专题一 植物生命活动的调节

专题一 植物生命活动的调节——植物激素调节
一、激素的概念及有关问题
1．激素与酶的关系 都具有高效性的特点，产生激素的细胞一定能产生酶，但产生酶的细胞却不一定能产生激素。

2．植物激素与动物激素的异同点
（1）相同点：在生物体内含量极少，但对生物生长、发育等生命活动的调节作用是不可缺少的。

（2）不同点：植物激素都是有机小分子物质，动物激素有些是蛋白类激素（胰岛素和生长激素）、有些是小分子多肽、有些是氨基酸衍生物（如甲状腺激素）、有些是脂质中的固醇类（如性激素）。

动物激素是由特定的内分泌腺或内分泌细胞产生，植物激素是由植物的特定部位产生。

二、生长素发现实验和作用
1．生长素发现实验中的相关结论
（1）感光部位： 胚芽鞘尖端
（2）生长和弯曲的部位： 尖端的下部
（3）合成生长素的部位： 胚芽鞘尖
端等具有分生能力的组织
（4）生长素运输方式： 主动转运
（5）生长素运输方向： 横向运输、极性运输
2．生长素相关实验的图解分析（判断各图中胚芽鞘的生长情况，7除外）
（1）遮盖类 （2）暗箱类 （3）插入类
①直立生长 ②向光弯曲生长 ①直立生长②向光(小孔)弯曲生长 ①向右侧弯风生长②直立生长③向光弯曲生长④向光弯曲生长
（4）移植类 （5）旋转类
①直立生长②向左侧弯曲生长③④中IAA 的含量：a ＝b+c ，b>c ①直立生长②向光弯曲生长③向小孔弯曲生长④茎向心生长，根离心生长
（6）横置类 （7）梯度类
①②中IAA 含量及作用：①a ＝b 、c=d ，都促进生长；②a<b 、c<d ，a 、c 、d 促进生长，b 抑制生长
【例1】（12四川）为研究根背光生长与生长素的关系，将水稻幼苗分别培养在含不同浓度生长素或适宜浓度NPA （生长素运输抑制剂）的溶液中，
用水平单侧光照射根部
（如下图），测得根的弯
曲角度及生长速率如下表：
据此实验的结果，不能得出的结论是 （ C ）
自变量：生长素浓度；结论：得出促进枝条生根
A．根向光一侧的生长速率大于背光一侧B．生长素对水稻根生长的作用具有两重性
C．单侧光对向光一侧生长素的合成没有影响D．单侧光照射下根的背光生长与生长素的运输有关
3．生长素的生理作用
（1）作用机理：促进细胞纵向伸长
（2）作用特点：具有两重性：低浓度起促进作用，高浓度起抑
制作用，而且往往与发生作用的器官由密切关系。

【判断】已知浓度为10-8mol/L的生长素浓度是促进芽生长最适宜的浓度，
那么超过这个浓度就会抑制芽的生长。

（错误）
同一植物不同器官对生长素敏感程度不同。

敏感度：根> 芽> 茎。

（3）应用：①顶端优势（顶芽优先生长，侧芽生长受到抑制的现象）
②单子叶植物中用一定浓度生长素作为除草剂，去除双子叶杂草
③根的向地生长的解释：
【例2】根据右下图，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，则其背光面生长素浓度X的范围是m＜X＜2m 。

若当植物表现为顶端优势时，最靠近顶芽的侧芽所含生长素浓度范围为大于i 。

【变式题1】（10海南）当某植物顶芽比侧芽生长快时会产生顶端优势，其主要原因是（ A ）A．侧芽附近的生长素浓度过高，其生长受抑制B．侧芽附近的生长素浓度较低，其生长受抑制
C．顶芽附近的脱落酸浓度较高，其生长被促进D．侧芽附近的细胞分裂素浓度较高，其生长受抑制
【例3】（11江苏）人工合成的植物激素类似物常用于生产实践。

某课题组研究了激素类似物甲和激素类似物乙对微型月季生根和侧芽生长的影响，请回答下列问题：
（1）由图1得出的初步结论是：甲和乙对微型月季插条生根的影响分别是促进生根、抑制生根。

（2）由图1的结果不能（填“能”或“不能”）判断0.5μmol/L的激素类似物乙对生根的影响。

为探究3 μmol/L的激素类似物甲和0.5μmol/L的激素类似物乙对微型月季插条生根的复合影响，应设计4 种培养基。

（3）已知甲为生长素类似物，图2为其X、Y和Z三种浓度下对微型月季茎段侧芽生长的影响，则：
①X浓度的甲对微型月季茎段侧芽生长具有①抑制作用作用。

②X浓度、Y浓度和Z浓度之间大小的关系是X＞Y，X＞Z，但Y与Z之间的大小关系不确定。

【例4】（10全国Ⅰ）从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段（无叶和侧芽），自茎段顶端向
下对称纵切至约3/4处。

将切开的茎段浸没在蒸馏水中。

一段时间后，观察到半边茎向外弯曲生长，
如图所示。

若上述黄化苗茎段中的生长素浓度是促进生长的，放入水中后半边茎内，外两侧细胞中生长素浓度都不会升高。

请仅根据生长素的作用特点分析半边茎向外弯曲生长这一现象，推测出现该现象的两种可能原因。

原因1:内侧细胞中的生长素浓度比外侧高，所以内侧细胞生长较快。

原因2:内外两侧细胞中的生长素浓度相同，但内外侧细胞对生长素敏感性不同，该浓度的生长素更有利于内侧细胞的生长。

【例5】（10新课标）从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎
段(无叶和侧芽)，将茎段自顶端向下对称纵切至约3/4处后，浸没
在不同浓度的生长素溶液中，一段时间后，茎段的半边茎会向切
面侧弯曲生长形成弯曲角度(a)如图甲。

与生长浓度的关系如图乙。

请回答：
（1）从图乙可知，在两个不同浓度的生长素溶液中，茎段半边茎
生长产生的弯曲角度可以相同，请根据生长素作用的特性，解释
产生这种结果的原因，原因是生长素的生理作用具有两重性，最适生长素浓度产生最大α值，高于最适浓度时有可能出现与低于最适浓度相同的弯曲生长，从而产生相同的α值。

（2）将切割后的茎段浸没在一未知浓度的生长素溶液中，测得其半边茎的弯曲角度a1，从图乙中可查到与a1对应的两个生长素浓度，即低浓度(A)和高浓度(B)。

为进一步确定待测溶液中生长素的真实浓度，有人将待测溶液稀释至原浓度的80％，另取切割后的茎段浸没在其中，一段时间后测量半边茎的弯曲角度将得到a2。

请预测a2与a1相比较的可能结果，并得出相应的结论：①若a2小于a1，则该溶液的生长素浓度为A；②若a2大于a1，则该溶液的生长
素浓度为B。

【例6】（10上海）取优质高产燕麦幼苗若干，在胚芽鞘顶端以下插入云母片，如下图所示。

（1）在图中幼苗的左侧给予光照，结果幼苗向光弯曲生长（向左侧弯曲生长）。

解释幼苗产
生这一现象的原因胚芽鞘顶端合成生长素，并向胚芽鞘下方运输，促进胚芽鞘细胞的伸长；
光照会影响生长素的分布，使背光侧的生长素比向光侧多；同时幼苗左侧插入的云母片阻碍了
向光侧生长素的向下运输，导致背光侧细胞伸长快，因此幼苗向光弯曲。

（2）切取若干光照后幼苗a处的组织块，消毒后，接种到诱导再分化的培养基中培养，该培养
基中两种植物激素浓度相同。

从理论上分析，分化的结果是生根；原因是原培养基中细胞分裂
素与生长素的浓度相等，而经单侧光照后的a处组织块含较多生长素，因此组织块处的细胞分裂素与生长素浓度比值小于１，故诱导生根。

三、调节植物生长发育的五大类激素
A．根尖能够产生细胞分裂素B．脱落酸能抑制马铃薯发芽
C．生长素的化学本质是蛋白质D．赤霉素施用过多可引起水稻植株疯长
【例8】（12山东）果实生长发育和成熟受多种激素调节。

下列叙述正确的是（ A ）A．细胞分裂素在果实生长中起促进作用B．生长素对果实的发育和成熟没有影响
C．乙烯在果实生长和成熟中起抑制作用D．脱落酸在果实成熟中促进细胞分裂和果实脱落
2．各种激素之间的相互关系
大多数情况下，不是单独一种激素起作用，而是多种激素的平衡协调作用（它们的相对浓度）控制着植物的生长和发育。

（1）如用烟草的愈伤组织所做的实验：
②：细胞分裂素多，生长素少→ 诱导生芽
③：细胞分裂素少，生长素多→诱导生根
④：细胞分裂素和生长素比例合适→诱导生芽和生芽
⑤：细胞分裂素中等量，生长素少→继续生长不分化
（2）两种激素相互作用的另一个例子是赤霉素和脱落酸。

赤霉素促进种子萌发，脱落酸则抑制种子萌发，两者的作用是互相对抗的。

当水分供应良好时，禾本科植物种子中的胚就会释放赤霉素，以动员贮藏的养分，从而促进种子萌发，这是脱落酸的作用就显示不出来了。

【例9】（12浙江）3．不同浓度的生长素影响某植物乙烯生成和成熟叶片脱落的实验结
果如图所示。

下列有关叙述正确的是（ D ）
A．乙烯浓度越高脱落率越高B．脱落率随生长素和乙烯浓度增加而不断提高
C．生长素和乙烯对叶片脱落的作用是相互对抗的
D．生产上可喷施较高浓度生长素类似物降低脱落率
【例10】（10海南）某植物种子成熟后需经低温贮藏才能萌发，为探究其原因，检测了
该种子中的两种植物激素在低温贮藏过程中的含量变化，结果如图。

根据激素的作用特
点，推测图中a、b依次为（ A ）
A．赤霉素、脱落酸B．细胞分裂素、生长素C．脱落酸、细胞分裂素D．赤霉素、乙烯
【例11】研究发现生长素（IAA）和赤霉素（GA）对胚鞘、茎枝切段等离体器官均有促进
生长的作用。

（1）某研究小组围绕生长素和赤霉素之间的关系进行的探究得到如图一所示结果。

根据图一可以得出的结论有：
①IAA和GA均具有促进植物生长的作用，且IAA的促进效应较GA明显；
②IAA和GA具有协同作用（或两种激素同时存在时，具有明显增效作用）。

（2）图二表示赤霉素对植物体内生长素含量的调节关系。

①图示中X表示赤霉素对生长素的分解具有_抑制_作用，这种作用很可能是通过降低该过程中_酶活性_实现的。

②遗传上的矮生性状通常是由单个基因的突变引起的，这种突变使植物体
缺少合成赤霉素的酶，该现象说明_基因通过控制酶的合成来间接控制生
物的性状。

【例12】右图是豌豆的去顶实验，相关分析错误的是（ C ）
A．豌豆茎的尖端能合成生长素
B．生长素显著影响赤霉素的生物合成
C．赤霉素不能促进生长素的合成D．植株内生长素下降的同时，赤霉素也大幅度下降
【例13】（11浙江）研究人员进行了多种植物激素对豌豆植株侧芽影响的实验，结果件下图。

请回答：
（1）比较曲线1、2、3与4，可知
顶芽对侧芽的生长有抑制作用，其
中起作用的主要激素是生长素，
而且细胞分裂素（激素）能解除这
种激素的抑制作用。

在保留顶芽的情
况下，除了曲线3所采用的措施外，
还可通过喷施对抗生长素的化合物
促进侧芽生长。

（2）比较曲线4与5，可知赤霉素能
明显促进侧芽的伸长。

而在完整豌
豆植株的顶芽中，赤霉素产生于分生组织。

（3）分析上图，推测侧芽生长速度不同的原因是侧芽内植物激素浓度或比例的改变。

【例14】（09浙江）（1）赤霉素有促进细胞分裂的作用。

用适宜浓度的赤霉素处理植物芽尖细胞，其细胞周期的分裂间期明显变短，此时期分子水平上所发生的变化主要是DNA复制和有关
蛋白质的合成。

（2）植物体内赤霉素的合成主要在未成熟的种子、幼根和幼芽等生长旺盛
的部位。

用赤霉素多次喷洒水稻植株后，引起其生长速度过快，将导致稻谷产
量降低。

（3）赤霉素促进茎的伸长主要与细胞壁的伸展性有关。

有人进行了CaCl2和赤
霉素对某植物种子胚轴生长速率影响的实验，结果如右图所示。

由图分析可知，
一定浓度的CaCl2溶液对细胞壁的伸展起抑制作用；加入赤霉素溶液的时间
在图中的B点（A点、B点、C点）。

根据上述实验分析赤霉素促进茎伸长的
可能原因是赤霉素降低了细胞壁上Ca2+的浓度。

四、植物激素的应用
促进种子萌发、促进生根（特别是用于林木的扦插繁殖）、加速生长（生长素类、细胞分裂素类和赤霉素类）、抑制生长（特别是一些人工合成的对抗生长素的物质）、引起无籽果实的形成（例如适宜浓度的生长素引起无籽番茄的形成和适宜浓度的赤霉素引起无籽葡萄的形成）、果实的催熟（乙烯）、收获后农产品的储藏保鲜（细胞分裂素）
【补充】：无籽果实的几种情况：
五、关于植物激素的实验设计
1．课本实验：探究2,4-D对插枝生根的作用
（1）实验原理：植物生长调节剂对植物插条的生根情况有很大影响，而且用不同浓度、不同处理时间影响程度不同。

其影响存在一个最适浓度，在此浓度下植物插条的生根数量最多，生根最快。

（2）实验方法：
浸泡法：把插条的基部浸泡在配制好的2,4－D溶液中，深约3cm，处理几小时至一天（要求的溶液浓度较低，并且最好是在遮阳和空气湿度较高的地方进行处理）。

（3）实验中易出现的问题分析：
①分析不同插条的生根情况
不能生出不定根：A.枝条所带叶片较多，蒸腾作用过强，失水过多；B.枝条幼芽、幼叶保留较多，本身合成一定浓度的生长素，浸泡使形态学下端处于高浓度的抑制状态；C.配制的营养液缺乏营养元素或缺氧；D.没有分清形态学的上端
都能生出不定根：促进扦插枝条生根是指刺激枝条的下端生出不定根，而不是刺激根生长。

每天测量这些枝条上根的总长度，即将几条根长度加一起，单位未mm，比较各组生根长度，从而得到促进生根的2,4－D溶液的最适浓度。

②分析与本实验相关的其他因素
A.温度要一致
B.设置重复组，即每组不能少于3个枝条；
C.设置对照组，蒸馏水空白对照；设置浓度不同的几个实验组之间进行对比，目的是探究2,4－D 促进扦插枝条生根的最适浓度。

2．有关植物激素生理作用的实验设计：
【例15】下表是不同浓度的油菜素内酯水溶液对芹菜幼苗生长影响的实验结果（表中浓度a至浓度e是由低到高排列
浓度d
（1，理由是该实验结果只表明a～e各种浓度均有促进作用，没体现抑制作用。

（2）请完善进一步探究油菜素内酯促进芹菜生长的最适浓度范围的实验步骤：
①在浓度b至浓度d之间配制等浓度梯度的不同浓度的系列油菜素内酯水溶液；
②取同一批种子使其萌发，从中选取株高、长势相同的芹菜幼苗随机均分为若干组，每组30株，编号；
③分别用等量且适量的上述系列油菜素内酯水溶液喷洒对应组的芹菜幼苗；
④在相同且适宜的条件下培养一段时间，测量并记录芹菜株高，再计算平均值并进行统计分析。

【例16】（10宁波十校联考）生长素能促进细胞伸长生长，其作用机理的某种假说指出：生长素是以扩散作用通过细胞壁，然后与细胞膜上的蛋白质结合。

这种结合激活了细胞膜上转运氢离子的载体，将氢离子向膜外运输，使细胞壁酸化，酸化后的细胞壁变得松驰，水分通过渗透作用进入细胞产生压力，使细胞伸长生长。

为了探究生长素是否是以酸化细胞壁的方式促进细胞生长，某研究小组用燕麦胚芽鞘为实验材料，并设计了实验步骤，请将实验步骤补充完整并写出实验预期和相应结论。

（一）实验材料和用具：
燕麦胚芽鞘若干、中性缓冲溶液、弱酸性缓冲溶液、适宜浓度的生长素溶液、同型号小瓶若干、刻度滴管、小刀、直尺、镊子、标签等。

（提示：缓冲溶液可以维持酸碱度的恒定且对植物的代谢没有影响，两种缓冲溶液均为低浓度溶液）
（二）实验方法和步骤：
（1）实验材料预处理：对实验用的燕麦胚芽鞘作如下处理：
选取生长状况一致的燕麦胚芽鞘若干，切去尖端；测量并记录长度（每个胚芽鞘切段长度应保持一致）；用蒸馏水浸洗胚芽鞘切段，吸干表面水分。

问：为什么胚芽鞘要切去尖端? 排除胚芽鞘尖端产生的生长素对实验的干扰
（2）实验步骤
①选取处理过的燕麦切段若干，并分成等量的A、B、C三组（每组10段），
②取小瓶3个，编号为l、2、3。

l号瓶加入中性缓冲液2ml和A组材料；2号瓶加入酸性缓冲液2ml和B组材料；3号瓶加入适宜浓度的生长素溶液2m1和C组材料；分别加盖，并放在相同且适宜条件下培养。

③培养相同的时间后，测量、记录三组胚芽鞘切段的长度，计算平均值并加以统计分析。

（三）实验预期和相应结论：
（1）若A组胚芽鞘切段的长度变化不明显，B组和C组胚芽鞘切段明显伸长，则证明生长素是以酸化细胞壁的方式促进细胞伸长生长。

（2分，答案合理则给分）
（2）A组和B组胚芽鞘没有明显变化，C组胚芽鞘切段明显伸长，则说明生长素并非是以酸化细胞壁的方式促进细胞伸长生长。

（2分，答案合理则给分）
【例17】植物的根具有向重力生长的特性，下列是研究根向重力生长机理的两个实验。

实验一：将空白琼脂和含EDTA的
琼脂做成帽状，分别套在甲、乙两组玉
米胚根的根冠外（示意图如下）。

提示：
EDTA的作用是去除与其临接部位的
Ca2+。

将胚根水平放臵培养一定时间后，观察到甲组胚根向重力（下）生长，乙组胚根水平生长。

根据上述实验结果得出实验结论：胚根向重力（下）生长与（根冠部位的）Ca2+有关。

实验二：水平放臵的胚根弯曲向下生长，与根冠近地侧的Ca2+浓度明显高于远地侧有关。

研究表明，根总是朝着Ca2+浓度高的方向弯曲生长。

为验证这一结论，有人设计了下列实验方案。

请根据提供的实验材料和用具，写出第二步及以后的实脸步骤和实验结果，并回答问题。

（1）实验材料和用其：胚根等长的萌发玉米种子，含EDTA的琼脂帽，含Ca2+的琼脂块，空白琼脂块，培养皿等。

（2）实验步骤：
第一步：取若干个培养皿，在每个培养皿中放臵适量的萌发玉米种子，按实验一中乙组的方法处理胚根一定时间后，移去根冠外的琼脂帽。

第二步：将培养皿均分为两组，编号为A组、B组。

第三步：在A组的胚根上方放一个空白琼脂块，在B组的胚根上方放一个含Ca2+的琼脂块。

第四步：将胚根水平放置培养一定时间后，观察胚根的生长方向。

（3）实验结果：当A组胚根仍在水平生长时，B组胚根已弯曲向上生长。

（4）科学家进一步证实，根冠中生长常的分布受Ca2+浓度影响。

当胚根水平放臵时，重力诱导Ca2+向根冠下侧移动，导致近地侧的生长素浓度比远地侧高。

请分析胚根的生长素分布与向重力生长的关系：生长素对根生长的作用具有两重性，低浓度生长素可促进生长，高浓度则抑制生长。

对根来说，生长素的最适浓度低，近地侧的生长素浓度过高，生长慢；远地侧的生长素浓度较低，生长快，因而胚根弯曲向下生长。

【例18】为研究细胞分裂素的生理作用，研究者将菜豆幼苗制成的插条插入蒸馏水中(图1).对插条的处理方法及结果见图2。

（1）细胞分裂素是一种植物激素。

它是由植物体的特定部位产生，再被运输到作用部位，对生长发育起调节作用的微量有机物。

（2）制备插条时除去根系和幼芽的主要目的是减少内源激素的干扰，插条插在蒸馏水中而不是营养液中培养的原因是外来营养物质会对实验结果造成干扰。

（3）从图2中可知，对插条进行的实验处理包括用细胞分裂素分别处理A、B叶片；不同插条上去除不同数目的A叶。

（4）在实验I中，对A叶进行实验处理，导致B叶_生长受抑制_。

该实验的对照处理是用蒸馏水同样处理A叶。

（5）实验III、IV的结果表明，B叶的生长与A叶的关系是: A叶数量越少，B叶生长越慢_。

（6）研究者推测“细胞分裂素能够引起营养物质向细胞分裂素所在部位运输”。

为证明此推测，用图1所示插条去除B 叶后进行实验，实验组应选择的操作最少包括a、e、g (填选项前的符号)
a．用细胞分裂素溶液涂抹A1叶b．用细胞分裂素溶液涂抹A２叶c．用14C-淀粉溶液涂抹A1叶
d．用14C-淀粉溶液涂抹A2叶e．用14C-氨基酸溶液涂抹A2叶f．用14C-细胞分裂素溶液涂抹A2叶g．检测A1叶的放射性强度
3．有关植物激素相互关系的实验设计：
【例19】赤霉素广泛存在于高等植物体内，它最突出的作用是加速细胞的伸长。

目前认为，赤霉素对生长的促进作用是通过生长素进行的，即赤霉素能提高植物体内生长素的含量，从而促进细胞的伸长。

植物体内生长素有一个代谢的过程，并能保持合成与分解的动态平衡（如图1）。

已知色
氨酸合成酶的活性离不开锌，IAA氧化酶是一种含铁蛋白。

为了探究赤霉素提高生长素含量的
原理，某研究小组设计实验进行探究。

（1）请你参考图2完成以下实验方案：
Ⅰ.提出假设：赤霉素通过促进生长素的合成，提高生长素含量。

或赤霉素通过抑制生长素的
分解，提高生长素的含量。

或赤霉素同时通过促进生长素的合成和抑制生长素的分解，提高生
长素的含量。

Ⅱ.材料用具：燕麦幼苗，完全培养液、缺锌培养液、缺铁培养液，生长素溶液、赤霉素溶液（以上溶液浓度均适宜），蒸馏水、琼脂块、配有培养支架的烧杯若干、刀片
Ⅲ.方法步骤：
①准备六个配有培养支架的烧杯，分别标记为1－6号。

②向1号和2号烧杯中加入等量适量的完全培养液。

③选取生长状况相同的燕麦幼苗若干株，随机均分为两组，分别在1号和2
号烧杯中培养一段时间。

（注：1号烧杯中的幼苗为1号幼苗，2号烧杯中的幼苗为
2号幼苗）
④再向1号幼苗喷洒适量的蒸馏水，向2号幼苗喷洒等量的赤霉素溶液。

继续培养一段时间。

⑤切下1号和2号幼苗的胚芽鞘分别用琼脂块收集生长素，并将琼脂小块分别放到去尖端胚芽鞘的两侧（如图2）。

培养一段时间后，观察胚芽鞘是否弯曲。

⑥向3号和4号烧杯中加入等量适量的缺铁培养液，重复步骤③～⑤。

（3号幼苗喷洒适量的蒸馏水，4号幼苗喷洒等量的赤霉素溶液。

）
⑦向5号和6号烧杯中加入等量适量的缺锌培养液，重复步骤③～⑤。

（5号幼苗喷洒适量的蒸馏水，6号幼苗喷洒等量的赤霉素溶液。

）。

Ⅳ.结果预测和分析：
①1、2号处理结果：去尖胚芽鞘弯向1号，证明：赤霉素能提高生长素含量。

② 3、4号处理结果：若去尖胚芽鞘弯向3号生长，5、6号处理结果：若去尖胚芽鞘直立生长，表明赤霉素只通过促进生长素的合成，提高生长素含的量。

③ 3、4号处理结果：若去尖胚芽鞘直立生长，5、6号处理结果：若去尖胚芽鞘弯向5号生长，表明赤霉素只通过抑制生长素的分解，提高生长素的含量。

④3、4号处理结果：若去尖胚芽鞘弯向3号生长，5、6号处理结果：若去尖胚芽鞘弯向5号生长，表明赤霉素能同时通过促进生长素的合成和抑制生长素的分解，提高生长素的含量。