資源簡介

5.1 植物生長素
教案
一、教學目標
1.分析植物生長素的發現過程，闡明其中蘊含的科學本質特點。
2.概述植物生長素的合成、運輸、分布和生理作用，嘗試解釋植物生長素作用特點中蘊含的適度與平衡觀。
二、教學重難點
1.教學重點
植物生長素的發現、植物生長素的生理作用。
2.教學難點
植物生長素的合成、運輸、分布和生理作用。
三、教學過程
【本節聚焦】
植物向光性的原因是什么？
生長素具有什么作用？
生長素的發現過程給你什么啟示？
什么是植物激素？
【導入】問題探討：圖（圖見課本）中是一株放在窗臺上久不移動的盆栽植物。討論：
1.圖中植株的生長方向有什么特點？
答：彎向窗外生長。
2.可能是哪種環境因素刺激引發了這株植物的形態改變？植株對這種刺激的反應有什么適應的意義？
答：是較長時間的單側光刺激引起植株彎向窗外有陽光處生長。這樣，可以使植株獲得更多陽光，從而可以通過光合作用合成更多的有機物，滿足自身生長發育的需要。
3.這種生長方向的改變，是發生在植物的幼嫩部分還是成熟部分？
答：幼嫩部分。
向光性：在單側光的照射下，植物朝向光源方向生長的現象。
【過渡】植物的向光性是如何產生的呢？
【一、生長素的發現過程】
1.達爾文向光性實驗： 19世紀末，達爾文（C.R.Darwin,1809-1882）和他的兒子，設計了實驗來探討植物向光性的原因。
實驗材料：金絲雀虉草
胚芽鞘：單子葉植物，特別是禾本科植物胚芽外的錐形套狀物。它能保護生長中的胚芽。種子萌發時，胚芽鞘首先鉆出地面，出土后還能進行光合作用。
背光面和向光面生長快慢的比較：背光面比向光面生長快，因而出現向光性。
思考：遮蓋胚芽鞘尖端和它下面一段的目的是什么？胚芽鞘彎曲生長的是哪一部分？感受單側光刺激的又是哪一部分？你怎樣解釋這一結果？
答：分別遮蓋胚芽鞘尖端和它下面一段，是采用排除法，觀察某一部分不受單側光刺激時的反應，從而確定是哪一部分在起作用。胚芽鞘彎曲生長的是頂端下面的伸長區一段，感受光刺激的是頂端。這說明，是胚芽鞘頂端接受單側光照射后，產生某種影響傳遞到下面，引起下面一段彎曲生長。
達爾文根據實驗提出：胚芽鞘的尖端受單側光刺激后，向下面的伸長區傳遞了某種“影響”，造成伸長區背光面比向光面生長快，因而使胚芽鞘出現向光性彎曲。
【過渡】這種“影響”是什么？是類似電、磁等的刺激？還是某種化學物質？
2.1913年鮑森·詹森（P.Boysen-Jensen）實驗（實驗過程詳見課本）
結論：胚芽鞘尖端產生的“影響” 可以透過瓊脂片傳遞給下部。
瓊脂：是海藻的提取物，溶于熱水，再讓其冷卻得到.物質可在瓊脂中擴散而性質不變。
云母片：常用作電器絕緣材料，物質不能透過云母片擴散。
3.1918年拜爾（A.Paal）實驗
結論：胚芽鞘的彎曲生長，是因為尖端產生的影響在其下部分布不均勻造成的。
思考：頂端產生的“影響”能傳到下部，那么它為什么能使得伸長區兩側生長不均勻呢？
答：因為該影響在向光一側和背光一側（濃度分布）存在差異，因而引起兩側的生長不均勻。
鮑森·詹森和拜爾的實驗初步表明了：胚芽鞘尖端產生的影響可能是一種化學物質，這種化學物質在胚芽鞘尖端以下部位的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長。
4.1926年荷蘭科學家溫特實驗（實驗過程詳見課本）
胚芽鞘的彎曲生長確實是由一種化學物質引起的，溫特認為這可能是一種和動物激素類似的物質，并把這種物質命名為生長素。
【過渡】生長素究竟是什么物質呢？
1934年，科學家首先從人尿中分離出與生長素作用相同的化學物質——吲哚乙酸（IAA）。
由于生長素在植物體內的含量極少，直到1946年人們才從高等植物中將其分離出來，并確定它也是IAA。植物體內還有苯乙酸（PPA）、吲哚丁酸（IBA）等與IAA相同效應的物質，它們都屬于生長素。
模擬題提示：生長素是一類物質，包括IAA等；部分模擬題只把IAA視作生長素。
5.胚芽鞘向光彎曲生長的經典解釋：
單側光照射后，胚芽鞘背光一側的生長素含量多于向光一側，因而引起兩側的生長不均勻，從而造成向光彎曲。
說明：也有研究表明向光彎曲是單側光照射引起某些生長抑制物質分布不均勻所致。
【總結】生長素的發現過程（詳見課件）
【二、植物激素】
1、概念：由植物體內產生，能從產生部位運送到作用部位，對植物的生長發育有顯著影響的微量有機物。
2、功能：植物激素作為信息分子，幾乎參與調節植物生長、發育過程中的所有生命活動。
3、種類：主要有生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯等。
思考討論：植物激素與動物激素的異同
1.植物激素與動物激素都稱作“激素”，二者有哪些相似之處？
答：二者都是調節生命活動的化學物質，都能從產生部位運輸到作用部位發揮作用，且都具有微量、高效的特點。
2.植物體內沒有分泌激素的腺體，這說明植物激素在合成部位上與動物激素有明顯不同。植物激素與動物激素還有哪些明顯的區別？（略）
【三、生長素的合成、運輸與分布】
1.生長素的合成
①生長素主要的合成部位：芽、幼嫩的葉和發育中的種子
②可由色氨酸經過一系列反應轉變為生長素
2.生長素的運輸
①極性運輸
在胚芽鞘、芽、幼葉和幼根中，生長素只能從_____________運輸到_____________，而不能倒過來運輸，也就是只能單方向運輸，稱為_______運輸。這種運輸方式是一種______運輸。
②非極性運輸
在_______組織中，生長素可以通過___________進行非極性運輸。
生長素的非極性運輸和其他有機物的運輸沒有區別。
3.生長素的分布
生長素在植物各器官中都有分布，但相對集中分布在生長旺盛的部位，如：_________、_____和______的分生組織、形成層、發育中的種子和果實等處。
思維訓練：評價實驗設計和結論
為了檢測生長素的運輸方向，某人做了如下實驗。取一段玉米胚芽鞘，切去頂端2mm，使胚芽鞘不再產生生長素。在上端放一塊含有生長素的瓊脂，下端放一塊不含生長素的瓊脂（胚芽鞘形態學上端朝上）。過一段時間檢測，發現下端的瓊脂塊逐漸有了生長素。
根據實驗設計及結果，此人得出以下結論：（1）下端瓊脂塊上的生長素來自上端的瓊脂塊；（2）生長素在胚芽鞘內只能由形態學的上端運輸到形態學的下端。討論：1.這個實驗的設計是否嚴密？為什么？
答：不嚴密，沒有考慮將胚芽鞘倒過來放置時的情況。
2.從實驗結果到結論之間的邏輯推理是否嚴謹？為什么？
答：結論2不嚴謹。沒有實驗證明生長素不能從形態學下端運輸到形態學上端。
3.如果要驗證上述結論，應該如何改進實驗方案？
答：應該增加一組胚芽鞘形態學上端朝下的實驗，以研究生長素能不能從形態學下端運輸到形態學上端。
【四、生長素的生理作用】
1.生長素的作用方式
生長素不起催化作用，不為細胞提供能量，而是給細胞傳遞信息，起調節作用。
生長素首先與細胞內某種蛋白質——生長素受體特異性結合，引發細胞內一系列信號轉導過程，進而誘導特定基因的表達，從而產生效應。
2.生長素的促進作用
①細胞水平：促進細胞伸長；誘導細胞分化
②器官水平：影響器官的生長和發育；促進側根和不定根的發生；影響花、葉和果實發育。
【過渡】生長素的作用似乎就是“促進”。真的是這樣嗎？
3.生長素的作用特點
（1）生長素所發揮的作用，因濃度、植物細胞的成熟情況和器官的種類不同而有較大的差異。
（2）一般情況下，生長素在濃度較低時促進生長，在濃度過高時則會抑制生長。
4.不同濃度生長素作用（對根）曲線分析
5.頂端優勢
①概念：植物頂芽優先生長，側芽生長受抑制的現象。
②原因：頂芽產生的生長素逐漸向下運輸，導致枝條上部側芽處生長素濃度較高。由于側芽對生長素濃度比較敏感，因此它的發育受到抑制。
③應用：不要長高、需要側枝較多的植物：去掉頂芽，解除頂端優勢。
需要長高的植物(如木材)：保留頂端優勢
【隨堂練習】
1.基于對生長素的合成、分布、運輸及生理作用的理解，判斷下列表述是否正確。
（1）單側光會刺激胚芽鞘尖端產生生長素，并引起生長素的分布不均勻。（ ）
（2）生長素在從形態學上端向形態學下端的極性運輸過程中會消耗能量。（ ）
（3）生長素對植物的根、芽、莖只有促進作用，沒有抑制作用。（ ）
2. 用不透水的云母片以不同方式分別插入三株燕麥幼苗的胚芽鞘尖端部分，并分別從不同的方向給以光照（如圖所示）。培養一段時間后，胚芽鞘的生長情況是（ ）
a不彎曲、b不彎曲、c向右彎曲
a向右彎曲、b不彎曲、c向右彎曲
a向右彎曲、b不彎曲、c向左彎曲
a向左彎曲、b不彎曲、c向左彎曲
3.下圖中曲線C表示某植物莖的生長反應與生長素濃度的關系，如果將同樣濃度的生長素施用于側芽，能反映側芽生長狀況的曲線是（ ）
4.在居室內養花，花盆往往要放在窗口附近有陽光處，有的書上建議每星期將花盆旋轉1/4 圈。這個建議有什么科學道理？
答：可以使植株接受比較均勻的陽光照射，以避免因植物的向光性生長而引起植株彎曲。
5.我國宋代著作《種藝必用》中，記載了一種促進空中壓條生根的方法：“凡嫁接矮果及花，用好黃泥曬干，篩過，以小便浸之。又曬干, 篩過，再浸之。又曬又浸，凡十余次。以泥封樹枝……則根生?！闭埬氵\用已學過的知識，分析其中的科學道理。
答：因為人尿中含有微量的生長素，將黃泥反復浸到尿液中再曬干，黃泥就會吸附一定的生長素。用這樣的黃泥封裹枝條，就能利用其中的生長素促進枝條生根。

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