第5章 植物生命活动的调节——【期末复习】高二上学期生物章节知识点梳理(人教版2019选择性必修1)
展开第5章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素
一、生长素的发现过程
1.生长素的发现过程
(1)达尔文的实验
①发现问题:植物具有向光性,即在 单侧光 的照射下,植物朝向 光源 方向生长的现象。
②实验设计(材料:金丝雀虉草的胚芽鞘)
| 第一组 | 第二组 |
图示 | ||
条件 | 相同的 单侧光 照射 | |
处理 | a组:不作处理,保留胚芽鞘尖端 | c组:用锡箔帽子把 尖端 罩上 |
b组:去掉 胚芽鞘尖端 | d组:用锡箔罩住 尖端下面一段 | |
自变量 | 0 尖端的有无 0 | 0 尖端是否接受光照 0 |
现象 | a组: 向光弯曲生长 | c组: 直立生长 |
b组: 不生长、不弯曲 | d组: 向光弯曲生长 | |
结论 | 向光性产生的有关部位是胚芽鞘的 尖端 | 感受光刺激的部位在胚芽鞘的 尖端 |
胚芽鞘生长与否取决于 尖端 的有无;胚芽鞘弯曲生长部位在 尖端以下部分 |
③实验结论:胚芽鞘 尖端 受 单侧光 刺激后,就向下面的 伸长区 传递某种“ 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)鲍森·詹森的实验 (3)拜尔的实验
| 第一组 | 第二组 |
|
| 第一组 | 第二组 |
图示 |
| 图示 | ||||
条件 | 相同的 单侧光 照射 |
| 条件 | 0 黑暗 中0 | ||
处理 | 切去胚芽鞘尖端 | 在胚芽鞘尖端和伸长区之间插入琼脂片 |
| 处理 | 切取胚芽鞘尖端 移至左侧 | 切取胚芽鞘尖端 移至 右侧 |
现象 | 不生长、不弯曲 | 向光弯曲生长 |
| 现象 | 向右弯曲生长 | 向左弯曲生长 |
结论 | 胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过 琼脂片 传递给下部的伸长区 |
| 结论 | 胚芽鞘的弯曲生长,是因为尖端产生的 “影响”在其下部分布 不均匀 造成的 |
(4)温特的实验
| 实验组 | 对照组 |
图示 | ||
处理 | 把接触过 胚芽鞘尖端 的琼脂块切成小块,放于切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧 | 把 未接触过胚芽鞘尖端 的琼脂块切成小块,放于切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧 |
现象 | 胚芽鞘会朝 琼脂块对侧弯曲 生长 | 0胚芽鞘 不生长、不弯曲 0 |
结论 | 胚芽鞘的弯曲生长确实是一种 化学物质 引起的,温特把这种物种命名为 生长素 |
注:琼脂块的作用是 收集尖端产生的化学物质 ;对照组的目的是 排除琼脂块自身成分对实验的干 。
(5)其他科学家的研究:确认生长素的化学本质是 吲哚乙酸(IAA) 。
注:植物体内具有生长素效应的物质,除了IAA外,还有 苯乙酸(PAA) 、 吲哚丁酸(IBA) 等。
区别:生长素:属于 植物 (动物/植物)激素,化学本质是 吲哚乙酸 。
生长激素:属于 动物 (动物/植物)激素,化学本质是 蛋白质 ,由 垂体 产生。
2. 植物激素:由 植物体内 产生,能从 产生部位 运送到 作用部位 ,对植物的生长发育有
显著影响 的 微量有机物 。
3. 生长素的产生、运输和分布
(1)产生:部位:主要合成场所是 幼嫩的芽、叶 和 发育中的种子 。
(1)产生:来源:是由 色氨酸 经过一系列反应转变而来的。
(2)运输
①极性运输:生长素只能 单方向 地从 形态学上端 运输到 形态学下端 。
极性运输是细胞的 主动运输 ,需要 载体蛋白 协助,需要消耗 能量 。
②横向运输:由 单侧光、重力、离心力 等外界刺激引起,只发生在根、芽等各个部位的 尖端 。
a.判断运输类型
横向运输: ①④ 极性运输: ②③ | b.在图中标出极性运输方向
| c.在图中标出横向运输方向,并总结影响横向运输的因素
影响因素: 单侧光、重力、离心力 |
③非极性运输:在 成熟 组织中,生长素可以通过 韧皮部 进行非极性运输。
(3)分布:在植物体各器官中都有分布,但相对集中地分布在 生长旺盛 的部分,如 胚芽鞘 、芽和根顶端的 分生组织 、 形成层 、 发育中的种子 和果实等处。
4. 胚芽鞘(植物)向光性原因
(1)原因分析:植物的向光性是由于生长素 分布不均匀 造成的: 单侧光 照射后,胚芽鞘背光一侧的生长素含量 多于 向光一侧,因而引起两侧的生长 不均匀 ,从而造成向光弯曲。
(2)原因图解
(3)小结:胚芽鞘向光性实验归纳
①生长素合成部位: 胚芽鞘尖端 。②生长素作用部位: 胚芽鞘尖端以下的部分(伸长区)。
③胚芽鞘感光部位: 胚芽鞘尖端 。④胚芽鞘弯曲生长部位: 胚芽鞘尖端以下的部分(伸长区)。
⑤胚芽鞘向光性外因: 单侧光照射 ;内因: 尖端下部生长素分布不均匀 。
⑥胚芽鞘生长与否:取决于 尖端下部能否获得生长素 ;
⑦胚芽鞘生长弯曲与否:取决于 尖端下部生长素分布是否均匀 。
5. 不同处理条件下胚芽鞘生长弯曲现象分析
(1)暗盒开孔类 (2)云母片(玻璃片)插入类(注:生长素不能透过)
现象:① 直立生长 现象:① 直立生长 ② 直立生长
② 向光弯曲生长 ③ 向光弯曲生长 ④ 向左弯曲生长
(3)切割移植类
现象:① 直立生长 ② 向左弯曲生长
③a、b、c关系为: a=b+c,b>c ,胚芽鞘生长情况: 向右弯曲生长
④a、b、c关系为: a=b+c,c>b ,胚芽鞘生长情况: 向左弯曲生长
(4)锡箔纸遮盖类 (5)旋转类
现象:① 直立生长 ② 向光弯曲生长 现象:① 向中央弯曲生长 ② 直立生长
③ 向开孔处弯曲生长
(6)幼苗横置类 (7)失重类
现象:① 根向下弯曲生长 现象: 根茎都水平生长
② 茎向上弯曲生长
特别提醒:
①尖端是否产生生长素和产生生长素的多少,与光照无关,所以在黑暗的情况下胚芽鞘也能直立生长。
②幼苗移到太空后,其向光性仍保留,但因无重力作用而失去了根的向重力性和茎的负向重力性。
6. 生长素极性运输的实验验证
两组相互对照,共同证明生长素只能由形态学 上端 向形态学 下端 运输。
二、生长素的生理作用
1. 作用机理:生长素能促进细胞 伸长生长 ,从而引起植株长高。
2. 作用方式:生长素 不直接 参与细胞代谢,而是作为 信息分子 给细胞传达一种 调节代谢 的信息。
3. 生长素的作用特点—— 两重 性
(1)作用表现: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。
(2)影响生长素生理作用的因素
①浓度:一般情况下,在 浓度较低 时促进生长,在 浓度过高 时抑制生长,甚至 杀死 植物。
②成熟程度:一般来说, 幼嫩 的细胞对生长素敏感, 老细胞 则比较迟钝。
③器官:不同器官对生长素的反应敏感程度不同。根、芽、茎敏感程度为: 根 > 芽 > 茎 。
(3)生长素两重性曲线分析
①不同浓度的生长素作用于同一器官上,引起的生理功效不同。即在一定浓度范围内 促进 生长,超过这一范围则 抑制 生长。以根为例:
A′点浓度:表现为对根的生长 既不促进,也不抑制 (为低浓度和高浓度的分界点);
A′点前浓度(低浓度):表现为 促进生长 ;A′点后浓度(高浓度):表现为 抑制生长 。
A点浓度:为促进根生长的 最适浓度 ;A点前:随浓度升高, 促进作用逐渐增强 ;
AA′段:随浓度升高, 促进作用逐渐减弱 ;A′点后:随浓度升高, 抑制作用逐渐增强 。
注: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,最适浓度在这两种浓度之间。
②同一浓度的生长素作用于不同器官上,引起的生理功效也不同,这是因为不同的器官对生长素的敏感性不同(敏感性高低: 根 > 芽 > 茎 ),也说明不同器官正常生长要求的生长素浓度不同。
例如:B′点浓度,对根表现为 抑制 作用,对芽表现为 既不促进、也不抑制 ,对茎表现为 促进
作用。
注意:在太空中(重力为0),植物根、茎的生长不同于地球上,但生长素两重性的曲线仍适用。
4. 生长素两重性实例
(1)顶端优势
①概念: 顶芽 优先生长,侧芽受到 抑制 的现象。
②原因分析:顶芽产生的生长素向下极性运输,大量积累在靠近顶芽的 侧芽 附近。由于侧芽对生长素浓度比较 敏感 ,因此侧芽的生长受到 抑制 ;而顶芽处的生长素浓度适宜,生长 较快 。
③解除顶端优势的方法: 去掉顶芽 。如棉花摘心可使侧芽处生长素浓度 降低 (升高/降低),
促进 (促进/抑制)其生长。(思考:上图去掉顶芽后侧芽 A 生长较快)
④应用:需要长高的植物(如木材):保留顶端优势;不要长高、需要侧枝较多的植物(如棉花摘心、烟草打顶、果树修剪整枝):去掉顶芽,解除顶端优势。
第2节 其他植物激素
1. 能引起水稻植株出现疯长现象(恶苗病)的激素是 赤霉素 。
2. 植物激素的合成部位和主要作用
种类 | 合成部位 | 生理功能 |
生长素 | 幼嫩的 芽和幼叶 和发育中的 种子 | 促进细胞 伸长生长 ,从而引起植株增高 |
赤霉素 GA | 未成熟的 种子 、 幼根 和 幼芽 | ①促进细胞 伸长生长 ,从而引起植株增高; ②促进种子 萌发 和果实 发育 |
细胞分裂素CTK | 主要是 根尖 | ①促进细胞 分裂 ②促进芽的 分化 延缓衰老 |
脱落酸ABA | 根冠、萎蔫的叶片 等 | ①抑制细胞 分裂 ; ②促进叶和果实的 衰老 和 脱落 ③维持种子休眠 、促进气孔关闭 |
乙烯ETH | 植物体 各个部位 | ①促进果实成熟 ;②促进叶、花、果实脱落;③促进开花 |
注:第六类植物激素——油菜素内酯:促进茎、叶细胞的扩展和分裂,促进花粉管生长、种子萌发。
3. 各种激素间的相互关系
(1)在植物的 生长发育 和适应 环境变化 的过程中,各种植物激素并不是 孤立 地起作用,而是多种激素 相互作用 共同调节。
(2)在细胞分裂起作用的激素
_生长素_和__细胞分裂素__在细胞分裂起__协同_作用。
(3)生长素和赤霉素的关系
两者都能促进细胞伸长,表现为协同 作用。赤霉素既可促进 生长素的合成,又可抑制生长素分解。
(4)脱落酸和赤霉素的关系
脱落酸使种子保持 休眠状 态,赤霉素促进种子萌发 ,两者为拮抗 作用。
(5)生长素和乙烯的关系
生长素含量达到一定值时,促进 乙烯合成;乙烯含量升高会抑制 生长素的作用。可见高浓度生长素抑制生长很有可能是通过乙烯起作用的。
(6)在花的性别分化上起作用的激素
赤霉素_促进雄花分化,_脱落酸_促进雌花分化;_赤霉素_和_脱落酸_在黄瓜花的性别分化上起_拮抗_作用。
第3节植物生长调节剂的应用
1. 植物生长调节剂
(1)含义: 人工合成 的对植物的生长发育有 调节 作用的 化学物质 。
(2)优点:容易 合成 、原料 广泛 、 效果稳定 等优点。
思考:植物生长调节剂效果稳定的原因: 植物生长调节剂在植物体内没有分解它的酶 。
- 植物生长调节剂的类型和作用
(1)分子结构和生理效应与植物激素 类似,如吲哚丁酸。
(2)分子结构与植物激素完全不同,但具有与植物激素类似的生理效应,如α-萘乙酸(NAA)、矮壮素等。
(3)生长调节剂应用的好处:提高作物产量、改善产品品质;减轻人工劳动。
(4)生长调节剂应用的负面影响:使用不当,可能影响作物产量和产品品质;过量使用,可能对人体健康和环境 带来不利影响。
3. 探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度
(1)原理:适宜浓度的NAA溶液促进插条生根 ,浓度过高或过低都不利于插条生根 。
(2)处理插条的方法
①浸泡法:适用于 低 浓度溶液,要在遮阴和空气湿度较高的地方进行。
②沾蘸法:适用于 高 浓度溶液。
(3)变量分析
①自变量:不同生长素类似物溶液的 浓度 。
②因变量:插条的 生根 情况,如 生根时间,根的数量、长度 。
③无关变量:如 处理时间、光照、温度、枝条上芽的数量 ,无关变量要求 相同且适宜 。
(4)实验思路:设计一系列 浓度梯度 的生长素类似物溶液,观察统计各浓度下插条 生根情况 。
①将 生长状况 相同的插条平均分成若干组;
②配制对应组数的系列 梯度浓度 的生长素类似物溶液,使用清水(浓度为0)的一组作为 对照 组。
③分别用不同浓度的生长素类似物溶液处理对应组的 插条形态学下端 ;
④观察记录插条 生根时间,根的数量、长度 等,确定最适浓度。
实验中生根时间最短、数量最多、长度最长的一组对应浓度就是促进扦插生根的 最适浓度 。
(5)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 。可以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。
第4节 环境因素参与植物的生命活动
一、光对植物生长发育的调节
1.光对植物生长发育的作用
(1)光是植物进行光合作用的能量来源;
(2)光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程。
2.光信号传导的结构基础之一——光敏色素
(1)化学本质:蛋白质(色素—蛋白复合体)
(2)分布:植物的各个部位,其中在分生组织的细胞内比较丰富。
(3)吸收光的类型:主要是红光和远红光。
3.光调控植物生长发育的反应机制
二、参与调节植物生命活动的其他因素
光,温度、重力 等环境因素也会参与调节植物的生长发育。
1.温度参与植物生长发育的调节的实例
(1)年轮形成的原因:
①春夏季细胞分裂快、细胞体积大,在树干上形成颜色较浅的带;
②秋冬季细胞分裂慢,细胞体积较小,树干上形成颜色较深的带。
(2)春化作用 :经历低温诱导促使植物开花的作用。
2.重力参与植物生长发育的调节实例
正向重力性:根顺着重力方向向下生长(根的向地性)
负向重力性:茎背着重力方向向上生长(茎的背地性)
淀粉—平衡石假说:植物对重力的感受是通过体内一类富含“淀粉体”的细胞,即平衡石细胞来实现的。
三、植物生长发育的整体调控
高等植物是由很多细胞组成的高度复杂的有机体,它的正常生长发育需要各个器官、组织、细胞之间的协调和配合。植物生长发育的调控,是基因表达调控、激索调节和环境因素调节共同构成的网络。
1.基因表达调控:植物细胞里储存着全套基因,但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整。
2.激素调节:激素作为信息分子,会影响细胞的基因表达,从而起到调节作用。同时,激素的产生和分布是基因表达调控的结果,也受到环境因素的影响。
3.环境因素调节:植物响应环境变化,调控基因表达以及激素产生、分布,最终表现在器官和个体水平上的变化。
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第2章 细胞工程——【期末复习】高二下学期生物章节知识点梳理(人教版2019选择性必修3): 这是一份第2章 细胞工程——【期末复习】高二下学期生物章节知识点梳理(人教版2019选择性必修3),文件包含第2章细胞工程挖空版docx、第2章细胞工程背诵版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共20页, 欢迎下载使用。
第1章 发酵工程——【期末复习】高二下学期生物章节知识点梳理(人教版2019选择性必修3): 这是一份第1章 发酵工程——【期末复习】高二下学期生物章节知识点梳理(人教版2019选择性必修3),文件包含第1章发酵工程挖空版docx、第1章发酵工程背诵版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共16页, 欢迎下载使用。