【暑假预习】人教版2019生物高一（升高二）暑假预习-（选修1）第10讲 植物生命活动的调节之生长素作用 讲学案

第10讲 植物生命活动调节之生长素发现历程及作用

【预习目标】

1.分析生长素发现相关实验，提升逻辑思维的严密性

2.概述植物生长素的合成场所、运输、分布及生理作用。

【必备知识】

1.植物生长素的发现过程

2.生长素化学本质的发现。

①1934年,科学家首先从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质——吲哚乙酸。

②1946年,科学家从植物体内分离出来生长素,并确认它也是IAA。

③进一步研究发现,植物体内具有与IAA相同效应的物质还有苯乙酸(PPA)、吲哚丁酸(IBA)等,它们都属于生长素。

3.生长素的合成、运输与分布

4.植物激素的概念。

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,称作植物激素。

5.生理作用

6.生长素浓度与所起作用的曲线分析

a点:既不促进生长也不抑制生长。

a~c段(不含a点):随生长素浓度升高,对生长的促进作用逐渐增强。

c点:促进生长的最适浓度,其促进效果最好。

c~e段(不含e点):随生长素浓度升高,对生长的促进作用逐渐减弱。

e点:促进生长的浓度“阈值”。低于此值时均为促进生长的“低浓度”;超过此值时,将由“促进”转向“抑制”,从而进入抑制生长的“高浓度”。

b、d两点:生长素浓度虽然不同,但促进效果相同。

e~f段:随生长素浓度升高,对生长的抑制作用逐渐增强。

2.对生长素的敏感程度曲线分析。

(1)不同器官对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:根>芽>茎。

(2)不同生物对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:双子叶植物>单子叶植物。

用适当浓度的生长素类似物来杀死单子叶农田里的双子叶杂草,同时促进单子叶植物的生长。

【考点剖析】

考点一  植物向性运动原因分析

考点二 探究向性运动的处理方法和结果

考点三  生长素的生理作用、特点

典例3：草莓果实表面有许多瘦果。将生长一致的草莓植株分为四组,对照组S0不作处理,S1、S2和S3组植株上的幼果去除瘦果,再在S2组叶片上、S3组幼果上分别喷施一定浓度的生长素(IAA)溶液,实验结果如图所示。下列说法错误的是              (　　)

A.果实开始发育后,瘦果内能够合成生长素促进果实长大

B.S1组的果实略有增大可能是由来源于其他组织的IAA引起的

C.S2组的结果表明喷施到叶片上的外源IAA可运输到果实

D.S3组成熟果实的大小与IAA溶液的浓度总是呈正相关

解析　根据题图可知,未摘除瘦果的幼果正常发育,去除瘦果的幼果发育都受到影响,说明果实开始发育后,瘦果内能够合成生长素促进果实长大,A项正确;根据题图可知,S1组的果实略有增大,很可能是其他组织产生的IAA对幼果的果实生长产生了影响,B项正确;向S2组叶片喷施一定浓度的IAA溶液,S2组的果实比S1组发育要好,表明喷施到叶片上的外源IAA可运输到果实,促进果实的生长,C项正确;由于题干未给出喷洒一系列浓度IAA的数据,故无法得知S3组成熟果实的大小与IAA溶液的浓度之间是否成正相关,D项错误。

答案　D

考点四 生长素的曲线分析

利用“三看法”判断生长素作用的两重性

典例4：图1曲线表示不同生长素浓度对某植物茎生长的影响,图2是用不同浓度的生长素类似物溶液处理扦插枝条的实验结果。下列分析错误的是              (　　)

图1图2

A.由图1可知,茎弯曲生长时背光的一侧的生长素浓度应高于D点对应的浓度

B.从图2信息可确定促进扦插枝条生根的最适生长素类似物浓度在8~12 ppm之间

C.图1和图2分别说明生长素对茎和根的生长都具有两重性

D.利用低浓度的2,4⁃D作除草剂,可抑制单子叶作物农田中的双子叶杂草生长

解析　茎弯曲生长时背光一侧的生长素浓度为促进生长的浓度,应低于D点对应的浓度,A项错误;从图2信息可确定,促进扦插枝条生根的最适生长素类似物浓度在8~16 ppm之间,B项错误;图1可说明生长素对茎的生长有促进和抑制作用,图2可说明生长素对根的生长有促进和抑制作用,图1和图2分别说明生长素对茎和根的生长都具有两重性,C项正确;双子叶植物对生长素的敏感度高于单子叶植物,因此农业生产上可利用高浓度的2,4⁃D抑制单子叶作物农田中双子叶杂草的生长,D项错误。

答案　ABD

【真题演练】

1．(2021全国Ⅰ，6分)生长素具有促进植物生长等多种生理功能。下列与生长素有关的叙述，错误的是(　　)

A．植物生长的“顶端优势”现象可以通过去除顶芽而解除

B．顶芽产生的生长素可以运到侧芽附近从而抑制侧芽生长

C．生长素可以调节植物体内某些基因的表达从而影响植物生长

D．在促进根、茎两种器官生长时，茎是对生长素更敏感的器官

答案：D

解析：生长素的化学本质是吲哚乙酸；生长素的运输主要是极性运输，也有非极性运输和横向运输；生长素对植物生长具有双重作用，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长。顶端优势产生的原因是顶芽产生的生长素向下运输，导致枝条上部的侧芽部位生长素浓度较高，而侧芽对生长素浓度比较敏感，使侧芽的发育受到抑制，可以通过摘除顶芽的方式解除植株的顶端优势，故A、B项正确，不符合题意。生物的性状是由基因控制的，生长素能引起生物性状的改变，是通过调控某些基因的表达来影响植物生长的，故C项正确，不符合题意。根、茎两种器官对生长素的敏感程度有较大的差异，其中根对生长素更敏感，故D项错误，符合题意。

2．(2018.11浙江，2分)某研究小组对胚芽鞘尖端进行不同条件的实验处理，示意图如下。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　)

A．若用相同厚度无色透明的玻璃片替代云母片，实验结论不同

B．光照对生长素合成的影响很小，但可影响生长素分布

C．向光侧的生长素在单侧光照射下大部分运输到背光侧

D．生长素能促进胚芽鞘尖端向光弯曲生长

答案：B

解析：云母片和玻璃片均不允许生长素透过，所以用相同厚度无色透明的玻璃片替代云母片，其实验结论相同，故A项错误。由图中甲和乙琼脂块中的生长素含量可以看出，光照对生长素合成的影响很小，由图中丙和丁琼脂块中的生长素含量可以看出，光照能影响生长素的分布，故B项正确。根据图丙和丁中琼脂块上的生长素含量可以看出，向光侧的生长素在单侧光照射下，只有少部分被运输到背光侧，故C项错误。生长素能促进胚芽鞘尖端以下的伸长区弯向光源生长，故D项错误。

3．(2020江苏南京联考，2分)下列关于植物生长素的科学发现史，叙述错误的是(　　)

A．达尔文的实验提出胚芽鞘尖端受单侧光刺激后向下面的伸长区传递某种“影响”

B．鲍森·詹森的实验证明胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片

C．拜尔的实验证明胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的影响在下部分布不均匀造成的

D．温特的实验证明胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质——吲哚乙酸引起的

答案：D

解析：达尔文通过对金丝雀虉草胚芽鞘的向光性的探究实验，提出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，故A项正确，不符合题意。鲍森·詹森的实验证明了胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部，故B项正确，不符合题意。拜尔的实验证明胚芽鞘的弯曲生长是由尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的，故C项正确，不符合题意。温特的实验证明造成胚芽鞘弯曲的“影响”确实是一种化学物质，并命名为生长素，但并未揭示其化学本质，故D项错误，符合题意。

【过关检测】

1.取燕麦胚芽鞘切段，随机分成三组，第1组置于一定浓度的蔗糖(Suc)溶液中(蔗糖能进入胚芽鞘细胞)，第2组置于适宜浓度的生长素(IAA)溶液中，第3组置于IAA＋Suc溶液中，一定时间内测定胚芽鞘长度的变化，结果如图所示。用KCl代替蔗糖进行上述实验可以得到相同的结果。下列说法不合理的是(　　)

A．KCl可进入胚芽鞘细胞中调节细胞的渗透压

B．胚芽鞘伸长生长过程中，伴随细胞对水分的吸收

C．本实验中Suc是作为能源物质来提高IAA作用效果的

D．IAA促进胚芽鞘伸长的效果可因加入Suc或KCl而提高

2．(2023汇编，2分)下列关于生长素及生长素类调节剂的叙述正确的是(　　)

A．同一植株的幼芽对生长素的反应敏感程度高于幼根

B．农田积水时可能会影响生长素在根内的极性运输

C．在花期喷洒高浓度的2，4－D可防止落花落果

D．用生长素类调节剂处理二倍体番茄幼苗，可得到多倍体

3．(多选)(2023改编，3分)在植物体内色氨酸经过一系列反应可转变成生长素。科研人员发现缺锌时植物的色氨酸和生长素含量均显著下降，在加入微量锌后几十小时内，生长素和色氨酸均增加。下列有关分析正确的是(　　)

A．锌能促进色氨酸合成进而影响生长素合成

B．tRNA携带色氨酸到核糖体上合成生长素

C．植物不同部位合成生长素的速率是相同的，但分布不均匀

D．人体内不能合成生长素的根本原因是缺乏合成生长素的相关基因

4．(2021广东深圳一模，2分)将一盆植物固定在一个以较快速度匀速旋转的圆形转盘外侧，然后置于光照均匀的环境下一段时间，结果发现该植物的茎尖向圆盘中心生长，根尖向圆盘外侧生长。下列分析合理的是(　　)

A．该植物茎尖的生长与光导致的生长素分布不均有关

B．茎尖生长素较多的部位是远离圆心侧，根尖则相反

C．该植物根尖的生长情况体现了生长素作用的两重性

D．该植物的茎尖与根尖比较，茎尖对生长素更加敏感

5．(2021福建联考，2分)多叶棘豆是一种珍贵的药用植物，其种子萌发率极低。为研究外源IAA能否促进多叶棘豆种子的萌发，科研人员用蒸馏水配制不同浓度的IAA溶液，分别浸泡种子14小时(甲组)、21小时(乙组)和28小时(丙组)。将浸泡后的种子置于培养皿中，在适宜的萌发条件下培养。观察萌发情况，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)

A．分析可知，外源IAA能减轻28小时蒸馏水浸泡对种子萌发的抑制

B．本实验结果中，外源IAA促进种子萌发的最佳浸泡时间为21小时

C．乙组可在5～20 mg·L－1范围内进一步探究外源IAA促进种子萌发的最佳浓度

D．甲组10 mg·L－1的萌发率大于20 mg·L－1，说明20 mg·L－1外源IAA能抑制种子萌发

6．(2021山东泰安一模，2分)宋代著作《种艺必用》有如下记载：“凡嫁接矮果及花，用好黄泥晒干，筛过，以小便浸之。又晒干，筛过，再浸之。又晒又浸，凡十余次。以泥封枝条……则根生。”下列说法错误的是(　　)

A．“又晒又浸，凡十余次”说明促进“根生”的物质含量较少

B．“以泥封枝条……则根生”说明小便中含有生长素、乙烯或脱落酸

C．用小便“凡十余次”浸黄泥是为了让黄泥含有更多的促进“根生”的物质

D．这种促进“根生”的物质在植物体内能进行极性运输，进入人体后通过体液运输

7．(2020天津联考，4分)图1、图2是有关生长素(IAA)的实验(实验开始前a、b、c、d四个琼脂块不含生长素)，图3表示不同浓度的生长素对某器官生长的影响，下列叙述正确的是(　　)

A．图1和图2都会发生向光性生长

B．由图3可知，e、 f点的生长素浓度均能促进该器官的生长

C．通过对图1、图2两实验的对比，可得出感光部位是胚芽鞘的尖端

D．琼脂块a、b、c、d中都能检测到生长素，且含量大小为d＞a＞b＞c

8．(多选)(2023改编，3分)生长素能够促进植物细胞生长，作用机理如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A．生长素的调节作用依赖于细胞膜上和细胞内的受体识别来传递信息

B．生长素与细胞膜上的受体结合可引发H＋以协助扩散方式向外运输

C．Ca2＋能够促进生长素的合成与释放，从而调节细胞核中基因的表达

D．细胞壁在酸性条件下发生结构改变导致细胞膨胀，引起细胞生长

9．(2021北京东城区期末，12分)番茄花和果实等器官的脱落与生长素等植物激素的作用密切相关。

(1)植物激素由植物体内产生，能从产生部位______至作用部位，作为______分子，调节植物的生长和发育。

(2)如图1，在番茄的花柄上，花或果实脱落时折断的部位称为离区。研究人员将离体花柄的远轴端插入含有一定浓度生长素的固体培养基中，一段时间后检测离区折断情况，计算脱落率，结果如图2。

图1

图2

图2结果可说明生长素能抑制番茄花柄脱落。得出结论的依据为________________________________________________。

(3)为研究生长素调控花柄脱落的机制，研究人员构建了一种转DR5－GUS基因番茄(简称DG)，其中DR5是生长素相应启动子，GUS表达产物可以催化X－Gluc产生蓝色物质。因此可以通过加入X－Gluc后观察蓝色的位置和深浅以检测__________________________________________。PIN1是一种生长素转运载体，研究人员对敲除和未敲除PIN1基因的DG番茄进行染色，并记录花柄脱落时间。发现敲除组花柄脱落提前，着色情况如图3所示。实验结果说明__________________________________，造成离区生长素________。

图3

用生长素处理敲除组和未敲除组的离体花柄，使两组离区的生长素均达到抑制花柄脱落的相同浓度，发现敲除组番茄反而会表现出延迟脱落的现象。请结合上述实验结果推测番茄成熟后促进果实脱落的机制。

【参考答案】

1.答案：C

解析：KCl属于无机盐，可进入胚芽鞘细胞中，能增加细胞液中溶质的浓度，调节细胞的渗透压，故A项不符合题意。胚芽鞘伸长生长过程中，既有鲜重的增加，也有干物质的积累，其中鲜重的增加伴随着细胞对水分的吸收，故B项不符合题意。用KCl代替Suc进行实验可以得到相同的结果，而KCl是无机盐，不能作为能源物质，可见Suc也不是作为能源物质来提高IAA作用效果的，故C项符合题意。由题图可知，加入Suc或KCl都可以提高IAA促进胚芽鞘伸长的效果，故D项不符合题意。

2.答案：B

解析：在同一植株中，不同器官对生长素的敏感程度不同，敏感程度大小为根>芽>茎，故A项错误。农田积水时，根细胞的有氧呼吸减弱，释放的能量减少，而极性运输是主动运输，需要消耗能量，因此农田积水时会影响生长素在根内的极性运输，故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，高浓度的2，4－D可促进落花落果，故C项错误。用秋水仙素处理二倍体番茄幼苗，可得到四倍体，用生长素类调节剂处理二倍体番茄幼苗，可以促进或抑制幼苗的生长发育，但不能得到多倍体，故D项错误。

3.答案：AD

解析：根据题干信息分析，在加入微量锌后几十小时内，生长素和色氨酸均增加，说明锌能促进色氨酸合成进而影响生长素合成，故A项正确。生长素的化学本质是吲哚乙酸，不是蛋白质，所以不在核糖体上合成，故B项错误。植物不同部位合成生长素的速率是不同的，生长素的主要合成部位是芽、幼叶、发育中的种子，故C项错误。人体内不能合成生长素的根本原因是缺少合成生长素的基因，故D项正确。

4.答案：C

解析：由于该植物处于光照均匀的环境中，所以光不影响生长素的分布，分析题意可知，转盘转动产生的离心力会导致生长素分布不均匀，使植物远离圆心侧的生长素浓度高，圆心侧生长素浓度低，从而导致茎尖向圆盘中心生长，故A项不符合题意。植物茎尖和根尖都是远离圆心侧的生长素浓度高，圆心侧生长素浓度低，故B项不符合题意。根尖向圆盘外侧生长是由该植物根尖远离圆心侧生长素浓度较高，抑制生长，圆心侧生长素浓度较低，促进生长导致的，体现了生长素作用的两重性，故C项符合题意。同一植物不同器官对生长素的敏感程度不同，结合A、B、C项的分析可知，该植物的根对高浓度的生长素更敏感，故D项不符合题意。

5.答案：D

解析：分析丙组可知，未施加IAA时 ，浸泡28小时蒸馏水种子几乎没有萌发，而施加外源IAA后种子萌发率升高，因此外源IAA能减轻28小时蒸馏水浸泡对种子萌发的抑制，故A项正确，不符合题意。本实验结果中，相同浓度外源IAA处理时乙组的萌发率均最高，因此外源IAA促进种子萌发的最佳浸泡时间为21小时，故B项正确，不符合题意。随外源IAA浓度的增加，乙组处理的种子的萌发率先增大后减小，因此乙组可在5～20 mg·L－1范围内进一步探究外源IAA促进种子萌发的最佳浓度，故C项正确，不符合题意。甲组IAA的浓度为10 mg·L－1的萌发率大于20 mg·L－1，但与不加外源IAA组相比，20 mg·L－1外源IAA仍然促进了种子萌发，故D项错误，符合题意。

6.答案：B

解析：“又晒又浸，凡十余次”说明该物质需要多次浸之，积累总量，以达到适宜浓度，即促进“根生”的物质含量较少，故A项正确，不符合题意。“泥封枝条……则根生”说明小便中含有生长素，具有促进枝条生根的作用；乙烯能促进果实的成熟，脱落酸能抑制细胞分裂，促进叶、果实的衰老和脱落，乙烯和脱落酸不能促进根的生长，故B项错误，符合题意。结合A项分析可知，用小便“凡十余次”浸黄泥是为了让黄泥含有更多的促进“根生”的物质，故C项正确，不符合题意。这种促进“根生”的物质为生长素，在植物体内能进行极性运输，进入人体后经血液运输到肾脏中形成尿液，即通过体液运输，故D项正确，不符合题意。

7.答案：B

解析：感光部位是胚芽鞘的尖端，图1没有尖端，不会发生向光性生长，故A项错误。由图3可知，e、 f点的生长素浓度均能促进该器官的生长，且e、f点在图中对应的高度一样，说明促进效果相同，故B项正确。图1与图2两实验对比，只能得出胚芽鞘尖端与其向光弯曲有关，而不能确定感光部位是尖端，而且图1中胚芽鞘不完整，一般不能用于对照组，故C项错误。生长素只能从形态学上端运输到形态学下端，图1中a、b琼脂块中都不能检测到生长素，在单侧光照射下，背光侧的生长素浓度高于向光侧的生长素浓度，因此d>c，故D项错误。

8.答案：AD

解析：由图可知，生长素与细胞膜上的受体结合能引起内质网释放Ca2＋，Ca2＋促使细胞内的H＋运往细胞外，细胞内的H＋向外运输时需要ATP供能，因此其运输方式属于主动运输；生长素进入细胞与细胞中的活化因子结合，从而促进细胞核中遗传信息的表达；因此生长素的调节作用依赖于细胞膜上和细胞内的受体识别进行信息传递，故A项正确，B项错误。Ca2＋能够促进生长素与活化因子的结合，从而促进细胞核中相关基因转录合成mRNA，故C项错误。H＋运输到细胞膜外会导致细胞壁处的pH下降，使细胞壁在酸性条件下发生结构改变，导致细胞膨胀，进而引起细胞生长，故D项正确。

9.答案：(1)运输(1分)　信息(1分)　(2)处理8小时后，实验组花柄脱落率始终低于对照组(1分)　(3)生长素在DG植株中的分布和含量(2分)　PIN1可以将生长素从子房向花柄运输(2分)　积累(1分)

(4分)

解析：(1)植物激素是由植物体内产生，能从产生部位运输到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物，即激素可作为信息分子，调节植物的生长和发育。

(2)由图2可知，在处理8小时之前，对照组和实验组的花柄脱落率相同，但在处理8小时后，实验组花柄脱落率始终低于对照组，据此说明生长素可以抑制番茄花柄脱落。

(3)由题干中“GUS表达产物可以催化X－Gluc产生蓝色物质”可知，X－Gluc可作为GUS是否表达的检测物，而DR5作为生长素的相应启动子，可以促进DG植株产生生长素，因此加入X－Gluc后观察蓝色的位置和深浅可以检测生长素在DG植株中的分布和含量。由图3可知，未敲除PIN1基因组的染色区域主要集中在花柄的离区部分，而敲除PIN1基因组的染色区域主要集中在子房基部，因此对比两组实验结果可知，PIN1可以将生长素从子房向花柄运输，从而造成离区生长素积累。结合图2、图3两个实验的结果及当离区生长素浓度相同，敲除组番茄表现出延迟脱落(说明生长素积累多)，可以推出番茄成熟后促进果实脱落的机制可能与PIN1基因的表达及生长素的转移和积累情况有关，即在果实脱落初期，花柄中全部区域PIN1基因表达下调，使生长素向离区的运输减少，造成离区生长素减少；而在果实脱落后期，花柄中某些区域PIN1基因表达上调，增加生长素运出离区，也造成离区生长素减少，从而使番茄成熟后促进果实脱落。