图解剖析“植物生长素发现”的探索历程

图解剖析“植物生长素发现”的探索历程

植物生长素是科学家通过植物向光现象的探究发现的第一种植物激素，新课标人教版高中生物必修3教材第3章第1节以生长素发现的历史为线索，选取关键史实进行组织，以引

导学生体验科学家探索的过程和科学知识形成的过程，领悟科学家是怎样发现问题、寻找证据、在严密推理的基础上作出判断的，理解科学的本质和科学研究的方法。

在备课过程中，我们查阅了大量的资料，对各位科学家的实验进行了详细的分析，在分析各位科学家的实验时，我们采取的方法是找出各组实验的自变量和因变量，并通过对自变量和因变量产生的关系进行分析，得出相关结论。该图解还捋顺了各位科学家所做的实验间的关系。下面对该图解解析如下：

植物生长素的发现源于植物的向光现象，科学家为了弄清引起植物向性运动的原因，先后进行了数十年科学研究。

达尔文的实验

19世纪末，达尔文注意到了植物的向光性，并设计实验来探讨其中的原因。他做了两组对照实验：

第一组：用单侧光照射植物胚芽鞘，胚芽鞘会发生向光弯曲生长（①）；切去顶端后再照射，胚芽鞘既不生长，也不弯曲（②）。

分析：该组对照实验的自变量是胚芽鞘有无尖端，因变量是胚芽鞘的生长弯曲情况，两者之间建立的联系是：有尖端的胚芽鞘在单侧光下能够向光弯曲生长（①），无尖端的胚芽鞘在单侧光下既不生长也不弯曲（②），通过比较即可得出胚芽鞘的生长弯曲与尖端有关的结论。

第二组：在胚芽鞘尖端罩上不透光的锡箔小帽，胚芽鞘就会直立生长（③）；在远离尖端的胚芽鞘下面围上不透光的锡箔，胚芽鞘就会向光弯曲生长（④）。

分析：该组对照实验的自变量是胚芽鞘尖端能否感光，因变量是胚芽鞘的弯曲生长情况，两者之间建立的联系是：如果胚芽鞘尖端不能感光的话，胚芽鞘会直立生长（③），否则向光弯曲生长（④），通过比较即可得出感光部位在胚芽鞘尖端的结论。

达尔文同时还观察到，植物生长的部位不是尖端，而是尖端下部伸长区一段，通过这一现象再结合上面得出的两个结论自然会产生这样的疑问：为什么尖端会影响到下部生长弯曲呢？为了解释该问题，达尔文做出如下推测：⑴尖端不长而下部生长是因为尖端产生的某种影响传递到下部；⑵胚芽鞘在单侧光下弯曲生长是因为背光一侧生长得快。

为了证实达尔文所做出的推测是否正确，1910年和1914年詹森和拜尔分别做了实验。

詹森的实验

将胚芽鞘顶端切开，其中接上一块不能让化学物质通过的云母片，胚芽鞘便失去了向光性（①）；用一块可以让化学物质通过的明胶块插入切开部位，胚芽鞘仍然可以向光弯曲生长（②）。

分析：该组对照实验的自变量是尖端与下部联系是否被阻断，因变量是胚芽鞘的生长弯曲情况，两者之间建立的联系是：如果胚芽鞘尖端与下部联系被阻断的话，胚芽鞘既不生长，也不弯曲（①），如果胚芽鞘尖端与下部联系没有阻断的话，胚芽鞘向光弯曲生长（②），通过比较即可得出下部生长是因为尖端产生某种影响传递到下部结论，从而证明了达尔文的推测⑴是正确的。

拜尔的实验

拜尔将切下的胚芽鞘尖端放在胚芽鞘切面的一侧，不照单侧光，胚芽鞘会向放置胚芽鞘尖端的对侧弯曲生长。

分析：该组对照实验的自变量是尖端放置的位置，因变量是胚芽鞘弯曲生长的方向，即向放置胚芽鞘尖端的对侧弯曲生长，从而得出胚芽鞘弯曲生长是因为顶尖产生的影响在其下部分布不均匀所致，证明了达尔文的推测⑵是正确的。

詹森和拜尔的实验除了能证明达尔文所做推测的正确性外，也可以初步证明胚芽鞘尖端产生的这种影响可能是化学物质。1928年温特通过实验进一步证实的这一结论的正确性。

温特的实验

用胚芽鞘尖端处理过的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘切面一侧，胚芽鞘向对侧弯曲生长（①）；将未处理过的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘切面一侧，胚芽鞘则既不生长，也不弯曲（②）。

分析：该组对照实验的自变量是琼脂块是否接触过胚芽鞘的尖端，因变量是胚芽鞘的生长弯曲情况。通过实验①可得出的结论是：胚芽鞘生长弯曲可能是尖端产生的化学物质分布到琼脂块中，促进胚芽鞘生长弯曲，也可能是琼脂块本身促进胚芽鞘生长弯曲。实验②排除了琼脂块促进胚芽鞘生长弯曲的可能性，从而证明了胚芽鞘尖端产生的这种影响的确是化学物质。因为该物质具有促进生长的作用，他把这种物质命名为生长素。同时也证明了胚芽鞘弯曲生长是生长素在植物体内分布不均匀所致。

生长素到底是一种什么化学物质呢？科学家继续探索：

（1）1931年，科学家首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质，证明该物质为吲哚乙酸（IAA）。

（2）1942年，科学家从高等植物中分离出生长素，确认该物质就是IAA。

（3）以后，科学家通过进一步研究，发现其它具有生长效应的物质：苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA）等。

从而得出生长素不专指吲哚乙酸（IAA）一种，它是一个家族，是由多种具有生长效应的物质组成的。