据图回答：(1)综合图1和图2可以证明胚芽鞘具有_。(2)综合图2和图3可以证明与生长和弯曲有关的部位是_。(3)综合图2和图4可以证明感受光刺激的部位是_，而仔细观察可以发现发生弯曲的部位是顶端_。(4)综合图6和图7可以证明_能够产生某种_的物质并且向下部运输。(5)经科学家努力，从植物组织中分离出了生长素并
24、鉴定出了它的化学本质是_。答案(1)向光弯曲生长现象(2)胚芽鞘顶端(3)胚芽鞘顶端下面的一段(4)胚芽鞘顶端促进生长(5)吲哚乙酸解析(1)1、2单一变量为单侧光，有光时向光弯曲生长，而无光时直立生长，说明胚芽鞘具有向光弯曲生长的现象。(2)2与3相比单一变量为有无胚芽鞘顶端，3去顶端不生长不弯曲，2有顶端向光弯曲生长，说明幼苗的弯曲与顶端有关。(3)2与4相比，单一变量为有无锡箔帽遮住顶端，2未遮住，向光弯曲生长，4遮住，直立生长，说明感光部位是顶端，弯曲部位是顶端的下部。(4)6与7相比，单一变量是琼脂块有无接触过胚芽鞘顶端，接触过的琼脂块使胚芽鞘弯曲生长，未接触的使胚芽鞘不弯曲不生长，
25、说明胚芽鞘顶端可产生促进其下部生长的物质。(5)生长素的化学本质为吲哚乙酸。 14.为了验证植物向光性与植物生长素的关系，有人设计了如下实验方案。(1)方法步骤：取6个小花盆，各栽入一株品种、粗细和大小都相同的玉米幼苗(要求幼苗的真叶未突破胚芽鞘)，按下图所示方法进行实验处理。单侧光照射24 h后，打开纸盒，观察并记录6株玉米幼苗的生长情况。(2)实验结果预测：在如图所示装置中，玉米幼苗保持直立生长的是_号装置，而玉米幼苗基本停止生长的是_号装置。(3)部分实验结果的分析与推论：根据_号和_号装置之间实验记录的对照分析，可以说明玉米幼苗产生向光性是由单侧光照引起的。根据1号和2号装置实验记录的
26、对照分析，可以说明玉米幼苗的向光生长与_有关。根据1号和4号装置实验记录的对照分析，可以说明_。根据5号和6号装置实验记录的对照分析，只能说明_。答案(2)3、4、52(3)13玉米幼苗顶端的存在玉米幼苗感光部位在顶端玉米幼苗发生弯曲生长与生长素在胚芽鞘两侧分布不均匀有关个性拓展15请根据题中所提供的实验材料和用具设计一个实验，验证“重力影响生长素的重新分配”。实验支架示意图实验材料和用具：若干相同的燕麦胚芽鞘顶端、若干相同的去掉顶端的胚芽鞘、一个实验支架(支架的材料托中，放置了6块已编号的相同琼脂块，相邻两个琼脂块之间用不透水的云母片完全分隔开)。(1)写出主要实验步骤：_。(2)预期实验结
27、果：放置a1琼脂块的胚芽鞘比放置a2琼脂块的胚芽鞘_；放置a3琼脂块的胚芽鞘比放置a2琼脂块的胚芽鞘_；放置A3琼脂块的胚芽鞘_。答案(1)第一步：将三个胚芽鞘顶端分别放置在实验支架材料托的琼脂块正中央(一半放在A上，另一半放在a上)；第二步：将实验支架在黑暗条件下放置一段时间；第三步：移走胚芽鞘顶端，然后将材料托中的琼脂块取出，分别放在6个切去顶端的胚芽鞘切面的一侧；第四步：分别测量和比较不同处理的胚芽鞘弯曲程度(2)弯曲度大弯曲度小弯曲度最大解析将三个胚芽鞘顶端分别放置在实验支架的材料托的琼脂块正中央(一半放在A上，另一半放在a上)，由于三个胚芽鞘所处的具体位置不同，生长素受重力影响的程度不同，极性运输后在琼脂块上生长素分布不同，在A1与a1处胚芽鞘受重力的影响是均匀的，因此生长素在A1与a1处分配均匀；在A2和a2处胚芽鞘受重力的影响是不均匀的，因此A2处比a2处生长素分布得多；在A3和a3处胚芽鞘受重力的影响是最大的，A3处比a3处生长素分布得多；受重力影响后6块琼脂块中生长素分布的量依次为A3A2A1a1a2a3。因此，由于生长素的量a1a2，放置a1琼脂块的胚芽鞘比放置a2琼脂块的胚芽鞘弯曲度大；生长素的量a3a2，放置a3琼脂块的胚芽鞘比放置a2琼脂块的胚芽鞘弯曲度小；A3处生长素分布的量最多，因此放置A3琼脂块的胚芽鞘弯曲度最大。