《植物生長素的發(fā)現(xiàn)》講義

《植物生長素的發(fā)現(xiàn)》講義植物生長素的發(fā)現(xiàn)同學(xué)們，咱們現(xiàn)在開始學(xué)習(xí)高中蘇教版選修1第二章生物個(gè)體的穩(wěn)態(tài)里面的第四節(jié)內(nèi)容，也就是植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)中的植物生長素的發(fā)現(xiàn)。這部分內(nèi)容可有趣啦，就像探索植物世界里的小秘密一樣。一、植物生長現(xiàn)象的疑惑咱們先來說說日常生活中看到的一些植物生長的現(xiàn)象。大家有沒有注意到，植物總是朝著有陽光的方向生長呢？比如說，家里養(yǎng)的花，過一段時(shí)間你就會(huì)發(fā)現(xiàn)它歪向窗戶那邊了，這是為啥呢？這就像植物在跟陽光玩“追逐游戲”一樣。其實(shí)啊，很久很久以前，科學(xué)家們就對(duì)這種現(xiàn)象感到特別好奇。他們就在想，植物又沒有眼睛，也沒有腿，它是怎么知道陽光在哪邊，然后朝著陽光生長的呢？這就像是一個(gè)神秘的謎題擺在科學(xué)家們的面前。我給大家講一個(gè)我自己的觀察經(jīng)歷。我在院子里種了一些向日葵。剛開始種的時(shí)候，它們還都是小小的苗，長得直直的?？墒请S著時(shí)間的推移，我發(fā)現(xiàn)那些向日葵苗開始慢慢朝著太陽的方向歪了。每天早上，太陽從東邊出來的時(shí)候，向日葵的花盤就朝著東邊；到了中午，太陽在頭頂上，向日葵的花盤也跟著往上轉(zhuǎn)了一點(diǎn)；到了傍晚，太陽在西邊，向日葵的花盤又朝著西邊了。我就特別納悶，這向日葵到底是怎么做到的呢？難道是有什么神奇的力量在指揮著它們嗎？二、早期的探索1、達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)最早對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行比較系統(tǒng)研究的是達(dá)爾文。達(dá)爾文可是個(gè)特別了不起的科學(xué)家，他不光研究動(dòng)物，對(duì)植物也很感興趣呢。他就想知道植物的向光性到底是怎么回事。于是他做了一系列的實(shí)驗(yàn)。達(dá)爾文找了一些燕麥的幼苗來做實(shí)驗(yàn)。他把這些幼苗分成了幾組。第一組呢，他讓幼苗正常地生長，有充足的陽光照射。結(jié)果這些幼苗就朝著陽光的方向彎曲生長了。第二組，他把幼苗的尖端用一個(gè)小帽子給罩住，就像給它戴了個(gè)小帽子一樣，然后讓它在陽光下生長。這時(shí)候就奇怪了，這些幼苗雖然也能生長，但是它們就不朝著陽光彎曲了。第三組呢，他把幼苗的尖端去掉，然后放在陽光下，這些幼苗不僅不朝著陽光彎曲，而且生長得還特別慢。這就像是把一個(gè)人的腦袋去掉了，人就不能正常活動(dòng)了一樣，植物沒有了尖端，好像就失去了朝著陽光生長的能力。從達(dá)爾文的這些實(shí)驗(yàn)里，他就推測(cè)，植物的尖端可能會(huì)產(chǎn)生某種影響，這種影響會(huì)讓植物朝著陽光生長。但是達(dá)爾文當(dāng)時(shí)也不知道這種影響到底是什么東西。就好像他發(fā)現(xiàn)了寶藏的線索，但是還不知道寶藏到底在哪里。2、詹森的實(shí)驗(yàn)后來呢，有個(gè)叫詹森的科學(xué)家，他在達(dá)爾文的研究基礎(chǔ)上又做了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。詹森想知道，達(dá)爾文說的那種影響是不是可以傳遞呢？他就做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他用一種叫云母片的東西，把燕麥幼苗的尖端和下面的部分隔開。云母片是一種很薄但是又不容易讓東西穿過的材料。他發(fā)現(xiàn)，如果把云母片橫著插在尖端和下面部分之間，植物就不朝著陽光彎曲了；但是如果把云母片豎著插在尖端和下面部分之間，植物還是會(huì)朝著陽光彎曲。這就說明啊，達(dá)爾文所說的那種影響可以從尖端傳遞到下面的部分，但是這種傳遞是有一定的方向性的，就像我們走路一樣，有些路能走得通，有些路就走不通。3、拜爾的實(shí)驗(yàn)拜爾也對(duì)這個(gè)問題很感興趣。他想知道，植物的彎曲生長是不是和尖端產(chǎn)生的某種物質(zhì)在下面部分的分布不均勻有關(guān)呢？于是他做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他把燕麥幼苗的尖端切下來，然后把這個(gè)尖端放在胚芽鞘的一側(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，放了尖端的那一側(cè)的細(xì)胞生長得比另一側(cè)快，這樣就導(dǎo)致了胚芽鞘彎曲生長。這就好像是在一群小朋友里，有一邊的小朋友吃了很多營養(yǎng)的東西，長得特別快，另一邊的小朋友沒吃到，就長得慢，這樣整個(gè)隊(duì)伍就歪了。拜爾的這個(gè)實(shí)驗(yàn)就表明，尖端產(chǎn)生的某種物質(zhì)在下面部分的分布不均勻會(huì)導(dǎo)致植物的彎曲生長。三、生長素的最終發(fā)現(xiàn)1、溫特的實(shí)驗(yàn)經(jīng)過前面這些科學(xué)家的探索，溫特出場(chǎng)了。溫特想把前面這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果再進(jìn)一步確定一下。他做了一個(gè)非常有名的實(shí)驗(yàn)。溫特把燕麥幼苗的尖端切下來，放在瓊脂塊上。瓊脂塊是一種可以讓物質(zhì)在里面擴(kuò)散的東西，就像一塊海綿一樣。過了一段時(shí)間，他把這個(gè)瓊脂塊取下來，放在去掉尖端的燕麥幼苗的一側(cè)。結(jié)果呢，這個(gè)幼苗就朝著放瓊脂塊的那一側(cè)彎曲生長了。溫特就想啊，這個(gè)瓊脂塊里面肯定是有某種物質(zhì)，是從幼苗尖端擴(kuò)散過來的，這種物質(zhì)可以讓植物彎曲生長。他就把這種物質(zhì)叫做生長素。這就好像是終于找到了打開寶藏的鑰匙一樣，經(jīng)過這么多科學(xué)家的努力，終于發(fā)現(xiàn)了生長素這個(gè)神奇的東西。2、生長素的化學(xué)本質(zhì)后來呢，科學(xué)家們又經(jīng)過不斷的研究，發(fā)現(xiàn)生長素的化學(xué)本質(zhì)是吲哚乙酸（IAA）。這是一種有機(jī)酸。它在植物體內(nèi)的含量雖然很少，但是作用卻非常大。就像我們做飯的時(shí)候放的鹽一樣，雖然放得不多，但是沒有鹽，飯就沒味道了。生長素在植物體內(nèi)也是這樣，雖然含量少，但是對(duì)植物的生長發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。四、生長素的產(chǎn)生、運(yùn)輸和分布1、產(chǎn)生部位生長素主要是在植物的幼嫩部分產(chǎn)生的，像植物的芽、幼葉和發(fā)育中的種子這些地方。比如說，豆芽剛剛長出來的時(shí)候，那些幼嫩的部分就在不斷地產(chǎn)生生長素呢。這就像一個(gè)小工廠一樣，這些幼嫩的部位就是生產(chǎn)生長素的小工廠。2、運(yùn)輸方向生長素在植物體內(nèi)的運(yùn)輸是有方向的。它有兩種運(yùn)輸方式，一種是極性運(yùn)輸，另一種是非極性運(yùn)輸。極性運(yùn)輸是指生長素只能從植物的形態(tài)學(xué)上端運(yùn)輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)下端。就像水只能從高處往低處流一樣，生長素在植物體內(nèi)也是按照這個(gè)方向運(yùn)輸?shù)?。比如說，在植物的莖里面，生長素就是從莖的頂端向基部運(yùn)輸?shù)?。非極性運(yùn)輸呢，就是生長素在植物的韌皮部里面可以進(jìn)行雙向運(yùn)輸。這就像在馬路上，有些車只能單向行駛，而有些車可以雙向行駛一樣。3、分布情況生長素在植物體內(nèi)的分布是不均勻的。一般來說，在植物生長旺盛的部位，生長素的含量就比較高。比如植物的根尖、莖尖這些地方，生長素的含量就比較多。這就好像是在一個(gè)班級(jí)里，學(xué)習(xí)積極性高的同學(xué)都集中在前面幾排一樣，生長素也集中在植物生長比較活躍的部位。五、生長素的生理作用1、促進(jìn)生長生長素最主要的生理作用就是促進(jìn)植物的生長。但是這個(gè)促進(jìn)生長可不是隨便促進(jìn)的，它是有一定的特點(diǎn)的。生長素對(duì)植物生長的促進(jìn)作用和生長素的濃度有關(guān)系。一般來說，在一定的濃度范圍內(nèi)，生長素的濃度越高，對(duì)植物生長的促進(jìn)作用就越大；但是當(dāng)生長素的濃度超過了一定的范圍之后，就會(huì)反過來抑制植物的生長。這就像我們吃飯一樣，吃適量的飯能讓我們長身體，但是吃太多了就會(huì)撐得難受，甚至還會(huì)生病。比如說，在植物的根里面，低濃度的生長素能促進(jìn)根的生長，但是高濃度的生長素就會(huì)抑制根的生長。2、促進(jìn)扦插枝條生根生長素還有一個(gè)很有用的功能，就是能促進(jìn)扦插枝條生根。大家有沒有種過花或者樹呢？有時(shí)候我們會(huì)用扦插的方法來繁殖植物。比如說，我們想種一棵月季，我們就可以剪一段月季的枝條，然后把它插在土里。如果我們?cè)谇げ逯?，把這個(gè)枝條的下端在生長素溶液里浸泡一下，這個(gè)枝條就會(huì)更容易生根。就像給這個(gè)枝條打了一針“生根劑”一樣，讓它更快地長出根來。3、促進(jìn)果實(shí)發(fā)育生長素對(duì)果實(shí)的發(fā)育也有促進(jìn)作用。在植物開花之后，如果沒有受精，果實(shí)一般是不會(huì)發(fā)育的。但是如果我們給這個(gè)沒有受精的花涂上一些生長素，這個(gè)果實(shí)就會(huì)開始發(fā)育。這就像是給果實(shí)施了魔法一樣，即使沒有經(jīng)過正常的受精過程，也能發(fā)育起來。不過這種沒有受精就發(fā)育起來的果實(shí)是沒有種子的，就像我們吃的無籽西瓜一樣，它的培育過程也和生長素有一定的關(guān)系呢。六、生長素類似物及其應(yīng)用1、生長素類似物除了生長素本身之外，科學(xué)家們還合成了很多生長素類似物。這些生長素類似物和生長素的作用很相似，但是它們有一些優(yōu)點(diǎn)。比如說，它們比生長素更穩(wěn)定，不容易被分解，而且生產(chǎn)成本也比較低。常見的生長素類似物有萘乙酸（NAA）和2,4D等。2、應(yīng)用（1）防止落花落果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，我們經(jīng)常會(huì)遇到落花落果的問題。比如說，果樹開花之后，很多花和小果實(shí)會(huì)掉下來，這就會(huì)影響產(chǎn)量。我們就可以用生長素類似物來防止落花落果。就像給果樹的花和果實(shí)上了一道“保險(xiǎn)”一樣，讓它們不容易掉下來。（2）除草生長素類似物還可以用來除草。大家可能會(huì)覺得奇怪，生長素不是促進(jìn)植物生長的嗎，怎么還能除草呢？這是因?yàn)椴煌闹参飳?duì)生長素類似物的敏感程度不一樣。雙子葉植物比單子葉植物對(duì)生長素類似物更敏感。所以我們可以利用這個(gè)特點(diǎn)，用生長素類似物來殺死雙子葉雜草，而不會(huì)對(duì)單子葉的農(nóng)作物造成太大的影響。就像用一把特殊的“剪刀”，把雜草剪掉，而不會(huì)傷到農(nóng)作物。七、課程重點(diǎn)和難點(diǎn)1、重點(diǎn)（1）植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程。這是這部分內(nèi)容的核心，從達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)到溫特的實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都是科學(xué)家們探索生長素的重要一步，大家一定要理解每個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的、方法、結(jié)果和結(jié)論。（2）生長素的生理作用。包括促進(jìn)生長、促進(jìn)扦插枝條生根和促進(jìn)果實(shí)發(fā)育等，這些作用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和我們的日常生活中都有很多的應(yīng)用，所以要重點(diǎn)掌握。（3）生長素類似物的應(yīng)用。這也是和實(shí)際聯(lián)系很緊密的部分，要知道生長素類似物是怎么防止落花落果和除草的。2、難點(diǎn)（1）生長素的運(yùn)輸方式。極性運(yùn)輸和非極性運(yùn)輸這兩種運(yùn)輸方式比較抽象，同學(xué)們可能不太容易理解。大家可以想象成不同的交通規(guī)則，來幫助自己理解這兩種運(yùn)輸方式的特點(diǎn)。（2）生