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备战2025届新高考生物一轮总复习第8单元稳态与调节第38讲植物生长素及其生理作用课件
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这是一份备战2025届新高考生物一轮总复习第8单元稳态与调节第38讲植物生长素及其生理作用课件，共60页。PPT课件主要包含了素养目标，单侧光，3拜尔实验，不均匀，4温特实验，琼脂块，生长素，产生部位，作用部位，色氨酸等内容，欢迎下载使用。
考点一 植物生长素的发现
1.生长素的发现过程(1)达尔文父子实验
(2)鲍森·詹森实验
说明:该实验的不足之处在于无法排除 的结论。
琼脂片可能导致胚芽鞘生长
①该实验在黑暗中进行,其目的是 。②该实验的不足之处是 。
排除光照可能对实验结果造成的干扰
无法证明尖端是否产生某种物质
2.植物激素的概念:由植物体内产生,能从 运送到 ,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。 3.生长素的产生、运输和分布(1)合成部位:主要是 。 (2)来源:由 转变而来。 (3)分布部位:植物体各器官中都有分布,相对集中地分布在 的部分。
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
教材深挖1.[选择性必修1第93页“思考·讨论”]植物激素与动物激素的异同。
2.[选择性必修1第95页“思维训练”]为证明生长素在胚芽鞘中的极性运输,某同学设计了如图所示实验,一段时间后,发现位于形态学下端的琼脂块逐渐有了生长素。
本实验能否得出“生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端”这一结论?为什么?欲得出上述结论应怎样改进才能使实验更具说服力?
提示 不能。因为仅就该实验只能证明“生长素可以从胚芽鞘形态学上端运往形态学下端”,而不能证明“生长素不能由形态学下端运往形态学上端”。应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下、形态学下端朝上的实验,以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端,如图所示。
链高考·前挂后连(1)温特证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质未采用同位素标记法。[2020·江苏卷]( )(2)生长素的极性运输需ATP水解提供能量。[2019·天津卷]( )(3)植物幼嫩叶片中的色氨酸可转变为生长素。[2015·全国Ⅰ卷]( )(4)成熟茎韧皮部中的生长素可以进行非极性运输。[2015·全国Ⅰ卷]( )
1.植物向光性的原因分析
解释1∶单侧光照射下,向光面的生长素横向运输,向背光面转移。解释2∶单侧光照射下,向光面的生长素被分解。解释3∶单侧光照射下,抑制生长的物质分布不均匀。
若解释1正确,则a~d四个琼脂块中生长素的含量关系为c>a=b>d。若解释2正确,则a~d四个琼脂块中生长素的含量关系为c=a=b>d。若解释3正确,则a~d四个琼脂块中生长素的含量关系为a=b=c=d。
2.不同处理条件下植物向性运动的结果分析
练思维·考教衔接[2019·全国Ⅱ卷]某研究小组切取某种植物胚芽鞘的顶端,分成甲、乙两组,按下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),测得数据如下表。据此回答问题。
(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 。提示 从形态学上端到形态学下端 (2)图中α角形成的原因是 。提示 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)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 。 提示 乙组左、右两侧琼脂块中的生长素含量基本相同,但小于甲组琼脂块中生长素的含量
考向一 结合植物生长素的发现历程,考查科学探究1.(2023·广东珠海调研)关于植物生长素的科学发现史,下列叙述错误的是( )A.达尔文的实验提出胚芽鞘尖端受单侧光刺激后向下面的伸长区传递某种“影响”B.鲍森·詹森的实验证明胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片C.拜尔的实验证明胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的D.温特的实验证明胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质——吲哚乙酸引起的
解析 温特的实验证明造成胚芽鞘弯曲生长的影响确实是一种化学物质,并命名为生长素,但并未揭示其本质,D项错误。
2.如图是生长素发现过程中达尔文实验和温特实验的示意图。下列关于实验的叙述,正确的是( )A.图甲实验中单侧光强度和时间是无关变量,是否表现出向光性为因变量B.由图甲实验得出的结论是尖端产生的物质向下运输,促进尖端下部生长C.图乙实验自变量是琼脂块是否与尖端接触,因变量为是否表现出向光性D.图乙实验证明了尖端能产生促进其下部生长的物质,并证实为吲哚乙酸
解析 图甲为达尔文实验,自变量是锡箔遮盖的部位,是否表现出向光性是因变量,单侧光的强度和时间是无关变量,结论是感受单侧光的部位是胚芽鞘的尖端,A项正确,B项错误;图乙为温特实验,自变量是琼脂块是否与尖端接触,因变量为是否弯曲生长,这里弯曲生长没有光的影响,温特命名促进生长的物质为生长素,后来由其他人证明生长素的化学本质是吲哚乙酸,C、D两项错误。
考向二 结合生长素的合成、运输与分布,考查生命观念3.生长素极性运输的化学渗透偶联学说的基本观点:生长素以弱酸的形式经输入载体协同运输(能量由跨膜质子电位提供)进入细胞,在细胞质中生长素主要以离子形式存在并大量积累。离子形式的生长素通过分布于细胞基部的输出载体顺浓度梯度输出细胞,正是由于输出载体在细胞中的极性分布决定了生长素的极性运输。下列叙述错误的是( )A.植物体内的生长素多为IAA,合成它的原料是色氨酸B.若要研究输出载体在生长素极性运输中的作用,可利用其抑制剂设计实验C.生长素的输入、输出载体都能转运生长素,空间结构相同D.生长素的极性输出载体大多分布在幼嫩组织细胞中
解析 生长素是一类激素,IAA是人类最早发现的一种生长素,植物体内的生长素也多为IAA,其合成原料是色氨酸,A项正确;若要研究输出载体在生长素极性运输中的作用,输出载体即为实验自变量,可利用其抑制剂控制输出载体来设计实验,B项正确;生长素的输入、输出载体虽然都能转运生长素,但是运输的方向不同,其空间结构也不相同,C项错误;生长素的合成部位主要集中在植物的幼嫩部位,其输出载体大多分布在幼嫩组织细胞中,D项正确。
4.(2023·山东临沂质检)某同学于黑暗中在某植物的A、D、F处涂抹等量的14C-IAA溶液,以实验初始时14C-IAA溶液的放射性强度为100%,一段时间后,分别检测B、C、E处的相对放射性强度,结果如下表所示。
下列叙述不正确的是( )A.该实验证明生长素可进行极性运输和非极性运输B.黑暗条件可以排除光照对生长素运输的影响C.B、E对照说明生长素非极性运输的速率明显快于极性运输的速率D.随着能量供应增多、时间延长,B、C、E处的14C-IAA将持续增多
解析 在A处涂抹14C-IAA溶液,一段时间后在B处检测到了放射性,说明生长素可进行极性运输,在D、F处涂抹14C-IAA溶液,一段时间后在C、E处检测到了放射性,说明生长素可进行非极性运输,A项正确;由于芽尖能感受单侧光,并在单侧光下进行横向运输而引起生长素分布不均,所以黑暗条件可以排除光照对生长素运输的影响,B项正确;根据表格中B、E放射性的含量可说明生长素非极性运输的速率明显快于极性运输的速率,C项正确;由于实验中在A、D、F处涂抹的14C-IAA溶液的量是一定的,而且会不断被分解,故随着能量供应增多、时间延长,B、C、E处的14C-IAA不会持续增多, D项错误。
考点二 生长素的生理作用及特点
1.生长素的生理作用
2.生长素的作用特点在浓度较低时促进生长,在 。(1)生长素浓度与所起作用的曲线分析
(2)对生长素的敏感程度曲线分析①不同器官对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:根>芽>茎。
②不同植物对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:双子叶植物>单子叶植物。
用适当浓度的生长素类调节剂来杀死单子叶农田里的双子叶杂草,同时促进单子叶植物的生长。
(3)典型实例——顶端优势①概念:植物的顶芽优先生长而侧芽生长受到抑制的现象。②产生原因:
③解除方法:摘除顶芽。
教材深挖[选择性必修1第94页“思考·讨论”]1.“促进”或“抑制”的作用效果是如何得到的?提示 是相对于生长素处于最低浓度时各器官的生长速度而言的,当生长素浓度过高而“抑制”生长时,器官表现为生长速度减慢,甚至生长停滞。2.不同浓度的生长素对茎生长的促进作用一定不同吗?提示 不一定,在最适浓度的两侧,会有两个不同浓度的生长素对植物产生相同的促进效果。
链高考·前挂后连(1)顶端优势体现了生长素既可促进也可抑制生长。[2021·北京卷]( )(2)幼嫩细胞和成熟细胞对生长素的敏感程度相同。[2015·全国Ⅰ卷]( )(3)用生长素类调节剂处理二倍体番茄幼苗,可得到多倍体番茄。[2015·山东卷]( )(4)带有芽和幼叶的柳条扦插时容易生根,是因为芽和幼叶均能产生IAA。[2019·海南卷]( )(5)IAA先极性运输到尖端下部再横向运输。[2019·江苏卷]( )
1.植物茎的背地性和根的向地性(1)表现
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,则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,则说明单侧光对生长素分布的影响大于重力。③若B中幼苗向上弯曲生长,A中幼苗水平生长,则说明单侧光与重力对生长素分布的影响相同。
3.顶端优势产生原因的实验探究
考向一 结合生长素的相关曲线分析,考查科学思维1.图中曲线c表示某植物茎的生长反应与生长素浓度的关系,如果将同样浓度的生长素施用于根,能反映根生长状况的曲线是( )A.a B.bC.cD.d
解析 根据题意和图示分析,由于不同的器官对生长素的敏感度不同,根比芽敏感,芽比茎敏感,所以与曲线c(表示某植物茎的生长反应与生长素浓度的关系)相比,如果将同样浓度范围的植物生长素施用于根,能反映根生长状况的是曲线a。
考向二 结合实例,考查科学思维2.(2024·广东湛江统考)如图所示,图一是将含有生长素的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧后胚芽鞘弯曲生长的情况(弯曲角度用α表示);图二是生长素对胚芽鞘生长的作用示意图,
由此可以判断,下列说法错误的是( )A.琼脂块中生长素浓度在B点时α具有最大值B.当生长素浓度小于B点浓度时,随生长素浓度的增加α逐渐减小C.只有生长素浓度大于C点浓度时,生长素才会抑制胚芽鞘的生长D.由图二可知,生长素对胚芽鞘的生长作用具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点
解析 琼脂块中生长素浓度在B点时,促进作用最强,胚芽鞘一侧生长最快,其弯曲程度最高,α具有最小值,因此,当生长素浓度小于B点浓度时,随生长素浓度的增加α逐渐减小,A项错误,B项正确;图中C点对应的生长素浓度对胚芽鞘的生长表现为既不促进、也不抑制,高于该浓度后,生长素表现为抑制胚芽鞘的生长,C项正确;由图二曲线可知,生长素对胚芽鞘的生长作用具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点,D项正确。
1.(2023·全国甲卷)植物激素是一类由植物体产生的,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。下列关于植物激素的叙述,错误的是( )A.在植物幼嫩的芽中色氨酸可以转变成生长素B.生长素可以从产生部位运输到其他部位发挥作用C.生长素和乙烯可通过相互作用共同调节植物的生长发育D.植物体内生长素可以作为催化剂直接参与细胞代谢过程
解析 生长素的合成部位是幼嫩的芽、叶和发育中的种子,在这些部位,色氨酸经过一系列反应可以转变成生长素,A项正确。植物激素是由产生部位运输到作用部位的,B项正确。多种植物激素相互作用,共同调节植物的生长发育,C项正确。生长素是植物激素,作为信使传递信息,调节植物的生命活动,不起催化作用,D项错误。
2.(2023·山东卷)拟南芥的向光性是由生长素分布不均引起的,以其幼苗为实验材料进行向光性实验,处理方式及处理后4组幼苗的生长、向光弯曲情况如图表所示。由该实验结果不能得出的是( )
A.结构Ⅰ中有产生生长素的部位B.①②之间有感受单侧光刺激的部位C.甲组的①②之间有生长素分布不均的部位D.②③之间无感受单侧光刺激的部位
解析 乙组在①处切断后,表现为生长慢,可推测产生生长素的部位在结构Ⅰ中,A项正确;乙组在①处切断后,单侧光照射后表现为弯曲,而丙组在②处切断后单侧光照射后表现为不弯曲,可判断①②之间有感受单侧光刺激的部位,B项正确;拟南芥的向光性是由生长素分布不均引起的,根据乙组与丙组处理后的弯曲情况可推知甲组的①②之间有生长素分布不均的部位, C项正确;若判断②③之间是否存在感受单侧光刺激的部位,应分别对②以上部位,②③之间和③以下部位分别进行单侧光刺激,观察弯曲情况,根据本实验则无法进行判断,D项错误。
3.(2021·全国甲卷)生长素具有促进植物生长等多种生理功能。下列与生长素有关的叙述,错误的是( )A.植物生长的“顶端优势”现象可以通过去除顶芽而解除B.顶芽产生的生长素可以运到侧芽附近从而抑制侧芽生长C.生长素可以调节植物体内某些基因的表达从而影响植物生长D.在促进根、茎两种器官生长时,茎是对生长素更敏感的器官
解析 顶芽产生的生长素逐渐向下运输,离顶芽越近的侧芽生长素浓度越高,由于侧芽对生长素浓度比较敏感,因此侧芽的生长发育受到抑制,植株表现出顶端优势,植物顶端优势现象可通过摘除顶芽而解除,A、B两项正确;生长素属于植物激素,能够通过调节植物体内某些基因的表达影响植物生长,C项正确;在促进根、茎两种器官生长时,根对生长素更敏感,D项错误。
4.(2021·福建卷)烟草是以叶片为产品的经济作物。当烟草长出足够叶片时,打顶(摘去顶部花蕾)是常规田间管理措施,但打顶后侧芽会萌动生长,消耗营养,需要多次人工抹芽(摘除侧芽)以提高上部叶片的质量,该措施费时费力。可以采取打顶后涂抹生长素的方法替代人工抹芽。科研人员探究打顶后涂抹生长素对烟草上部叶片生长的影响,实验结果如下图所示。下列分析错误的是( )A.打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输B.打顶后的抹芽措施不利于营养物质向上部叶片转运C.打顶涂抹生长素能建立人工顶端优势抑制侧芽萌发D.打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率
解析 生长素的运输方向是从形态学上端到形态学下端,生长素涂抹处为形态学上端,因此打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输 ,A项正确;打顶后的抹芽措施是为了提高上部叶片的质量,因此该措施利于营养物质向上部叶片转运,B项错误;打顶涂抹生长素能抑制侧芽萌动,相当于建立人工顶端优势抑制侧芽萌发,C项正确;由题图可知,打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率,D项正确。
5.(2023·天津卷)研究人员探究植物根部生长素运输情况,得到了生长素运输方向示意图(图1)。
图1 图2 图3(1)生长素从根尖分生区运输到伸长区的运输类型是 。
(2)图2是正常植物和某蛋白N对应基因缺失型的植物根部大小对比及生长素分布对比。①N蛋白基因缺失,会导致根部变短,并导致生长素在根部 (填“表皮”或“中央”)处运输受阻。 ②如图3,在正常植物细胞中,PIN2蛋白是一种主要分布在植物顶膜的蛋白,推测其功能是将生长素从细胞 运输到细胞 ,根据图3,N蛋白缺失型的植物细胞中,PIN2蛋白分布特点为 。 (3)根据上述研究,推测N蛋白的作用是: ,从而促进了伸长区细胞伸长。
顶膜处最多,侧膜和细胞质中也有分布
促进生长素从细胞质和侧膜等部位向伸长区细胞顶膜集中
解析 (1)据图可知,生长素从根尖分生区运输到伸长区的运输是从形态学的上端向形态学的下端运输,属于极性运输,运输方式是主动运输。(2)①分析图2,N蛋白缺失型个体的根部明显缩短,且据生长素的分布情况可知,伸长区中央部分的生长素较少,据此可推测生长素在根部中央运输受阻。②据图3可知,正常型个体和N蛋白缺失型个体顶膜的PIN2蛋白含量相同,侧膜和细胞质中没有分布,结合图1推测,推测其功能是将生长素从细胞顶膜运输至侧膜和底膜;而N蛋白缺失型的植物细胞中,PIN2蛋白分布特点为:顶膜处最多,侧膜和细胞质中也有分布,但是分布较少,其中细胞质中含量最少。(3)根据上述研究,正常型个体只有顶膜有PIN2蛋白分布,而N蛋白缺失型个体则在多处都有分布,推测N蛋白的作用是促进生长素从细胞质和侧膜等部位向伸长区细胞顶膜集中,从而促进了伸长区细胞伸长。
1.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 。
提示 生长素只能从形态学上端向形态学下端运输,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
2.某同学用两个未知的不同浓度(Cx和Cy)的生长素溶液做实验,测得去尖端的燕麦胚芽鞘的弯曲角度(图1)的值分别为αx、αy,且关系为αx=αy。为了进一步比较Cx和Cy的大小,该同学用去根尖的燕麦胚根做了图2所示的实验,结果胚根向右弯曲生长,则Cx (填“大于”或“小于”)Cy,判断依据是 。 与胚芽鞘相比,胚根对生长素更敏感,胚根向右侧弯曲生长,说明右侧生长素浓度相对较高,抑制了该侧的生长
考点一 植物生长素的发现
1.生长素的发现过程(1)达尔文父子实验
(2)鲍森·詹森实验
说明:该实验的不足之处在于无法排除 的结论。
琼脂片可能导致胚芽鞘生长
①该实验在黑暗中进行,其目的是 。②该实验的不足之处是 。
排除光照可能对实验结果造成的干扰
无法证明尖端是否产生某种物质
2.植物激素的概念:由植物体内产生,能从 运送到 ,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。 3.生长素的产生、运输和分布(1)合成部位:主要是 。 (2)来源:由 转变而来。 (3)分布部位:植物体各器官中都有分布,相对集中地分布在 的部分。
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
教材深挖1.[选择性必修1第93页“思考·讨论”]植物激素与动物激素的异同。
2.[选择性必修1第95页“思维训练”]为证明生长素在胚芽鞘中的极性运输,某同学设计了如图所示实验,一段时间后,发现位于形态学下端的琼脂块逐渐有了生长素。
本实验能否得出“生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端”这一结论?为什么?欲得出上述结论应怎样改进才能使实验更具说服力?
提示 不能。因为仅就该实验只能证明“生长素可以从胚芽鞘形态学上端运往形态学下端”,而不能证明“生长素不能由形态学下端运往形态学上端”。应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下、形态学下端朝上的实验,以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端,如图所示。
链高考·前挂后连(1)温特证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质未采用同位素标记法。[2020·江苏卷]( )(2)生长素的极性运输需ATP水解提供能量。[2019·天津卷]( )(3)植物幼嫩叶片中的色氨酸可转变为生长素。[2015·全国Ⅰ卷]( )(4)成熟茎韧皮部中的生长素可以进行非极性运输。[2015·全国Ⅰ卷]( )
1.植物向光性的原因分析
解释1∶单侧光照射下,向光面的生长素横向运输,向背光面转移。解释2∶单侧光照射下,向光面的生长素被分解。解释3∶单侧光照射下,抑制生长的物质分布不均匀。
若解释1正确,则a~d四个琼脂块中生长素的含量关系为c>a=b>d。若解释2正确,则a~d四个琼脂块中生长素的含量关系为c=a=b>d。若解释3正确,则a~d四个琼脂块中生长素的含量关系为a=b=c=d。
2.不同处理条件下植物向性运动的结果分析
练思维·考教衔接[2019·全国Ⅱ卷]某研究小组切取某种植物胚芽鞘的顶端,分成甲、乙两组,按下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),测得数据如下表。据此回答问题。
(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 。提示 从形态学上端到形态学下端 (2)图中α角形成的原因是 。提示 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)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 。 提示 乙组左、右两侧琼脂块中的生长素含量基本相同,但小于甲组琼脂块中生长素的含量
考向一 结合植物生长素的发现历程,考查科学探究1.(2023·广东珠海调研)关于植物生长素的科学发现史,下列叙述错误的是( )A.达尔文的实验提出胚芽鞘尖端受单侧光刺激后向下面的伸长区传递某种“影响”B.鲍森·詹森的实验证明胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片C.拜尔的实验证明胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的D.温特的实验证明胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质——吲哚乙酸引起的
解析 温特的实验证明造成胚芽鞘弯曲生长的影响确实是一种化学物质,并命名为生长素,但并未揭示其本质,D项错误。
2.如图是生长素发现过程中达尔文实验和温特实验的示意图。下列关于实验的叙述,正确的是( )A.图甲实验中单侧光强度和时间是无关变量,是否表现出向光性为因变量B.由图甲实验得出的结论是尖端产生的物质向下运输,促进尖端下部生长C.图乙实验自变量是琼脂块是否与尖端接触,因变量为是否表现出向光性D.图乙实验证明了尖端能产生促进其下部生长的物质,并证实为吲哚乙酸
解析 图甲为达尔文实验,自变量是锡箔遮盖的部位,是否表现出向光性是因变量,单侧光的强度和时间是无关变量,结论是感受单侧光的部位是胚芽鞘的尖端,A项正确,B项错误;图乙为温特实验,自变量是琼脂块是否与尖端接触,因变量为是否弯曲生长,这里弯曲生长没有光的影响,温特命名促进生长的物质为生长素,后来由其他人证明生长素的化学本质是吲哚乙酸,C、D两项错误。
考向二 结合生长素的合成、运输与分布,考查生命观念3.生长素极性运输的化学渗透偶联学说的基本观点:生长素以弱酸的形式经输入载体协同运输(能量由跨膜质子电位提供)进入细胞,在细胞质中生长素主要以离子形式存在并大量积累。离子形式的生长素通过分布于细胞基部的输出载体顺浓度梯度输出细胞,正是由于输出载体在细胞中的极性分布决定了生长素的极性运输。下列叙述错误的是( )A.植物体内的生长素多为IAA,合成它的原料是色氨酸B.若要研究输出载体在生长素极性运输中的作用,可利用其抑制剂设计实验C.生长素的输入、输出载体都能转运生长素,空间结构相同D.生长素的极性输出载体大多分布在幼嫩组织细胞中
解析 生长素是一类激素,IAA是人类最早发现的一种生长素,植物体内的生长素也多为IAA,其合成原料是色氨酸,A项正确;若要研究输出载体在生长素极性运输中的作用,输出载体即为实验自变量,可利用其抑制剂控制输出载体来设计实验,B项正确;生长素的输入、输出载体虽然都能转运生长素,但是运输的方向不同,其空间结构也不相同,C项错误;生长素的合成部位主要集中在植物的幼嫩部位,其输出载体大多分布在幼嫩组织细胞中,D项正确。
4.(2023·山东临沂质检)某同学于黑暗中在某植物的A、D、F处涂抹等量的14C-IAA溶液,以实验初始时14C-IAA溶液的放射性强度为100%,一段时间后,分别检测B、C、E处的相对放射性强度,结果如下表所示。
下列叙述不正确的是( )A.该实验证明生长素可进行极性运输和非极性运输B.黑暗条件可以排除光照对生长素运输的影响C.B、E对照说明生长素非极性运输的速率明显快于极性运输的速率D.随着能量供应增多、时间延长,B、C、E处的14C-IAA将持续增多
解析 在A处涂抹14C-IAA溶液,一段时间后在B处检测到了放射性,说明生长素可进行极性运输,在D、F处涂抹14C-IAA溶液,一段时间后在C、E处检测到了放射性,说明生长素可进行非极性运输,A项正确;由于芽尖能感受单侧光,并在单侧光下进行横向运输而引起生长素分布不均,所以黑暗条件可以排除光照对生长素运输的影响,B项正确;根据表格中B、E放射性的含量可说明生长素非极性运输的速率明显快于极性运输的速率,C项正确;由于实验中在A、D、F处涂抹的14C-IAA溶液的量是一定的,而且会不断被分解,故随着能量供应增多、时间延长,B、C、E处的14C-IAA不会持续增多, D项错误。
考点二 生长素的生理作用及特点
1.生长素的生理作用
2.生长素的作用特点在浓度较低时促进生长,在 。(1)生长素浓度与所起作用的曲线分析
(2)对生长素的敏感程度曲线分析①不同器官对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:根>芽>茎。
②不同植物对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:双子叶植物>单子叶植物。
用适当浓度的生长素类调节剂来杀死单子叶农田里的双子叶杂草,同时促进单子叶植物的生长。
(3)典型实例——顶端优势①概念:植物的顶芽优先生长而侧芽生长受到抑制的现象。②产生原因:
③解除方法:摘除顶芽。
教材深挖[选择性必修1第94页“思考·讨论”]1.“促进”或“抑制”的作用效果是如何得到的?提示 是相对于生长素处于最低浓度时各器官的生长速度而言的,当生长素浓度过高而“抑制”生长时,器官表现为生长速度减慢,甚至生长停滞。2.不同浓度的生长素对茎生长的促进作用一定不同吗?提示 不一定,在最适浓度的两侧,会有两个不同浓度的生长素对植物产生相同的促进效果。
链高考·前挂后连(1)顶端优势体现了生长素既可促进也可抑制生长。[2021·北京卷]( )(2)幼嫩细胞和成熟细胞对生长素的敏感程度相同。[2015·全国Ⅰ卷]( )(3)用生长素类调节剂处理二倍体番茄幼苗,可得到多倍体番茄。[2015·山东卷]( )(4)带有芽和幼叶的柳条扦插时容易生根,是因为芽和幼叶均能产生IAA。[2019·海南卷]( )(5)IAA先极性运输到尖端下部再横向运输。[2019·江苏卷]( )
1.植物茎的背地性和根的向地性(1)表现
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,则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,则说明单侧光对生长素分布的影响大于重力。③若B中幼苗向上弯曲生长,A中幼苗水平生长,则说明单侧光与重力对生长素分布的影响相同。
3.顶端优势产生原因的实验探究
考向一 结合生长素的相关曲线分析,考查科学思维1.图中曲线c表示某植物茎的生长反应与生长素浓度的关系,如果将同样浓度的生长素施用于根,能反映根生长状况的曲线是( )A.a B.bC.cD.d
解析 根据题意和图示分析,由于不同的器官对生长素的敏感度不同,根比芽敏感,芽比茎敏感,所以与曲线c(表示某植物茎的生长反应与生长素浓度的关系)相比,如果将同样浓度范围的植物生长素施用于根,能反映根生长状况的是曲线a。
考向二 结合实例,考查科学思维2.(2024·广东湛江统考)如图所示,图一是将含有生长素的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧后胚芽鞘弯曲生长的情况(弯曲角度用α表示);图二是生长素对胚芽鞘生长的作用示意图,
由此可以判断,下列说法错误的是( )A.琼脂块中生长素浓度在B点时α具有最大值B.当生长素浓度小于B点浓度时,随生长素浓度的增加α逐渐减小C.只有生长素浓度大于C点浓度时,生长素才会抑制胚芽鞘的生长D.由图二可知,生长素对胚芽鞘的生长作用具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点
解析 琼脂块中生长素浓度在B点时,促进作用最强,胚芽鞘一侧生长最快,其弯曲程度最高,α具有最小值,因此,当生长素浓度小于B点浓度时,随生长素浓度的增加α逐渐减小,A项错误,B项正确;图中C点对应的生长素浓度对胚芽鞘的生长表现为既不促进、也不抑制,高于该浓度后,生长素表现为抑制胚芽鞘的生长,C项正确;由图二曲线可知,生长素对胚芽鞘的生长作用具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点,D项正确。
1.(2023·全国甲卷)植物激素是一类由植物体产生的,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。下列关于植物激素的叙述,错误的是( )A.在植物幼嫩的芽中色氨酸可以转变成生长素B.生长素可以从产生部位运输到其他部位发挥作用C.生长素和乙烯可通过相互作用共同调节植物的生长发育D.植物体内生长素可以作为催化剂直接参与细胞代谢过程
解析 生长素的合成部位是幼嫩的芽、叶和发育中的种子,在这些部位,色氨酸经过一系列反应可以转变成生长素,A项正确。植物激素是由产生部位运输到作用部位的,B项正确。多种植物激素相互作用,共同调节植物的生长发育,C项正确。生长素是植物激素,作为信使传递信息,调节植物的生命活动,不起催化作用,D项错误。
2.(2023·山东卷)拟南芥的向光性是由生长素分布不均引起的,以其幼苗为实验材料进行向光性实验,处理方式及处理后4组幼苗的生长、向光弯曲情况如图表所示。由该实验结果不能得出的是( )
A.结构Ⅰ中有产生生长素的部位B.①②之间有感受单侧光刺激的部位C.甲组的①②之间有生长素分布不均的部位D.②③之间无感受单侧光刺激的部位
解析 乙组在①处切断后,表现为生长慢,可推测产生生长素的部位在结构Ⅰ中,A项正确;乙组在①处切断后,单侧光照射后表现为弯曲,而丙组在②处切断后单侧光照射后表现为不弯曲,可判断①②之间有感受单侧光刺激的部位,B项正确;拟南芥的向光性是由生长素分布不均引起的,根据乙组与丙组处理后的弯曲情况可推知甲组的①②之间有生长素分布不均的部位, C项正确;若判断②③之间是否存在感受单侧光刺激的部位,应分别对②以上部位,②③之间和③以下部位分别进行单侧光刺激,观察弯曲情况,根据本实验则无法进行判断,D项错误。
3.(2021·全国甲卷)生长素具有促进植物生长等多种生理功能。下列与生长素有关的叙述,错误的是( )A.植物生长的“顶端优势”现象可以通过去除顶芽而解除B.顶芽产生的生长素可以运到侧芽附近从而抑制侧芽生长C.生长素可以调节植物体内某些基因的表达从而影响植物生长D.在促进根、茎两种器官生长时,茎是对生长素更敏感的器官
解析 顶芽产生的生长素逐渐向下运输,离顶芽越近的侧芽生长素浓度越高,由于侧芽对生长素浓度比较敏感,因此侧芽的生长发育受到抑制,植株表现出顶端优势,植物顶端优势现象可通过摘除顶芽而解除,A、B两项正确;生长素属于植物激素,能够通过调节植物体内某些基因的表达影响植物生长,C项正确;在促进根、茎两种器官生长时,根对生长素更敏感,D项错误。
4.(2021·福建卷)烟草是以叶片为产品的经济作物。当烟草长出足够叶片时,打顶(摘去顶部花蕾)是常规田间管理措施,但打顶后侧芽会萌动生长,消耗营养,需要多次人工抹芽(摘除侧芽)以提高上部叶片的质量,该措施费时费力。可以采取打顶后涂抹生长素的方法替代人工抹芽。科研人员探究打顶后涂抹生长素对烟草上部叶片生长的影响,实验结果如下图所示。下列分析错误的是( )A.打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输B.打顶后的抹芽措施不利于营养物质向上部叶片转运C.打顶涂抹生长素能建立人工顶端优势抑制侧芽萌发D.打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率
解析 生长素的运输方向是从形态学上端到形态学下端,生长素涂抹处为形态学上端,因此打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输 ,A项正确;打顶后的抹芽措施是为了提高上部叶片的质量,因此该措施利于营养物质向上部叶片转运,B项错误;打顶涂抹生长素能抑制侧芽萌动,相当于建立人工顶端优势抑制侧芽萌发,C项正确;由题图可知,打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率,D项正确。
5.(2023·天津卷)研究人员探究植物根部生长素运输情况,得到了生长素运输方向示意图(图1)。
图1 图2 图3(1)生长素从根尖分生区运输到伸长区的运输类型是 。
(2)图2是正常植物和某蛋白N对应基因缺失型的植物根部大小对比及生长素分布对比。①N蛋白基因缺失,会导致根部变短,并导致生长素在根部 (填“表皮”或“中央”)处运输受阻。 ②如图3,在正常植物细胞中,PIN2蛋白是一种主要分布在植物顶膜的蛋白,推测其功能是将生长素从细胞 运输到细胞 ,根据图3,N蛋白缺失型的植物细胞中,PIN2蛋白分布特点为 。 (3)根据上述研究,推测N蛋白的作用是: ,从而促进了伸长区细胞伸长。
顶膜处最多,侧膜和细胞质中也有分布
促进生长素从细胞质和侧膜等部位向伸长区细胞顶膜集中
解析 (1)据图可知,生长素从根尖分生区运输到伸长区的运输是从形态学的上端向形态学的下端运输,属于极性运输,运输方式是主动运输。(2)①分析图2,N蛋白缺失型个体的根部明显缩短,且据生长素的分布情况可知,伸长区中央部分的生长素较少,据此可推测生长素在根部中央运输受阻。②据图3可知,正常型个体和N蛋白缺失型个体顶膜的PIN2蛋白含量相同,侧膜和细胞质中没有分布,结合图1推测,推测其功能是将生长素从细胞顶膜运输至侧膜和底膜;而N蛋白缺失型的植物细胞中,PIN2蛋白分布特点为:顶膜处最多,侧膜和细胞质中也有分布,但是分布较少,其中细胞质中含量最少。(3)根据上述研究,正常型个体只有顶膜有PIN2蛋白分布,而N蛋白缺失型个体则在多处都有分布,推测N蛋白的作用是促进生长素从细胞质和侧膜等部位向伸长区细胞顶膜集中,从而促进了伸长区细胞伸长。
1.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 。
提示 生长素只能从形态学上端向形态学下端运输,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
2.某同学用两个未知的不同浓度(Cx和Cy)的生长素溶液做实验,测得去尖端的燕麦胚芽鞘的弯曲角度(图1)的值分别为αx、αy,且关系为αx=αy。为了进一步比较Cx和Cy的大小,该同学用去根尖的燕麦胚根做了图2所示的实验,结果胚根向右弯曲生长,则Cx (填“大于”或“小于”)Cy,判断依据是 。 与胚芽鞘相比,胚根对生长素更敏感,胚根向右侧弯曲生长,说明右侧生长素浓度相对较高,抑制了该侧的生长
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