2024届人教版高考生物一轮复习重点研究“植物激素调节的相关实验探究”学案

这是一份2024届人教版高考生物一轮复习重点研究“植物激素调节的相关实验探究”学案，共12页。
第 2 讲　重点研究“植物激素调节的相关实验探究”植物激素的发现和功能大都是通过实验发现的，以生长素发现中科学实验的方法和原理为素材，通过实验分析题形式考查植物激素的功能和相互关系是高考命题的主要形式。考查角度多是联系生产、生活实际，考查生长素的合成、运输、对细胞的影响以及与其他激素的关系等，另外，有关植物生长调节剂作用的探究实验也是一个重要的命题点。通过对植物激素相关实验探究的考查，有助于考生科学思维、科学探究等学科素养的培养。 1．(2022·山东高考)石蒜地下鳞茎的产量与鳞茎内淀粉的积累量呈正相关。为研究植物生长调节剂对石蒜鳞茎产量的影响，将适量赤霉素和植物生长调节剂多效唑的粉末分别溶于少量甲醇后用清水稀释，处理长势相同的石蒜幼苗，鳞茎中合成淀粉的关键酶AGPase的活性如图。下列说法正确的是(　 )A．多效唑通过增强AGPase活性直接参与细胞代谢B．对照组应使用等量清水处理与实验组长势相同的石蒜幼苗C．喷施赤霉素能促进石蒜植株的生长，提高鳞茎产量D．该实验设计遵循了实验变量控制中的“加法原理”解析：选D　由图可知，多效唑可以增强AGPase活性，促进鳞茎中淀粉的合成，间接参与细胞代谢，A错误；由题干信息“适量赤霉素和植物生长调节剂多效唑的粉末分别溶于少量甲醇后用清水稀释”可知，对照组应使用等量的甲醇—清水稀释液处理，B错误；由题图可知，赤霉素降低AGPase的活性，进而抑制鳞茎中淀粉的积累，根据石蒜地下鳞茎的产量与鳞茎内淀粉的积累量呈正相关，喷施赤霉素不能提高鳞茎产量，反而使得鳞茎产量减少，C错误；与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”，用外源激素赤霉素和植物生长调节剂多效唑处理遵循了实验变量控制中的“加法原理”，D正确。2．(2021·湖南高考改编)独脚金内酯(SL)是近年来新发现的一类植物激素。SL合成受阻或SL不敏感突变体都会出现顶端优势缺失。现有拟南芥SL突变体1(max1)和SL突变体2(max2)，其生长素水平正常，但植株缺失顶端优势，与野生型(W)形成明显区别；在幼苗期进行嫁接试验，培养后植株形态如图所示。据此分析，下列叙述错误的是(　 )A．SL不能在产生部位发挥调控作用B．max1不能合成SL，但对SL敏感C．max2对SL不敏感，但根能产生SLD．推测max2_S＋max1_R表现顶端优势缺失解析：选A　根据题干信息可知，SL能够使植株出现顶端优势现象；图①中max1的地上部分和野生型(可以产生SL)的根结合，恢复了顶端优势，说明max1不能合成SL，②中max2的地上部分和野生型(W)的根结合，没有恢复顶端优势，说明max2对SL不敏感。根据野生型(W)和③、④的生长情况进行分析，野生型(W)可以产生SL，且W和③、④地上部分都表现出了顶端优势，说明SL可以在产生部位(地上部位)发挥调节作用，A错误；根据分析，max1没有表现出顶端优势，但当其地上部分和野生型(W)植株的根进行嫁接后(①)，就表现出了顶端优势，说明其自身不能产生SL，由于野生型(W)产生的SL从根运输至地上部分，所以max1接受了SL，表现出顶端优势，因此对SL敏感，B正确；根据分析，②中max2的地上部分和野生型(W)的根结合，没有恢复顶端优势，说明max2对SL不敏感，又从⑤中(max1不能产生SL，但当其与max2结合后，表现出了顶端优势)可知，max2的根产生了SL，运输至地上部分，使地上部分表现出顶端优势，C正确；当max2的地上部分和max1的根结合后max2对SL不敏感，因此不会表现出顶端优势，即表现为顶端优势缺失，D正确。3．(2019·全国卷Ⅱ)某研究小组切取某种植物胚芽鞘的顶端，分成甲、乙两组，按如图所示的方法用琼脂块收集生长素，再将含有生长素的琼脂块置于去顶胚芽鞘切段的一侧，一段时间后，测量胚芽鞘切段的弯曲程度(α角)，测得数据如表，据此回答问题。分组甲乙琼脂块—左右α角20.4°9.0°9.1°(1)生长素在胚芽鞘中的运输属于极性运输，这种运输的方向是________________________。(2)图中α角形成的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)据表可知乙组中左、右两侧的琼脂块所引起的α角基本相同，但小于甲琼脂块所引起的α角，原因是_________________________________________________________________。解析：(1)植物生长素的极性运输是指生长素只能从植物形态学上端向形态学下端运输。(2)生长素的产生部位是胚芽鞘尖端，其作用是促进植物生长。切去顶端的胚芽鞘切段不再生长，但在切口处放上含有适宜浓度生长素的琼脂块后，生长素向下运输，胚芽鞘切段将继续生长。图中在胚芽鞘切段左侧放上含有生长素的琼脂块，琼脂块中的生长素进入胚芽鞘左侧，使该侧生长素浓度高于右侧，细胞生长的速度大于右侧，形成α角。(3)生长素在胚芽鞘顶端能进行横向运输和极性运输。生长素不能透过云母片，乙中插入云母片导致生长素只能向下运输，左、右两侧琼脂块中生长素含量几乎相等，约是甲图琼脂块中生长素含量的一半。左、右两侧琼脂块中生长素的促进作用大体相等，所引起的α角基本相同；甲琼脂块中生长素对胚芽鞘生长的促进作用大于乙中左、右两侧琼脂块中生长素的促进作用，所引起的α角大于乙中左、右两侧琼脂块所引起的α角。答案：(1)从形态学上端到形态学下端　(2)琼脂块中的生长素进入胚芽鞘切段的左侧，使胚芽鞘左侧的生长素浓度高于右侧，引起胚芽鞘左侧生长快于右侧，形成α角　(3)乙左右两侧琼脂块中的生长素含量基本相同，但小于甲琼脂块中生长素的含量知能集成(一)　探索植物生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度1．实验原理(1)生长素类调节剂对植物插条的生根情况有很大的影响，在不同浓度、不同时间下处理插条，其影响程度不同。(2)生长素类调节剂的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，生长最快。2．实验步骤制作插条把形态、大小一致的插条分成多组，每组3个配制梯度溶液取生长素类调节剂按照不同的比例稀释成多份处理插条①浸泡法：把插条的基部浸泡在配制好的溶液中，深约3 cm，处理几小时至一天。(适宜溶液浓度较低时)；②沾蘸法：把插条基部在浓度较高的药液中沾蘸一下(约5 s)，深约1.5 cm实验培养把每组处理过的枝条下端依浓度梯度从小到大分别放入盛清水的托盘中，并放在适宜温度下培养观察记录实验结果一段时间后观察插条的生根情况，并记录所得到的数据分析结果得出结论可对小组得出的实验结果以表格或者曲线的形式分析，并分析实验结果和实验预测是否一致，得出实验结论3.结果分析由曲线可知，促进插条生根的最适浓度是A点对应的生长素类调节剂浓度，在A点两侧，存在促进生根效果相同的两个不同浓度。4．注意事项(1)需进行预实验：预实验可以为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性，以免由于设计不周、盲目开展实验而造成人力、物力和财力的浪费。(2)控制无关变量：无关变量在实验中的处理要采用等量性原则。如选用相同的花盆、相同的植物材料，插条的生理状况、带有的芽数相同，插条处理的时间长短一致等。(3)处理插条。①生长素类调节剂处理插条可用浸泡法(溶液浓度较低)或沾蘸法(溶液浓度较高，处理时间较短)。②处理时插条上下不能颠倒，否则插条不能成活。③扦插时常去掉插条成熟叶片，原因是去掉成熟叶片能降低蒸腾作用，保持植物体内的水分平衡。[典例]　茶一般以茶树的顶芽和幼叶制成。请回答下列有关问题：(1)采茶主要集中在春、秋两季。随着采摘批次的增加，新梢的数量大大增加，从激素调节的角度看，原因是____________________________。(2)茶树常采用扦插繁殖。研究小组为探究不同浓度A235(植物生长调节剂，需用酒精溶解)对茶树插条生根的影响，完成了一组预实验，结果如图。①该实验的自变量是________________；从图中可知，此实验的对照有两大类：一是用________处理插条，作为空白对照；二是用________________________处理插条进行相互对照。②从预实验的结果可知，A235浓度为15 mg·L－1时对茶树插条生根具有________(填“抑制”或“促进”)作用。③若要探究A235促进茶树插条生根的最适浓度，还应增设实验组，从图中数据判断，A235浓度的取值应设在______________mg·L－1。④用A235处理茶树插条生根比较简便的方法有____________和____________。两种方法相比，所用的浓度较低，所需处理时间较长的是____________法。[解析]　(1)采茶过程是摘除顶芽的过程，摘除顶芽后，侧芽部位生长素来源被暂时阻断，侧芽部位生长素浓度降低，顶端优势解除，促进侧枝生长。(2)①由图示可知，该实验的自变量是A235的浓度；此实验的对照有两大类：一是用酒精处理插条(A235需用酒精溶解)，作为空白对照；二是用不同浓度的A235溶液处理插条进行相互对照。②分析题图实验结果可以知道，与空白对照相比，A235浓度为15 mg·L－1时茶树插条生根数量多于空白对照组，因此，A235浓度为15 mg·L－1时对茶树插条生根具有促进作用。③分析题图可知，A235溶液为8 mg·L－1时生根数量是45.5条，12 mg·L－1时是52.0条，15 mg·L－1时是23.0条，因此A235促进插条生根的最适宜浓度在8～15 mg·L－1之间，要探究A235促进茶树插条生根的最适浓度，还应增设浓度在8～15 mg·L－1的实验组。④用A235处理茶树插条生根比较简便的方法有沾蘸法和浸泡法。两种方法相比，所用的浓度较低，所需处理时间较长的是浸泡法。[答案]　(1)解除了顶端优势，侧枝生长　(2)①A235的浓度　酒精　不同浓度的A235溶液　②促进　③8～15　④沾蘸法　浸泡法　浸泡[针对训练]1．下列有关“探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”实验的叙述，正确的是(　 )A．不同浓度的生长素类调节剂，对插条生根的影响不会相同B．可用插条生根的平均数量或平均长度作为实验因变量观察指标C．为使实验结果准确可靠，实验所用插条不能带有芽或幼叶D．进行正式实验前不需做预实验解析：选B　生长素的作用具有两重性，在最适浓度的两侧，总会找到一个低浓度和一个高浓度，它们对促进生根的效果相同，A错误；可用插条生根的平均数量或平均长度作为实验因变量观察指标，B正确；实验所用插条可以带有芽或幼叶，但要保证各枝条的芽或幼叶情况相同，C错误；在正式实验之前一般要做一个预实验，目的是为正式实验摸索条件，避免浪费，D错误。2．为探究生长素类调节剂对根生长的影响，科研人员以月季为实验材料进行以下实验：对月季茎段插条施用不同浓度的NAA溶液，10天后对其主根长度和侧根数目分别进行计数，结果如表。关于此实验，下列说法正确的是(　 )NAA浓度/ (×10－7 mol·L－1)05101520主根长度(相对值)10.90.70.50.3侧根数目/个46863A．在没有用NAA处理的一组中，月季茎段根的生长与生长素无关B．最适宜月季插条主根生长的NAA浓度在5×10－7mol/L左右C．促进月季插条侧根生长的最适宜NAA浓度一定在5×10－7～1.5×10－6 mol/L之间D．本实验可以证明生长素类调节剂对月季插条主根长度及侧根数目均具有两重性解析：选C　在没有用NAA处理的一组中，月季茎段根的生长与内源生长素有关，A错误；由表格数据确定最适宜月季插条主根生长的NAA浓度在0～5×10－7mol/L之间，B错误；据表可知，促进月季插条侧根生长的最适宜NAA浓度一定在5×10－7～1.5×10－6 mol/L之间，C正确；本实验不能证明生长素类调节剂对月季插条主根长度具有两重性，D错误。知能集成(二)　对照法验证生长素的产生部位与运输特点1．验证生长素的产生部位在尖端(1)实验组：取放置过胚芽鞘尖端的琼脂块，置于去掉尖端的胚芽鞘一侧(如图甲)。(2)对照组：取未放置过胚芽鞘尖端的空白琼脂块，置于去掉尖端的胚芽鞘一侧(如图乙)。2．验证生长素的横向运输发生在尖端(1)实验操作(如图)：(2)实验现象：装置a中胚芽鞘直立生长，装置b和c中胚芽鞘弯向光源生长。3．验证生长素只能是从形态学上端运输到下端(1)实验操作(如图)：(2)实验现象：A组去掉尖端的胚芽鞘向右弯曲生长，B组去掉尖端的胚芽鞘不生长不弯曲。4．探究重力和单侧光对生长素分布的影响程度(1)实验操作：如下图所示(A盒下侧有开口，可以进光)。(2)结果预测及结论：①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。②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。③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与重力相等。5．验证生长素在果实发育中的作用及合成部位(1)原理：果实发育与生长素的关系。①阻断生长素来源：如果切断生长素的自然来源(不让其受粉或除去正在发育中的种子)，则果实会因缺乏生长素而停止发育，甚至引起早期脱落。②在没有受粉的雌蕊上涂抹一定浓度的生长素溶液，子房正常发育为果实，因为没有受精，所以果实内没有种子。(2)过程：相同黄瓜植株的雌花，A组自然生长；B组开花前进行套袋处理；C组开花前进行套袋处理，以后人工涂抹一定浓度的生长素。(3)结果：A组发育成有子黄瓜，B组不发育，C组发育成无子黄瓜。(4)结论：生长素是果实发育所必需的。[典例]　科学家以绿色向日葵下胚轴为材料对植物的向光性进行了探究，得到的结果如下表所示。项目生长素百分比/%黄质醛百分比/%弯曲的角度 向光侧背光侧向光侧背光侧用单侧光照射前50.149.949.950直立生长用单侧光照射后505065.535.5弯向光源15.1° (1)从表中，可以推测黄质醛对向日葵的生长具有____________作用。(2)有人对黄质醛分布提出了以下三种假设：假设1：黄质醛由背光侧向向光侧发生了横向运输；假设2：光照可以促进向光侧的黄质醛的合成；假设3：光照使背光侧的黄质醛部分分解了。现提供向日葵下胚轴、云母片、琼脂块、单侧光源。请设计实验确定是这三种假设中的哪一种？设计方案：注：第一组放在黑暗环境下，向日葵下胚轴中间用云母片隔开，下面放了A、B两个琼脂块。第二组是在单侧光下，向日葵下胚轴中间用云母片隔开，下面放了A′、B′两个琼脂块。①若_______________________________________________________________________________________________________________________________________________，则说明假设2是正确的。②若_______________________________________________________________________________________________________________________________________________，则说明假设3是正确的。③但是这两组实验都无法说明假设1是否正确，请在方框中补充一个实验组来验证假设1是正确的，并描述预期的实验现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]　(1)分析表格中的数据，用单侧光照射后，向光侧的黄质醛含量增加，背光侧黄质醛含量减少，植物表现为弯向光源生长，即向光侧生长没有背光侧快，说明黄质醛对向日葵的生长具有抑制作用。(2)①第一组、第二组的不同点是是否有单侧光照；若假设2正确，则A′的黄质醛含量高，且第二组的黄质醛总量高于第一组，故实验结果应该是若A′的黄质醛浓度大于A的黄质醛浓度；B′的黄质醛浓度等于B的黄质醛浓度。②若假设3正确，则B′的黄质醛浓度小于A′的黄质醛浓度，且第二组的黄质醛总量小于第一组的，故实验结果应该为B的黄质醛浓度大于B′的黄质醛浓度；A′的黄质醛浓度等于A的黄质醛浓度。③若要证明假设1，第一、二组设计都不合适，因为中间插入了云母片，阻止了黄质醛的横向运输，无法证明黄质醛的运输情况，所以需要设计第三组实验，不插入云母片、有单侧光；若假设1正确，则第三组中黄质醛总量与第二组总量相等，只是第三组向光侧黄质醛浓度高，背光侧浓度低。图示及现象见答案。  [答案]　(1)抑制　(2)①A′的黄质醛浓度大于A的黄质醛浓度；B′的黄质醛浓度等于B的黄质醛浓度　②B的黄质醛浓度大于B′的黄质醛浓度；A′的黄质醛浓度等于A的黄质醛浓度　③如图所示　a的黄质醛浓度大于A′的黄质醛浓度；b的黄质醛浓度小于B′的黄质醛浓度；a＋b的黄质醛浓度等于A′＋B′的黄质醛浓度[归纳拓展]　植物激素实验方法的四个“关键字”插指在植株的某些部位插入云母片或薄的玻璃片，影响植物激素的转移。通过变换“插”的位置和方式，影响植物激素的水平分布或极性运输切即切掉，指通过切除植物的某些器官来验证影响植物激素的产生情况收即收集，通常用琼脂或羊毛脂膏收集来自茎尖或其他器官所产生的植物激素补通过喷洒、涂抹或借助于羊毛脂膏、琼脂等补充植物激素，观察或检测其作用 [针对训练]1．在植物的顶端优势中，相关植物激素对植物生长有不同的影响，如表是植物生理爱好者进行的实验及结果。下列相关叙述正确的是(　 )组别甲乙丙丁处理方式不做处理用细胞分裂素处理侧芽用赤霉素处理顶芽切除顶芽，赤霉素处理切口侧芽生长情况生长受抑制抑制作用解除，侧芽生长抑制作用增强快速生长A．由实验组结果可推知，侧芽部位生长素含量越高侧芽生长越快B．由甲、乙组可知，细胞分裂素一定可加速顶芽中生长素的分解C．从甲、丙组推知，用赤霉素处理顶芽可能使顶芽快速生长D．由丙、丁组推测，赤霉素对侧芽生长无任何影响而主要与顶芽有关解析：选C　由顶端优势可知，侧芽部位生长素含量越高，侧芽生长越慢，A错误；由甲、乙组可知，细胞分裂素可以解除顶端优势，但不一定可加速顶芽中生长素的分解，B错误；从甲、丙组推知，用赤霉素处理顶芽，侧芽抑制作用增强，所以推测赤霉素可能具有与生长素类似的作用，从而使顶芽快速生长，C正确；由丙、丁组推测，赤霉素对侧芽生长的影响可能与顶芽有关，D错误。2．某生物兴趣小组为了探究生长素的作用部位及运输方向，用若干置于黑暗中的玉米胚芽鞘进行了以下两个实验：①将一部分胚芽鞘用黑色碳素笔从尖端画一条直线至最下端，如图1所示，培养2～3天后观察a、b段直线颜色的深浅(注：胚芽鞘长度变化引起颜色深浅变化)；②将一部分胚芽鞘去除尖端2 mm，在其上端放置一块含生长素的琼脂块，在其下端放置空白琼脂块，如图2所示。下列分析错误的是(　 )A．每组实验均需要使用多个胚芽鞘的目的是排除偶然因素的影响B．一段时间后，若图1中a段碳素笔线的颜色比b段深则说明b段是生长素的作用部位C．一段时间后，若图2中下端的琼脂块收集到生长素则说明生长素在该处为极性运输D．若将图2上端琼脂块置于该胚芽鞘切面的左侧并进行左侧单侧光照射，则胚芽鞘将向右弯曲生长解析：选C　每组实验均需要使用多个胚芽鞘进行平行重复，目的是避免实验的偶然误差，A正确；若图1中a段碳素笔线的颜色比b段深，则说明b段细胞伸长，b段是生长素的作用部位，B正确；将含有生长素的琼脂块置于去掉胚芽鞘的尖端即放置于形态学的上端，一段时间后下端的琼脂块收集到生长素，则说明生长素从形态学的上端运往了形态学的下端，可能是受重力因素的影响，不能得出发生了极性运输，若要说明发生了极性运输还需要增加胚芽鞘倒置的对照，C错误；琼脂块不能感受单侧光的刺激，将含有生长素的琼脂块置于胚芽鞘的左侧，则左侧生长素含量多，生长快，胚芽鞘将向右弯曲生长，D正确。