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《课堂新坐标》届高考生物二轮复习讲义第1部分专题5第3讲植物激素的调节解析
第3讲 植物激素的调节
维度1——善归纳·基础回扣
生长素的生理作用及特点
1.生长素的发现
幼苗是研究生长素及其分布与作用原理的最佳实验材料,针对燕麦胚芽鞘的系列实验应明确下列结论:
(1)生长素的产生部位——胚芽鞘尖端;
(2)发挥作用部位——尖端下面一段;
(3)感光部位——胚芽鞘尖端;
(4)生长素作用——一定浓度范围内促进生长;
(5)弯曲原因——生长素分布不均匀,导致生长不均匀;
(6)引起生长素分布不均匀的原因——单侧光照、地心引力等
2.生长素的运输
(1)运输特点
图①:
图②:
A→C、B→D为极性运输,A→A′、B→B′为重力作用下的横向运输。
(2)运输方式:
生长素的运输方式是主动运输,需要消耗ATP,与细胞呼吸强度有关。
3.作用特点
(1)不同浓度的生长素作用于同一器官上,引起的生理效应不同。
(2)相同浓度的生长素对不同器官生理效应不同。
(3)图中A、B、C三点所对应的生长素浓度称为最适浓度。
(4)图中曲线AA′、BB′、CC′反映生长素对植物生长的促进作用随浓度的增大逐渐减弱。
(5)由此得出生长素作用特点为:
两重性;可由下列哪几个实例体现?
②③
①茎的背地生长 ②根的向地生长 ③顶端优势 ④茎的向光生长
其他植物激素
判断下列激素的生理作用
①生长素 ②细胞分裂素 ③赤霉素 ④脱落酸 ⑤乙烯
(1)促进果实成熟:
⑤。
(2)促进种子发芽:
②③。
(3)促进植物生长:
①③。
(4)诱导愈伤组织分化成根或芽:
①②。
(5)延缓叶片衰老:
①②。
(6)促进果实坐果和生长:
①②③。
维度2——巧深化·疑难突破
有关生长素的生理作用曲线分析
1.生长素的生理作用
(1)作用机理:
促进细胞纵向伸长生长。
(2)作用特点——两重性:
生长素对根和茎的生长,都是低浓度促进生长,高浓度抑制生长。
植物的不同部位对相同浓度的生长素有不同的反应,对生长素的敏感程度:
根>茎。
【特别提醒】
不要将上图中ab段对应生长素浓度理解为抑制根生长浓度,该浓度范围仍体现生长素的促进作用,只是促进作用逐渐减弱。
(3)影响因素
①生长素浓度及器官种类(如上图)
②不同种类的植物
同一浓度的生长素作用于不同植物,引起的生理效应不同。
这与不同种类的植物对生长素的敏感性不同有关,如双子叶植物比单子叶植物敏感性高。
如图所示:
2.生长素的双重作用曲线分析
(1)当生长素浓度小于i时均为“低浓度”,高于i时才会抑制植物生长,成为“高浓度”。
(2)曲线中OH段表明:
随生长素浓度升高,促进生长作用增强。
(3)曲线中HC段表明:
随生长素浓度升高,促进生长作用减弱(但仍为促进生长)。
(4)H点表示促进生长的最适宜生长素浓度为g。
(5)C点表示促进生长的“阈值”,即大于C处生长素浓度i,将会使生长受抑制。
3.与生长素有关的实验设计
(1)验证生长素的极性运输只能从形态学上端向形态学下端运输:
①实验操作(如图):
A组
B组
②实验现象:
A组去掉尖端的胚芽鞘向右弯曲生长,B组中去掉尖端的胚芽鞘既不弯曲也不生长。
(2)探究重力和单侧光对生长素分布的影响程度:
①实验操作:
如图所示(注:
A、B盒中幼苗水平放置,A盒下侧有开口,可以进光)。
②结论预测及结论:
a.若A、B中幼苗都向上弯曲生长,只是B向上弯曲程度大,说明重力对生长素分布的影响大于单侧光。
b.若A中幼苗向下弯曲生长,B中幼苗向上弯曲生长,说明单侧光对生长素分布的影响大于重力。
c.若A中幼苗水平生长,B中幼苗向上弯曲生长,说明单侧光对生长素分布的影响等于重力的相应影响。
1.(2013·广东高考)如图为去顶芽对拟南芥主根生长影响的实验结果,分析正确的是( )
A.去顶芽能促进主根生长
B.去顶芽植株不能合成生长素
C.生长素由顶芽向下非极性运输
D.外源生长素能替代顶芽促进主根生长
【解析】 确定是促进生长还是抑制生长,要注意与正常植株进行比较,理解极性运输的含义。
由图可知,与正常植株相比,去掉顶芽后植株主根的长度减小,因此去掉顶芽会抑制主根的生长,A项错误。
去掉顶芽后根尖等分生组织仍能合成生长素,B项错误。
生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,而不能反过来运输,也就是只能单方向地运输,称为极性运输。
生长素由顶芽向下部运输为极性运输,C项错误。
去掉顶芽后施加外源生长素,主根的长度与正常植株几乎相同,故外源生长素能替代顶芽促进主根生长,D项正确。
【答案】 D
其他植物激素的生理作用及应用
1.植物激素间的关系
植物的各种生命活动都不是受单一激素的控制,而是各种激素相互作用的结果(如图1、图2)。
图1
图2
2.其他植物激素的应用
(1)赤霉素及其类似物:
使芦苇、莴苣等植株增高,产量增加;促进种子、马铃薯块茎等的萌发。
(2)细胞分裂素及其类似物:
瓜果、蔬菜和鲜花的保鲜;促进种子的萌发。
(3)脱落酸及其类似物:
水稻种子置于流动的河水或溪水中浸泡一段时间,脱落酸随水流走而含量减少,可使水稻种子早发芽。
(4)乙烯及其类似物:
可用于瓜果的催熟。
【拓展延伸】
植物激素、植物生长调节剂和生长素类似物的区别和联系
(1)区别
①植物激素是由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
②植物生长调节剂是人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质。
③生长素类似物是由人工合成并具有与生长素相似生理效应的化学物质,如:
NAA、2,4-D等。
(2)联系
生长素类似物也是植物生长调节剂,植物激素和植物生长调节剂虽然来源不同,但都能调节植物的生长。
2.(2013·启东高三模拟)研究发现生长素(IAA)和赤霉素(GA)对胚芽鞘、茎枝切段等离体器官均有促进生长的作用。
某研究小组围绕生长素和赤霉素之间的关系进行探究,得到如图一所示结果。
图二表示赤霉素对植物体内生长素含量的调节关系。
下列叙述正确的是( )
图一 生长素(IAA)和赤霉素(GA)
对离体豌豆节间切段伸长的效应 图二 赤霉素对生长
素含量的调节
A.生长素主要由幼嫩的芽、叶和发育中的种子合成,是一种具有调节作用的蛋白质
B.图二中X表示赤霉素对生长素的分解有促进作用,这种作用很可能是通过促进该过程中酶的活性实现的
C.色氨酸一般是由植物的根从土壤中通过被动运输吸收获得
D.根据图一得出的结论有:
IAA和GA均具有促进植物生长的作用,但IAA的促进效应较GA明显;两种激素同时存在时,有明显增效作用
【解析】 生长素可促进细胞纵向伸长,是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内源激素,化学本质不是蛋白质;由图二知赤霉素对茎枝切段的促进生长作用是通过促进色氨酸合成生长素或通过抑制相关酶的活性减少生长素的分解实现的。
【答案】 D
(对应学生用书第74页)
1.(2013·北京高考T3-D)植物体对刺激做出的反应为:
单侧光→植物生长素重新分布→向光弯曲。
(√)
2.(2013·海南高考T7-D)生长素可通过促进乙烯合成来促进茎段细胞伸长。
(×)
【提示】 乙烯的含量高,会抑制生长素对茎段细胞伸长的促进作用。
3.(2013·安徽高考T5-B)温特实验说明了造成胚芽鞘弯曲的刺激是某种化学物质。
(√)
4.(2012·四川高考T4-D)单侧光照射下根的背光生长与生长素的运输有关。
(√)
5.(2012·山东高考T1-A)细胞分裂素在果实生长中起促进作用。
(√)
6.(2011·海南高考T10-D)赤霉菌分泌的赤霉素可促进植物生长。
(√)
【典例】 (2013·浙江六校高三联考)有学者提出了关于植物生长素(IAA)促进生长的“酸生长假说”(如下图所示):
生长素与受体结合,进入细胞,通过信号转导促进质子泵活化,把H+排到细胞壁,细胞壁pH下降,多糖链被破坏而变得松弛柔软,纤维素的纤丝松开,细胞的渗透压下降,细胞吸水,细胞因体积延长而发生不可逆转地增长。
回答下列问题:
(1)无论是植物激素还是动物激素,作用于细胞的首要条件是____________。
(2)由图可知,生长素的运输特点是________。
(3)据图可推测靶细胞上具有的能与激素分子结合的受体蛋白很可能就是________;由材料信息及图示推知:
细胞吸收生长素的方式是________。
(4)又有学者提出了关于植物生长素(IAA)促进生长的“基因活化学说”:
生长素与质膜上的激素受体蛋白结合后,激活细胞内的信使,并将信息转导至细胞核内,使处于抑制状态的基因解除阻遏,________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(请用已学知识完善该理论)。
【研析】 本题考查生长素的作用机理及运输特点、方式以及学生的识图能力。
具体解答过程如下:
审
题
信息1:
“生长素与受体结合”、“信号转导”——可知信息分子首先应该被细胞识别和接受
信息2:
由一个细胞上端、下一个细胞的上端均发生“IAA-+H+→IAAH”进入细胞(而非IAAH→IAA++H+)——推得生长素的运输特点是单向(或极性)运输
信息3:
细胞以“IAA-”形式吸收生长素且需载体——此方式为主动运输
信息4:
由“抑制状态的基因解除阻遏”——可知生长素的作用机理是通过信息分子激活基因,启动转录和翻译
答
题
思考1:
生长素的运输特点、方式
思考2:
激素作用靶细胞的机理
思考3:
基因表达的过程。
破
题
(1)将生长素运输的特点和方式等同,将设问
(2)错答为主动运输
(2)不理解极性运输的含义,误以为“IAA-+H+→IAAH”进细胞,又发生了“IAAH→IAA-+H+”出细胞即为单向运输,将设问(3)第2个空答为自由扩散
【答案】
(1)被细胞识别和接受
(2)单向运输(或形态学上端向形态学下端极性运输)
(3)质膜上的质子泵 主动运输
(4)基因开始转录和翻译,合成新的mRNA和蛋白质,为细胞质和细胞壁的合成提供原料
【方法总结】
1.解答有关生长素发现的实验题目,一定要抓住七个关键点即一个生理作用、两个弯曲原因(内外因)、四个部位(作用部位、感受刺激部位、产生部位、弯曲生长部位)。
2.把握极性运输的真正含义及实例即生长素只能从植物的形态学上端往形态学下端运输,而不能倒转过来运输。
是由遗传物质决定的,而不受重力影响。
茎尖产生的生长素向下运输,再由根基向根尖运输。
常考实验
探究生长调节剂对扦插枝条生根的影响
【考情分析】 近三年来,高考对本实验的考查侧重于生长素及其类似物对植物生长和扦插枝条生根的作用等知识,题目形式以非选择题为主,如2013·新课标全国卷ⅡT29、浙江高考T5;2011·江苏高考T30;2012·安徽高考T6等。
【真题例证】
(2011·江苏高考)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:
图1 图2
(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________、________。
(2)由图1的结果________(填“能”和“不能”)判断0.5μmol/L的激素类似物乙对生根的影响。
为探究3μmol/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________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________作用。
②X浓度、Y浓度和Z浓度之间大小的关系是________________________________________________________________________。
【解析】
(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)由于激素类似物乙的浓度在图中所示浓度范围内对月季插条生根的抑制作用越来越强,因此不能判断0.5μmol/L的激素类似物乙对生根的影响。
为探究3μmol/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,即无激素的培养基(空白对照)、含有3μmol/L的激素类似物甲的培养基、含有0.5μmol/L的激素类似物乙的培养基、同时含有3μmol/L的激素类似物甲和0.5μmol/L的激素类似物乙的培养基。
(3)图2中X浓度对侧芽生长有抑制作用,Y、Z浓度对侧芽生长有促进作用,则X>Y,X>Z,Y与Z之间大小关系不确定。
【答案】
(1)促进生根 抑制生根
(2)不能 4
(3)①抑制 ②X>Y,X>Z,Y与Z之间大小关系不确定
实验中的过程分析及易出现的问题分析
1.过程分析
(1)预实验的目的:
确定生长素促进扦插生根的大致浓度范围。
(2)正式实验分组:
根据预实验确定的大致浓度范围设置浓度梯度,分成不同的实验组,为使实验结果更可靠,还需设置一个添加蒸馏水的对照组。
2.易出现问题分析
(1)分析不同插条的生根情况:
①不能生出不定根:
有可能是枝条上没有芽、枝条倒插等。
②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。
不同的枝条可能生出的不定根的数目多少不一样,如枝条上芽多,则产生的生长素就多,就容易促使不定根的萌发。
(2)分析与本实验相关的其他因素:
①温度要一致。
②设置重复组,即每组不能少于3个枝条。
③可存在两种浓度的生长素,其促进生根的效果基本相同。
(对应学生用书第75页)
生长素的产生、运输及作用机理
考点频度
3年12考
考查特点
10选择题+2非选择题
(2012·新课标全国卷)取生长状态一致的燕麦胚芽鞘,分为a、b、c、d四组。
将a、b两组胚芽鞘尖端下方的一段切除,再从c、d两组胚芽鞘中的相应位置分别切取等长的一段,并按下图中所示分别接入a、b两组胚芽鞘被切除的位置,得到a′、b′两组胚芽鞘。
然后用单侧光照射,发现a′组胚芽鞘向光弯曲生长,b′组胚芽鞘无弯曲生长,其原因是( )
A.c组尖端能合成生长素,d组尖端不能
B.a′组尖端能合成生长素,b′组尖端不能
C.c组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输,d组尖端的生长素不能
D.a′组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输,b′组尖端的生长素不能
【解析】 胚芽鞘的尖端都能合成生长素,所以A、B两项错误。
生长素的运输是只能从形态学上端运输到形态学下端的极性运输,C项错误。
据题干可知,a′中接入的茎段的形态学上端连接胚芽鞘尖端,形态学下端连接茎,所以生长素可以向基部运输,因此胚芽鞘向光弯曲生长;b′中接入的茎段的形态学下端连接胚芽鞘尖端,形态学上端连接茎,故生长素不能向基部运输,因此胚芽鞘无弯曲生长。
【答案】 D
角度
备考看点
植物生长素的发现和作用
1.有关生长素发现的典例。
2.生长素的运输(特点、方式)。
3.生长素的两重性与坐标曲线的综合。
4.生长素的生理作用的实验设计
探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用
1.实验材料的选择要求。
2.无关变量自变量的分析。
3.预实验的目的及正式实验的设计
1.如图表示植物生长素与其对植物生长的促进作用的关系。
下列叙述中,正确的是( )
A.若用燕麦幼苗做向光性实验,且测得其向光侧的生长素浓度为m,则其背光侧的生长素浓度在m和i之间
B.若某水平放置的植物幼苗表现出茎的背地性,且测得茎近地侧生长素浓度为2m,则茎远地侧生长素浓度应小于2m
C.该图解说明了不同的生长素浓度可以达到相同的促进生长的效应
D.该图解说明了低浓度生长素促进生长,高浓度生长素抑制生长
【解析】 此曲线表明,生长素浓度在0~i范围内均是促进生长的,其中在0~g范围内随生长素浓度的增加而促进作用增加,但在g~i范围内随生长素浓度的增加而促进作用减弱。
结合选项判断可知,A选项中背光侧的生长素浓度应在m和2m之间;B选项中茎远地侧生长素浓度应小于m;图解说明了不同的生长素浓度可以达到相同的促进生长的效应,如生长素浓度为m和2m时,促进生长作用相同;该图解不能说明低浓度生长素促进生长,高浓度生长素抑制生长,因为图示生长素浓度均是促进生长的。
【答案】 C
植物激素的应用
考点频度
3年8考
考查特点
5选择题+3非选择题
(2013·浙江高考)光照、赤霉素和赤霉素合成抑制剂对某种植物茎伸长影响的实验结果如下图所示。
下列叙述正确的是( )
A.茎伸长受抑制均由赤霉素合成抑制剂引起
B.赤霉素是影响茎伸长的主要因素之一
C.植物茎伸长与光照时间无关
D.该植物是赤霉素缺失突变体
【解析】 通过分析图示实验结果,理清自变量和因变量的关系,便可得出实验结论。
对照1和4可以得出茎伸长受抑制可由光照时间短引起,对照4和5可以得出茎伸长受抑制可由赤霉素合成抑制剂引起,故A、C两项错误。
对照1和2、5和6可以得出赤霉素是影响茎伸长的因素,故B项正确。
若该植物是赤霉素缺失突变体,加入赤霉素合成抑制剂对其生长应该无影响,但对照4和5,说明该假设不成立,故D项错误。
【答案】 B
角度
备考看点
五大类植物激素的作用
1.植物激素的产生、分布部位及作用。
2.植物激素间的关系
植物激素的应用
1.植物激素在生产中的应用实例。
2.探究植物激素生理作用有关的实验设计
2.(2013·桐乡高三模拟)下图为小麦籽粒形成过程中各种植物激素的含量变化,据图判断下列叙述不正确的是( )
A.从曲线所示的小麦籽粒形成全程看,各时期均有多种植物激素相互作用共同调节
B.小麦鲜籽粒质量鲜重增加的趋势与IAA最相似,所以IAA比另外两种激素更重要
C.6月29日玉米素相对值最高,这与该时期小麦籽粒进行旺盛的有丝分裂相关
D.GA3在小麦籽粒形成早期和中期含量较高,说明GA3可以在未成熟种子中合成
【解析】 从图示小麦籽粒形成过程中各种植物激素的含量变化可以看出,植物的生长和发育受多种激素的综合调节;小麦籽粒质量的增加是细胞分裂素、赤霉素、生长素共同作用的结果,而不是主要取决于生长素的含量。
【答案】 B
(对应学生用书第179页)
一、选择题
1.(2013·武汉二中高三模拟)赤霉素可以通过提高生长素的含量间接促进植物生长。
图1是为了验证这一观点的实验方法,图2是生长素合成与分解的过程示意图。
下列说法不正确的是( )
图1 图2
A.若对1号幼苗施加了赤霉素,则放置琼脂块的去尖端胚芽鞘向右弯曲生长
B.若赤霉素是通过促进生长素的合成来提高生长素的浓度,则可以提出假设:
赤霉素通过促进生长素基因的转录,从而翻译出更多的生长素
C.图1中放在两个相同琼脂块上的幼苗尖端的数量应该相等
D.若继续探究赤霉素提高生长素含量的机理,则可以提出以下假设:
赤霉素促进生长素的合成、赤霉素抑制生长素的分解、赤霉素促进生长素的合成同时抑制生长素分解
【解析】 生长素的化学本质不是蛋白质,B项中“翻译出更多的生长素”说法有误,赤霉素可能通过控制生长素合成酶的合成间接促进植物的生长。
【答案】 B
2.(2013·天津蓟县高三模拟)下列关于植物激素的叙述错误的是( )
A.燕麦胚芽鞘的向光性体现了生长素的两重性
B.生长素有极性运输现象,该现象和单侧光照无关
C.芦苇生长期用一定浓度的赤霉素溶液处理可增加产量
D.在植物体内,植物激素自身的合成受基因组控制
【解析】 生长素作用两重性是指既能促进生长又能抑制生长。
燕麦胚芽鞘向光性的原因是背光侧细胞生长快。
【答案】 A
3.(2013·江南十校高三模拟)下列有关植物生长素发现及应用的叙述中正确的是( )
A.温特的实验中生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是主动运输
B.燕麦胚芽鞘中生长素的极性运输与光照方向无关
C.顶芽生长占优势时侧芽生长素的合成受到抑制
D.在太空失重状态下植物激素不能进行极性运输,根失去向地生长的特征
【解析】 主动运输为物质出入细胞的运输方式,A项错误;极性运输是由形态学上端向形态学下端运输,与光照、是否受重力无关;顶芽的生长素向侧芽运输,使侧芽部位积累生长素生长受到抑制,但侧芽生长素的合成照样进行。
【答案】 B
4.(2013·兖州高三模拟)下列关于“探究生长素类似物促进植物生根的最适浓度”实验叙述,错误的是( )
A.除了扦插枝条以外,其他实验条件均要相同
B.每根枝条上应保留有相同数量的芽
C.可用单位时间每根枝条生根数作为记录指标
D.相同浓度作用下,不同的生长素类似物不一定产生相同的生根效果
【解析】 实验过程中,探究生长素类似物促进生根的最适浓度时,除设置不同浓度梯度的生长素类似物浓度外,其他条件都完全相同,由此判断A项说法错误。
【答案】 A
5.(2013·浙江五校联盟联考)甲图是水平放置在黑暗环境的植物的生长素运输情况,乙图是不同浓度生长素对顶芽和根部生长的生理作用,丙图是来自同种植物相同部位的茎段。
下列说法正确的是( )
图甲 图乙 图丙
A.根部向地生长,且根部与顶芽近地侧生长素浓度相等时,则其浓度范围为(c—d)mol/L
B.图乙中曲线②代表的是根
C.图甲中生长素水平方向①②的运输方式是自由扩散
D.将丙图两茎段正确插在相同且适宜的环境中易存活的是②
【解析】 根部与顶芽近地侧生长素浓度相等时,此浓度对根起抑制作用,结合乙图知浓度应在(c—d)mol/L;由于根对生长素的敏感性大于芽,则乙图中的①表示根;生长素的运输是极性运输,为主动运输;丙图中的①有幼芽,产生较多的生长素,易于成活。
【答案】 A
6.(2013·江西重点名校联考)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(不考虑加入外源物质后对植物自身激素合成的影响),先加入CaCl2溶液,后在a、b、c某点加入赤霉素,结果如下图所示。
下列叙述中正确的是( )
A.一定浓度的CaCl2溶液对胚轴细胞壁的伸展起到了促进作用
B.加入赤霉素溶液的时间最可能是在图中的c点
C.b~c段赤霉素促进茎伸长的可能原因是赤霉素消除了CaCl2的影响
D.在a点只有CaCl2溶液促进胚轴细胞壁的伸展
【解析】 读图知CaCl2溶液对胚轴细胞壁的伸展起抑制作用,A、D项错误;赤霉素能促进茎的伸长,图示的b点后生长速率快速上升,由此判断最可能是在图中的b点加入了赤霉素;b~c段胚轴生长速率不断增加,可能是加入的赤霉素消除了CaCl2的影响。
【答案】 C
7.(2013·九江高三模拟)如图1是将含有生长素的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘的一侧,胚芽鞘弯曲的情况(弯曲角度用A表示);图2是生长素对胚芽鞘生长的促进作用示意图。
据此判断下列说法
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