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高中生物 · 植物生命活动调节:生长素与其他激素

Plant Hormones · Auxin · Tropism
前面讲的是个体怎么传代、怎么进化,这一章转向“调节”——植物没有神经,靠什么让茎向光、根向水、顶端长得高?答案是植物激素。重点是生长素的发现和“两重性”。
①
生长素发现

向光性实验

②
两重性

低促高抑、顶端优势

③
其他激素

赤霉/细胞分裂/脱落酸/乙烯

④
应用

催熟、除草、增产

开场场景:窗台的花总朝窗外歪着长。它没有眼睛没有肌肉,怎么“知道”光在哪边?达尔文父子用胚芽鞘做实验,一步步揪出幕后推手——生长素。

卡必背概念 / 过程
生长素主要产生部位:幼嫩的芽、叶、发育中的种子;集中在生长旺盛部位
运输:极性运输(从形态学上端→下端),主动运输;单侧光引起背光侧生长素多
向光性:单侧光使生长素在背光侧分布多→背光侧长得快→弯向光源
两重性:低浓度促进生长,高浓度抑制甚至杀死植物;根最敏感、芽次之、茎最不敏感
顶端优势:顶芽生长素低促生长,向下运输积累在侧芽、浓度高被抑制;去掉顶芽侧芽萌发
赤霉素:促进细胞伸长、植株增高、解除休眠;细胞分裂素:促进细胞分裂
脱落酸:抑制细胞分裂、促进叶和果实衰老脱落、维持休眠;乙烯:促进果实成熟
口诀:生长素背光多弯向光,两重低促高抑长;顶端优势顶抑侧,乙烯催熟脱落酸休眠。

义是什么:化学信号在指挥生长

大白话:植物没有神经系统,靠微量的植物激素在体内传递信号。生长素最典型:单侧光下它往背光侧“搬家”,背光侧长得快,茎就弯向光源。

两重性是关键:不是浓度越高越好。适宜浓度帮着长,太浓反而抑制——顶端优势就是顶芽把生长素往下堆,把侧芽“压住”。

路怎么想到的:向光性实验链条

达尔文→詹森→拜尔→温特:达尔文推测胚芽鞘尖端受单侧光刺激后向下面传递“影响”;温特把这种影响命名为生长素。记结论:感光部位在尖端,弯曲部位在尖端下面一段。

应用判断:除草剂(高浓度生长素类似物)抑制甚至杀死双子叶杂草;乙烯利催熟香蕉;赤霉素让芦苇增高、啤酒生产糖化。

核心过程:三道例题

例1:把切去尖端的胚芽鞘放在单侧光下,它还会弯曲吗?
审题:感光和产生生长素的部位是尖端。
逐步:切去尖端→不能产生生长素、也不能感光→既不生长也不弯曲。
例2:棉花植株长得很高却侧枝少、结铃少,棉农为什么要“打顶”(摘去顶芽)?
审题:解除顶端优势。
逐步:顶芽产生的生长素向下积累抑制侧芽;打顶后侧芽处生长素浓度降低、被解除抑制,侧枝多、多结棉铃。
例3:刚摘的柿子硬涩,和成熟苹果放一起很快变软变甜,为什么?
审题:乙烯催熟。
逐步:成熟苹果释放乙烯,乙烯促进果实成熟,于是柿子很快变软变甜。

用途与案例

农业:2,4-D 除草剂

双子叶杂草对生长素类似物更敏感,高浓度 2,4-D 把它们抑制杀死,却不怎么伤单子叶的禾本科作物。

生活:香蕉催熟

商家把青香蕉摘下运输,卖前用乙烯利处理催黄——既耐运输又到货架金黄。

展往哪儿长

初中:知道植物向光生长。高中:本章讲激素调节;下一章转向动物更复杂的神经—体液—免疫调节。大学:植物生理学研究激素信号转导、光受体。

拓展:植物的生长发育不是由单一激素决定,而是多种激素相互协调、共同调节;在根本上仍是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果。

防坑警示

别把“两重性”和“促进”混:向光性只体现背光侧“长得更快”,两边都是促进,不能说明两重性;顶端优势、根的向地性才能体现低促高抑。另外生长素的化学本质是吲哚乙酸,不要说成蛋白质。

练习

基础:植物向光弯曲生长时,生长素在哪一侧分布较多?

查看解答背光侧分布较多,背光侧细胞伸长快,茎弯向光源。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。

进阶:顶端优势现象说明生长素的作用有什么特点?

查看解答体现生长素作用的两重性:低浓度(顶芽)促进生长,高浓度(侧芽积累)抑制生长。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。

思考:乙烯的主要作用是什么?生产上如何利用?

查看解答乙烯促进果实成熟;生产上用乙烯利催熟果实(如香蕉、番茄),便于储运和上市。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。

证教材级补充:生长素的两重性与根的向地性

两重性:一般地,低浓度生长素促进生长,高浓度抑制生长,浓度过高甚至杀死植物。不同器官对生长素敏感程度不同:根 > 芽 > 茎。

根为什么向地、茎为什么背地:横放植株,重力使生长素在近地侧分布多。根对生长素敏感,近地侧高浓度被抑制、远地侧长得快→根向地弯曲;茎不敏感,近地侧长得更快→茎背地(向上)生长。同一重力刺激,因器官敏感度不同而方向相反。

拓展例题:茎的向光性能说明生长素作用具有两重性吗?不能。向光性中背光侧和向光侧都在被促进,只是背光侧促进更强;没有出现“抑制”,所以不体现两重性。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。
记
小结卡

① 生长素:尖端产生、极性运输;单侧光下背光侧多,茎弯向光源。

② 两重性:低促高抑;根最敏感、茎最不敏感;顶端优势是其体现。

③ 赤霉素促伸长、细胞分裂素促分裂、脱落酸抑生长促休眠、乙烯催熟。

费曼学习法:讲给别人听
合上书本,假装对面坐着一个高二的小孩,把这三件事说清楚——说不清楚的地方,就是你没真懂。
  1. 用自己的话讲:把窗台花向光歪长的全过程,用“生长素搬家”讲给别人听。
  2. 举个反例:为什么向光性不算两重性、顶端优势才算?因为前者没有抑制。
  3. 哪里还卡壳:感光部位vs弯曲部位、五种激素功能——哪句要翻书就圈哪里。