例析高中生物教材中四種植物激素的相互作用

1、例析高中生物教材中四種植物激素的相互作用人教版必修3穩(wěn)態(tài)與環(huán)境中對(duì)植物激素的定義是：“由植物體內(nèi)產(chǎn)生，能從產(chǎn)生部位運(yùn)到作用部位，對(duì)植物的生長發(fā)育有顯著影響的微量有機(jī)物，稱作植物激素?！弊允状螐闹参镏蟹蛛x出化學(xué)純的植物激素以來，目前利用的植物激素還有人工合成的對(duì)植物生長發(fā)育（發(fā)芽、開花、結(jié)實(shí)和落葉等）及代謝有調(diào)節(jié)作用的植物生長調(diào)節(jié)劑。國際公認(rèn)的植物激素有五大類：生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、脫落酸和乙烯。這些激素之間存在的相互作用成為近年各地高考的熱點(diǎn)，如2010年江蘇高考生物第23題考查了乙烯和生長素對(duì)植物生長的相互作用，2010年上海生命科學(xué)卷第33題考查了植物組織培養(yǎng)中生長素和細(xì)胞分裂素的不

2、同配比對(duì)組織分化的影響等等。多種植物激素共同調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)的內(nèi)容在課本中涉及較少，舉例說明時(shí)也較籠統(tǒng)，學(xué)生對(duì)此只知結(jié)果不知原理，許多教師也是按本授課，不能很好地解答學(xué)生的疑問。本文對(duì)多種植物激素共同調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)機(jī)理進(jìn)行闡述，并結(jié)合相關(guān)試題進(jìn)行講解，以充實(shí)同仁的備課資源。1.生長素和乙烯生長素能促進(jìn)植物的生長，乙烯能促進(jìn)果實(shí)的成熟，兩者具有拮抗作用。如不同器官對(duì)生長素的敏感性不同，導(dǎo)致同一濃度的生長素對(duì)不同器官的作用效果也不同。不能促進(jìn)莖生長的低濃度生長素，對(duì)根卻有明顯促進(jìn)作用，而對(duì)莖的生長起促進(jìn)作用的生長素濃度，卻明顯抑制根的伸長，原因是當(dāng)生長素濃度較高時(shí)，會(huì)使細(xì)胞合成另一種激素乙烯，乙

3、烯可以抵消生長素的影響。題1  （2010年江蘇高考生物第23題）為了探究生長素和乙烯對(duì)植物生長的影響及這兩種激素的相互作用，科學(xué)家用某種植物進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示，由此可初步推測（    ）A濃度高于10-6molL的生長素會(huì)抑制該植物莖段的生長B該植物莖中生長素含量達(dá)到M值時(shí)，植物開始合成乙烯C該植物莖中乙烯含量的增加會(huì)促進(jìn)生長素的合成D該植物莖中生長素和乙烯的含量達(dá)到峰值是不同步的解析：本題考查多種激素共同調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)圖1坐標(biāo)軸的含義可知，用010-2 mol/L濃度范圍內(nèi)的生長素處理離體莖段，作用效果都是促進(jìn)生長的，故

4、A錯(cuò)誤；據(jù)圖2，乙烯和生長素的含量達(dá)到峰值的時(shí)間不同，且生長素先達(dá)到峰值，當(dāng)生長素含量達(dá)到M值時(shí)，莖中乙烯含量從無到有，逐漸增加，而這時(shí)生長素含量下降，這體現(xiàn)了兩者的相互拮抗作用。故答案選B、D。兩者的拮抗作用還體現(xiàn)在落葉的形成過程中。引起落葉的原因主要是秋季的短日照和低溫，這兩個(gè)外界因素引起了乙烯和生長素比例的變化。乙烯能促進(jìn)一些酶的形成，而這些酶能促使細(xì)胞壁的降解。生長素能阻止葉片的脫落并有助于葉中正常代謝的進(jìn)行，但在葉片衰老的過程中，葉片合成的生長素越來越少，而乙烯的合成越來越多，故落葉形成。2.生長素和細(xì)胞分裂素生長素主要由莖的頂端分生組織合成，主要作用是促進(jìn)發(fā)育中的幼莖伸長。細(xì)胞分裂

5、素是促進(jìn)細(xì)胞分裂的激素，主要分布在生長活躍的部位，特別是根、胚和果實(shí)，其中根合成的細(xì)胞分裂素會(huì)隨木質(zhì)部汁液上運(yùn)至莖中。這兩種激素在植物生長的很多方面都表現(xiàn)出拮抗作用，如在進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí)，向培養(yǎng)基中加入細(xì)胞分裂素會(huì)促進(jìn)細(xì)胞的分裂、生長和發(fā)育，生長素和細(xì)胞分裂素的比例高低會(huì)影響組織培養(yǎng)中幼苗的生長。當(dāng)細(xì)胞分裂素多，生長素少，只長莖葉不長根；反之，則只長根不長莖葉；只有兩者比例合適，愈傷組織才會(huì)分化出根和莖葉?？茖W(xué)家推測生長素和細(xì)胞分裂素的拮抗作用可能是植物協(xié)調(diào)根部和地上部生長的一種辦法，隨著根的發(fā)育，就會(huì)有越來越多的細(xì)胞分裂素運(yùn)至地上部，給地上部以形成更多分枝的信號(hào)。題2  （201

6、0年上海生命科學(xué)卷第33題）切取若干光照后幼苗a處的組織塊，消毒后，接種到誘導(dǎo)再分化的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，該培養(yǎng)基中兩種植物激素濃度相同。從理論上分析，分化的結(jié)果是          ；原因是                          。 解析：本

7、題考查在植物組織培養(yǎng)過程中，兩種激素比例高低影響愈傷組織的分化。在單側(cè)光作用下，苗尖端的生長素發(fā)生了從向光側(cè)向背光側(cè)的橫向運(yùn)輸，導(dǎo)致尖端兩側(cè)生長素濃度分布不均勻。生長素又能從苗尖端往尖端下部進(jìn)行縱向運(yùn)輸，由于苗左側(cè)在尖端和下部之間插入了不透水的云母片，使尖端下部的生長素濃度左側(cè)比右側(cè)低，即a處的生長素濃度比較高。原有的培養(yǎng)基中細(xì)胞分裂素和生長素濃度相同，加了a處組織塊后，細(xì)胞分裂素和生長素濃度比值小于1，根據(jù)上文分析，誘導(dǎo)生根。故答案為：生根；原因是原培養(yǎng)基中細(xì)胞分裂素與生長素的濃度相等，而經(jīng)光照后的a處組織塊含較多生長素，因此組織塊處的細(xì)胞分裂素與生長素濃度比值小于，故誘導(dǎo)生根。兩者的拮抗作

8、用還體現(xiàn)在植物頂端優(yōu)勢方面。通常頂芽含有高濃度的生長素，其一方面可促使由根部合成的細(xì)胞分裂素更多地運(yùn)向頂端，另一方面，可影響側(cè)芽中細(xì)胞分裂素的代謝或轉(zhuǎn)變。如果切除頂端，消除高濃度IAA源，側(cè)芽中來自根部和自身合成的細(xì)胞分裂素增多，結(jié)果會(huì)促進(jìn)側(cè)芽萌發(fā)。題3  將甲、乙、丙三株大小相近的同種植物，分別進(jìn)行如下表的處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。據(jù)圖表判斷，下列敘述正確的是（    ）組別甲乙丙頂芽摘除保留保留細(xì)胞分裂素（浸泡濃度）0ppm2ppm0ppm A細(xì)胞分裂素的作用可抵消頂端優(yōu)勢 B頂芽摘除后，側(cè)芽生長停滯C頂芽的存在并不影響側(cè)芽的生長 

9、; D細(xì)胞分裂素與側(cè)芽的生長無關(guān)解析：分析圖表可以發(fā)現(xiàn)，頂芽摘除后，側(cè)芽開始生長；甲丙對(duì)照，說明頂芽的存在抑制了側(cè)芽的生長；乙丙對(duì)照，說明細(xì)胞分裂素能緩解頂端優(yōu)勢，促進(jìn)側(cè)芽的生長。故選D。植物的這兩種最重要的促進(jìn)生長的激素生長素和細(xì)胞分裂素，一個(gè)提供生長潛力，另一個(gè)用于孕育葉片或花，一直以來都被視為對(duì)手，而最新的研究表明它們也能協(xié)同作用。兩者的相互影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)比以前認(rèn)為的更加緊密。試驗(yàn)表明，生長素會(huì)直接激活一個(gè)“反饋循環(huán)”：兩個(gè)被細(xì)胞分裂素激活的基因ARR7和ARR15會(huì)限制細(xì)胞分裂素的作用，但生長素會(huì)抑制這兩個(gè)基因，從而增強(qiáng)細(xì)胞分裂素的影響。這類最新研究成果可用于背景材料考查學(xué)生對(duì)資料的處理能力

10、和知識(shí)遷移能力。3.生長素和赤霉素生長素和赤霉素是控制植物莖伸長的兩類主要植物激素。實(shí)驗(yàn)表明赤霉素可通過增加植物體內(nèi)生長素含量來促進(jìn)植物生長，而生長素通過促進(jìn)活性赤霉素的生物合成并抑制其失活來維持高水平的赤霉素，從而促進(jìn)莖節(jié)間的伸長，兩者表現(xiàn)為協(xié)同作用。在離體實(shí)驗(yàn)中也有類似的報(bào)道。 題4  研究發(fā)現(xiàn)生長素（IAA）和赤霉素（GA）對(duì)胚鞘、莖枝切段等離體器官均有促進(jìn)生長的作用。  (1)某研究小組圍繞生長素和赤霉素之間的關(guān)系進(jìn)行的探究得到如圖一所示結(jié)果。根據(jù)圖一可以得出的結(jié)論有：_；_。 (2)圖二表示赤霉素對(duì)植物體內(nèi)生長素含量的調(diào)節(jié)關(guān)系。圖示中X表示赤霉素對(duì)生長素

11、的分解具有_作用，這種作用很可能是通過降低該過程中_的活性實(shí)現(xiàn)的。赤霉素與生長素表現(xiàn)出激素間相互作用類型中的_作用。解析：從圖一曲線變化趨勢可知，生長素和赤霉素對(duì)離體豌豆節(jié)間切段的伸長都有促進(jìn)作用，而且生長素的促進(jìn)效應(yīng)較赤霉素明顯，二者具有協(xié)同作用；從圖二所示信息可知，赤霉素通過促進(jìn)色氨酸合成生長素，促進(jìn)細(xì)胞伸長，進(jìn)而可確定赤霉素對(duì)生長素的分解具有抑制作用，赤霉素與生長素對(duì)促進(jìn)細(xì)胞伸長具有協(xié)同作用。故答案為IAA和GA均具有促進(jìn)植物生長的作用，但I(xiàn)AA的促進(jìn)效應(yīng)較GA明顯；IAA和GA具有協(xié)同作用（或兩種激素同時(shí)存在時(shí)，具有明顯增效作用）；(2) 抑制，酶；協(xié)同。4.脫落酸和赤霉素脫落酸是植物

12、生長抑制劑，抑制植物體內(nèi)許多生理過程，能使種子保持休眠狀態(tài)，一般在脫落的果實(shí)和種子中含量較高。當(dāng)水稻等種子成熟后落到土壤中，不會(huì)立即萌發(fā)。但如果經(jīng)雨水的沖刷，則易于發(fā)芽，原因是其中的脫落酸濃度降低了。所以水稻等種子在播種前要浸種，有些農(nóng)民還將整袋種子放在流水中沖刷，就是這個(gè)原因。赤霉素能促進(jìn)種子萌發(fā)，所以種子是否萌發(fā)取決于赤霉素和脫落酸濃度之比，兩者對(duì)種子萌發(fā)的作用是相反的。題5  （2010年海南卷第6題）某植物種子成熟后需經(jīng)低溫貯藏才能萌發(fā)，為探究其原因，檢測了該種子中的兩種植物激素在低溫貯藏過程中的含量變化，結(jié)果如圖。 根據(jù)激素的作用特點(diǎn)，推測圖中a、b依次為（    ）A赤霉素、脫落酸     &#