高中生物必修3(同步课程讲解+练案)第3章 第11课时

第11课时生长素的生理作用
[目标导读] 1.结合教材“问题探讨”中的曲线，以顶端优势和根的向地性为例，理解生长素生理作用的两重性。

2.结合教材探究实验，探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度，并归纳生长素在生产实际中的应用。

[重难点击]生长素的作用曲线分析。

一生长素的生理作用
生长素有促进生长的作用，请结合“问题探讨”的内容探究这种生理作用的特点。

1．观察“问题探讨”中提供的图，我们可将其分解为甲、乙、丙三图，据图分析：
(1)以甲图为例分析曲线中各段的含义
①AB段：生长素浓度低于最适浓度时，随生长素浓度的增加，促进作用逐渐增强。

②BC段(不含C点)：生长素浓度高于最适浓度时，随生长素浓度的增加，促进作用逐渐减弱。

③C点：生长素的作用特点是既不促进，也不抑制。

④CD段(不含C点)：生长素浓度过高，抑制生长。

(2)综合三图可知，生长素对根、芽、茎的生长调节都表现出低浓度促进生长，高浓度抑制生长的特性，我们称之为两重性。

除此之外，两重性还表现为既能促进发芽也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。

(3)甲图中，“高浓度”生长素是指大于C点的浓度，“低浓度”生长素是指小于C点的浓度。

(4)比较三图可知：促进根、芽、茎生长的最适生长素浓度依次为10－10 mol·L－1、10－8 mol·L －1和10－4mol·L－1，由此推断不同器官对生长素的敏感程度不同，依次为根>芽>茎。

不同的细胞对生长素的敏感程度也不同，幼嫩细胞对生长素比老细胞敏感。

2．两重性的实例
(1)顶端优势
自然界木本植物的树型常常呈“宝塔型”，这是由于植物的顶芽优先生长，而侧芽的生长被抑制的缘故，生物学家将该现象称之为“顶端优势”。

结合图示分析：
①图1中，顶芽产生的生长素向下运输，侧芽A、B、C的生长素浓度高，由于侧芽对生长素浓度比较敏感，生长发育受到抑制，而顶芽生长素浓度低，优先发育，植株从而表现出顶端优势。

②图2中，顶芽被去掉，侧芽的生长素浓度降低，抑制被解除，侧芽得以发育，顶端优势被打破。

③图3中，去掉顶芽后用含生长素的羊毛脂代替，推测侧芽A、B、C的发育情况仍受到抑制，说明顶端优势确实是由于生长素分布不均匀造成的。

(2)根的向地性
将幼小的植株在适宜条件下横放，一段时间后，茎弯曲向上生长，根弯
曲向下生长(如右图所示)。

①当幼苗横放时，由于重力的作用，生长素在近地侧浓度较高，即：B>A，
D>C。

茎对生长素敏感性弱，A、B两侧都是促进作用，且B侧促进作用
更强，使茎背地生长；根对生长素敏感性高，D侧浓度高，抑制生长，因此生长速度C>D，使根向地生长，这体现了生长素生理作用的两重性。

②若该植物在太空中的空间站内生长，情况会如何？
答案由于没有受到单一方向刺激，故各自横向生长。

归纳提炼
影响生长素浓度变化及作用结果的因素分析
活学活用
1．如下图所示，如果根a侧的生长素浓度在曲线的A点(为10－10 mol·L－1)，下列有关描述正确的是()
A．在FC的范围内均能促进生长
B．AD属于生长抑制范围
C．b侧的生长素浓度低于a侧，相当于曲线FE段浓度，因而细胞伸长生长慢
D．在太空中(重力为0)，根的生长将不同于图中的弯曲生长，坐标图中生长素的曲线也不适用于根的生长
问题导析(1)生长素的生理作用具有两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长，图中的“高浓度”生长素是指大于C点的浓度，“低浓度”生长素是指小于C点的浓度。

(2)根横放时，由于重力的作用，引起近地侧(b)生长素浓度高，抑制细胞生长；背地侧(a)生长素浓度低，促进细胞生长，从而使根向下弯曲生长。

(3)在太空中，生长素的浓度作用曲线仍适用于根的生长。

只是由于无重力作用，a、b两侧的生长素浓度相同，根水平生长。

答案 A
解析曲线FC段均能促进生长，CD段抑制生长。

根向地性的产生是由于重力作用，引起近地侧(b)生长素浓度高，抑制细胞生长；背地侧(a)生长素浓度低，促进细胞生长，从而使根向下弯曲生长。

在太空中，无重力作用，a、b两侧的生长素浓度相同，根水平生长，坐标图中生长素浓度作用曲线仍适用于根的生长。

二生长素生理作用在实践中的应用
生长素还具有促进果实发育、促进扦插枝条生根等作用，因此在农业生产中，生长素及其类似物有重要的应用。

1．利用生长素培育无子果实
正常有子果实的形成过程(如下图)
(1)据图可知，要形成无子果实，首先雌蕊不能(能、不能)受粉；其次，由于无种子，就无法合成子房发育所需要的生长素，因此需要人为施加外源生长素(类似物)。

(2)请模仿上图画出无子果实形成的过程。

答案如下图所示
2．利用生长素类似物除草
在农业生产中，常常向栽种单子叶农作物的农田中喷洒一定浓度的2,4－D(生长素类似物)，以杀死双子叶杂草。

据此推测，上图曲线中，表示单子叶农作物的是②；表示双子叶杂草的是①；生长素类似物的浓度应控制在C浓度左右。

3．运用生长素促进插条生根
用生长素类似物浸泡插条，能促进插条生根。

处理时应浸泡插条形态学的下端，所用的生长素类似物的浓度应该适宜。

4．探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度
(1)实验原理
适宜浓度的2,4－D或NAA可以使杨树或月季插条基部的薄壁细胞恢复分裂能力，产生愈伤组织，长出大量不定根。

(2)实验步骤
①分组：把形态、大小基本一样的插条平均分成10组，每组3枝。

小贴士扦插枝条的处理
(1)枝条的形态学上端为平面，下端要削成斜面，这样在扦插后可以增大吸水面积，促进成活。

(2)每一枝条留3～4个芽，所选枝条的芽数尽量一样多。

(3)剪掉叶片，防止蒸腾作用散失水分。

②处理枝条：把一定浓度的2,4－D或NAA按不同比例稀释成10份具有浓度梯度(实验前通过预实验确定的梯度范围)的溶液，用浸泡法或者沾蘸法处理插条。

③培养：将处理过的插条放入营养花钵中，适宜温度(25～30 ℃)下培养。

④观察：一段时间后，观察、记录各组插条的生根情况，如生根条数、根的长度等。

(3)实验结果
生根数目最多且不定根的长度最长的一组对应的生长素类似物浓度接近促进插条生根的适宜浓度。

特别提醒
1．若实验结果中枝条不能生出不定根，有可能是枝条上没有芽或枝条倒插。

2．促进插条生根是刺激枝条的下端生出不定根，而不是刺激根生长。

3．不同的枝条生出的不定根的数目可能不同，与枝条上芽的多少有关。

活学活用
2．以下是某同学所做“探索生长素类似物(2,4－D)促进插条生根的最适浓度”的实验。

请分析回答：
实验材料：每种插条若干(种类如图)、蒸馏水、培养皿、烧
杯、量筒、玻璃棒、2,4－D、营养花钵等。

实验步骤：
第一步：配制不同浓度的2,4－D溶液，并分别向7个培养皿中各注入50 mL。

第二步：将C枝条均分成7组，每组10根，再分别放入7个培养皿中处理适宜时间。

第三步：将处理后的C枝条分别放入营养花钵中，适宜条件下培养10天，观察并记录新生根的数量。

答案①选材有误，每枝条应留3～4个芽，即选B枝条合适；②缺少预实验；③浓度梯度设置不合理，应有更低的浓度(任答出两处即可)
当堂检测
1．植物生长素对植物的新陈代谢、生长发育等生命活动起着重要的调节作用，其特点是() A．只能抑制植物生长
B．只能促进植物生长
C．高浓度时促进生长，低浓度时抑制生长
D．高浓度时抑制生长，低浓度时促进生长
答案 D
解析生长素的生理作用具有两重性，表现为高浓度抑制生长，低浓度促进生长。

2．在现代农业生产中植物生长素已被广泛使用。

下列各项中，与植物生长素应用无关的是()
A．培育无子番茄B．棉花保蕾、保铃
C．延长种子寿命D．促进插条生根
答案 C
解析植物生长素在农业生产上的应用，主要有以下几方面：①促进扦插的枝条生根；②促进果实发育，农业上获得了无子番茄、黄瓜、辣椒等；③防止落花落果。

种子寿命的长短与种子自身新陈代谢强度有关，农业上常通过晾晒使种子干燥，由于自由水大量减少，种子的代谢减弱，从而可延长种子的寿命。

3．下列现象中，最能说明生长素的生理作用具有两重性的是()
A．茎的向光性和背地性
B．顶端优势
C．根的向地性和茎的背地性
D．含羞草的小叶受刺激立即下垂
答案 B
解析B项中顶端优势是由于低浓度生长素促进顶芽生长，高浓度生长素抑制侧芽生长。

4．下图是研究植物向性运动的实验示意图，实验结果不能说明()
A．根和茎的向性运动都是一种适应
B．产生生长素的部位是根尖和茎尖
C．根具有向地性，茎具有背地性
D．生长素对植物生长的作用具有两重性
答案 B
解析把一株幼苗横放，一段时间后，根表现出向地性，茎表现出背地性，这是生物经自然选择形成的适应性。

其原因是生长素的作用具有两重性(低浓度促进生长，高浓度抑制生长)，且植物的根、茎对生长素的敏感程度不同，即同样浓度下，茎表现为促进生长，而根表现为抑制生长，所以出现了如题图所示的实验结果。

该实验不能
说明生长素的产生部位是根尖和茎尖。

5．据图回答下列问题：
(1)若某植物幼苗已表现出向光性，且测得其向光面的生长素浓度
为m，则其背光面的生长素浓度范围是____________。

(2)若某水平放置的植物幼苗表现出根的向地性、茎的背地性，且测得其茎的近地侧生长素浓度为M，则茎的远地侧生长素浓度范围应为________。

(3)除草剂灭草的原理是使杂草的生长素浓度处于________的状态下。

(4)若某植物顶芽的生长素浓度为g，产生顶端优势现象的侧芽生长素浓度是图中曲线的________区间。

答案(1)大于m小于M(2)小于m(3)大于i(4)C点以后
解析(1)向光性中，生长素都表现为促进作用，背光侧的生长素含量比向光侧高，背光侧长得快，所以背光侧的促进作用要大于向光侧的促进作用，所以其背光面生长素浓度范围是大于m小于M。

(2)由于重力作用，茎的近地侧的生长素比远地侧多，并且促进作用表现为近地侧大于远地侧，所以茎的远地侧生长素浓度范围应为小于m。

(3)除草剂灭草的原理是高浓度抑制生长，所以生长素浓度处于大于i的状态下。

(4)顶端优势中侧芽生长受抑制，所以生长素浓度应在C点以后。

40分钟课时作业
基础过关
知识点一生长素的生理作用
1．下列关于植物生长素作用及其应用的叙述，错误的是()
A．成熟细胞比幼嫩细胞对生长素更为敏感
B．顶端优势能够说明生长素作用的两重性
C．适宜茎生长的一定浓度的生长素往往抑制根的生长
D．可利用生长素类似物防止落花落果
答案 A
解析不同细胞对生长素的敏感性不同，成熟细胞比幼嫩细胞对生长素的敏感性差。

2.右图表示生长素对植物某营养器官生长的影响，“低浓度促进生长、高浓度抑制生长”一句中，高浓度、低浓度分别指()
A．大于a的浓度、小于a的浓度
B．大于c的浓度、小于c的浓度
C．大于b的浓度、小于b的浓度
D．大于a的浓度、小于c的浓度
答案 B
解析从坐标曲线中可以看出，浓度大于c时，生长素对器官的生长具有抑制作用，即高浓度抑制生长；浓度小于c时，生长素对器官的生长具有促进作用，即低浓度促进生长。

3．当植物受到环境刺激时，下图表示的生长素分布与生长的情形正确的是(黑点代表生长素的分布)()
A．①④B．②⑤C．③⑥D．②⑥
答案 A
解析单侧光照使生长素由向光一侧移向背光一侧，从而使背光侧生长素浓度升高，而尖端用锡箔帽罩住，感受不到单侧光照，所以胚芽鞘的两侧生长素均匀分布；根横放时由于重力作用，近地一侧生长素浓度高于远地一侧，故①和④正确。

知识点二生长素在实践中的应用
4．用图中的4根月季枝条进行扦插，生根最多、最易成活的是()
答案 B
解析B枝条芽多，产生的生长素多，生长素的运输为极性运输，而D是倒插的，尽管存在芽，但枝条顶端和切口处均不具备生根条件；A枝条无芽，缺乏生长素；C枝条带叶，蒸腾作用强，植物失水较多，不易成活。

5．下列关于生长素应用的叙述，正确的是()
A．用一定浓度的生长素类似物溶液处理番茄的花就能得到无子番茄
B．不用生长素处理的枝条，扦插时不能成活
C．用较高浓度的生长素类似物溶液处理马铃薯的块茎能抑制其发芽
D．用较高浓度的生长素类似物溶液处理棉花的顶芽能解除其顶端优势
答案 C
解析要利用生长素获得无子果实必须用生长素处理未受粉的花才行；生长素可促进扦插枝条生根，但枝条若不用生长素处理，仍可能成活；要解除顶端优势应破坏顶芽。

6．为促进某种植物扦插枝条生根，采用几种不同浓度的吲哚丁酸(人工合成的生长素类似物)溶液处理插条基部，然后在沙床中培养，观察生根情况如下图所示。

从实验结果分析，最佳的浓度是()
A．3 mg/mL B．4.5 mg/mL
C．6 mg/mL D．9 mg/mL
答案 B
解析根据实验结果，先排除9 mg/mL，显然是浓度过高抑制生根，3 mg/mL和6 mg/mL 浓度相差较大，而生根情况几乎一样，则这两个浓度不可能是“最适浓度”。

能力提升
7．将植物横放，测量不同浓度生长素条件下根和茎的生长状况，如图甲所示。

则曲线上的P 点最可能对应乙图中的位置是()
A．a B．b C．c D．d
答案 D
解析生长1 cm所用时间较长，说明生长速率较低；P点所在的曲线说明，生长素浓度越高，生长越慢，也就是对生长起抑制作用。

所以P点时，生长素浓度较高，抑制生长，作用对象应该为根，具体部位最可能为d点。

8．下列不能解除植物顶端优势的措施是()
A．去掉顶芽
B．在去掉顶芽的断口处放一块含有生长素的羊毛脂
C．在去掉顶芽的断口处放一块含有细胞分裂素的羊毛脂
D．在去掉顶芽的断口处放上琼脂小块
答案 B
解析A项中顶端优势是由于顶芽处产生的生长素不断向下运输，导致侧芽部位的生长素浓度高，抑制了侧芽的生长。

解除顶端优势最常用的方法就是摘掉顶芽。

B项中虽然摘掉顶芽，但由于在顶芽断口处放一块含有生长素的羊毛脂，羊毛脂中的生长素会运往侧芽，从而不能解除顶端优势。

C项与B项的区别是摘掉顶芽后，在顶芽断口处放一块含有细胞分裂素的羊
毛脂，没有生长素运往侧芽。

D 项中琼脂小块不能提供生长素。

9．根冠能分泌一种激素向根尖的伸长区运输，作用与低浓度IAA 的作用相反。

若对玉米根冠做以下四种处理，请根据激素相互作用、共同调节的特点，判断四个根尖可能向左侧弯曲生长的是(
)
答案 B
解析 四幅图中分生区都能产生并上传少量生长素，在根尖两侧发挥等效应的促进生长作用。

B 图中右侧根冠不能上传起相反作用的激素而使右侧生长快，故向左侧弯曲生长；A 项不弯曲；C 项和D 项由于右侧受到抑制，故向右侧弯曲生长。

10．牵牛花的茎可以缠绕在其他物体上，如果测量幼茎靠近物体的一侧和远离物体的一侧的生长素浓度和细胞体积大小，你认为结果应该是( )
答案 解析 远离物体的一侧，显然要长的长一些，即细胞体积伸长的大一些。

而究其根本原因，是由于生长素分布不均匀造成的。

而对于茎来说，只有靠近物体的一侧生长素浓度低，远离物体的一侧生长素浓度高，才能导致远离物体一侧生长的快，细胞体积大。

11．同一植株的不同器官或同一器官不同部位的生长素浓度往往不同。

甲图是一株盆栽植物，乙图表示该植物不同器官对生长素浓度的反应。

据图回答下列问题(要求：用乙图根、芽、茎三条曲线上相应字母所对应的浓度来表示甲图相应各点的生长素浓度)：
(1)乙图________点浓度可表示甲图①处生长素浓度，________点表示②处生长素浓度。

②处结构长不出来的原因是____________________________________________，解决的办法是________________________。

(2)将该植物较长时间置于右侧光照下，乙图________点浓度可表示③侧生长素浓度；________点表示④侧生长素浓度。

此时，植物茎将________________生长。

(3)将该植物向左侧放倒，水平放置一段时间，可表示⑦侧浓度的是乙图中________点浓度，表示⑧侧生长素浓度的是乙图中________点浓度，因此根将________生长。

表示⑤侧浓度的是________点浓度，表示⑥侧浓度的是________点浓度，所以______侧生长快，茎将______生长。

(4)能够促进茎生长的浓度范围是________________________ mol·L－1，能够同时促进根、茎、芽生长的浓度范围是____________ mol·L－1。

答案(1)b或d f①处(顶芽)产生的生长素向下运输积累在②处(侧芽)，抑制②生长去除顶芽(2)g或k c向右(向光)弯曲(3)e a向重力弯曲g或k c⑤向上(背重力)弯曲(4)10－10～10－210－10～10－8
解析(1)根据甲图所示，①表示顶芽，②表示侧芽，顶芽产生的生长素向下运输，在侧芽部位积累。

顶芽处生长素浓度处于促进生长的浓度范围内，乙图中b、d两点对应的浓度处于该范围内；侧芽处生长素浓度过高抑制侧芽生长，乙图中f点浓度处于抑制生长范围内，所以导致植物具有顶端优势，解除方法是去除顶芽。

(2)植物在单侧光照射下，引起顶芽产生生长素向背光侧横向运输，造成向光侧生长素浓度低于背光侧，所以③侧生长素浓度高于④侧，促进生长的程度大，③侧生长素浓度可处于g或k点，④侧浓度可处于c点，此时植物茎向光弯曲生长。

(3)当植物水平放置时，由于受到重力作用，近地侧生长素浓度高于背地侧，近地侧生长素浓度促进茎的生长，抑制根的生长，背地侧生长素浓度促进茎的生长，但促进程度小，同时也促进根生长，所以⑦侧对应e点浓度，⑧侧对应a点浓度，所以根向重力弯曲生长。

⑤侧生长素浓度可用g或k点表示，⑥侧用c点表示。

所以茎⑤侧生长快，茎背重力
生长。

(4)由乙图可看出，促进茎生长的生长素浓度范围是10－10～10－2 mol·L －1，同时促进茎、芽、根生长的生长
素浓度范围是10－10～10－8 mol·L －1。

个性拓展
12．在科学研究中，往往要把一个较大的课题分解成若干个小的子课题来分别进行研究。

在“观察生长素对植物生长发育的影响”这一研究性学习课题中，某小组同学选用生长素类似物吲哚丁酸(IBA)进行如下实验：
①取生理状况相同的同种植物的带芽枝条若干，分为三组，即甲、乙、丙，每组10枝。

②将甲、乙、丙组枝条的下端分别浸泡在下表所示的溶液中，相同时间后，扦插在潮湿的沙土中，在适宜的环境中培养。

坐标图。

据图回答：
(1)你认为他们的子课题名称是____________________________________________________。

(2)设置清水组的目的是__________________________________________________________。

(3)________组枝条生根最少，其原因是___________________________________________。

答案 (1)不同浓度吲哚丁酸对扦插枝条生根的影响 (2)起对照作用 (3)乙 乙组中IBA 浓度过高，抑制了枝条生根。