植物生长素的发现

植物生长素的发现

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第1节植物生长素的发现

学习目标核心素养

1.概述植物生长素的发现过程

2.体验发现生长素的过程和方法

3.说出植物生长素的产生部位、运输和分布

1.通过对生长素的产生、分布、运输及向光性

等知识的学习形成结构与功能相适应的生命

观。

2.通过植物向光性的结果分析，培养用逻辑思

维解决问题的能力

3.通过分析科学家的相关实验方案，培养学生

的科学探究能力。

1．生长素的发现过程

(1)达尔文实验

①发现问题：植物的向光性，即在单侧光的照射下，植物朝向

光源方向生长的现象。

②实验处理及现象

③结论：单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种“影响”，当这

种“影响”传递到下面的伸长区时，会造成背光面比向光面生长

快，因而出现向光性弯曲。

(2)鲍森·詹森实验

实验1实验2

①过程及现象

实验1：切去胚芽鞘尖端＋单侧光―→不生长不弯曲。

实验2：胚芽鞘尖端和下面部分之间插入琼脂片＋单侧光―→

弯曲生长。

②结论：胚芽鞘尖端产生的影响可透过琼脂片传递给下部。

(3)拜尔实验

实验结论：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

AB

①实验组——A

处理：把接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放于切去尖端的胚芽鞘一

侧。

现象：胚芽鞘会朝对侧弯曲生长。

②对照组——B

处理：把未接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放于切去尖端的胚芽鞘

一侧。

现象：胚芽鞘既不生长也不弯曲。

③实验结论：胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质引起的。

温特认为这可能是一种和动物激素类似的物质，并把这种物质命名

为生长素。

2．生长素的产生、运输和分布

(1)主要合成部位：幼嫩的芽、叶和发育中的种子，由色氨酸

转变而来。

(2)运输

①方式：主动运输。

②方向









极性运输：

由形态学上端向形态学下端单

方向运输而不能反过来运输

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：相对集中在生长旺盛部分。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．达尔文通过实验推测胚芽鞘尖端在单侧光照下能产生某种

影响传递到尖端下方，温特通过实验证明了这种影响是一种化学物

质。()

2．幼芽、幼叶和种子都能产生大量的生长素。()

3．植物茎尖的细胞可利用色氨酸合成生长素。()

4．生长素的化学本质是蛋白质。()

5．横向运输发生在尖端，产生效应的部位也在尖端。()

6．生长素在根部的极性运输方向为由“根尖端”运往“根近

茎端”。()

提示：1.√

2．×生长素在生物体内含量较少，而不是大量。

3．√

4．×生长素是一种对植物生命活动起调节作用的有机物，

其本质不是蛋白质。

5．×横向运输发生在尖端，产生效应部位在尖端以下部位。

6．√

植物向光生长的相关实验分析

[问题探究]

1．达尔文以金丝雀草的胚芽鞘为材料，做了如下实验。仔细

观察图示并思考以下相关问题：

(1)本实验中的对照组、实验组分别是哪几组？

提示：①、②③④。

(2)③④对照中，实验的自变量和因变量分别是什么？

提示：遮光部位胚芽鞘的生长情况。

2．从对照实验设计的单一变量原则角度分析，鲍森·詹森实

验有什么不足之处？又该如何改进？

提示：不足之处为该实验不能排除使胚芽鞘弯曲的刺激不是由

琼脂片产生。改进方案为：增设③组：将胚芽鞘尖端切掉，将琼脂

片放在切口上，用单侧光照射，观察胚芽鞘生长状况。

3．拜尔实验为什么要在黑暗中进行？温特实验是否也需要在

黑暗中进行？

提示：排除光照不均匀对实验结果的影响。不需要。

[归纳总结]

胚芽鞘实验的相关结论

(1)产生生长素的部位在尖端，而发生生长及弯曲的部位在尖

端以下的伸长区。

(2)感受光照的部位在尖端，而且生长素的横向运输只发生在

尖端。

(3)生长素产生的多少与尖端是否感受光照无关。

1．在生长素的发现史上，1910年鲍森·詹森进行了如图的实

验，以检验达尔文的化学物质假说。下列叙述正确的是()

A．本实验证明生长素由胚芽鞘尖端向下传递

B．插有琼脂片的幼苗发生向光弯曲证明胚芽鞘尖端是感光部

位

C．显微镜观察表明，弯曲部位背面细胞分裂速率快、数量多

D．要使本实验更有说服力，还应设置去掉胚芽鞘尖端，仅放

琼脂片或云母片的对照实验

D[鲍森·詹森通过实验证明胚芽鞘尖端产生的“影响”可

透过琼脂片传递给下部，A错误；要证明胚芽鞘尖端是感光部位，

需要设置对照实验：一组的胚芽鞘尖端用不透光的金属小套遮挡，

让其感受不到光；另一组的胚芽鞘尖端以下部位用不透光的金属小

套遮挡，让其感受不到光，B错误；生长素促进细胞伸长生长，不

促进细胞分裂，故弯曲部位背面细胞较长，C错误；要使本实验更

有说服力，还需要设置对照实验，即设置不放胚芽鞘尖端，仅放琼

脂片或云母片的对照实验，排除琼脂片和云母片的影响，D正确。]

2．对胚芽鞘进行如图所示的①～④实验，其中旋转均为匀速

旋转，一段时间后停止旋转时，实验①②装置仍停止在如图位置。

则四个胚芽鞘的生长方向依次是()

A．←↑→↑B．←↑↑→

C．→↑→↑D．→↑←↑

D[①中胚芽鞘随盘匀速旋转，则胚芽鞘尖端四周都能接受到

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；②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尖端各部位都能均匀接受单侧

光，因此直立生长；③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；④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。]

(1)若①实验①撤去光源，其他条件不变，则胚芽鞘的

生长方向如何？

提示：向右弯曲生长。

(2)若对③加以右侧方向的单侧光照射，胚芽鞘将如何生长？

提示：向左弯曲生长。

生长素的运输

[问题探究]

1．用图中数字符号表示出生长素极性运输的方向？尝试总结

其运输有何规律？

提示：(1)①→②(2)④→③(3)⑥→⑤

规律：由形态学上端向形态学下端运输。

2．分析判断下列图中生长素横向运输的方向，并思考影响横

向运输的因素有哪些？

提示：(1)①→②(2)③→④⑤→⑥(3)⑦→⑧

影响横向运输的因素有单侧光、重力、离心力等。

[归纳总结]

生长素的运输

(1)横向运输只发生在根尖、茎尖等产生生长素的部位，且有

单侧光或重力刺激时。尖端均匀光照或黑暗时不发生生长素的横向

运输。

(2)失重状态下由于没有重力的作用，水平放置的植物的根、

芽中生长素分布是均匀的，植物会水平生长。

(3)琼脂等不能感光，不会影响生长素的运输和传递，而云母

片、玻璃等则会阻断生长素的运输。

1．为了探究生长素的作用，将去尖端的玉米胚芽鞘切段随机

分成两组，实验组胚芽鞘上端一侧放置含有适宜浓度IAA的琼脂

块，对照组胚芽鞘上端同侧放置不含IAA的琼脂块，两组胚芽鞘下

端的琼脂块均不含IAA。两组胚芽鞘在同样条件下，在黑暗中放置

一段时间后，对照组胚芽鞘无弯曲生长，实验组胚芽鞘发生弯曲生

长，如图所示。根据实验结果判断，下列叙述正确的是()

A．胚芽鞘b侧的IAA含量与b′侧的相等

B．胚芽鞘b侧与胚芽鞘c侧的IAA含量不同

C．胚芽鞘b′侧细胞能运输IAA而c′侧细胞不能

D．琼脂块d′从a′中获得的IAA量小于a′的输出量

D[结合文字信息和图示信息可知，题中左图为对照组，右图

为实验组。对照组中a琼脂块不含IAA，所以胚芽鞘b侧不含IAA，

b′侧含有从a′琼脂块运输来的IAA，故A项错误。胚芽鞘b侧与

胚芽鞘c侧都不含IAA，故B项错误。胚芽鞘b′侧细胞和c′侧

细胞都能运输IAA，故C项错误。a′琼脂块输出的IAA在向下运

输过程中有所消耗，所以琼脂块d′从a′中获得的IAA量小于a′

的输出量，故D项正确。]

2．取生长状态一致的燕麦胚芽鞘，分为a、b、c、d四组，将

a、b两组胚芽鞘尖端下方的一段切除，再从c、d两组胚芽鞘相同

位置分别切除等长的一段，并按图中所示分别接入a、b两组被切

除的位置，得到a′、b′两组胚芽鞘，然后用单侧光照射，发现a′

胚芽鞘向光弯曲生长，b′组胚芽鞘无弯曲生长，原因是()

A．c组尖端能产生生长素，d组尖端不能

B．a′胚芽尖端能合成生长素，b′组尖端不能

C．c组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，d组尖端的生长素

不能

D．a′胚芽尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，b′组尖端的

生长素不能

D[胚芽鞘的尖端都能合成生长素，所以A、B两项错误。生

长素的运输是只能从形态学上端运输到形态学下端的极性运输，C

项错误。据题干可知，a′中接入的茎段的形态学上端连接胚芽鞘

尖端，形态学下端连接茎，所以生长素可以向基部运输，因此胚芽

鞘向光弯曲生长；b′中接入的茎段的形态学下端连接胚芽鞘尖端，

形态学上端连接茎，故生长素不能向基部运输，因此胚芽鞘无弯曲

生长，D项正确。]

[课堂小结]

知识网络构建核心语句归纳

1.胚芽鞘产生生长素的部位和感受单侧光刺激的

部位都是胚芽鞘的尖端。

2.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，背光一侧生长素的含量多于

向光一侧。

3.在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从

形态学上端运输到形态学下端，即极性运输，极

性运输是细胞的主动运输。

4.生长素相对集中地分布在生长旺盛的部分，如

胚芽鞘、芽和根顶端分生组织、形成层和发育中

的种子和果实等处。

5.植物激素是由植物体内产生，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。

1．1914年，匈牙利科学家拜尔将燕麦胚芽鞘尖端放在去除胚

芽鞘尖端的胚芽鞘一侧，结果胚芽鞘向对侧弯曲生长。下列叙述正

确的是()

A．对照组是没有尖端的胚芽鞘，不生长

B．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

C．该实验证明尖端确实能产生某种物质，该物质是吲哚乙酸

D．该实验证明了生长素在植物体内进行极性运输

B[对照组应为没有去除尖端的胚芽鞘，直立生长，A错误；

该实验证明尖端确实能产生某种物质，但不能确定该物质的化学本

质就是吲哚乙酸，C错误；该实验无法证明生长素在植物体内进行

极性运输，D错误。]

2．将某植物的胚芽鞘在单侧光下照射一段时间后，取胚芽鞘

尖端以下部位放大观察，如图所示，下列分析合理的是()

A．图中放大部位为感光部位

B．单侧光来自b侧

C．a侧生长素较b侧多

D．生长素促进细胞的伸长生长

D[胚芽鞘感光部位是尖端，A错误；b侧细胞较长，为背光

侧，单侧光来自a侧，B错误；单侧光使生长素在背光侧分布较多，

b侧生长素较a侧多，C错误；实验说明生长素促进细胞的伸长生

长，D正确。]

3．如图表示用胚芽鞘中段和含生长素的琼脂块(黑色方框)做

的两组实验，过一段时间后，原先不含生长素的琼脂块可以测到含

有生长素的是()

第一组第二组

A．琼脂块A和BB．琼脂块B和C

C．琼脂块C和DD．琼脂块B和D

B[生长素的运输方向是由形态学的上端运输到形态学的下

端。第一组生长素的运输方向为从下到上，含有生长素的是B；第

二组生长素的运输方向为从上到下，即C含有生长素。]

4．从某被子植物体上提取生长素最理想的材料是()

A．幼嫩的芽B．成熟叶片

C．果皮D．成熟种子

A[生长素的主要合成部位是幼嫩的芽、叶及发育的种子，由

此判定A项符合题意。]

5．1928年，荷兰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尖端，B琼脂块上没有胚芽

鞘尖端。①～⑥是在黑暗环境中对切去尖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，②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)③和④的现象均表明，胚芽鞘向该化学物质分布

__________(填“多”或“少”)的一侧弯曲生长；设置⑤和⑥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__________。

解析：(1)温特之前，科学家们认为胚芽鞘的向光生长是由尖

端产生的某种化学物质分布不均匀所致。

(2)②中的琼脂块是经过胚芽鞘尖端处理的，而⑤中的琼脂块

是没有经过胚芽鞘尖端处理的，对比可以看出，胚芽鞘尖端产生的

化学物质能够促进胚芽鞘尖端以下的部位生长。

(3)③④中含有胚芽鞘尖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，胚芽鞘向化学物质分布少的

一侧弯曲生长；⑤⑥是对照组，排除琼脂块对胚芽鞘的影响；生长

素的分布受光的影响，所以应在黑暗环境中进行实验。

(4)植物的向光性是由于胚芽鞘的尖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。

答案：(1)尖端(2)促进生长(3)少琼脂块光(4)多