生物选择性必修1第5章 植物生命活动的调节第1节 植物生长素导学案

这是一份生物选择性必修1第5章 植物生命活动的调节第1节 植物生长素导学案，共14页。学案主要包含了基础预习自查，核心互动探究，图表情境，拓展延伸，补偿训练，解题指南，情境素养探究，实验情境等内容，欢迎下载使用。

问题一:生长素是如何被发现的?能否解释植物的向光性?
1.达尔文和他的儿子的实验
(1)写出实验结果:
①A组单侧光处理:胚芽鞘向光弯曲生长。
②B组去掉胚芽鞘尖端:胚芽鞘不发生弯曲。
③C组用锡箔罩子把尖端罩住:胚芽鞘不发生弯曲。
④D组用锡箔罩住尖端下面一段:胚芽鞘弯向光源生长。
(2)实验结论:胚芽鞘尖端受单侧光刺激后,向下面的伸长区传递了某种“影响”,造成伸长区背光面比向光面生长快,因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。
2.鲍森·詹森的实验
实验结论:胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。
3.拜尔的实验
(1)现象描述:
①切取胚芽鞘尖端移至左侧+黑暗:胚芽鞘向右弯曲生长。
②切取胚芽鞘尖端移至右侧+黑暗:胚芽鞘向左弯曲生长。
(2)实验结论:胚芽鞘的弯曲生长,是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
4.温特的实验
(1)实验组——A。
处理:把接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧。
现象:胚芽鞘会朝对侧弯曲生长。
(2)对照组——B。
处理:把未接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧。
现象:胚芽鞘既不生长也不弯曲。
(3)实验结论:胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的。温特把其命名为生长素。
5.植物向光性的解释
植物向光性是由生长素分布不均匀造成的:单侧光照射后,胚芽鞘背光一侧生长素含量多于向光一侧,因而引起两侧的生长不均匀,从而造成向光弯曲生长。
6.植物激素
(1)概念: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)举例:生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等。
问题二:生长素有什么运输类型?
1.生长素的产生:
(1)主要合成部位:芽、幼嫩的叶和发育中的种子。
(2)产生过程:色氨酸经过一系列反应可转变成生长素。
2.两种运输类型:
(2)非极性运输:在成熟组织中通过输导组织进行。
3.分布:相对集中地分布在生长旺盛的部分,如胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
问题三:生长素只有促进生长的作用吗?生长素的作用特点是什么?
1.作用方式:给细胞传达信息,调节生命活动。
2.作用效果:
(1)细胞水平:促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等;
(2)器官水平:影响器官的生长、发育,如促进侧根和不定根的发生,影响花、叶、果实的发育。
(3)作用特点:
因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大的差异。
①生长素在浓度较低时促进生长,在浓度过高时则会抑制生长;
②幼嫩细胞对生长素敏感,衰老细胞比较迟钝;
③根、芽、茎对生长素的敏感程度由大到小为根>芽>茎。
3.实例——顶端优势
(1)形成原因:
顶芽:生长素浓度低,促进生长

侧芽:生长素浓度高,发育受到抑制
(2)解除方法:去掉顶芽。
【核心互动探究】
探究点一 生长素的发现过程
1.达尔文和他的儿子的实验分析(科学思维、科学探究)
【图表情境】达尔文和他的儿子以金丝雀草的胚芽鞘为材料,做了如下实验。仔细观察图示并思考以下相关问题:
(1)本实验中的对照组、实验组分别是哪几组?
提示:对照组是①、实验组是②③④。
(2)③④对照中,实验的自变量和因变量分别是什么?
提示:遮光部位、胚芽鞘的生长情况。
2.从对照实验设计的单一变量原则角度分析,鲍森·詹森实验有什么不足之处?又该如何改进?(科学思维、科学探究)
提示:不足之处为该实验不能排除使胚芽鞘弯曲的刺激不是由琼脂片产生。改进方案为:增设③组:将胚芽鞘尖端切掉,将琼脂片放在切口上,用单侧光照射,观察胚芽鞘生长状况。
3.拜尔实验为什么要在黑暗中进行?温特实验是否也需要在黑暗中进行?(科学思维、科学探究)
提示:排除光照不均匀对实验结果的影响。不需要。
【拓展延伸】胚芽鞘的含义及作用
(1)单子叶植物,特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物叫做胚芽鞘。
(2)为胚体的第一片叶,有保护胚芽中更幼小部分的功能。种子萌发时,胚芽鞘首先钻出地面,保护胚芽出土时不受损伤,随后被胚芽突破。
(3)胚芽鞘的尖端含有植物生长素,对幼苗的出土有很大意义;有叶绿体,出土后即能进行光合作用,对幼苗能独立生活起着重要的作用。
1.胚芽鞘的两大“部位”与生长素的关系
(1)生长素的产生部位——胚芽鞘尖端。
(2)生长素发挥作用的部位——尖端下面一段。
(3)感光部位——胚芽鞘尖端。
(4)横向运输的部位——胚芽鞘尖端。
(5)弯曲生长的部位——尖端下面一段。
2.植物向光性的解释
(1)原因分析:
(2)总结
下列关于胚芽鞘的向光性实验,叙述错误的是( )
A.图中能直立生长的是①④,能弯曲生长的是③⑤
B.若探究植物向光性的内因,可设置②③进行对照
C.若探究植物向光性的外因,可设置①③进行对照
D.若探究植物胚芽鞘的感受单侧光刺激部位,应设置④⑥进行对照
【解析】选D。图中①④不受光照影响,能直立生长,②⑥没有尖端不生长,③⑤右侧光照弯曲生长,A项正确;若探究植物向光性的内因,自变量是有无生长素,可设置②③对照,B项正确;若探究植物向光性的外因,自变量是有无单侧光,可设置①③对照,C项正确;若探究植物胚芽鞘感受单侧光刺激的部位,自变量是遮光部位不同,应设置④⑤进行对照,D项错误。
【补偿训练】
1.如图为温特实验的示意图,相关叙述正确的是( )
A.实验证明胚芽鞘的弯曲生长是由尖端产生的化学物质引起的
B.温特最早分离出生长素,并确认它就是吲哚乙酸
C.胚芽鞘向右侧弯曲生长,体现了生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点
D.如给予胚芽鞘b左侧光照射,胚芽鞘将弯向光源生长
【解析】选A。胚芽鞘尖端中的生长素先传给了琼脂块,再由琼脂块传给了胚芽鞘的下面一段,证明胚芽鞘的弯曲生长是由尖端产生的化学物质引起的,A正确;直到1946年人们才从高等植物中分离出生长素,并确认它是吲哚乙酸,B错误;胚芽鞘向右侧弯曲生长,体现了生长素对生长的促进作用,C错误;没有了尖端,单侧光将不起作用,D错误。
2.在生长素的发现史上,1913年鲍森·詹森进行了如图的实验,以检验达尔文的化学物质假说。下列叙述正确的是( )
A.本实验证明生长素由胚芽鞘尖端向下传递
B.插有琼脂片的幼苗发生向光弯曲证明胚芽鞘尖端是感光部位
C.显微镜观察表明,弯曲部位背面细胞分裂速率快、数量多
D.要使本实验更有说服力,还应设置去掉胚芽鞘尖端,仅放琼脂片或云母片的对照实验
【解析】选D。鲍森·詹森通过实验证明胚芽鞘尖端产生的“影响”可透过琼脂片传递给下部,A错误;要证明胚芽鞘尖端是感光部位,需要设置对照实验:一组的胚芽鞘尖端用不透光的金属小套遮挡,让其感受不到光;另一组的胚芽鞘尖端以下部位用不透光的金属小套遮挡,让其感受不到光,B错误;生长素促进细胞伸长生长,不促进细胞分裂,故弯曲部位背面细胞较长,C错误;要使本实验更有说服力,还需要设置对照实验,即设置不放胚芽鞘尖端,仅放琼脂片或云母片的对照实验,排除琼脂片和云母片的影响,D正确。
探究点二 生长素的运输特点及胚芽鞘的生长状况分析
1.生长素的运输特点(生命观念、科学思维)
(1)用图中数字符号表示出生长素极性运输的方向。尝试总结其运输有何规律。
提示:A ①→②;B ④→③;C ⑥→⑤。
规律:由形态学上端向形态学下端运输。
(2)分析判断下列图中生长素横向运输的方向,并思考影响横向运输的因素有哪些。
提示:A ①→②;B ③→④,⑤→⑥;C ⑦→⑧。
影响横向运输的因素有单侧光、重力、离心力等。
(3)在胚芽鞘尖端下面的伸长区,生长素只能由形态学上端运往形态学下端,这种极性运输方式受单向刺激(如单侧光)影响吗?为什么?
提示:极性运输是主动运输,不受单向刺激影响。
2.胚芽鞘的生长状况分析(生命观念、科学思维)
(1)如图是经不同处理的胚芽鞘,判断其生长弯曲情况:
Ⅰ.直立生长的有:①②④。
Ⅱ.向光弯曲生长的有:③⑥。
Ⅲ.既不生长也不弯曲的有:⑤。
(2)根据以上分析结果,归纳胚芽鞘“长不长”和“弯不弯”的原因。
①长不长:生长素的有无。
②弯不弯:生长素在下端分布是否均匀。
生长素在胚芽鞘内的运输与自身的载体分布有关,也受光照、重力等外界因素的影响。在如图所示的胚芽鞘中,生长素的运输方向不会发生的是( )
A.a→bB.b→dC.c→aD.a→c
【解析】选C。在单侧光照射下,生长素可由向光面向背光面进行横向运输,可以由a侧运输到b侧;在胚芽鞘中生长素进行极性运输,只能由形态学上端向形态学下端运输,可由b运输到d,由a运输到c,但不能由c运输到a。
【补偿训练】
1.如图表示某实验小组利用玉米胚芽鞘探究生长素在植物体内运输方向的实验设计思路,为证明生长素在植物体内具有极性运输特点,最好应选择( )
A.甲和乙 B.乙和丁 C.甲和丙 D.丙和丁
【解析】选B。为证明生长素在植物体内具有极性运输的特点,选择乙和丁最好,其他组不能排除重力因素对实验的干扰。
2.(2019·邯郸高二检测)某校生物兴趣小组把一个胚芽鞘尖端放在一块琼脂块上,琼脂块的中央被云母片隔开,同时被一个纸盒罩住,纸盒的一侧开口,有单侧光照(如图①所示)。经过以下三种方法处理一段时间:仅纸盒转动、仅胚芽鞘尖端及琼脂块转动、整个装置同时转动,然后分别把A、B所示琼脂块放在三个切去尖端的胚芽鞘的切口上(如图②)。胚芽鞘的生长状况分别是( )
A.直立生长、向右弯曲生长、向右弯曲生长
B.向左弯曲生长、直立生长、向右弯曲生长
C.向左弯曲生长、向右弯曲生长、直立生长
D.向右弯曲生长、直立生长、向右弯曲生长
【解析】选D。仅纸盒转动时,胚芽鞘始终只有右侧受到单侧光照射,所以A所含的生长素浓度高于B,②中胚芽鞘向右弯曲生长;仅胚芽鞘尖端及琼脂块转动时,相当于胚芽鞘的每一侧都均匀受光,所以A所含的生长素浓度等于B,②中胚芽鞘直立生长;整个装置同时转动时,始终是靠开口的一侧受到光照,所以A所含的生长素浓度高于B,②中胚芽鞘向右弯曲生长。
探究点三 生长素的生理作用及作用特点
1.生长素作用的特点(生命观念、科学思维)
【图表情境】如图是不同生长素浓度对根、芽、茎三种器官生长反应的关系示意图,试分析相关问题
(1)不同器官对生长素的敏感度不同
①对生长素敏感度的大小依次是根>芽>茎。
②同一生长素浓度对不同器官的作用效果可能不同也可能相同。
③不同生长素浓度对同一器官的作用效果可能相同也可能不同。
(2)分析不同生长素浓度对芽的作用效果
B点:促进生长的作用最强。
E点:既不促进也不抑制芽的生长。
F点:对芽的生长起抑制作用。
GB段:随着生长素浓度升高,促进作用逐渐增强。
BE段:随着生长素浓度升高,促进作用逐渐减弱。
EF段:随着生长素浓度升高,抑制作用逐渐增强。
【拓展延伸】有关植物生长问题的理解
植物的生长是各激素协同作用的结果,除生长素外,细胞分裂素、赤霉素等也可促进植物的生长,因此植物未加生长素时,也可以缓慢生长。生长素的生理作用可理解为:
(1)促进作用:比植物未加生长素时生长速度加快。
(2)抑制作用:比植物未加生长素时生长速度减慢,甚至死亡。
(3)既不促进生长也不抑制生长:对植物生长既不促进也不抑制,即对植物生长的促进作用和抑制作用相抵消,不能说成是“无影响”。
2.生长素作用特点的实例(生命观念、科学思维)
(1)顶端优势
【图表情境】如图所示为某植株示意图,①②③分别代表不同的侧芽,探究下列问题:
Ⅰ.比较①②③处生长素浓度的大小:①>②>③。
Ⅱ.结合图示解释植物呈现“塔形”的原因。
生长素的产生和运输:顶芽产生的生长素向下运输,积累在侧芽,抑制其生长。
①②③三处侧芽生长速度:①生长最慢,③生长最快,故植物呈现“塔形”。
(2)根的向地性与茎的背地性
【图表情境】据图分析根向地生长、茎背地生长的原因,完成如下填空。
①分析根向地生长和茎背地生长的原因。
②如果将该幼苗在太空中横放后,还会表现根向地生长、茎背地生长吗?分析原因。
提示:不会。因为在失去重力的情况下,生长素不会发生横向运输,生长素浓度C侧=D侧、A侧=B侧,幼苗会水平生长。
③根的向地生长和茎的背地生长都体现了生长素作用的低浓度促进,高浓度抑制的特点吗?试分别分析。
提示:茎的背地生长不能体现生长素的低浓度促进,高浓度抑制。因为在茎的近地侧和远地侧的生长素均为促进作用,并无抑制作用。
根的向地生长能体现生长素作用的低浓度促进,高浓度抑制的特点。因为根的近地侧生长素浓度过高而抑制生长,而远地侧生长素浓度较低而促进生长,体现了生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点。
如图所示,如果根a侧的生长素浓度在曲线的A点 (为10-10 ml·L-1),下列有关叙述正确的是( )
A.在FC(不含C)的范围内均能促进生长
B.AD段属于生长抑制范围
C.b侧的生长素浓度低于a侧,相当于曲线FE段浓度,因而细胞生长慢
D.在太空中(重力为0),根的生长将不同于上图的弯曲生长,坐标图中生长素的曲线也不适用于根的生长
【解题指南】解答本题的思路如下:
【解析】选A。FC段(不含C)促进生长,A项正确;CD段(不含C)抑制生长,AD段并不均处于生长抑制范围,B项错误;在重力作用下,b侧的生长素浓度高于a侧,C项错误;在太空中会失重,根的生长不受重力影响,但仍受生长素作用的影响,因此图示坐标曲线仍适用于根的生长,D项错误。
【补偿训练】
1.如图表示不同浓度生长素对芽生长的影响。当植物表现出顶端优势时,顶芽和最靠近顶芽的侧芽所含生长素的浓度依次为( )
A.a和b B.b和a C.b和c D.c和b
【解析】选C。表现出顶端优势的原因是顶芽产生的生长素大量地向下运输,积累在侧芽周围,从而抑制了其生长。所以侧芽周围生长素浓度高于顶芽,且起抑制作用。
2.在如图所示的实验中,对实验结果预测正确的是( )
A.上述四组实验中最先发育为侧枝的是侧芽4
B.上述四组实验中最先发育为侧枝的是侧芽3
C.主枝仍能直立生长的只有丙
D.能弯向光源生长的只有丁
【解析】选D。上述四组实验中最先发育为侧枝的是侧芽2,因为去掉顶芽,侧芽生长素浓度低,促进生长,A、B错误。主枝仍能直立生长的有甲、丙,C错误。能弯向光源生长的只有丁,表现出向光性,D正确。
3.图示扦插的四种葡萄枝条,其中最易成活的是( )
【解析】选C。产生生长素的部位是幼嫩的组织,图示的产生部位是幼芽,生长素有能够促进扦插枝条生根的作用,所以对于图示的几个植物来说,含有幼芽的枝条生长素产生的多,最容易生根,由于叶片能够进行蒸腾作用,易导致植物体内失水,所以扦插时需去除部分成熟叶片。
【情境素养探究】
1.【实验情境】甲同学再一次探究生长素作用的实验时,将生长激素误以为是生长素,进行了一系列操作,结果发现实验组和对照组实验现象相同。
探究:
(1)为什么甲同学实验组与对照组实验现象相同?
提示:因为生长激素是动物激素,对植物不起作用。
(2)生长素和生长激素有什么异同点?
提示:相同点:都具有微量高效的特点。
不同点:①来源不同:生长素是植物体内产生的;生长激素是动物垂体细胞产生的。②本质不同:生长素化学本质是吲哚乙酸、苯乙酸、吲哚丁酸等;生长激素化学本质是蛋白质。
2.【实验情境】某农场购买了一批生根粉准备用于某植物的批量扦插,说明书没有注明该植物使用生根粉的浓度。农场研究人员为确定该生根粉的使用浓度,进行了一系列探究实验。
(1)生根粉浓度越高,扦插枝条越容易生根吗?
提示:不是。低浓度促进生根,超过一定浓度就会抑制扦插枝条生根。
(2)以生根粉浓度为横坐标,以生根总长度为纵坐标,你能绘制出生根粉浓度的作用效果曲线吗?
提示:
【课堂素养达标】
1.生长素的发现过程前后历时数十年,由几代科学家通过一系列实验完成。这些实验集中了科学家研究的一般方法,也体现了科学家发现问题、解决问题的清晰思路,有重要的研究价值。下列关于生长素的发现过程叙述正确的是______________。(填序号)
①达尔文和他的儿子设计简单而富有创造性的实验来证实人们熟视无睹的现象
②如果鲍森·詹森用云母片,胚芽鞘产生的“影响”也能传递给下部
③温特证实了植物的向光性确实和某种化学物质的分布不均有关,并将该物质命名为生长素
④首次分离的生长素不是从植物体内,而是在人的尿液中
⑤温特的实验中生长素从胚芽鞘尖端进入琼脂块的方式是主动运输
⑥燕麦胚芽鞘中生长素的极性运输与光照方向无关
⑦顶芽生长占优势时侧芽生长素的合成受到抑制
⑧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性
【解析】选①③④⑥。生长素不能透过云母片传递给下部,②错误;胚芽鞘尖端的生长素进入琼脂块的方式是扩散,⑤错误;极性运输指的是尖端产生的生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,与是否进行光照无关,⑥正确;顶端优势是顶芽产生的生长素向下输送,大量积累在侧芽部位,侧芽是因为生长素浓度过高才受到抑制的,并不是因为生长素合成少受到抑制,⑦错误;在太空失重状态下植物激素不能进行横向运输,根失去了向地生长的特性,但是存在极性运输,⑧错误。
2.植物的茎产生向光性的原因是( )
A.单侧光引起生长素分布不均匀
B.光促进生长素大量产生
C.单侧光抑制了生长素的合成
D.光促进生长素向茎运输
【解析】选A。由于单侧光的刺激,使植物茎的背光侧的生长素比向光侧分布多,从而使茎产生向光生长。
3.下列有关生长素产生的说法正确的是( )
A.生长素只能由胚芽鞘尖端产生 B.生长素的合成需要光照
C.幼嫩的芽、叶能够产生生长素D.动物也能够合成生长素
【解析】选C。生长素的主要合成部位是幼嫩的芽、叶和发育中的种子;生长素的合成不需要光照;动物体不能合成生长素。