2021高考生物人教版一轮教师用书第八单元素养提升课10　与植物激素相关实验分析与实验探究

素养提升课10　与植物激素相关实验分析与实验探究

突破点一　生长素产生、运输和分布的实验设计

1.(2019·江苏卷)下图为燕麦胚芽鞘经过单侧光照射后,甲、乙两侧的生长情况,对照组未经单侧光处理。下列叙述正确的是(　　)

A.甲为背光侧,IAA含量低于乙侧和对照组

B.对照组的燕麦胚芽鞘既不生长也不弯曲

C.若光照前去除尖端,甲、乙两侧的生长状况基本一致

D.IAA先极性运输到尖端下部再横向运输

[审题指导]

该题通过比较胚芽鞘伸长长度的差异,侧重考查了植物生长素的产生部位、横向运输及极性运输的特点。需关注以下两个关键点:

(1)明确极性运输是指从形态学上端向形态学下端的运输。

(2)横向运输发生在胚芽鞘尖端。

解析:对照组未照光,胚芽鞘尖端IAA分布均匀;在单侧光照射下,IAA由向光侧(乙)向背光侧(甲)进行横向运输,使背光侧IAA含量多于向光侧,也多于对照组,使背光侧生长快于向光侧,伸长长度较大,A项错误。对照组未经单侧光处理,能直立生长但不弯曲,B项错误。胚芽鞘感受光刺激的部位在尖端,若光照前去除尖端,则甲、乙两侧的生长状况基本一致,C项正确。IAA在胚芽鞘尖端先横向运输,使背光侧IAA含量多于向光侧,再经过极性运输至尖端下方,使背光侧生长快于向光侧,从而使胚芽鞘向光弯曲,D项错误。

答案:C

2.对双子叶植物做去顶芽对主、侧根生长影响的实验,实验结果如下表,对其分析正确的是(　　)

A.去顶芽能促进侧根生成、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.外源生长素类似物的作用可能是替代顶芽产生的生长素

[审题指导]

本题通过对实验数据分析,考查顶端优势的应用。

(1)两种处理对植物主根生长、侧根生成造成何种影响?

(2)生长素的合成部位除了顶芽外,还有哪些部位?

解析:前两组对照分析说明去顶芽抑制侧根生成、主根生长;生长素的合成部位不仅在顶芽,还有幼嫩的叶和发育中的种子;生长素由顶芽向下运输是极性运输;正常植株和加外源生长素类似物的去顶芽植株结果对照分析说明外源生长素类似物的作用类似生长素。

答案:D

1.验证生长素的产生部位在尖端

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)。

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.验证生长素的极性运输只能从形态学上端向下端运输

(1)实验操作(如图)

(2)实验现象:A组中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不生长也不弯曲。

4.顶端优势产生原因的实验探究

(1)实验过程:取生长状况相同的某种植物,随机均分为3组(如图中A、B、C)。

(2)实验结果分析:A组自然生长→顶芽优先生长,侧芽受抑制。

B组去掉顶芽→侧芽生长快,成为侧枝。

C组去掉顶芽,切口放含生长素的羊毛脂→侧芽生长受抑制。

1.某研究小组对胚芽鞘尖端进行不同条件的实验处理,示意图如下。下列关于该实验的叙述,正确的是(　B　)

A.若用相同厚度无色透明的玻璃片替代云母片,实验结论不同

B.光照对生长素合成的影响较小,但可影响生长素分布

C.向光侧的生长素在单侧光照射下大部分运输到背光侧

D.生长素能促进胚芽鞘尖端向光弯曲生长

解析:玻璃片和云母片均不透水,因此若用相同厚度无色透明的玻璃片替代云母片,实验结论不变;由甲和乙可知,光照对生长素合成的影响比较小,由丙和丁可知,单侧光会引起生长素分布不均;由丙和丁可知,在单侧光照射下,向光侧产生的生长素大部分留在向光侧,小部分运输到背光侧;生长素能促进胚芽鞘尖端以下的一段向光弯曲生长。

2.一株植物水平放置时,根部表现为向地生长,茎部表现为背地生长。

(1)根部和茎部的弯曲生长是因为 　　　　　　　　　　,造成生长素分布不均匀。 

(2)欲探究生长素的极性运输是否受重力影响,请利用相关材料在常规实验室条件下完成实验,要求简要写出①实验思路,②结果分析。

(实验材料:放射性强度相同的含14C—IAA琼脂片,不含IAA的空白琼脂片,新鲜枝条。材料充足,不考虑重力对琼脂片中IAA扩散的影响。回答实验思路时可用图辅助说明)

解析:(1)重力影响生长素的分布,近地一侧的生长素浓度比远地一侧的生长素浓度高,而根对生长素的敏感性大于茎,从而导致根部表现为向地生长,茎部表现为背地生长。

(2)生长素只能由形态学的上端运输到形态学的下端,而不能反过来运输,即为极性运输。要探究极性运输是否受重力的影响,依据对照实验的原则,一组设置顺重力方向,一组设置逆重力方向。实验设计思路如下:取生长状态相同的新鲜枝条若干,随机均分成两组。将一组枝条的形态学上端朝上垂直放置,并在上方放置一块含有14C—IAA的琼脂片,在下方放置一块空白琼脂片。将另一组枝条的形态学上端朝下垂直放置,并在下方放置一块含有14C—IAA的琼脂片,在上方放置一块空白琼脂片。一段时间后测定两组空白琼脂片的放射性。结果分析:若两组空白琼脂片放射性相同,则生长素的极性运输不受重力影响;若两组空白琼脂片的放射性不同,则生长素的极性运输受重力的影响。

答案:(1)重力使生长素由远地侧向近地侧运输

(2)①实验思路:

取生长状态相同的新鲜枝条若干,随机分成两组进行以下处理。一段时间后测定两组空白琼脂片的放射性。

组1:将枝条的形态学上端朝上垂直放置,并在上方放置一块含有14C—IAA的琼脂片,在下方放置一块空白琼脂片。

组2:将枝条的形态学上端朝下垂直放置,并在下方放置一块含有14C—IAA的琼脂片,在上方放置一块空白琼脂片。

②结果分析:

若两组空白琼脂片的放射性相同,则生长素的极性运输不受重力影响。

若两组空白琼脂片的放射性不同,则生长素的极性运输受重力的影响。

突破点二　实验结果的分析与预测

植物激素调节在植物的生长发育过程中起着非常重要的作用。回答下列问题:

(1)某同学探究生长素对月季幼苗茎生长的影响时,不选用带芽的幼苗茎,主要原因是 　。 

为避免实验结果出现偶然性,研究者重复实验5次,取5次实验的　　　　作为实验结果。 

(2)某同学发现水平放置的植物幼苗一段时间后根向地弯曲生长。对此现象作出的解释是:   　。 

(3)某同学将经过生长素溶液处理的琼脂块置于去尖端胚芽鞘的左侧,发现胚芽鞘弯曲程度与生长素溶液浓度的关系如图所示。现将一未知浓度的生长素溶液处理的琼脂块置于去尖端胚芽鞘的左侧,测得弯曲角度为β。从图中可查到两个生长素浓度(低浓度A和高浓度B)对应的弯曲角度都是β。请采用上述操作方式利用提供的实验材料(蒸馏水、空白琼脂块、去尖端胚芽鞘)进行实验设计,来进一步确定待测溶液的实际浓度。

简要写出实验思路:     　。 

[审题指导]

第(3)小题的实质是测定生长素溶液的浓度,即测定弯曲角度为β时,这一未知生长素溶液的浓度是低于最适浓度还是高于最适浓度。

(1)知识联想:生长素作用的两重性。低于或高于最适浓度,可以产生相同的作用效应。

(2)推理分析:

①假设待测生长素溶液的浓度为A,将待测溶液稀释至原浓度的80%→稀释后的生长素溶液的浓度远离最适浓度,其促进生长的作用减弱→产生的弯曲角度应小于β。

②假设待测生长素溶液的浓度为B,将待测溶液稀释至原浓度的80%→稀释后的生长素溶液的浓度靠近最适浓度,其促进生长的作用增强→产生的弯曲角度应大于β。

解析:(1)为避免芽产生的生长素对实验结果的干扰,进行实验时,不选用带芽的幼苗茎探究生长素对月季幼苗茎生长的影响。为避免实验结果出现偶然性,研究者重复实验5次,取5次实验的平均值作为实验结果。(2)重力作用使得根尖部位的生长素分布不均匀,向地侧浓度高于背地侧,由于根对生长素敏感,导致向地侧生长速度慢于背地侧,因而根向地生长。(3)由于生长素的生理作用具有两重性,在最适生长素浓度的两侧,不同浓度的生长素对同一器官的作用可相同,从而弯曲角度相同;将该未知生长素浓度适度稀释后,将空白琼脂块浸没在其中,然后将经过生长素溶液处理的琼脂块置于去尖端胚芽鞘的左侧,一段时间后,测量胚芽鞘弯曲程度。若弯曲角度小于β,则该待测生长素溶液的浓度为A;若弯曲角度大于β,则该待测生长素溶液的浓度为B。

答案:(1)避免芽产生的生长素对实验结果的干扰　平均值

(2)重力作用使得根尖部位的生长素分布不均匀,向地侧浓度高于背地侧,由于根对生长素敏感,导致向地侧生长速度慢于背地侧,因而根向地生长

(3)将待测溶液用蒸馏水稀释至原浓度的80%(适当稀释),将空白琼脂块浸没在其中,然后将经过生长素溶液处理的琼脂块置于去尖端胚芽鞘的左侧,一段时间后测量胚芽鞘弯曲角度。若弯曲角度小于β,则该待测生长素溶液的浓度为A;若弯曲角度大于β,则该待测生长素溶液的浓度为B

分析解释实验现象或预测实验结果得出实验结论,是实验探究中的基本要求。从现象入手分析原因属于由果推因,这种推测通常需要运用所学的知识,同时要注意试题条件与要求对推理过程的限制。仅就某一现象来分析,形成的原因可能是多种多样的,试题必然需要通过条件与要求,限定形成原因的可能性,否则就会导致答案过多、过于开放的情况。

预期实验结果并得出结论的类型属于由因推果。在实验探究过程中,实验的结果是通过实验观察得到的,然后根据观察到的结果来分析得出结论。但在书面考试中,实验的结果如果没有给予,我们只能依据假设推测得出,然后根据推测的结果分析假设是否成立,即得出结论。

(2019·江西中学联盟模拟)植物激素在植物生长发育过程中起着非常重要的作用,请回答下列问题:

(1)研究发现,乙烯的产生具有“自促作用”,即乙烯的积累可以刺激更多的乙烯产生,因此,这种乙烯合成的调节机制属于　　　　调节。植物的生长发育过程中各种激素的含量变化,从根本上说是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的结果。 

(2)赤霉素作用的发挥也同动物激素一样,需要受体。现有赤霉素突变矮生玉米品种,初步确定其产生的原因有两种可能:一是植株不能产生赤霉素(或赤霉素水平低),二是受体异常(不能与赤霉素结合发挥作用)。请设计实验来探究该突变矮生玉米品种产生的原因属于上述哪一种。材料:突变矮生玉米幼苗若干株、赤霉素溶液、根据需要其他用品自选。

(要求:写出实验思路,预期实验结果和结论)

设计思路:  　                     。 

预期结果和结论:

① 　                   ; 

② 　                 。 

解析:(1)乙烯的产生具有“自促作用”,即乙烯的积累可以刺激更多的乙烯产生,使得乙烯的浓度越来越大。因此,这种乙烯合成的调节机制属于正反馈调节。在植物的生长发育和对环境的适应过程中,激素调节发挥着重要作用,从根本上说是基因组在一定的时间和空间上程序性表达的结果。

(2)探究该突变矮生玉米品种产生的原因,实验的自变量是赤霉素的有无,因变量是玉米幼苗的生长情况。因此可选取生长状况相同的突变矮生玉米幼苗若干株,平均分为两组,一组用赤霉素溶液处理,另一组用等量蒸馏水处理,作为对照实验,在相同且适宜的环境条件下,培养一段时间后测量并比较两组的植株平均高度。

预期结果和结论:若两组株高一致,则突变矮生玉米品种由受体异常引起;若实验组高于对照组,则突变矮生玉米品种由植株不能产生赤霉素引起。

答案:(1)正反馈　基因组在一定时间和空间上程序性表达

(2)选取生长状况相同(相似)的突变矮生玉米幼苗若干株,平均分为两组,一组用(适量)赤霉素溶液处理,另一组用等量蒸馏水处理,作为对照实验,在相同且适宜的环境条件下,培养一段时间后测量并比较两组的植株平均高度(或生长情况或长势)　①若两组株高一致,则突变矮生玉米品种由于受体异常引起　②若实验组高于对照组,则突变矮生玉米品种由于植株不能产生赤霉素引起

突破点三　实验方案的设计与完善

某科研人员为了探究生长素类似物萘乙酸对萝卜幼苗生长的影响做了如下实验:

①将长势一致的萝卜幼苗随机分为若干组,每组2株。

②配制四组不同浓度的萘乙酸溶液:A组,2.500 mg/L;B组,3.125 mg/L;C组,4.165 mg/L;D组,6.250 mg/L。

③用不同浓度的萘乙酸溶液分别处理四组萝卜幼苗,并置于相同且适宜的环境条件下培养一段时间。

④对幼苗叶绿素含量进行测量,所得数据如图所示。

请分析回答下列问题:

(1)据图可知,在一定浓度范围内,随着萘乙酸浓度的升高,萝卜幼苗的叶绿素含量逐渐　　　　　　　。 

(2)有同学指出本实验的操作步骤①、②均存在缺陷,不仅无法证明萘乙酸的作用,也不能保证实验数据的准确性。请你提出修改意见:

①　                        ; 

②　                           。 

(3)本实验还获取了不同浓度萘乙酸对样品中可溶性蛋白含量影响的有关数据,如表所示(注:E组用等量蒸馏水处理):

由数据分析可以得出,单位质量样品鲜重中可溶性蛋白含量最高的组别是　　　　。表中数据　　　　(填“能”或“不能”)支持一定浓度的萘乙酸可增高萝卜幼苗单位质量中蛋白质含量这一结论,原因是　 

                   　。 

欲确定使用萘乙酸的最适浓度,应该在         浓度范围内设计实验,进一步确定其精确值。

[审题指导]

这是一道实验设计的评价题,从规避误差、对照原则等角度去分析存在缺陷的具体原因,并提出整改方案。

(1)该实验的目的、自变量、因变量及无关变量是什么?

(2)由表中数据可知,确定使用萘乙酸的最适浓度的依据是什么?

解析:(1)据图可知,在一定浓度范围内,随着萘乙酸浓度的升高,萝卜幼苗的叶绿素含量逐渐增加。

(2)步骤①中,可将每组2株幼苗改为多株,以减少实验中偶然性因素产生的误差;实验设计要遵循对照原则,该实验应该增加空白对照组,即蒸馏水处理组。

(3)由表中数据可知,A组单位质量样品鲜重中可溶性蛋白含量最高,A～D组单位质量样品鲜重中可溶性蛋白含量均比对照组高,说明一定浓度范围内,萘乙酸能够提高萝卜幼苗单位质量中蛋白质的含量。由于A组单位质量样品鲜重中可溶性蛋白含量最高,因此欲确定使用萘乙酸的最适浓度,应该在A组浓度左右,即0～3.125 mg/L范围内进一步设置浓度梯度进行实验。

答案:(1)增加

(2)①将2株改为多株(答案合理即可)　②增加空白对照组,即蒸馏水处理组

(3)A　能　实验中萘乙酸处理的组别中可溶性蛋白含量均高于对照组　0～3.125 mg/L

1.植物激素类实验的操作流程

(1)分组编号

①实验材料的生长状况要相同,每组中个体的大小、数量要相同。

②所分组数要视具体情况而定,一般情况下,组数=实验组个数+1。如“验证幼叶产生的生长素有抑制叶柄脱落的作用”,需要设置三组:带幼叶的枝条(空白对照组)、切除幼叶叶片而带叶柄的枝条(实验组)、在叶柄切口处涂有一定浓度生长素的枝条(实验组)。

(2)自变量处理

将人工控制的自变量条件施加在实验材料上,要遵循单一变量原则。

(3)控制无关变量

除自变量外,其他条件应尽可能满足植物的生长所需,不能对植物的生长造成影响,各组施加的量、部位、方法(浸泡、喷洒或沾蘸法)均相同,即无关变量要相同且适宜。

(4)观察实验结果,得出实验结论

①要注意观察的指标是什么,如果是生长量,则需要用到测量工具。另外,还要考虑如何设计记录表格。

②实验结论的得出,要结合实验目的,通过分析实验结果,得出结论。

2.植物调节实验探究中“对照实验”的设置

明确实验目的方可轻松设置对照实验:

(1)要证明两种激素“各自”的作用,就应该将“分别加有两种激素”的实验组与“无激素”的空白对照组比较。

(2)要证明两种激素的“协同作用”,就应该将“同时加两种激素”的实验组与“加单一激素”的实验组进行对照(此时仍需设置“蒸馏水”处理的空白对照组)。

为了确定生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度,某同学用两种浓度的生长素类似物分别处理扦插枝条作为两个实验组,用蒸馏水处理作为对照组进行实验。结果发现三组扦插枝条生根无差异。回答下列问题:

(1)参考该同学的实验,在下一步实验中你应该如何改进,才能达到本实验的目的?请说明理论依据。    

                   　。 

(2)在进行扦插枝条生根实验时,一般需要剪去扦插枝条上的一部分叶片,其主要目的是为了减少　　　　　　　　　　　　,同时还应使扦插环境保持较高的　　　　,避免扦插枝条干枯。 

解析:(1)该实验的目的是确定生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度,据此可判断实验的自变量是生长素类似物的浓度,原实验设置了两个浓度梯度;实验的因变量是枝条生根的情况。两个不同浓度的实验组结果与对照组(蒸馏水)相同,也就是说这两个浓度的生长素类似物都不具有促进生根的作用。根据生长素作用的两重性,原两个浓度梯度的实验组可能的情况是①两组实验的浓度均过低,不具有促进生根的作用,那么适宜的浓度一定比这两个浓度都高,解决的方法只需要设置比高浓度还要高的一组即可;②两个实验的浓度均过高,也不具有促进生根的作用,那么适宜的浓度就一定比这两组浓度低,只需要设置比低浓度还要低的一组即可;③这两个浓度也可能是低浓度过低,高浓度过高,因此也都不具有促进生根的作用,根据这种情况只要设置一组比低浓度高,比高浓度低的浓度梯度即可。

(2)在进行扦插枝条生根实验时,一般需要剪去扦插枝条上的一部分叶片,其主要目的是减少扦插枝条的蒸腾作用,同时还应使扦插环境保持一定的湿度,避免扦插枝条干枯。

答案:(1)在该同学使用的两种浓度生长素类似物的基础上,分别在低于低浓度和高于高浓度的范围内增加一系列的浓度梯度,以及在两浓度之间设置一组浓度梯度进行实验;原因是生长素在一定的浓度范围可以促进扦插枝条生根,浓度过高或过低都不能起到促进作用

(2)扦插枝条的蒸腾作用　湿度