第26講　植物生命活動的調(diào)節(jié)【課標(biāo)要求】　1.概述科學(xué)家經(jīng)過不斷的探索，發(fā)現(xiàn)了植物生長素，并揭示了它在調(diào)節(jié)植物生長時表現(xiàn)出兩重性，既能促進生長，也能抑制生長。2.舉例說明幾種主要植物激素的作用，這些激素可通過協(xié)同、拮抗等方式共同實現(xiàn)對植物生命活動的調(diào)節(jié)。3.舉例說明生長素、細胞分裂素、赤霉素、脫落酸和乙烯等植物激素及其類似物在生產(chǎn)上得到了廣泛應(yīng)用。4.概述其他因素參與植物生命活動的調(diào)節(jié)，如光、重力和溫度等。5.實驗：探究植物生長調(diào)節(jié)劑對扦插枝條生根的作用。6.實驗：探究乙烯利對水果的催熟作用。7.活動：查找植物激素在生產(chǎn)中應(yīng)用的相關(guān)資料。
1．植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程(1)達爾文實驗。
①各組胚芽鞘的生長彎曲情況是：A彎向光源生長；B不生長，不彎曲；C直立生長；D彎向光源生長。②圖中A與B對比，說明胚芽鞘的彎曲生長與尖端有關(guān)。
③圖中C與D對比，說明感光部位是胚芽鞘的尖端，而不是尖端下面的一段。④達爾文的猜測：胚芽鞘尖端受單側(cè)光刺激后，向下面的伸長區(qū)傳遞了某種“影響”，造成伸長區(qū)背光面比向光面生長快，因而使胚芽鞘出現(xiàn)向光性彎曲。
(2)鮑森·詹森實驗。
①實驗現(xiàn)象：A胚芽鞘不生長，不彎曲；B胚芽鞘彎向光源生長。②結(jié)論：胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部。③從對照實驗設(shè)計的單一變量原則角度分析，該實驗的不足之處在于沒有形成單一變量，無法排除瓊脂片可能導(dǎo)致胚芽鞘生長的結(jié)論。
①實驗現(xiàn)象：將尖端切下，放到胚芽鞘一側(cè)，胚芽鞘總是彎向?qū)?cè)生長。②結(jié)論：胚芽鞘的彎曲生長是因為尖端產(chǎn)生的“影響”在其下部分布不均勻造成的。③該實驗在黑暗中進行的原因：排除光照可能對實驗結(jié)果造成的干擾。④拜爾實驗的不足之處是無法證明尖端是否產(chǎn)生某種物質(zhì)。
①實驗組是B，對照組是A。A與B對照說明造成胚芽鞘彎曲生長的是胚芽鞘尖端產(chǎn)生的某種物質(zhì)。②設(shè)置A組的目的是排除瓊脂片本身的化學(xué)物質(zhì)對胚芽鞘的影響。③實驗結(jié)論：引起胚芽鞘彎曲生長的確實是一種化學(xué)物質(zhì)，溫特將其命名為生長素。④由溫特的實驗結(jié)論可以推測單側(cè)光的作用可能是改變生長素的分布，使生長素在背光側(cè)分布的多。
提醒：明確胚芽鞘系列實驗的六個結(jié)論①胚芽鞘感光部位——尖端。②胚芽鞘彎曲生長的部位——尖端下面一段。③生長素的產(chǎn)生部位——胚芽鞘尖端。④生長素的產(chǎn)生是否需要光——不需要。⑤生長素發(fā)生橫向運輸?shù)牟课弧哐壳始舛恕＂夼哐壳蕪澢L的原因——生長素分布不均勻。
2．植物激素的概念由植物體內(nèi)產(chǎn)生，能從產(chǎn)生部位運送到作用部位，對植物的生長發(fā)育有顯著影響的微量有機物。3．生長素的產(chǎn)生、運輸和分布(1)合成部位：主要是芽、幼嫩的葉和發(fā)育中的種子。(2)來源：由色氨酸轉(zhuǎn)變而來。(3)分布部位：植物體各器官中都有，相對集中地分布在生長旺盛的部分。
提醒：生長素化學(xué)本質(zhì)是吲哚乙酸(IAA)，而不是蛋白質(zhì)，但其合成仍受基因控制，這是基因通過控制相關(guān)酶的合成，進而控制生長素合成的相關(guān)代謝過程所致。
4．生長素的生理作用及特點(1)生理作用。①細胞水平：促進細胞伸長生長，誘導(dǎo)細胞分化等。②器官水平：影響器官的生長、發(fā)育，如促進側(cè)根和不定根發(fā)生，影響花、葉和果實發(fā)育等。(2)作用特點：低濃度促進生長，高濃度抑制生長。
(3)作用方式：不直接參與細胞代謝，而是給細胞傳達一種調(diào)節(jié)代謝的信息。(4)對生長素的敏感性。①不同器官的敏感性：根>芽>莖。②同種器官的不同發(fā)育程度的敏感性：幼嫩>衰老。(5)典型實例——頂端優(yōu)勢。①概念：植物的頂芽優(yōu)先生長而側(cè)芽生長受到抑制的現(xiàn)象。
③解除方法：摘除頂芽。④應(yīng)用：適時摘除頂芽，解除頂端優(yōu)勢，以促進側(cè)芽發(fā)育，從而使它多開花結(jié)果。
2．植物莖的背地性和根的向地性(1)表現(xiàn)。
3．生長素濃度與所起作用的曲線分析
(1)a點：既不促進生長也不抑制生長。(2)a～c段(不含a點)：隨生長素濃度升高，對生長的促進作用逐漸增強。(3)c點：促進生長的最適濃度，其促進效果最好。(4)c～e段(不含e點)：隨生長素濃度升高，對生長的促進作用逐漸減弱。(5)e點：促進生長的濃度“閾值”。低于此值時均為促進生長的“低濃度”；超過此值時，將由“促進”轉(zhuǎn)向“抑制”，從而進入抑制生長的“高濃度”。
(6)b、d兩點：生長素濃度雖然不同，但促進效果相同。(7)e～f段(不含e點)：隨生長素濃度升高，對生長的抑制作用逐漸增強。
4．不同處理條件下植物向性運動的結(jié)果分析
提醒：瓊脂不能感光，不會影響生長素的運輸和傳遞，而云母片、玻璃片等則會阻斷生長素的運輸。在失重狀態(tài)下，尖端只發(fā)生極性運輸，因此順“尖”而長。
5．生長素生理作用曲線分析(1)同一器官對不同濃度生長素的敏感程度曲線分析。
(2)同一植物不同器官對生長素敏感程度曲線分析。
(3)不同植物對生長素敏感程度曲線分析。
考向1　結(jié)合生長素的發(fā)現(xiàn)、合成、分布及運輸，考查科學(xué)思維1．(2022·廣東中山)下圖表示生長素發(fā)現(xiàn)過程的部分相關(guān)實驗，下列有關(guān)分析錯誤的是(　　)
A．達爾文的實驗中胚芽鞘的遮光部位屬于自變量B．拜爾的實驗中，在有光和無光條件下胚芽鞘的彎曲方向不同C．圖③是溫特實驗的實驗組，其對照組使用的是未接觸胚芽鞘尖端的瓊脂塊D．溫特的實驗?zāi)茏C明生長素可以通過擴散的方式進入瓊脂塊
解析：達爾文的實驗中胚芽鞘的遮光部位屬于自變量，A項正確；拜爾的實驗中，在有光和無光條件下胚芽鞘都彎向左側(cè)，B項錯誤；圖③是溫特實驗的實驗組，其對照組使用的是未接觸胚芽鞘尖端的瓊脂塊，C項正確；溫特的實驗?zāi)茏C明生長素可以通過擴散的方式進入瓊脂塊，D項正確。
考向2　結(jié)合生長素的生理作用，考查科學(xué)思維2．(2022·廣東佛山)酸生長學(xué)說認為：生長素能提高植物細胞膜上H＋載體蛋白的活性，將胞內(nèi)H＋外排到細胞壁，使細胞壁酸化，從而促進細胞伸長。下列說法中不支持該學(xué)說的是(　　)A．施用生長素后細胞壁的pH下降B．中性緩沖液能抑制生長素的作用C．某些物質(zhì)能促進H＋外排，但不能促進細胞伸長D．抑制載體蛋白的活性，生長素促進細胞伸長的作用減弱
解析：生長素能提高植物細胞膜上H＋載體蛋白的活性，可將胞內(nèi)H＋外排到細胞壁，導(dǎo)致細胞壁處pH降低，A項錯誤；細胞壁酸化后，使生長素發(fā)揮作用，從而促進細胞伸長，所以使用中性緩沖液可抑制細胞壁酸化，從而抑制生長素的作用，B項錯誤；某些物質(zhì)若能促進H＋外排，則會使細胞壁酸化，從而能促進細胞伸長，C項正確；抑制H＋載體蛋白的活性，將抑制胞內(nèi)H＋外排到細胞壁，抑制細胞壁酸化，從而使生長素促進細胞伸長的作用減弱，D項錯誤。
考點二　其他植物激素及植物生長調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用
1．其他植物激素的種類和作用
調(diào)控特點：一般來說，植物激素對植物生長發(fā)育的調(diào)控，是通過調(diào)控細胞分裂、細胞伸長、細胞分化和細胞死亡等方式實現(xiàn)的。
2．植物激素間的相互作用(1)在植物的生長發(fā)育和適應(yīng)環(huán)境變化的過程中，某種激素的含量會發(fā)生變化。(2)多種激素共同調(diào)控植物的生長發(fā)育和對環(huán)境的適應(yīng)。①生長素和赤霉素。
提醒：a.赤霉素通過促進色氨酸合成生長素來促進細胞伸長。b.赤霉素對生長素的分解具有抑制作用，赤霉素與生長素對促進細胞伸長具有協(xié)同作用。
②生長素和細胞分裂素。
③脫落酸和赤霉素。種子萌發(fā)過程中，脫落酸和赤霉素兩種激素濃度的變化：
赤霉素促進種子萌發(fā)，脫落酸抑制種子萌發(fā)，所以種子是否萌發(fā)取決于赤霉素和脫落酸濃度之比，兩者對種子萌發(fā)的作用是相反的。
低濃度的生長素促進細胞的伸長，但生長素濃度升高到一定值時，就會促進乙烯的合成，乙烯含量的升高，反過來會抑制生長素的作用。(3)決定器官生長、發(fā)育的，往往不是某種激素的絕對含量，而是不同激素的相對含量。例如：黃瓜莖端的脫落酸與赤霉素的比值
(4)在植物生長發(fā)育過程中，不同種激素的調(diào)節(jié)還往往表現(xiàn)出一定的順序性。各種激素含量會依次出現(xiàn)高峰，調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育。3．植物生長調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用(1)植物生長調(diào)節(jié)劑：由人工合成的，對植物的生長、發(fā)育有調(diào)節(jié)作用的化學(xué)物質(zhì)。(2)優(yōu)點：容易合成、原料廣泛、效果穩(wěn)定等。(3)類型。①分子結(jié)構(gòu)和生理效應(yīng)與植物激素類似，如吲哚丁酸。②與植物激素完全不同，但具有與植物激素類似的生理效應(yīng)，如NAA、矮壯素等。
(5)植物生長調(diào)節(jié)劑的作用。①提高作物產(chǎn)量，改善產(chǎn)品品質(zhì)等。②減輕人工勞動。(6)植物生長調(diào)節(jié)劑的施用。①注意事項：選擇恰當(dāng)?shù)闹参锷L調(diào)節(jié)劑，還要考慮施用目的、效果和毒性，調(diào)節(jié)劑殘留、價格和施用是否方便等因素。②影響施用效果的因素：施用的濃度、時間、部位以及施用時植物的生理狀態(tài)和氣候條件等。
1．植物激素的相互作用(1)激素間的協(xié)同作用。
(2)激素間的抗衡作用。
(3)植物的生長發(fā)育是由多種激素相互作用而形成的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的。
果實在不同發(fā)育時期植物激素的種類和含量不同，這是受植物基因控制的，其實質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果。
2．植物激素與植物生長調(diào)節(jié)劑的比較
考向1　結(jié)合植物激素的種類及作用，考查社會責(zé)任1．(2022·廣東揭陽普寧二中)水稻等作物在即將成熟時，若經(jīng)歷持續(xù)的干熱之后又遇大雨天氣，穗上的種子就容易解除休眠而萌發(fā)。脫落酸有促進種子休眠的作用，同等條件下，種子對脫落酸越敏感，越容易休眠。研究發(fā)現(xiàn)，XM基因表達的蛋白發(fā)生變化會影響種子對脫落酸的敏感性。XM基因上不同位置的突變影響其蛋白表達的情況和產(chǎn)生的種子休眠效應(yīng)如下圖所示。
下列分析錯誤的是(　　)A．位點1突變會使種子對脫落酸的敏感性降低B．位點2突變可能是堿基對發(fā)生替換造成的C．可判斷位點3突變使XM基因的轉(zhuǎn)錄過程提前終止D．位點4突變的植株較少發(fā)生雨后穗上發(fā)芽的現(xiàn)象
解析：位點1突變則無XM蛋白產(chǎn)生，休眠減少，可推測脫落酸作用減弱，即敏感性降低，A項正確；比較表中位點2突變和無突變表達蛋白質(zhì)圖示，蛋白質(zhì)長度相同，只是中間有一小段氨基酸序列不同，可推測該突變可能是堿基對發(fā)生替換造成的，B項正確；比較表中位點3突變和無突變表達的蛋白質(zhì)圖示，蛋白質(zhì)長度變短，可推測模板mRNA上的終止密碼提前，翻譯提前終止，C項錯誤；位點4突變是XM蛋白的表達倍增，使得種子對脫落酸的敏感性增強，雨后穗上的種子不易解除休眠而萌發(fā)，D項正確。
考向2　圍繞植物激素的相互作用，考查科學(xué)探究2．(2022·廣東大灣區(qū)聯(lián)合模擬)油菜素內(nèi)酯(BL)是植物體內(nèi)的甾醇類激素，科研人員以擬南芥為材料，用不同濃度的BL和生長素(IAA)處理擬南芥萌發(fā)的種子，觀察二者對主根伸長的影響，結(jié)果如下圖所示。據(jù)圖可知，下列說法正確的是(　　)
A．若單獨用IAA處理，濃度在0～100 nml·L－1區(qū)間時促進主根伸長。濃度大于100 nml·L－1后抑制主根伸長B．隨IAA濃度不斷增加，BL對主根伸長的作用由抑制轉(zhuǎn)為促進C．在IAA濃度為0～10 nml·L－1時，隨著IAA濃度的增加，100 nml·L－1的BL對主根伸長的抑制作用加強D．在該實驗中，BL和IAA對主根伸長的作用均表現(xiàn)為兩重性
解析：由圖可知，單獨用IAA處理，濃度大于100 nml·L－1時，隨著IAA濃度的增大，對主根伸長的促進作用逐漸減弱，直至抑制主根伸長，且隨濃度的增大，抑制作用增強，A項錯誤；僅由題中給出的數(shù)據(jù)可知，100 nml·L－1的BL對主根伸長表現(xiàn)出的是抑制作用，沒有表現(xiàn)出促進作用，B項錯誤；IAA濃度為0～10 nml·L－1時，由圖中虛線下降可知BL對主根伸長的抑制作用加強，C項正確；單獨用
IAA處理時(見實線)可以看出IAA對主根的伸長表現(xiàn)為兩重性。當(dāng)IAA濃度相等時，比較0 nml·L－1和100 nml·L－1的BL對主根的作用，可以發(fā)現(xiàn)，濃度為100 nml·L－1的BL抑制了主根的生長，又因為題中沒有其他濃度BL的實驗結(jié)果，無法判斷BL對主根的生長是否有兩重性，D項錯誤。
考向3　結(jié)合植物激素和植物生長調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用，考查科學(xué)思維3．(2022·福建龍巖一中)實驗人員用脫落酸(ABA)和脫落酸抑制劑(ABAI)處理“百麗”桃，分析其果實成熟過程中硬度、乙烯釋放量和呼吸速率的變化，得到下圖所示結(jié)果。據(jù)圖分析，下列推測正確的是(　　)
A．由圖可推測ABA處理能夠使果實細胞中纖維素酶和果膠酶的活性降低B．由圖可知長距離運輸水果可用ABA處理，短距離運輸可用ABAI處理C．ABA能夠促進呼吸速率的原因是ABA在促進細胞分裂時需要更多能量D．乙烯釋放量和細胞呼吸速率呈正相關(guān)，且ABA可使兩者峰值提前出現(xiàn)
解析：圖甲顯示，ABA處理的實驗組果實硬度較其他兩組提前降低，說明ABA處理能夠使果實細胞中纖維素酶和果膠酶的活性增大，A項錯誤；ABA處理組比ABAI處理硬度下降得快，所以長距離運輸水果用ABAI處理，短距離運輸可用ABA處理，B項錯誤；ABA(脫落酸)的主要作用之一是抑制細胞分裂，C項錯誤；綜合分析圖乙和圖丙，說明乙烯釋放量和細胞呼吸速率呈正相關(guān)，且ABA可使兩者峰值提前出現(xiàn)，D項正確。
考點三　實驗：探索植物生長調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用
1．探索生長素類調(diào)節(jié)劑促進插條生根的最適濃度(1)實驗原理。①生長素類調(diào)節(jié)劑對植物插條的生根情況有很大的影響。②用生長素類調(diào)節(jié)劑在不同濃度、不同時間處理插條，其影響程度不同。③存在一個最適濃度，在此濃度下植物插條的生根數(shù)量最多，生長最快。(2)實驗過程。
注意：預(yù)實驗不能減少實驗誤差。①制作插條：把形態(tài)、大小一致的某種植物的插條分成10組，每組3枝。②配制梯度溶液：取生長素類調(diào)節(jié)劑按照不同的比例稀釋成9份，第10份用蒸餾水作為空白對照。③處理插條：
④實驗培養(yǎng)：把每組處理過的枝條下端依濃度梯度從小到大分別放入盛清水的托盤中浸泡，放在適宜溫度下培養(yǎng)，每天觀察一次，記錄生根情況。⑤記錄結(jié)果：一段時間后觀察插條的生根情況，并記錄所得到的數(shù)據(jù)。⑥分析結(jié)果：由右上圖曲線可知，促進扦插枝條生根的最適濃度是A點對應(yīng)的生長素類調(diào)節(jié)劑濃度，在A點兩側(cè)，存在促進生根效果相同的兩個不同濃度。
2．嘗試?yán)靡蚁├呤焖?1)實驗原理。①乙烯利分解釋放出乙烯，乙烯可誘導(dǎo)水果自身產(chǎn)生乙烯，加速水果成熟。②乙烯能促進果實成熟。(2)乙烯利的性質(zhì)。①工業(yè)品為液體。②當(dāng)溶液pH

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