发布时间 : 星期三 文章高中生物生长素的生理作用 教材分析 新课标 人教版 必修3精编版更新完毕开始阅读
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生长素的生理作用 教材分析
要点提炼
一、生长素的生理作用 1.两重性
生长素在植物体内起作用的方式和动物体内激素相似，它不直接参与细胞代谢，而是给细胞传递一种调节代谢的信息，即促进细胞的伸长。研究发现，对于同一器官而言，生长素对其作用具有两重性，即低浓度的生长素促进生长，高浓度的生长素抑制生长。浓度的高、低是以生长素最适浓度为界划分的，低于最适浓度为“低浓度”，高于最适浓度为“高浓度”。在低浓度范围内，浓度越高促进生长的效果越明显；高浓度范围内浓度越高，促进效果越差，甚至抑制生长。由于不同的器官其生长素的最适浓度不同，所以同一浓度的生长素作用于不同器官，其生长素的最适浓度不同。如10－6mol/L时，对茎有促进作用，对芽和根则起抑制作用。所以生长素发挥作用因浓度、植物细胞的成熟情况和器官种类不同而有较大差异。一般情况下，生长素浓度低时促进生长，浓度过高时则会抑制生长，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。 生长素的作用表现出两重性：既能促进生长，又能抑制生长；既能促进发芽，又能抑制发芽；既能防止落花落果，又能疏花疏果。
2.顶端优势
（1）观察猜想——顶端优势的原因
很早以前，人们注意到很多植物的顶芽生长很快，越接近顶芽的侧芽发育越慢，远离顶芽的侧芽发育成侧枝，甚至使整个植物体呈现“塔”形,科学家就把这种顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象，称为顶端优势。是什么原因导致顶端优势呢？一位科学家做过一个小实验：取各种情况基本相同的蚕豆苗，随机分成三组，第一组不作处理，第二组去除顶芽，在切口处放一富含生长素的琼脂块，第三组去除顶芽，切口处放一块不含生长素的琼脂块。请你猜想一下，各组的实验结果是什么？该实验能说明顶端优势的原因是什么？ 实验结果：第一组蚕豆保持顶端优势；第二组蚕豆保持顶端优势；第三组侧芽发育，顶端优势解除。
分析：比较第二、三组可以看出侧芽是否发育，顶端优势是否解除，关键取决于是否不断地向侧芽运输生长素。综合分析以上三组实验可以总结出顶端优势的原因：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，由于侧芽对生长素比较敏感，因此它的发育受到抑制，植株表现出顶端优势。去掉顶芽后，侧芽附近的生长素来源受阻，浓度降低，于是抑制就被解除，侧芽萌动加快生长。
（2）顶端优势的应用
在生产实践中，顶端优势有很多应用，如对于棉花，农民会适时摘心（去除顶芽），促进侧枝发育，使之多开花多结果，提高产量；对于果树，可以适时剪枝，或利用顶端优势，或解除顶端优势，可以塑造一定的树形，使之更好地进行光合作用，提高水果的产量和品质；对于想获取木材的树木，在种植时注意保护顶芽，以获得高、直的树干。 思维拓展
从分析实验中可以培养多项能力，注意比较各组实验的不同之处，再联系实验结果的不同，可分析得出结论——顶端优势是由于顶芽合成的生长素不断在侧芽积累的结果。多做类似训练，有助于提高分析能力、综合能力。
知识拓展：
植物的向重力性
如果我们把任何一种植物的幼苗横放，几小时以后，就可以看到它的茎向上弯曲，而根向下弯曲生长的现象，这就是向重力性的表现，向重力性是指植物在重力的影响下，保持一
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顶端优势
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定的生长方向的反应。根顺着重力方向向下生长，这是正向重力性；茎背离重力方向生长，这是负向重力性。
图3－2－2 幼苗的向重力性
想一想：为什么会出现这种现象呢？我们仍然可以从生长素的分布受重力影响，引起不均匀分布方面找原因。实验证明，发生这种现象的原因是由于幼苗横放时，导致细胞内一系列复杂的反应，最终使得该细胞下侧积累了较多的生长素等，影响了该细胞的生长。生长素的浓度对不同器官的影响不同：根对生长素的浓度反应敏感；而茎对生长素的反应敏感性差。对于茎来说，靠近地面的一侧，生长素浓度较高，细胞生长较快，而远离地面的一侧，生长素的浓度较低，生长素的促进作用弱，细胞相对生长慢。这样茎就背向地面向上弯曲，表现为负向重力性；但是，对根来说，由于它对生长素反应敏感，较高浓度的生长素会抑制根的生长，所以根靠近地面的一侧因生长素浓度较高，细胞生长受到抑制，远离地面的一侧，却由于生长素浓度较低，促进其生长。这样一来，根就向下生长，表现为正向重力性。想一想根、茎的这种反应有什么意义？可以从根茎的功能，当作物倒伏时等方面考虑。 全析提示
植物的向重力性有三方面的适应意义：
①种子播到土壤中，不管胚的方向如何，总是根向下生长，茎向上生长，使得方位合理，利于植物的生长发育。
②根向土壤深处生长，不仅可以把植物体固定下来，而且便于根从土壤中吸收水分和无机盐。
③禾谷类作物倒伏后它的茎节可以向上弯曲生长，保证植株的生长发育正常进行。
生长素的作用机理很复杂，简单地讲，生长素具有吸引光合产物向某些部位积累的作用，具有刺激茎伸长，根生长，分化和分枝，以及果实发育的作用，总之，它可以促进细胞生长，至于高浓度生长素可以抑制生长的作用机理则比较复杂。
3.问题探究：无籽果实的培育
随着对生长素生理作用研究的深入，发现生长素不仅有促进茎伸长的作用，还有促进果实的发育、促进扦插的枝条生根的作用。由于植物体内生长素的含量很少，提取困难，人们又发现一些人工合成的化学物质，如α-萘乙酸（NAA）、2，4-D等具有与NAA相似的生理效应（称为生长素的类似物），这些化学物质在生产实践中有很多应用，如培育无籽果实促进扦
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插的枝条生根等。想一想，如何利用萘乙酸培育无籽番茄呢？首先种植正常的番茄植株，在花蕾期去掉雄蕊，并在雌蕊的柱头上涂上一定浓度的萘乙酸，萘乙酸刺激子房发育成果实，因为未经过授粉，无种子的形成，可以获得无籽果实，一些瓜果类可以通过这种方式获得无籽果实。
二、尝试运用生长素类似物促进插条生根
生长素的生理作用具有两重性，农业生产上常用的生长素类似物也具有两重性，不同植物的插条、不同的处理方法、不同的生长素类似物，所使用的药剂的浓度不同，应用时，寻找最佳浓度范围就非常有意义，否则可能出现适得其反的结果。让我们一起来做下面的探究实验。
探究实验：
探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度
1.实验目的：探索生长素类似物（如NAA、2，4-D、IPA、IBA等）促进某植物插条生根的最适浓度。
2.材料用具：一年生旺盛枝条、蒸馏水、NAA、IPA、2，4-D、IBA、生根粉，选取其中之一以及一些必要的器具。
IAA诱导细胞伸长的假说主要有两个。其一为“基因激活”假说，即IAA激活了某些基因，这些基因编码细胞生长所需要的蛋白质。其二为“酸生长理论”，即细胞伸长是由于IAA诱导细胞中的H+ 外泌所引起的。
3.相关链接
（1）预实验：在进行科学研究时，有时需要在正式实验前先做一个预实验，这样可以为进一步的实验摸索条件，也可以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。比如根据教材第50页“问题探讨”所提供的曲线，我们可以先设计一个浓度范围较大的生长素类似物溶液进行预实验，观察对插条生根的影响，然后再根据预实验的结果，设计浓度梯度小的系列浓度的生长素类似物溶液进行实验。
（2）生长素类似物处理插条的方法
①浸泡法：把插条的基部浸泡在配制好的溶液中，深约3 cm，处理几小时至一天，处理完毕就可以扦插。要求溶液浓度小，在遮阴和空气湿度高的地方进行。
②沾蘸法：把插条基部在较高的药液中蘸一下（约5 s），深约1.5 cm即可。 4.进行实验（以萘乙酸为例）
（1）准备插条，培植系列浓度的萘乙酸溶液，准备各种器具。
（2）把各方面情况相似的插条用不同浓度的萘乙酸用浸泡法或沾蘸法处理插条下部。 （3）把处理好的插条进行扦插（可以在花盆的细沙中），保证各组插条生长条件相同且适宜，过相同一段时间（如一周、十天、两周等）后，统计每组生根数。 生长素类似物促进插枝生根的一组数据：
①甘薯、黄杨、葡萄用50～1000 mg·L－1的NAA扦插前蘸根。 ②桑、茶用50～100 mg·L－1附加VB浸茎部12～24 h。
③苹果、桑、茶用20～200 mg· L－1的IBA浸茎部12～24 h。 ④猕猴桃用500 mg·L－1的IBA浸茎部12～24 h。 5.分析结果设计表格，统计各组数据。例如： 萘乙酸浓度（mg/L） 20 40 60 80 100
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平均生根数
再以平均生根数为纵坐标，以萘乙酸浓度为横坐标绘制曲线，根据曲线的变化趋势确定萘乙酸促进这种植物插条生根的最适浓度。
6.讨论应用
使用生长素类似物促进插条生根时要考虑的因素有哪些？
答案：使用生长素类似物的种类，插条的不同植物种类，处理插条的方法，药剂处理插条的时间，培养插条时温度、水分等因素都可能对插条生根数有影响。
7.表达和交流（见教材）。 8.进一步探究
生长素类似物促进这种植物生根的最适宜浓度会因季节的变化和枝条的老幼而有差异吗？
提示：可以设计不同温度，不同光照时间下（模拟不同季节），用实验中探索出的适宜浓度处理相同插条，观察插条生根的情况；取与以上实验相同植物的老枝条、幼嫩枝条，用实验中获知的适宜浓度生长素类似物重新进行扦插实验，观察生根的情况。
短应该保持一致，同一组实验中用到的植物材料，也应该尽可能做到条件相同。
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这个实验