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第五章 植物生命活動的調節
第一步：單元學習目標整合
概述科學家經過不斷探索，發現了植物生長素，并揭示了它在調節植物生長時既能促進生長，也能抑制生長。
舉例說明幾種主要植物激素的作用，這些激素可通過協同、拮抗等方式共同實現對植物生命活動的調節。
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上得到了廣泛應用。
概述其他因素參與植物生命活動的調節卵，如光、重力和溫度等。
第二步：單元思維導圖回顧知識
第三步：單元重難知識易混易錯
（一）植物生長素的發現
時間、 科學家 實驗處理方法、現象 實驗結論
19世紀末 達爾文父子 ①甲和乙對照說明：胚芽鞘的向光性與尖端有關 ②丙丁與甲對照說明：感光部位在尖端，而向光彎曲部位是胚芽鞘尖端下面的一段 ③單側光照射使胚芽鞘的尖端產生某種“影響”，當這種“影響”傳遞到下部的伸長區時背光面比向光面生長快，因而向光彎曲生長
1913年 鮑森·詹森 胚芽鞘的尖端產生的影響可以透過瓊脂片傳遞到下部
1918年 拜爾 胚芽鞘的彎曲生長是尖端產生的影響在其下部分布不均勻造成的
1926年 溫特 尖端確實產生了某種促進生長的物質，且向下運輸，促進下部生長。溫特把這種物質命名為生長素
1934年 從人尿中分離出具有生長素效應的化學物質——吲哚乙酸（IAA）
1946年 從高等植物中分離出生長素，并確認為IAA
（二）生長素的產生、分布和運輸
產生：主要合成部位：具有分生能力的組織，如幼嫩的芽、葉和發育中的種子。
原料：色氨酸。
分布：植物體各部位都有，相對集中地分布在生長旺盛的部位，如胚芽芽和根頂端的分生組織，形成層、發育中的種子和果實等處。
產生部位<積累部位，如頂芽<側芽，分生區<伸長區。
新生部位>衰老組織，如幼根>老根。
運輸
（1）縱向運輸
極性運輸：只能從形態學上端往形態學下端運輸，而不能反過來運輸，為主動運輸。極性運輸是由遺傳物質決定的，不受重力影響。
非極性運輸：在成熟組織中，生長素可通過韌皮部進行非極性運輸。
（2）橫向運輸：外界某些刺激可使生長素在尖端進行橫向運輸。刺激因素如下所示。
單側光：當受到單側光刺激時，會使生長素由向光側橫向運輸至背光側，使背光側生長素濃度高于向光側。
重力：當植物橫向放置時，重力使生長素由遠地側橫向運輸至近地側使近地側的生長素濃度高于遠地側。
離心力：旋轉時產生的離心力使生長素發生橫向運輸使外側生長素多于內側。
（三）生長素的生理作用：從細胞水平看，生長素可以影響細胞的伸長、分裂和分化。從器官水平看，生長素可以影響器官的生長、成熟和衰老。
特點：兩重性
既能促進生長，也能抑制生長；
既能促進發芽，也能抑制發芽；
既能防止落花落果，也能疏花疏果
（四）其他植物激素的種類和作用
植物激素 合成部位 分布 主要生理作用
生長素 芽、幼嫩的葉和發育中的種子 各器官都有分布，集中分布在生長旺盛的部位 ①細胞水平：促進細胞伸長生長、誘導細胞分化 ②器官水平：影響器官的生長、發育，如促進側根和不定根的發生，影響花、葉和果實的發育
赤霉素 幼芽、幼根和未成熟的種子 主要分布在植物生長相對旺盛的部位 ①促進細胞伸長，從而引起植株增高 ②促進細胞分裂與分化 ③促進種子萌發開花和果實發育
細胞分裂素 根尖 主要分布在正在進行細胞分裂的部位 ①促進細胞分裂 ②促進芽的分化側枝發育、葉綠素合成
脫落酸 根冠、萎蔫的葉片 將要脫落或進入休眠期的器官和組織中含量多 ①抑制細胞分裂 ②促進氣孔關閉 ③促進葉和果實的衰老和脫落 ④維持種子休眠
乙烯 高等植物的各部位都能產生乙烯 主要分布于分生組織、萌發的種子、凋謝的花和成熟的果實中 ①促進果實成熟 ②促進開花 ③促進葉、花、果實脫落
（五）植物激素間的相互作用
1. 植物激素在不同的發育階段，含量不同：在植物的生長發育和適應環境變化的過程中，某種植物激素含量會發生變化。
例如：草莓果實發育和成熟過程中，在開花到花瓣脫落前，果實逐漸成熟時和完全成熟時，乙烯含量較高，果實膨大時期，乙烯含量比較低。
在植物的生長發育和適應環境變化的過程中各種植物激素并不是孤立地起作用，而是多種激素相互作用共同調節
（1）具有協同作用的激素：
生理作用 相關激素
促進植物生長 細胞分裂素促進細胞增殖，而生長素、赤霉素則是促進增殖的子細胞繼續增大
延緩葉片衰老 生長素、細胞分裂素
誘導愈傷組織分化成根或芽 生長素、細胞分裂素
促進果實成熟 脫落酸、乙烯
促進種子發芽 細胞分裂素、赤霉素
促進果實坐果和生長 生長素、細胞分裂素、赤霉素
（2）具有拮抗作用的激素：
生理作用 起促進作用的激素 起抑制作用的激素
細胞分裂 細胞分裂素 脫落酸
器官衰老 脫落酸 生長素
種子萌發 赤霉素、細胞分裂素 脫落酸
在代謝上的相互作用：乙烯和生長素：生長素含量升高到一定值時，會促進乙烯的合成；乙烯含量的升高會抑制生長素的合成兩者共同作用，調節植物器官的生長、發育。
決定器官生長發育的是不同植物激素的相對含量
（1）含義：在植物各器官中同時存在著多種植物激素決定器官生長、發育的往往不是某種激素的絕對含量，而是不同植物激素的相對含量。
（2）實例：
脫落酸/赤霉素：比值較高時，有利于分化形成雌花；比值低時，有利于分化形成雄花。
生長素/細胞分裂素：比值高時，有利于根分化，抑制芽的形成；比值低時，有利于芽分化，抑制根形成；比值適中時，有利于愈傷組織生長。
不同種激素的調節還往往表現出一定的順序性：在植物生長發育過程中，不同種激素的調節還往往表現出一定的順序性。例如在獼猴桃果實的發育過程中，細胞分裂素、生長素、赤霉素、脫落酸等激素的含量會按照順序出現高峰，調節果實的發育和成熟。
（六）植物生長調節劑的類型和應用
1. 植物生長調節劑的種類植物生長調節劑的種類主要為兩類：
（1）分子結構和生理效應與植物激素類似，如吲哚丁酸（IBA）；
（2）分子結構與植物激素完全不同，但具有與植物激素類似的生理相應，如α-萘乙酸（NAA）矮壯素等。
2. 植物生長調節劑的應用：
（1）乙烯利
用乙烯利催熟鳳梨（菠蘿），做到有計劃上市。
用乙烯利促進黃瓜、南瓜的雌花分化
（2）赤霉素類
在蘆葦生長期用一定濃度的赤霉素溶液處理，可以使蘆葦的纖維長度增加50%左右。
啤酒生產中用赤霉素處理大麥可以使大麥種子無須發芽就可以產生α-淀粉酶，從而簡化工藝，降低啤酒釀造成本。
用赤霉素打破萵苣、馬鈴薯、人參種子的休眠；促進芹菜等的營養生長，增加產量。
（3）生長素類調節劑
用NAA促進甘薯、黃楊、葡萄的生根；對蘋果、梨進行疏花疏果，促進脫落；對棉花進行?；ū９乐姑撀?br/>2，4-D可用作除草劑
（4）矮壯素類施用矮壯素（生長延緩劑）防止棉花徒長、促進結果。
（5）青鮮素可以抑制發芽，延長馬鈴薯、大蒜、洋蔥的貯藏期。
（6）膨大素會使水果長勢加快、個頭變大，加快水果成熟
（七）探究生長素類調節劑促進插條生根的最適濃度
1. 實驗原理
（1）生長素類調節劑可促進扦插枝條生根。
（2）適宜濃度的生長素類調節劑（如NAA、2，4-D等）可以促使扦插枝條基部薄壁組織細胞恢復分裂能力產生愈傷組織，長出大量不定根。
2. 實驗流程
（1）扦插枝條的選?。阂话氵x取生長旺盛的一年生插條，原因是形成層細胞分裂能力強、發育快、易成活。枝條上保留少量的幼葉和芽，原因是幼葉和芽產生的生長素可促進插條生根。
（2）處理部位：插條的形態學下端。
（3）處理方法：
浸泡法：要求藥液溶液濃度較低。
沾蘸法：要求藥液溶液濃度較高。
（4）分組設置：設置對照組和重復組。
設置空白對照——不添加生長素類調節劑的一組，如蒸餾水組。設置該組的目的是判斷生長素類調節劑所起的作用是促進還是抑制。預實驗時需要設置空白對照，在預實驗的基礎上再次實驗時可不設置空白對照。
設置相互對照——用不同濃度生長素類調節劑處理的組別間相互對照，其目的是判斷促進作用或抑制作用程度的大小。
設置重復組，即每組不能少于3個枝條。
（5）觀察指標：一般是生根的條數或最長與最短根的長度等。
（6）分析結果，得出結論。統計各組的平均生根條數或平均長度，生根最多或最長的一組所對應的濃度為促進生根的生長素類調節劑的最適濃度。
（八）光對植物生長發育的調節作用
（1）光作為一種信號，影響、調控植物生長、發育的全過程。
（2）光調控植物生長發育的反應機制：在受到光照射時，光敏色素的結構會發生變化，這一變化的信息會經過信息傳遞系統傳導到細胞核內，影響特定基因的表達，從而表現出生物學效應
（九）植物生長發育的整體調控
（1）基因表達調控、激索調節和環境因素調節共同構成調控網絡。
（2）基因適時性的選擇性表達調控植物生長、發育、繁殖、休眠等生命活動。
（3）激素（信息分子）的調節作用是通過影響基因的表達，實現細胞之間、組織器官之間的協調。
（4）激素的產生和分布是基因表達調控的結果，也受到環境因素的影響。
（5）植物生長發育繁殖、休眠等生命活動是植物響應環境變化、調控基因表達以及激素產生、分布，最終表現在器官、個體水平上的變化。
第四步：單元核心素養對接高考
【2022·海南】植物激素和植物生長調節劑可調控植物的生長發育。下列有關敘述錯誤的是( )
A.將患惡苗病的水稻葉片汁液噴灑到正常水稻幼苗上，結實率會降低
B.植物組織培養中，培養基含生長素、不含細胞分裂素時，易形成多核細胞
C.矮壯素處理后，小麥植株矮小、節間短，說明矮壯素的生理效應與赤霉素的相同
D.高濃度2，4－D能殺死雙子葉植物雜草，可作為除草劑使用
【答案】C
【解析】將患惡苗病的水稻葉片汁液噴灑到正常水稻幼苗上，會使正常水稻幼苗營養生長過于旺盛，由于光合產物過多的用于營養生長，因此結實率會
降低A正確；生長素主要促進細胞核的分裂細胞分裂素主要促進細胞質的分裂植物組織培養中，培養基含生長素、不含細胞分裂素時，易形成多核細胞，B正確；赤霉素的主要作用是促進細胞伸長，從而引起植物的增高，而矮壯素處理后，小麥植株矮小、節間短，說明矮壯素的生理效應與赤霉素的相反，C錯誤；高濃度2，4-D能殺死雙子葉植物雜草，而對農作物（單子葉植物）起到促進作用，可作為除草劑使用，D正確。
【2022·湖南】植物受到創傷可誘導植物激素茉莉酸(JA)的合成，JA在傷害部位或運輸到未傷害部位被受體感應而產生蛋白酶抑制劑Ⅰ(PI-Ⅱ)，該現象可通過嫁接試驗證明。試驗涉及突變體m1和m2，其中一個不能合成JA，但能感應JA而產生PI-Ⅱ；另一個能合成JA，但對JA不敏感。嫁接試驗的接穗和砧木葉片中PI-Ⅱ的mRNA相對表達量的檢測結果如圖表所示。
嫁接類型
砧木葉片創傷 否 是 否 是 否 是 否 是 否 是 否 是 否 是
接穗葉片 ++ +++ - - + +++ - - - - + + ++ +++
砧木葉片 ++ +++ - - - - ++ +++ - - - - ++ +++
注：WT為野生型，m1為突變體1，m2為突變體2；“……”代表嫁接，上方為接穗，下方為砧木：“+”“-”分別表示有無，“+”越多表示表達量越高
下列判斷或推測正確的是( )
A.m1不能合成JA，但能感應JA而產生PI-Ⅱ
B.嫁接也產生輕微傷害，可導致少量表達PI-Ⅱ
C.嫁接類型m1/m2葉片創傷，m1中大量表達PI-Ⅱ
D.嫁接類型m2/m1葉片創傷，m2中大量表達PI-Ⅱ
【答案】BD
【解析】本題考查植物激素調節的有關知識。由題表可知，當砧木葉片存在創傷時，WT做接穗，m1做砧木，蛋白酶抑制劑在接穗葉片中大量表達，而m1做接穗，WT做砧木時，蛋白酶抑制劑在接穗葉片中無表達，說明m1能合成JA，但對JA不敏感，當砧木葉片存在創傷時，WT做接穗，m2做砧木，蛋白酶抑制劑在接穗葉片中少量表達，但與砧木葉片無創傷時沒有差異，而m2做接穗，WT做砧木時，蛋白酶抑制劑在接穗葉片中大量表達，說明m2不能合成JA，但能感應JA，A項錯誤；當砧木葉片不存在創傷時，WT同時做接穗和砧木，蛋白酶抑制劑在接穗和砧木葉片中均有少量表達，說明嫁接也能產生輕微傷害，B項正確；m1做接穗，m2做砧木，葉片創傷，接穗葉片中JA不能被感應，蛋白酶抑制劑基因不能表達，C項錯誤；m2做接穗，m1做砧木，葉片創傷，接穗葉片中JA能被感應，蛋白酶抑制劑基因能大量表達，D項正確。
【2022·廣東】我國自古“以農立國”，經過悠久歲月的積累，形成了豐富的農業生產技術體系。下列農業生產實踐中，與植物生長調節劑使用直接相關的是( )
A.秸稈還田 B.間作套種 C.水旱輪作 D.尿泥促根
【答案】D
【解析】本題考查植物生長調節劑的應用。秸稈還田可增加土壤中無機鹽的含量，A項不符合題意；間作套種可提高光能利用率，B項不符合題意；水旱輪作能恢復農田生態環境，減少雜草和病蟲災害，促進農作物持續增產，C項不符合題意；尿泥中含有生長素類似物，能促進扦插枝條生根，D項符合題意。
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