專題十九植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)

1、專題十九：植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)競賽要求植物激素及其對(duì)生長發(fā)育的調(diào)節(jié) 知識(shí)梳理激素定義 又稱化學(xué)信使，是特定細(xì)胞合成的能使生物體發(fā)生一定反應(yīng)的有機(jī)分子； 激素的特點(diǎn)有：1. 量少、作用力強(qiáng)；2. 壽命短；3. 特異性； 4. 只能調(diào)節(jié)生物體內(nèi)存在的反應(yīng)， 不能激發(fā)體內(nèi)原本不存在的反應(yīng)； 5. 不能作為能量。一、植物的感性運(yùn)動(dòng)和向性運(yùn)動(dòng)感性運(yùn)動(dòng)是植物體受到不定向的外界刺激（如光暗轉(zhuǎn)變、觸摸等）而引起的局部運(yùn)動(dòng)。外界刺激方向與感性運(yùn)動(dòng)的方向無關(guān)。感性運(yùn)動(dòng)有些是生長運(yùn)動(dòng)，不可逆的細(xì)胞伸長；有些是緊張性運(yùn)動(dòng)，由葉枕膨壓變化產(chǎn)生，是可逆性變化。向性運(yùn)動(dòng)是植物體受到一定方向的外界刺激（如光、重力等）而引起的局

2、部運(yùn)動(dòng)，它的方向取決于外界刺激的方向。向性運(yùn)動(dòng)是生長引起的、不可逆的運(yùn)動(dòng)。依外界因素的不同，向性運(yùn)動(dòng)又可分為向光性、向重力性、向化性和向水性等。二、植物激素 （一）生長素1.生長素的研究歷史和化學(xué)性質(zhì) 向光性： C. Francis Darwin得出結(jié)論：胚芽鞘的頂端對(duì)光敏感，頂端接受光刺激后，產(chǎn)生一種“影響物”，從頂端向下傳遞，從而引起下面部分彎曲。P. Boysen-Jensen認(rèn)為通過實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為，達(dá)爾文的“影響物”應(yīng)是一種從胚芽鞘頂端產(chǎn)生，并能擴(kuò)散的化學(xué)物質(zhì)。這種物質(zhì)在照光的時(shí)候，從背光的一面向下流動(dòng)，引起背光的一側(cè)更快地生長。 Frits Went通過實(shí)驗(yàn)證明達(dá)爾文所產(chǎn)的“影響物”是

3、能夠擴(kuò)散的化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)有促進(jìn)生長的作用，命名為生長素。 Frits Went 和 K.V. Thimann胚芽鞘的彎曲程度隨瓊脂塊中生長素的含量的增加而增加。 2.生長素在植物體內(nèi)的分布和作用 IAA隨時(shí)產(chǎn)生，隨時(shí)被吲哚乙酸氧化酶破壞，故含量極微。IAA在植物體內(nèi)呈極性運(yùn)輸，即只有從植物的形態(tài)學(xué)上端處形態(tài)學(xué)下端運(yùn)輸，而不能倒過來運(yùn)輸。這不是地心引力所致，而是由于各細(xì)胞的底部的細(xì)胞膜上有攜帶IAA的載體蛋白，頂端細(xì)胞膜上沒有這種蛋白質(zhì)。IAA的生理作用：（1）刺激植物生長：一定濃度的生長素刺激細(xì)胞伸長生長，也有刺激細(xì)胞分裂的作用，如愈傷組織的形成。但超過一定濃度的生長素不但不促進(jìn)，反而

4、抑制細(xì)胞延長。這可能是過高濃度的生長素誘導(dǎo)細(xì)胞合成另一種激素，即乙烯，乙烯有抑制植物生長的作用。 （2）生長素和向性 向光性是生的原因是由于生長素在光下的不對(duì)稱運(yùn)輸，近光面含量低。向地性產(chǎn)生的原因是根對(duì)IAA的敏感性高于莖，近地面由于生長素濃度高，抑制生長，而遠(yuǎn)地側(cè)則促進(jìn)生長。 （3）生長素和頂端優(yōu)勢：頂芽生長占有優(yōu)勢，頂芽的存在抑制側(cè)芽生長的現(xiàn)象，稱為頂端優(yōu)勢。原因是頂芽和側(cè)芽對(duì)生長素的敏感度不同，一定濃度的生長素促進(jìn)頂芽的生長時(shí)，都抑制側(cè)芽的生長。頂芽合成的生長素，形成一個(gè)從頂芽開始的濃度梯度，只有當(dāng)生長素的濃度低到不抑制、反而促進(jìn)側(cè)芽生長時(shí)，頂端優(yōu)勢才不復(fù)存在。頂端優(yōu)勢的存在，還有其它因

5、素，一個(gè)重要因素與細(xì)胞分裂素有關(guān)。 （4）生長素和果實(shí)發(fā)育：通常沒有授粉的花不能發(fā)育為果實(shí)，從與莖相連的地方產(chǎn)生離層而脫落。授粉后，子房接受了來自花粉的生長素，抑制離層的產(chǎn)生，使果實(shí)不脫落。生長素刺激子房（或花托）的細(xì)胞長大并分裂，子房中新種了也能合成生長素，保證了子房的繼續(xù)生長、成熟。香蕉的組織里能合成大量的生長素，不授粉也能發(fā)育為無籽果實(shí)。 （5）生長素的其他生物學(xué)效應(yīng) 促進(jìn)植物休眠，抑制塊莖、塊根和鱗莖的發(fā)芽，增加坐果率，誘導(dǎo)開花，促進(jìn)形成層細(xì)胞的分裂，并調(diào)節(jié)其分化。 3. 生長素作用的機(jī)制 激素作用于細(xì)胞的首要條件是能夠?yàn)榧?xì)胞所識(shí)別和接受。靶細(xì)胞具有能與激素分子結(jié)合的特定受體蛋白是激素

6、特異性的根源。結(jié)合后可能有如下原因使之促進(jìn)細(xì)胞生長： （1） IAA促進(jìn)RNA和蛋白質(zhì)增加；（2） 酸生長假說。 4. 人工合成的生長素（生長調(diào)節(jié)劑） 萘乙酸（NAA），2,4-D（二）赤霉素日本科學(xué)家從水稻惡苗病中發(fā)現(xiàn)了赤霉菌，其分泌物為赤霉素。 赤霉素是60-70種類似化合物的總稱。普遍存在于植物各種器官和組織中，未成熟種子中含量最高。赤霉素的合成主要在胚、頂端分生組織、幼葉等部位合成。 赤霉素的作用是刺激細(xì)胞延長，從而引起莖稈伸長和植物增高；刺激酶的合成；促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管的生長。此外，它還有促進(jìn)麥芽糖化，促進(jìn)營養(yǎng)生長，防止器官脫落和解除種子、塊莖休眠促進(jìn)萌發(fā)等作用。（三）細(xì)胞分裂素細(xì)

7、胞分裂素的作用主要是：（1）促進(jìn)細(xì)胞分裂；（2）與生長素共同作用誘導(dǎo)愈傷組織生根和出芽，兩者比例不同，結(jié)果不一樣；（3）促進(jìn)種子萌發(fā)、果實(shí)發(fā)育、開花等；（4）防止和延緩器官衰老；（5）參與頂端優(yōu)勢的產(chǎn)生；（6）促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成。 （四）多胺含兩個(gè)或兩個(gè)以上-NH2的化合物，如腐胺、尸胺。多胺的作用是促進(jìn)某些組織生長；維持膜的正常功能。 （五）乙烯 乙烯的作用有：（1）抑制莖的延長；（2）影響開花；（3）促進(jìn)果實(shí)成熟；（4）乙烯和脫落酸都有促進(jìn)組織和器官老化的作用。 （六）脫落酸 （十五碳化合物）：主要生理作用是抑制生長。 是十五碳化合物，是在植物的葉綠體及其它質(zhì)體中合成的。作用是促進(jìn)離層產(chǎn)生，

8、與花和果實(shí)及葉的脫落有關(guān)。但只有內(nèi)生的脫落酸才有作用，外界施加的脫落酸效果甚微，比乙烯差得多。脫落酸的另一個(gè)作用是抑制生長。植物激素的相互作用：五大類植物激素的生理作用大致分為兩方面：促進(jìn)植物的生長發(fā)育和抑制植物的生長發(fā)育。植物的生長發(fā)育過程，不是受單一激素的調(diào)節(jié)，而是由多種激素相互協(xié)調(diào)，共同調(diào)節(jié)的。（七）光周期和開花 1光周期光周期現(xiàn)象：植物對(duì)于光照和黑暗時(shí)間長短發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象。 （1）長日植物：對(duì)日照的要求有一個(gè)最低極限，它們只能在長于該極限（閾值，臨界日長）的日照下開花，如小麥、菠菜、燕麥等。 （2）短日植物：對(duì)日照的要求有一個(gè)最高極限，它們只能在短于該極限（閾值，臨界日長）的日照下開花

9、，如蒼耳、菊花等。（3）中日性植物：長短日都能開花，如甘蔗。臨界日長是每時(shí)在晝夜周期中，引起長日植物開花的最小日照長度或引起短日植物開花的最大日照長度。臨界暗期是每時(shí)在晝夜周期中，短日植物能夠開花的最小暗期長度或長日植物能夠開花的最大暗期長度。誘導(dǎo)開花起本質(zhì)作用的是暗期的長短。2光敏色素 植物體中有一種光敏色素，是蛋白質(zhì)與色結(jié)合的物質(zhì)。這種色素在植物體內(nèi)以兩種狀態(tài)存在，一種是吸收紅光的狀態(tài)（Pr），吸收峰為660nm；另一種是吸收遠(yuǎn)紅光的狀態(tài)（Pfr），吸收峰為730nm ，Pr 是比較穩(wěn)定的，而Pfr是不穩(wěn)定的，在黑暗在幾個(gè)小時(shí)后就可能轉(zhuǎn)變成Pr 了。Pr吸收紅光后則轉(zhuǎn)變成Pfr，而Pfr吸

10、收遠(yuǎn)紅光后則轉(zhuǎn)變成Pr。Pfr是具有生理活性的形式。當(dāng)Pfr與某些物質(zhì)形成復(fù)合物后，則引起成花刺激物的合成。所以光敏色素在成花反應(yīng)中的作用在于感受光，并誘導(dǎo)成花刺激物的形成。光敏色素除了作為誘導(dǎo)植物開花的光受體外，還在許多光調(diào)節(jié)過程如需光種子萌發(fā)和光形態(tài)建成反應(yīng)中起光受體作用。3成花素 葉片是光周期的感受器官，它受刺激后產(chǎn)生成花素，使芽分化為花芽。成花素可通過嫁接而傳遞。但至今未能分離到成花素。 典型例題例1若向莖的一側(cè)照光，它會(huì)向光彎曲（下圖a）。這種正向光性是由于莖頂端所合成的物質(zhì)引起的。在一株曾經(jīng)是兩側(cè)都照光植物頂端之下作一橫切口（不切斷），并向切口中插入一玻璃片，然后從切口的一側(cè)向植物

11、照光。現(xiàn)在植物會(huì)怎樣生長？這種現(xiàn)象的正確解釋是什么（下圖b）？（ ）A莖向照光側(cè)的對(duì)面彎曲，因?yàn)椴Ｆ沟么龠M(jìn)生長的物在照光一側(cè)積累B莖向照光側(cè)的對(duì)面彎曲，因?yàn)榍锌谥械牟Ｆ柚沽艘种粕L的物質(zhì)在照光一側(cè)的運(yùn)輸C莖不彎曲，未經(jīng)處理的植物的正向光性不是由于照光一側(cè)的生長減慢D莖向照光一側(cè)彎曲，因?yàn)楣獾淖饔檬且鸫龠M(jìn)生長的物質(zhì)向背光一側(cè)下運(yùn)解析：植物細(xì)胞的細(xì)胞壁有一定的剛性，細(xì)胞失水時(shí)發(fā)生質(zhì)壁分離，原生質(zhì)體收縮，但整個(gè)細(xì)胞收縮不多。如果沒有細(xì)胞壁，植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞在失水時(shí)的行為不會(huì)有多大差別。答案：D。例2：玉米的根冠被切除后，約5天即可再生出完整的新根冠。但在飛行中的宇宙飛船中卻不能再生根冠。其理

12、由最可能是下列各條中的哪一條？A根冠的形成與大氣中的CO2含量有關(guān) B根冠的形成與光周期有關(guān)C根冠的形成與晝夜溫差有關(guān) D根冠的形成與重力有關(guān)解析： 飛行中的宇宙飛船與地面的最大差別是沒有重力的影響，而且已有實(shí)驗(yàn)證明，根冠與根的重力有密切關(guān)系。所以其最可能的原因是根冠的形成與重力有關(guān)。答案：D例3：下圖中，圖一表示燕麥胚芽鞘在單側(cè)光照下的生長情況，圖二表示胚芽鞘對(duì)不同濃度生長素的不同反應(yīng)，則圖三中表示a、b二點(diǎn)生長素濃度變化的曲線應(yīng)依次是 （ ） A和 B和 C和 D和解析：由圖一可知，左圖在單側(cè)光照前，a、b兩側(cè)生長素濃度相同，受單側(cè)光照一段時(shí)間后，B側(cè)生長素濃度高于A側(cè)；由圖二可知，在低于

13、10-9時(shí)，為促進(jìn)生長，高于該濃度時(shí)，為抑制作用；圖三中，起點(diǎn)濃度應(yīng)為促進(jìn)生長的濃度，故選D。答案：D。例4：“紅柿摘下未熟，每籃用木瓜三枚放入，得氣即熟，并無澀味”，這是宋朝蘇軾植物粗談果品中記錄的一種方法。此文中“氣”指的是什么，其功能是什么？ A“氣”指的是氣為CO2，作用是使柿成熟； B“氣”指的是乙烯，作用是去除柿的澀味；C“氣”指的是乙烯，作用是使果實(shí)催熟； D“氣”指的是生長素，作用是促使子房發(fā)育為成熟的果實(shí)；解析：據(jù)此題干，知該“氣”的作用可使果實(shí)催熟，故為乙烯。答案：C。例5：為了研究單側(cè)光引起的生長素分布不均勻的原因，科學(xué)家曾做了下列實(shí)驗(yàn)：切取燕麥胚芽鞘的頂端，按下圖所示分

14、別插入云母片；把A和B分別置于完整的瓊脂塊上，C和D分別置于中間分開的瓊脂塊上；再把A放在暗處，B、C、D沿箭頭方向照光。若A瓊脂塊中生長素的含量相對(duì)值為100，則B、C和D的各值如圖所示。下述關(guān)于單側(cè)光引起生長素分布不均的結(jié)論，錯(cuò)誤的是（ ）A生長素在胚芽鞘的尖端合成；B胚芽鞘尖端是感受光刺激的部位；C生長素從向光一側(cè)向背光一側(cè)橫向運(yùn)輸；D背光一側(cè)生長素合成得多，向光一側(cè)生長素合成得少；解析：A、B對(duì)比，可知感光部位為胚芽鞘的尖端。C、D比較，可知生長素在單側(cè)光照時(shí)，發(fā)生了橫向運(yùn)輸；各圖均可說明生長素由尖端全成。故D不正確。答案：D。智能訓(xùn)練1由外部環(huán)境中有一定方向刺激所引起的運(yùn)動(dòng)叫做（ ）

15、A向性運(yùn)動(dòng) B感性運(yùn)動(dòng) C趨向 D生物鐘2下列植物感應(yīng)活動(dòng)中，不是由于環(huán)境因素的單向刺激引起的是（ ）A根向著地心方向生長 B莖背著地心方向生長C含羞草的小葉合攏 D根朝向肥料較多的地方生長3在紫茉莉尖端涂以含有生長素的羊毛脂后，莖的生長是（ ）A促進(jìn)側(cè)芽生長B抑制側(cè)芽生長C不促進(jìn)也不抑制D與對(duì)照植株相同4赤霉素屬于（ ）A磷脂 B甘油三酯 C固醇 D萜類5下列關(guān)于植物激素的敘述不正確的是（ ）A用赤霉素處理植物，能顯著促進(jìn)莖葉生長B細(xì)胞分裂素可以延長蔬菜的貯藏時(shí)間C脫落酸抑制生長，但能提高植物的抗逆性D乙烯有催熟果實(shí)和延遲開花的作用6在方形暗箱內(nèi)放一盆幼苗，暗箱一側(cè)開一小窗，固定光源的光可從

16、窗口射入，把暗箱放在旋轉(zhuǎn)器上水平旋轉(zhuǎn)，保持每15min均速轉(zhuǎn)一周。一星期后幼苗生長狀況為（ ）ABCD 7植物能夠運(yùn)動(dòng)，我們把運(yùn)動(dòng)分為感性運(yùn)動(dòng)和向性運(yùn)動(dòng)。寫出發(fā)生這兩種運(yùn)動(dòng)常見的機(jī)理。從下列各選出一項(xiàng)。 通過收縮蛋白 通過有關(guān)的一群細(xì)胞的延長 通過抑制有關(guān)的一群細(xì)胞的分裂 通過刺激有關(guān)的一群細(xì)胞的分裂 通過改變?cè)|(zhì)層的透性 通過有關(guān)的一群細(xì)胞的吸水A向性 。 B感性運(yùn)動(dòng) 。8下列問題與下圖有關(guān)，其中與該圖符合的是（ ） 莖對(duì)植物生長素沒有反應(yīng) 根對(duì)植物生長素沒有反應(yīng) 根對(duì)植物生長素的反應(yīng)不同于莖 高濃度的植物生長素增加根的生長 加入生長素總會(huì)使莖生長加快 促進(jìn)根生長的生長素濃度較促進(jìn)莖生長的

17、生長素濃度小 根的生長受莖的生長抑制 根的生長受莖的生長促進(jìn)A B C D9含羞草受到機(jī)械刺激時(shí)會(huì)引起感震運(yùn)動(dòng)，其生理原因是（ ）A葉柄基部表皮細(xì)胞的膨壓發(fā)生變化 B葉柄基部葉褥細(xì)胞的膨壓發(fā)生變化C葉柄基部表皮細(xì)胞內(nèi)的生長素增加 D葉柄基部葉褥細(xì)胞內(nèi)的生長素增加10將四株長勢相似具頂芽的健壯植株，分別進(jìn)行下列處理，其中側(cè)芽能發(fā)育成枝條的是（ ）A去頂芽后，在斷口上放一瓊脂小塊B去頂芽后，在斷口上放一富含生長素的瓊服小塊C不去頂芽，在側(cè)芽上涂以含低濃度生長素的瓊脂D不去頂芽，在側(cè)芽上涂以瓊脂11飛行于太空中的宇宙飛船中，放置一株水平方向的幼苗，培養(yǎng)若干天后，根莖生長的方向是（ ）A根向下、莖向上

18、生長 B根和整都向下生長C根向水平方向、莖向上生長 D根和莖都向水平方向生長12右下圖中曲線描述關(guān)于植物生長素濃度和莖組織的細(xì)胞生 長的關(guān)系。如果對(duì)側(cè)芽施用同樣濃度范圍的植物生長素，則哪種曲線代表該生長關(guān)系 （ ）A B C D13土壤表層中的種子萌發(fā)后，根總是垂直向下長，與種子存在的位置（橫放，豎放等）無關(guān)。其原因是（ ）A負(fù)向光性 B正向地性（正向重力性）C土層的結(jié)構(gòu) D正向水性14下列物質(zhì)中哪一種可對(duì)果實(shí)催熟？（ ）A生長素 B赤霉素 C細(xì)胞分裂素 D干擾素 E乙烯15以下對(duì)乙烯的論斷哪個(gè)是錯(cuò)誤的? （ ） A是一種氣體植物激素 B所有的植物細(xì)胞都可以生產(chǎn)這種氣體 C不能進(jìn)行細(xì)胞間的傳遞 D不同果實(shí)之間可以傳遞 E濃度越高，