生长素的作用机理
学院：农业资源与环境专业：10农资学号：2010310501 姓名：夏选发生长素(auxin)是最早被发现的植物激素，它的发现史可追溯到1872年波兰园艺学家西斯勒克(Ciesielski)对根尖的伸长与向地弯曲的研究。他发现，置于水平方向的根因重力影响而弯曲生长，根对重力的感应部分在根尖，而弯曲主要发生在伸长区。他认为可能有一种从根尖向基部传导的剌激性物质使根的伸长区在上下两侧发生不均匀的生长。它能调控细胞伸长、细胞分裂与分化、顶端优势、向性生长、根原基的发生、胚的形成和维管分化等。很多研究表明, 生长素是茎伸长生长所必需的, 生长素的亏缺(deficiency)会导致茎伸长受阻。外源生长素处理能促进茎切段的伸长, 促进亏缺生长素的整体植株茎伸长。作为植物的一种重要的内源激素，生长素参与植物生长和发育的诸多过程，如根和茎的发育和生长、器官的衰老、维管束组织的形成和分化发育，以及植物的向地和向光反应等。
研究生长素的作用机制对深入认识植物生长发育的许多生理过程有重要意义。早在上个世纪30年代有关生长素作用机制的研究就已经开始，到60年代末、70年代初形成两派学说，即基因表达学说和酸生长学说。之后，随着生物化学和生物学技术的发展，两种学说都有了新的发展，但同时其所存在的不足之处也日益暴露。近年来，由于分子生物学和遗传工程实验手段的广泛应用，在分子水平上的生长素作用机制研究日益深入，尤其是生长素信号转导途径的研究已经成为当前的热点。
1.生长素的作用机理
生长素, 如IAA作用于细胞核上, 作为基因的脱阻抑剂, 首先是被阻抑的基因活化。随之, 在已活化的基因控制下, 通过调节酶蛋白的种类和数量来表现其继发的生理作用[ 2 ]。生长素的生物试验表明，用生长素处理时，细胞壁变软，因而增加了其可塑性。可塑性是指细胞壁不可逆转的伸展张力。生长试验证明，在生长素的影响下，细胞壁可塑性的变化与生长素所促进的生长增加幅度是很相似的。因此可以认为，生长的增加确实是通过细胞壁可塑性的变化而实现的。这些生长试验，必须以活的器官或组织为材料，并在呼吸作用能够顺利进行的条件才能完成。这就表明，生长素诱导生长是在原生质内进行的。试验证明，在生长素的影响下，原生质的粘度下降、流动性增加、呼吸作用增强，对水和溶质的透性也提高，从而导致更多的营养物质和水分进入细胞，为细胞增大体积提供了必要的物质条件。
1.1酸生长理论
PMRay[ 3 ]将燕麦胚芽鞘切段放入一定浓度的IAA溶液中, 发现10～15min 后切段开始迅速伸长, 同时介质的pH值下降, 细胞壁的可塑性增加。将切段放入含IAA的pH值为4的缓冲溶液中, 切段也表现出伸长;如将切段转入含IAA 的pH值为7的缓冲溶液中, 则切段的伸长停止; 若再转入含IAA的pH值为4的缓冲溶液中, 则切段重新伸长。将胚芽鞘切段放入不含IAA的pH值为3.2～3.5的缓冲溶液中, 则1min后可检测出切段的伸长, 且细胞壁的可塑性也增加; 如将切段转入pH值为7的缓冲溶液中, 则切段的伸长停止; 若再转入pH值为3.2～3.5的缓冲溶液中, 则切段重新表现出伸长[ 2 ]。基于上述, Rayle和Cleland 于1970年提出了生长素作用机理的酸生长理论, 认为: (1) 原生质膜上存在着非活化的质子泵(H+-ATP酶)，生长素作为泵的变构效应剂, 与泵蛋白结合后使其活化; (2) 活化了的质子泵消耗能量(ATP) 将细胞内的H+泵到细胞壁中,导致细胞壁基质溶液的pH值下降; (3) 在酸性条件下, H +一方面使细胞壁中对酸不稳定的键(如氢键)断裂, 另一方面(也是主要的方面) 使细胞壁中的某些多糖水解酶(如纤维素酶) 活化或增加, 从而使连接木葡聚糖与纤维素微纤丝之间的键断裂, 细胞壁松驰; (4) 细胞壁松驰后, 细胞的压力势下降, 导致细胞的水势下降, 细胞吸水, 体积增大而发生不可逆增长。由于生长素与H +-ATP酶的结合和随之带来的H+的主动分泌都需要一定的时间, 所以生长素所引起伸长的滞后期(10～15min) 比酸所引起伸长的滞后期(1min) 长。
1.2基因活化学说
植物细胞具有全能性, 但在一般情况下, 绝大部分基因是处于抑制状态的, 生长素的作用就是解除这种抑制, 使某些处于“休眠”状态的基因活化, 从而转录并翻译出新的蛋白质。当IAA与质膜上的激素受体蛋白(可能就是质膜上的质子泵) 结合后, 激活细胞内的第2信使, 并将信息转导至细胞核内, 使处于抑制状态的基因解阻遏, 基因开始转录和翻译, 合成新的mRNA和蛋白质, 为细胞质和细胞壁的合成提供原料, 并由此产生一系列的生理生化反应[ 3 ]。由于生长素所诱导的生长既有快速反应, 又有长期效应, 因此提出了生长素促进植物生长的作用方式的基因活化学说[ 2 ](图1)。
2.生长素受体
生长素所产生的各种生理作用是生长素与细胞中的生长素受体结合后实现的, 这也是生长素在细胞中作用的开始。生长素受体是激素受体的一种。所谓激素受体是指能与激素特异结合的、并能引发特殊生理生化反应的蛋白质。作为生长素的受体, 必须具有以下特征[ 4 ]。(1) 与生长素之间有很强的接合力; (2) 与生长素结合后被活化, 并引起相应的一系列生理生化反应。据此说明许多能与生长素紧密结合的物质并非均是受体, 只可称其为某激素的结合蛋白。学术界还有一
种观点认为, 生长素的活化作用不是直接的, 它作为“第一信使”在细胞中某一专一的部位激活别的分子, 后者被认为是腺苷酸环化酶。被激活的腺苷酸环化酶作用AIP导致了5-环式腺苷酸磷酸(CAMP) 的形成。CAMP作为“第2信使”激活蛋白质激酶或别的无活性的前体,于是诱发许多生理效应[ 2 ]。
3.生长素的激活（感知）、活化、信号转导和基因表达（转录、翻译、合成）
3.1生长素的激活（感知）
在20世纪80年代，用生物化学方法发现与生长素结合的蛋白质1（ABP1)与生长素结合的活性高，时候选受体。后来，对抗生长素或生长素转运抑制剂的拟南芥突变体的基因筛选确定数个遗传位点参与生长素信号转导，如运转抑制剂反应TIR1，最近确定T1R1为生长素受体。F-box蛋白T1R1是SCF复合体为E3泛素连接酶的重要组成部分，亦为蛋白质降解泛素蛋白酶体途径的一部分。T1R1
的底物Aus/IAA转录阻遏蛋白生长素依赖方式与T1R1结合。结合后，阻遏物被降解。对以上相互作用进行晶体学分析表明，IAA结合到同一个T1R1孔穴的基部，使Aus/IAA蛋白停靠在IAA的顶部，这占据了T1R1孔穴的其他部分。为了验证T1R1是感知生长素的主要受体，对合成的IAA类似物，2,4D和1-NAA 进行了实验。实验也表明T1R1也与这些合成生长素结合。此外，许多生长素反应由转录介导，因此与T1R1受体家族相关。然而，在快速的生长素响应中，如在细胞扩展中生长素诱导的离子流，一种信号传导途径，它可能是由与生长素结合的膜蛋白1（ABP1)与相关的蛋白进行转导。ABP1可能与植物自有的影响ABP1
作用的生长素协调细胞的分化和拓展。
3.2生长素的活化
许多实验证明，激素的受体是蛋白质。至于激素的的位置，有两种不同的看法。一种认为，激素受体是在细胞质或细胞核内，它与激素结合后，调节核酸和蛋白质的合成，也调节酶的合成，最终引起一系列的生理生化反应，有促进作用。里一种看法认为，激素受体是在质膜上，受体与激素结合后，引起膜的透性核电荷的改变，释放出一些酶来，从而引起生理生化的改变。快速反应是质膜受体说法的重要证据。试验证明，大豆下胚轴质膜对生长素的反应是迅速的，几分钟后就产生反应。另外有人在洋葱鳞茎的质膜碎片制剂中加入2,4-D，它便与质膜结合的B-1,3-葡聚糖合成酶的活性增大10·30%，这就说明质膜是激素受体的所在地。
然而，近年来有把两种看法统一起来的趋势，也就是：当外加生长素后，质膜上的受体与生长素结合，后来受体把转录因子即促进RNA聚合酶活性提高的物质（可能是一种糖脂）释放出来，通过细胞质进入细胞膜，活化聚合酶，再将RNA 聚合酶释放到细胞质，影响基因组的转录和翻译，形成蛋白质，酶等，并进行生长活动。
3.2生长素的信号转导
3.2.1 ABP1（生长素信号感应）
近20年来，生长素受体的研究主要集中在分离、鉴定与生长素结合的蛋白，已经鉴定到一些生长素结合蛋白，其中研究最深入的事ABP1。ABP1是最初在玉米胚芽鞘中分离到的一种22KD的糖蛋白，它和生长素的结合具有高度的特异性和亲和性。作为受体的一个重要特性是当信号分子和受体结合后会引起相应的生理生化反应，免疫学和转基因研究为ABP1发挥受体功能提供了一些证据。外源施加不能进入细胞内的ABP1抗体，会干扰生长素诱导的某些反应，如原生质体的超级化，细胞的扩大和分裂，气孔的关闭等，在表达ABP1的转基因烟草植物中，叶肉细胞增大，而反应抑制ABP1则能消除生长素诱导的细胞伸长和抑制细胞分裂。在一些植物激素中，直接的遗传筛选时鉴定受体和其它信号转导祖坟的好方法，但这种方法并没有鉴定到生长素的受体。最近反向遗传学的运用使这方面取得重要进展，Chen等在拟南芥中分离得到ABP1基因，其纯合突变体abpl 的表型为在胚胎发育的早期（球形胚时期）致死，这说明ABP1在植物的生长发育中发挥关键性作用。因此要对ABP1在胚后期的功能进行研究，需进一步鉴定一些条件型突变体来进行相关研究。
3.2.2 G 蛋白和信号转导的第二信使（生长素信号在细胞质的传递）
生长素被膜上的受体感知后，会激活G 蛋白，进而诱导生长素胞内信号的转导，已经鉴定到了多个第二信使，并已确定生长素在胞内的传导包括不依赖于磷酸酯酶A2的途径和依赖于磷酸酯酶A2的途径。
异三聚体G 蛋白定位于细胞膜的内侧，并与质膜紧密相连，一些证据表明，异三聚体G 蛋白参与生长素的信号转导。当生长素在膜上被ABP1和跨膜蛋白构成的受体复合物感知后，会激活G 蛋白，被激活的G 蛋白进而诱导生长素的胞内信号转导。G 蛋白的α亚基在几个信号转导中发挥不同作用，在脱落酸信号转导中起负向调节作用，而在生长素诱导的细胞分裂中和赤霉素信号转导中起正向调节作用。由于G-α突变体研究中对生长素信号转导中的确切作用机理还不清楚，反向遗传学研究和拟南芥的基因组学的发展渴望在不久的将来在这一领域取得较大进展。
胞质中PH 的调节可能是生长素信号在细胞质中传导的第二信使，胞质中的PH 的调节主要通过膜上的离子通道或H+-APTase 质子泵的作用来实现。因而，生长素信号转导途径的一个分枝就是不通过基因调节反应直接引起蛋白质的活化。 生长素
ABP1
其他受体
——— ————————— ————
——————————细胞膜 ？ ？？
停泊蛋白 其他受体 G 蛋白 PH,K+通过 iPLA2
PLA2抑制剂
H+-ATPase
脂活化蛋白激酶 MAPK PINOID
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
细胞质 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 细胞核 修饰？
生长素信号转导模型
3.3生长素的基因表达 （转录、翻译、合成）
3.3.1转录
我们知道染色质的主要成分为DNA 和组蛋白。而组蛋白又对染色质上的基因表达起限制作用，即遮盖染色质，是基因不活化，DNA 不能形成mRNA （信使RNA ）。若加入放线菌素D 等RNA 合成抑制剂，则抑制了细胞中α—淀粉酶的积累，说明α—淀粉酶的产生和分泌需要连续合成RNA 。另一方面，加入rRNA 和tRNA(转移核糖核酸）合成的选择性抑制剂5-氟尿嘧啶，则不达影响α—淀粉酶的产生。因而认定，α—淀粉酶α—淀粉酶的产生是依赖于mRNA 的。
3.3.2翻译
生长素在翻译水平上促进氨基酸合成蛋白质。用生长素处理豌豆上胚轴，不只增加mRNA 水平，还能促进氨基酸参加到蛋白质中去，形成纤维素酶。看来，生长素之所以刺激芽鞘延长，与生长素在翻译水平上促进蛋白质合成有密切关系。
3.3.3合成
由于与生长素合成的蛋白质很多，其中可能有ABPs,尽管目前还没有充分证据表明。但通过对植物激素的研究，人们认为细胞对激素信号的识别是由激素受体完成的，激素与其受体间 蛋白酶体中降解
原初基因 IAA 蛋白 泛素化 ARF 蛋白
ARF
IAA 蛋白复合体 次级基因
特异性结合，引起一系列生理和生化变化，从而调节植物的生长和发育。
4.参考文献
[ 1 ] 毛丽君, 林位夫. 植物生长素在农业中的应用. 河北农业科学, 2008,
12 (2) : 80 - 81, 84.
[ 2 ] 吴国辉. 植物生长素的作用机理[ J ] . 农机化研究，2004, (6) : 288. [ 3 ] 王忠. 植物生理学[M ] . 北京: 中国农业出版社，2000.
[ 4 ] 吕剑, 喻景权. 植物生长素的作用机制[ J ]. 植物生理学通讯，2004, 40 (5) : 624 - 628.
[ 5 ] 周索, 庞振凌, 庞发虎, 等. 不同生长素诱导对拟南芥根生长发育的影响[ J ] . 安徽农业科学，2006, 34 (9) : 1816, 1818.
[ 6 ] 石尧清, 彭成绩. 南方果树生长发育与调控技术[M ] .北京: 中国农业出版社，2000.
[ 7 ] 潘瑞炽. 植物生理学[M ]. 北京: 高等教育出版社，2004.
[ 8 ] 王倩. 植物生长素生理作用特点的探究[ J ]. 生物学通报，2004,
39 (10) : 49 – 51.
[ 9 ] 丁燕芬, 王岩, 龙春林. 中国兰花组织培养研究进展[ J ] . 安徽农业科学，2007, 35 ( 8 ) : 2247 - 2248,2250.
[ 10 ] 何生根, 刘伟, 许恩光, 等. 植物生长调节剂在观赏植物和林木中的应用[M ]. 北京: 化学工业出版社, 2002.
[ 11 ] 毛龙生. 观赏树木栽培大全[M ]. 北京: 中国农业出版社, 2001. [ 12 ] 张国强, 翟秋喜. 我国植物组培技术的发展及展望[ J ]. 安徽农业科学，2006, 34 (16) : 3893 – 3895.
[ 13 ] 梁莉，李刚. 名花栽培技艺与欣赏丛书: 百合、郁金香[M ].
吉林: 延边大学出版社，2004.
[ 14 ] 张传来, 张艳, 刘遵春，等. 植物生长调节剂对美人酥梨采前落果的影响[ J ] 安徽农业科学, 2006, 34 (1) : 29, 31.
《生长素的生理作用》教学设计 一、教学分析 1、教材分析 《生长素的生理作用》是人教版必修3《稳态与环境》第3章的第2节，是第1节《植物生长素的发现》的一个延伸和拓展，阐述生长素生理作用及生产实践应用的关键一节，也为第3节的学习做了知识储备。 本节课通过对数据、曲线、图形等材料的分析，介绍生长素作用的两重性，引导学生对生产、生活中的现象及问题的思考和分析，加深对生长素的生理作用特点的了解，把理论和实际相结合，树立学以致用的思想。 同时，本节的能力目标也在“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的这一探究活动得到体现，此项探究活动能够训练学生实验设计及得出结论时逻辑上的严密性，是体验科学研究的一般过程、领悟预实验意义的良好载体。合理有序地组织好此探究活动，对于进一步发展学生的科学探究能力,并将科学发现在生产实践中进行应用，有着重要意义。 2、学情分析 （1）经过上一节的学习，学生已了解了什么是植物激素，并对植物产生向光性的原因以及生长素的产生、极性运输和分布特点有了相应的知识准备。 （2）高一的学生的学习兴趣浓厚、思维较活跃。在初中阶段已初步了解过探究实验的一般过程，并在必修一的学习中系统的学习过实验设计的方法和原则，具有一定的实验设计、分析能力。但对于探究的目的性、过程和结论形成缺乏系统的思考，因此在探究实验设计的过程中应加强引导，细化各步骤的问题，做好知识的铺垫。 二、设计思路 由于生长素与生产实践联系紧密，学生对此有一定的感性认识，比较容易建立生长素生理作用两重性与其浓度之间的关系。通过分析坐标曲线、教师呈现图片和实物等教学手段，学生掌握课程标准中的本节内容标准“概述植物生长素的作用”并不难。 较为复杂的是本节教学难点“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”探究活动的处理。由于该项探究活动跨越周期较长，材料、试剂不同也容易导致实验结果差异大，同时对学生探究能力要求相对较高，在1课时内无法完成。在设计本节课时，事先组织部分学生进行“生长素类似物浓度对插条生根的影响”的实验。通过实验的照片和数据记录，将其作为探讨生长素作用的两重性情景创设的材料，使学生对生长素的两重性有了直观印象，同时也为课堂探究奠定基础。同时，将课堂上的探究目标确立为对实验原理、方法的探究，让学生们在问题引导下积极思考，在合作讨论中有效学习，在整个探究性学习中提高能力。
植物生长素的作用机理 陶喜斌 2014310218 种子科学与工程
摘要；经过多位科学家的研究，发现了与植物生长有关的重要激素——生长素。生长素在植物芽的生长，根的生长，果实的生长，种子休眠等方面有重要作用。那么，生长素是如何发挥这这些作用? 1;什么是生长素 生长素(auxin)是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内源激素，英文简称IAA，国际通用，是吲哚乙酸(IAA；。4-氯-IAA、5-羟-IAA、萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸等为类生长素。1872年波兰园艺学家谢连斯基对根尖控制根伸长区生长作了研究~后来达尔文父子对草的胚芽鞘向光性进行了研究。1928年温特证实了胚芽的尖端确实产生了某种物质，能够控制胚芽生长。1934年， 凯格等人从一些植物中分离出了这种物质并命名它为吲哚乙酸，因而习惯上常把吲哚乙酸作为生长素的同义词。 2;植物生长素的生理作用 生长素有多方面的生理效应，这与其浓度有关。低浓度时可以促进生长，高浓度时则会抑制生长，甚至使植物死亡，这种抑制作用与其能否诱导乙烯的形成有关。生长素的生理效应表现在两个层次上。 在细胞水平上，生长素可刺激形成层细胞分裂~刺激枝的细胞伸长、抑制根细胞生长~促进木质部、韧皮部细胞分化，促进插条发根、调节愈伤组织的形态建成。 在器官和整株水平上，生长素从幼苗到果实成熟都起作用。生长素控制幼苗中胚轴伸长的可逆性红光抑制~当吲哚乙酸转移至枝条下侧即产生枝条的向地性~当吲哚乙酸转移至枝条的背光侧即产生枝条的向光性~吲哚乙酸造成顶端 优势~延缓叶片衰老~施于叶片的生长素抑制脱落，而施于离层近轴端的生长素促进脱落~生长素促进开花，诱导单性果实的发育，延迟果实成熟。 生长素对生长的促进作用主要是促进细胞的生长，特别是细胞的伸长。植物感受光刺激的部位是在茎的尖端，但弯曲的部位是在尖端的下面一段，这是因为尖端的下面一段细胞正在生长伸长，是对生长素最敏感的时期，所以生长素对其生长的影响最大。趋于衰老的组织生长素是不起作用的。生长素能够促进果实的发育和扦插的枝条生根的原因是；生长素能够改变植物体内的营养物质分配，在生长素分布较丰富的部分，得到的营养物质就多，形成分配中心。生长素能够诱 导无籽番茄的形成就是因为用生长素处理没有受粉的番茄花蕾后，番茄花蕾的子房就成了营养物质的分配中心，叶片进行光合作用制造的养料就源源不断地运到子房中，子房就发育了。 生长素在植物体作用很多，具体有；1.顶端优势 2.细胞核分裂、细胞纵向伸长、细胞横向伸长3.叶片扩大4.插枝发根5.愈伤组织6.抑制块根7.气孔开放8.延长休眠9.抗寒 3;生长素的作用机理 3.1生长素作用机理的解释 激素作用的机理有各种解释，可以归纳为二； 一、是认为激素作用于核酸代谢，可能是在DNA转录水平上。它使某些基因活化，形成一些新的mRNA、新的蛋白质(主要是酶；，进而影响细胞内的新陈代谢，引起生长发育的变化。 二、则认为激素作用于细胞膜，即质膜首先受激素的影响，发生一系列膜结构与功能的变化，使许多依附在一定的细胞器或质膜上的酶或酶原发生相应
案例名称：植物生长素的发现 一、教材内容分析 本课是人教版高中生物必修三《稳态与环境》第三章第一节的内容。参考课时为1课时。本课主要内容包括：植物生长素的发现过程；生长素的产生、分布和运输。 《植物的激素调节》这一章的内容，揭示了植物体维持稳态的调节方式之一：激素调节，与第1、2章内容组成生物有机体稳态调节知识体系。《植物生长素的发现》这一节内容在全书中所占的比例并不多，但其内容与生产生活实际联系密切，所以是极其重要的。特别是其中”生长素的发现过程”的内容，层层深入揭示了植物向光性这一生命现象是在生长素调节作用下产生的个体适应性，隐含的科学研究的方法与过程，以及设计实验时所要控制的”单因子变量”问题，在整个必修课本中处于相当重要的地位，也是培养学生科学研究能力的很好的载体。随着生长素的发现，学生认识到植物激素的存在，并初步了解生长素作用──促进生长，这也为继续探索第二、三节生长素的其他生理作用及激素应用奠定基础，本节内容起着承上启下的作用。 本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式教学的极佳素材，也是培养学生科学研究能力的很好的素材。 二、教学目标 1．知识目标： ①概述生长素的发现过程。 ②阐明生长素的产生、运输和分布。 2．技能目标： ①了解发现生长素的过程和方法，培养设计探究实验的能力。 ②根据本节相关原理，尝试设计一些独特盆景方案并思考操作步骤。 3．情感态度、价值观目标： 关注日常生活现象，体验科学发现之美，形成积极探索、勇于进取的求知精神和追求真理的良好意志品质。 三、教学重点和难点 1.教学重点： 生长素的发现过程。 2.教学难点： 生长素的产生、运输和分布。 四、学习者特征分析 高一的学生在日常生活中很少有关于植物生长素的感性认识，虽然在学习了《动物和人体生命活动的调节》之后，学生对于生物的调节作用有了一定的认识，
《植物生长素的发现》教学设计 教材分析 植物激素调节一章是必修3植物个体水平的稳态与调节内容，揭示了植物体维持稳态的调节方式——激素调节，与第1、2章内容组成生物有机体稳态调节知识体系，即在个体水平上对生命系统进行研究。“植物生长素的发现”作为本章第一节揭示了植物向光性这一生命现象是在生长素调节作用下产生的个体适应性，随着生长素的发现学生认识到植物激素的存在，并初步了解生长素作用——促进生长，这也为继续探究第二、三节生长素的其他生理作用及激素应用奠定基础。“生长素的发现过程”是本节重点，涉及一系列经典的科学实验，教学时应让学生尝试像科学家一样去思考如何设计对照实验，如何从实验现象中去推理、归纳和发现。“科学实验设计的严谨性”是本节的难点，通过“生长素的发现过程”归纳出了科学实验设计的一般方法，在此基础上利用本节教材中的“技能训练”，学生就能较顺利地完成“科学实验设计的严谨性”分析，从而突破教学的难点。 学情分析 学生通过前面两章内容的学习，对生物体的调节作用有了一定的认识，并且在必修一和必修二中已经学习过“光合作用的探究历程”、“人类对遗传物质的探索过程”等多个包含生物科学史的内容，对科学研究的方法有了初步的了解，观察思维能力较强，但逻辑思维能力及对实验现象的分析能力、表达能力有待提高。因此在教学中，教师应注重激发学生进行探究和学习的兴趣，培养学生的分析和理解能力。 教学目标 1.知识目标 ①概述植物生长素的发现过程。 ②概述植物生长素的产生部位、运输和分布。 ③说出具有生长素效应的物质和植物激素的概念。 2.能力目标 ①尝试分析经典实验，提高逻辑思维的严密性。 ②通过对科学家实验的分析和技能训练，提高科学实验设计的严谨性。 3.情感、态度和价值观 引导学生深入思考科学家的工作过程，领悟科学探究的历程，学习科学家献身科学的精神，提高学生的科学素养，。 教学重点和难点 重点：生长素的发现过程。 难点：科学实验设计和推理的严谨性分析。 课时安排：一课时
知识点一生长素的发现过程 1．下列利用胚芽鞘所做的实验中，能说明胚芽鞘尖端确实产生了“生长素”的是() 答案D 解析温特的实验设计证明了胚芽鞘尖端确实产生了某种化学物质，促进切去尖端的胚芽鞘弯曲生长。 2．如图所示，在燕麦胚芽鞘顶端的下部插入云母片(生长素不能透过)，从右边用光照射，燕麦胚芽鞘的生长情况将是() A．直立向上生长 B．向右弯曲生长 C．向左弯曲生长 D．不生长 答案B 解析由于云母片插入的位置偏下，不影响尖端生长素向背光侧转移，因此，背光侧的生长素浓度大于向光侧，生长速度大于向光侧，胚芽鞘弯向光源的方向生长。 3．某同学做了如图所示的实验，从实验结果可以直接得出的结论是() A．生长素进行极性运输 B．单侧光照引起生长素分布不均匀 C．生长素能促进植物生长 D．感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端 答案C 解析由实验甲中去除尖端的胚芽鞘上端放置的琼脂块含生长素，胚芽鞘直立生长，而实验乙中去除尖端的胚芽鞘上端放置的琼脂块不含生长素，胚芽鞘不生长，可推知生长素能促进植物的生长。
4．根据所学知识判断，下列说法错误的是() A．图中能直立生长的是①、④和⑥ B．若探究植物的向光性，可设置①③进行对照 C．若探究植物胚芽鞘的感光部位，应设置④⑥进行对照 D．图中弯曲生长的是③⑤ 答案C 解析根据生长素的有无和分布是否均匀可以判断：①直立生长，②不生长不弯曲，③向光弯曲生长，④直立生长，⑤向光弯曲生长，⑥直立生长。设计实验时要遵循单一变量原则，若探究植物的向光性，可设置①③进行对照；若探究植物胚芽鞘的感光部位，应设置④⑤进行对照，④⑥不符合要求。 5．将切下的燕麦胚芽鞘顶部移到切口一侧，置于黑暗条件下，胚芽鞘的生长情况如图。这个实验能证明() A．顶端在光下产生某种“影响物” B．“影响物”具有促进胚芽鞘生长的效能 C．合成“影响物”不需要光 D．背光一侧“影响物”分布多 答案B 解析本实验是置于黑暗条件下的，所以A、C、D错误。 知识点二生长素的产生、分布和运输 6．在植物体内，合成生长素最旺盛的部位是() A．营养组织B．保护组织 C．分生组织D．机械组织 答案C 解析合成生长素最旺盛的部位是幼嫩的芽、叶和发育中的种子，这些部位属于分生组织。
普通高中课程标准实验教科书·人教版·必修3 第三章第2节 《植物生长素的发现》教学设计 郭名宾（江西省信丰中学江西赣州 341600） 一、设计思路 科学史可以展现科学是永无止境的探究活动的本质特征，使人感受科学发展是一个线性累积、不断壮大的过程，领会“变化”才是科学本身具有的惟一不变特性。植物生长素的发现过程正是这样一个很好地展现科学在本质上是相对的、可变的、处在不断修正和发展过程中的素材。因此，本文基于以下的教学理念开展教学：问题为主线、探究为主轴、学生为主体、教师为主导，采用问题引导探究、教师引导学生的设计思路。 二、教学分析 1、教材分析与处理 《植物生长素的发现》编入了“达尔文、詹森、拜耳、温特等科学家的实验、评价实验设计和结论”等内容。教材以科学探索过程为脉络来安排教学内容，具有探究性的特点；文本呈现图文并茂，具有直观性的特点，为教师实施探究式教学提供了有力支撑。 基于以上设计理念，对教材知识作了适当调整（含顺序调整），本节课只学习生长素的发现过程和分析、评价实验设计的技能训练。 2、学情分析 曾学习过“假说──演绎法”、“类比推理”等，有一定的思考方法基础，且学生的观察、思维、逻辑推理等能力都较强，对植物向光性现象又有一定的感性认识。但对实验设计的各种能力（语言表达、实验分析、深入思考等）都有待提高，所以教学过程旨在培养学生的实验能力。 3、学习任务分析 教学重点：生长素的发现过程；教学难点：科学实验设计的过程及严谨性分析。通过学习，学生不仅要掌握生长素发现的过程，更要掌握对简单实验的设计、分析和评价的能力，感悟科学发现是一个继承与创新的辨证过程，需要实事求是和坚持不懈的科学态度。 三、教学目标 对于以上的教学分析，需达到的教学三维目标（见表1）。
人教版生物必修《植物生长素的发现》说课稿一、说教材 （一）教材分析 本课内容是人教版生物必修3第3章第1节，主要内容包括：植物生长素的发现；生长素的产生、分布和运输。课标要求：概述植物生长素的发现；考纲要求：Ⅱ。 植物激素调节一章是必修3植物个体水平的稳态与调节内容，揭示了植物体维持稳态的调节方式──激素调节的原理和应用知识，与第1、2章内容并列共同组成生物有机体稳态调节知识体系。 植物生长素的发现一节作为本章开篇一节，层层深入揭示了植物向光性这一生命现象是在生长素调节作用下产生的个体适应性，随着生长素的发现学生认识到植物激素的存在，并初步了解生长素的作用──促进生长，这也为继续探索第二、三节生长素的其他生理作用及激素应用奠定了基础，本节内容起着承上启下的作用。 这一节内容中“生长素的发现过程” 隐含的科学研究的方法与过程，以及设计实验时所要控制的“单因子变量问题，在整个必修课本中处于相当重要的地位，也是培养学生实验设计能力、提出问题、分析问题、解决问题等科学研究能力的很好的载体，其中包含的实验思想、方法、探究过程等更是历年高考的热点。通过学习，使学生了解生长素的发现过程，体验科学探究的曲折及发展历程，培养科学的思想方法及发展的科学观。 （二）教学目标
1．知识目标： ①概述生长素的发现过程。 ②解释植物向光生长的原因。 ③说明生长素的产生、运输和分布。 2．能力目标： ①体验发现生长素的过程和方法。初步学会科学探究实验的设计方法。 ②训练严密的逻辑思维能力，表达能力，养成良好的生物学素养。3．情感目标： 利用生长素发现过程教育学生关注生活现象，体验科学发现之美，形成积极探索、勇于进取的求知精神和追求真理的良好意志品质。（三）教学重点和难点 重点及分析： 生长素发现过程是本节课的重点。 生长素的发现过程既是掌握生长素生理作用的基础，又是理解生物激素调节作用的关键，同时还是能力培养的好材料。在科学研究与发现的历史过程中，不断发生着观察（包括实验观察）、根据观察发现问题并提出问题、根据分析提出假说和对假说的求证活动。课文中所介绍的生长素发现历史中的几个实验，完整地再现了假说的提出和求证过程，是对学生进行科学史教育的极好素材，同时也让学生体会到科学研究的实验方法以及严谨的思维逻辑过程，学生的科学思维方法和研究方法在此节能得到很好的训练。
生长素的作用机理 生长素是发现最早的一类植物激素也是植物五大类激素中的一种．它参与着植物体内很多的生理作用如细胞的伸长生长、形成层的细胞分裂、维管组织的分化、叶片和花的脱落、顶端优势、向性、生根和同化物的运输等。所以研究生长素的作用机理对认识植物生长发育的许多生理过程有着不可估量的意义。 目前对激素作用的机理有各种解释，可以归纳为二：一是认为激素作用于核酸代谢，可能是在DNA转录水平上。它使某些基因活化，形成一些新的mRNA、新的蛋白质（主要是酶），进而影响细胞内的新陈代谢，引起生长发育的变化。另一则认为激素作用于细胞膜，即质膜首先受激素的影响，发生一系列膜结构与功能的变化，使许多依附在一定的细胞器或质膜上的酶或酶原发生相应的变化，或者失活或者活化。酶系统的变化使新陈代谢和整个细胞的生长发育也随之发生变化。此外，还有人认为激素对核和质膜都有影响；或认为激素的效应先从质膜再经过细胞质，最后传到核中。 虽然对激素作用机理有不同的解释，但是，无论哪一种解释都认为，激素必须首先与细胞内某种物质特异地结合，才能产生有效的调节作用。这种物质就是激素的受体。生长素作用于细胞时，首先与受体结合。经过一系列过程，引起细胞壁介质酸化和影响蛋白质合成，最终导致细胞的变化。 1.生长素受体结合蛋白（ABP1） ABP包括位于内质网膜上的ABP-I、可能位于液泡膜上的ABP-∏、位于质膜上ABP -III 以及生长素运输抑制剂 N1-naphthylp- hthalamic acid(NPA)和2，3，5一三碘苯甲酸(TIBA)的结合蛋白4类。 内质网上的ABP1合成后运输到细胞质膜上发挥生长素受体作用。生长素与细胞质膜上的ABP1结合后，钝化的坞蛋白转变为活性状态，并进一步激活质子泵将膜内H+泵到膜外，引起质膜的超极化，胞壁松弛，于是引起细胞的生长反应。内质网上的ABP1可能只是起贮藏库的作用。由于发育或其他信号引起的质膜上ABP1量的改变是通过内质网上的ABP1输出增加或减少调节的。由此可见，ABP1的分布和数量可以调节IAA功能的行使。 研究还发现，各种植物的ABP基因结构相似，编码的前体蛋白都具有主要的功能性结构序列。在氨基末端有一疏水信号序列，利于ABP在内质网膜间的穿透和转移，起信号转导作用；在羧基末端的KDEL四肽结构则使得ABP定位于内质网中的特定区域。研究认为，ABP1是一个同型二聚体糖蛋白，其亚基由163个氨基酸残基组成。如玉米的ABP1由3个组氨酸残基和1个谷氨酸残基组成1个结合部位，内含1个金属阳离子，这个部位极其疏水。在第2和第5位的半胱氨酸残基间还有1个二硫键，当生长素结合到这个部位时，羧酸酯与金属离子结合，而芳香环则与第151位的色氨酸残基等疏水性氨基酸残基结合。对ABP1羧基末端高度保守的氨基酸残基作定点突变时，发现第177位的半胱氨酸残基、第175位的天冬氨酸残基和第176位的谷氨酸残基是ABP1折叠和在质膜上起作用的重要残基，ABP1构象变化引发质膜信号传递。 2.信号转导 生长素信号传导分为两条主要途径：(1)质膜上的生长素结合蛋白(ASP)可能起接收细胞外生长素信号的作用，并将细胞外信号向细胞内传导．从而诱导细胞伸长。2)细胞中存在的细胞液／细胞核可溶性结合蛋白(SABP)与生长素结合，在转录和翻译水平上影响基因表达。生长素要引发细胞内的生化反应和特定基因表
3.2生长素的生理作用 基础巩固 一、选择题 1．摘除植物的顶芽后，侧芽将会因生长素( ) A．浓度增高，发育成枝B．浓度增高，生长受抑制 C．浓度降低，发育成枝D．浓度降低，生长受抑制 2．给未受粉的番茄雌蕊柱头上涂一定浓度的生长素溶液，可获得无子番茄。说明了( ) A．果实发育与受精作用有关B．果实发育与种子形成有关C．果实发育需要生长素D．生长素抑制了种子生长 3．在农业生产中，可通过移栽促进植物侧根的生长，这是因为在移栽过程中能( ) A．破坏根的顶端优势B．促进侧根的生长素形成 C．促进侧根细胞分裂D．破坏侧根的生长素形成 4．(2011·河南焦作市模块水平测试)下列哪一项不能体现生长素的两重性( ) A．植物的向光性B．根的向地性 C．顶端优势D．用生长素类似物在农田中除杂草5．丝瓜是单性花，小明用正常的丝瓜雌花探究生长素的作用，他的做法是：①开花前将1号花套上纸袋，开花后给雌蕊柱头涂抹一定浓度的生长素；②2号花开花后人工授粉。此设计的缺陷是( ) A．2号花未套纸袋B．2号花未涂生长素 C．缺乏只进行套袋处理的雌花D．缺乏自然传粉的雌花6．关于植物激素的叙述，正确的是( ) ①在植物体内含量极少②在植物体内含量很多 ③产生部位也是作用部位④促进细胞的代谢 ⑤化学本质是蛋白质⑥化学本质是有机物 A．①⑥B．①③⑤C．②④⑤D．①④⑥ 二、非选择题 7．如图表示生长素浓度对植物根和茎生长的影响，看图回答问题：
(1)曲线AB表示___________________________________________。 (2)曲线中B点生长素浓度表示_______________________________。 (3)曲线BC段表示_________________________________________。 (4)两曲线交点D的生长素浓度表示___________________________。 能力拓展 一、选择题 1．下表为用不同浓度的2,4—D(生长素类似物)溶液处理茄子的花蕾后植株的结实情况。下列叙述中正确的是( ) 对照组 (未处理) 经2,4—D处理的实验组平均结果率(%) 27 100 100 100 100 平均株产量(kg) 0.16 0.73 0.92 0.9 1 0.7 2 平均单果重(g) 186 247 277 273 243 2,4—D浓度(ppm) 1000 850 720 630 B．该实验结果表明2,4—D能促进果实的成熟 C．不同浓度的2,4—D对同种植物的结实情况影响不同 D．该实验的对照组花蕾是经过受粉的，而实验组花蕾是未经受粉的2．某生物兴趣小组的同学对某品种番茄的花进行人工去雄后，用不同浓度的生长素类似物2,4－D涂抹子房，得到的无子番茄果实平均重量见下表。 2, 4－D浓 度(mg/L) 0 5 10 15 20 25 30 35 无子番茄平0 13.26.46.53.53.43.30.
植物生长素的发现 教学目标 知识与技能： （1）知道生长素发现过程 （2）掌握植物向光生长的知识 （3）学会科学的思维方法和研究方法，提高创新能力和实验设计能力 过程与方法： （1）掌握科学研究的流程 （2）引导学生亲身经历观察现象、发现问题、提出假说、设计实验、观察实验结果、得出结论 情感与价值观： （1）理解科学家的认识过程和实验方法，培养科学精神 （2）提高学生科学素质，树立严谨认真的科学态度。 教学重点设计实验，对实验结果分析，得出结论 教学难点引导学生设计、分析实验 教学方法教师的“过程式”教学和学生的探究性学习相结合 教学过程： 一、导课： 生物最基本的特征是新陈代谢，生物体随时都在进行着复杂的生命活动，这些活动能够顺利进行，又能对外界刺激变化做出非常精确的反应：向日葵的幼茎随着太阳转动，植物的幼苗破土而出，秋天的树叶随风飘落。这些都依靠生物体自身的调节作用。那么植物生命活动调节的奥秘是什么？ （关于植物激素的发现和研究，最早的是生长素） 二、简介：（多媒体）在植物生长素发现过程中作出重大贡献的科学家 1880 达尔文（英国） 1910 詹森（丹麦） 1914 拜尔
1928 温特（荷兰） 1934 郭葛（荷兰） 讲述科学家的生平简介和研究成果。 从1880年至1954年，前后经过五十四年的研究，最终发现了生长素。一项科学发明、科学发现需要几年、几十年乃至几代人的艰辛努力，这就需要我们不仅理解科学家的科学方法、实验过程，理解科学家的逻辑思维特点。更要有科学家的探索精神，有持之以恒、坚忍不拔的毅力 现在，让我们一起来探索！ 三、实验教学流程： 科学家做了大量实验，从其中经典的实验设计，可以看出科学思维的巧妙性。 （多媒体）生长素的发现 实验关键步骤 向光性现象——向光性研究——感光部位研究——研究性实验设计实验一观察在黑暗、单侧光下胚芽鞘的生长情况 1、（多媒体）呈现Flash动画： a、大小和形态相同的两个暗室 b、暗室内有大小和形态相同的完整胚芽鞘 c、暗室壁上有大小、形态和位置相同的两个孔 2、教师对实验关键点讲解并设问： 将两孔一个打开，另一个关闭，给以单侧光照射，请大家预测可能发 生的现象。 学生小组讨论发表见解 3、观察现象：小孔打开的暗室中，胚芽鞘发生了弯向光源生长的现象。 小孔关闭的暗室中，胚芽鞘直立生长。 验证推测，引起植物朝向光源生长的外界刺激是单侧光 4、结果分析：胚芽鞘具有向光生长的特性 （讲解）上述实验中用了研究问题的常用方法——对照实验，对照实验通常只能有一个变量，如果实验结果不同，就说明是由这一变量引起（学生分析）实验装置中的单一变量：单侧光
[ 高二生物导学案17]第三章第2节生长素的生理作用 学校：江门一中学科：生物编写人：马莉审稿：吴海涛 班级 ______学习小组 _______ 姓名 __________组内评价______教师评价_____ 一、学习目标 1.概述植物生长素的生理作用，列举生长素作用的两重性。（知识目标） 2．描述植物顶端优势的现象、原因、解除方法及应用。（能力目标） 3．举例说明生长素类似物在农业生产实践中的作用。（知识目标） 4.尝试探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度，培养实验设计、收集和处理数据、评价实验设计 和得出结论的能力。（能力目标） 【学习重点】 生长素的生理作用。 【学习难点】 探究活动——探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度。 学法指导 1. 使用要求：课前自主完成。 2.使用步骤：通读教材→完成”问题设计与活动指引”→积极思考→”分层巩固”→”大胆质 疑”→研读教材、查资料→解决问题→归纳积累知识，形成网络。 3.完成时间： 40 分钟。 【知识网络与积累】 【问题设计与活动指引】 知识点一：生长素的生理作用 （ 1）生长素的作用特性：生长素的作用具有______；既能 __________ ，也能 _____ ______ ； 既能 _________，也能 _____________ ；既能 ______________，也能 _________________ 。 （ 2）影响生长素生理作用效果的因素有：、、
（ 3）生长素调节生长的特点：一般情况下，生长素在浓度较低时；浓度过高时 甚至杀死植物。幼嫩的细胞对生长素老细胞则。不同器官对生长素敏感程度不同，生长素促进生长的最适浓度分别是：根________芽 ________茎 __________ 。 （ 4）植物的顶端优势是指。 顶端优势形成的原理是。 探究 1： 下图是科学家研究不同浓度生长素对植物不同器官的作用所得到的结果： 讨论： 1.对于根来说，生长素的作用与浓度有什么关系？ 曲线 AB段表示：随着生长素浓度的升高，生长素对根的促进作用越 B 点表示生长素促进根生长的浓度； 曲线 BC表示：随着生长素浓度的升高，生长素对根的促进作用越； C 点表示的生长素浓度对生长的效应是； 超过 C点，生长素对根的作用转为，而且浓度越高，这种作用越； 。 2.对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗？ 根最适浓度约是mol/L；芽最适浓度约是mol/L；茎最适浓度约是 不同器官对生长素的敏感程度比较：>> 3.作用特点：生长素的生理作用表现出性 既能生长，也能生长； 既能发芽，也能发芽； 既能落花落果，也能花果。 mol/L。 4．生长素所发挥的作用，因浓度、器官和细胞的年龄不同而有较大的差异 ①生长素在浓度较低时生长；浓度过高时会生长，甚至植物。 ②幼嫩的细胞对生长素，老细胞则比较。 ③不同器官对生长素的敏感程度比较：根>芽 >茎。 探究2：顶端优势是指顶芽优先生长抑制侧芽的现象，其产生的原因是什么？如何解除？有何应用？顶端优势
植物生长素的发现 一、教学目标 1.概述植物生长素的发现过程。 2.体验发现生长素的过程和方法。 3.评价实验设计和结论，训练逻辑思维的严密性。 二、教学重点和难点 1.教学重点 生长素的发现过程。 2.教学难点 （1）生长素的产生、运输和分布。 （2）科学实验设计的严谨性分析。 三、课时安排： 1课时 四、教学步骤 〖引入〗以“问题探讨”引入，生思考回答师提示。 1.弯向窗外生长。 2.是较长时间的单侧光刺激引起植株弯向窗外光源生长。这样，可以使植株获得更多阳光，从而可以通过光合作用合成更多的有机物，满足自身生长发育的需要。 3.植株的弯曲生长发生在幼嫩部位。 教师讲述：以上都与生物体本身所具有的调节功能有密切的联系，而不同种的生物调节方式不同，植物是通过激素调节，动物则是通过神经调节和体液调节，其中神经调节的作 教师：“生长素是什么？科学家是怎样发现生长素的？” 〖板书〗一、生长素的发现过程 教师：给出达尔文向光性实验示意图。1880年，达尔文研究了光照对金丝雀虉草胚芽鞘生长的影响。 实验一：胚芽鞘受到单侧光照射时，弯向光源生长。 实验二：切去胚芽鞘的尖端，胚芽鞘既不生长，也不弯曲。 实验三：用锡箔小帽罩住胚芽鞘的尖端，胚芽鞘直立生长。 实验四：用锡箔套住胚芽鞘尖端下面一段，单侧光只照射胚芽鞘尖端，胚芽鞘仍然弯向光源生长。 〖旁栏思考题1〗生思考回答师提示 1.提示：分别遮盖胚芽鞘顶端和它下面一段，是采用排除法，观察某一部分不受单侧光刺激时，胚芽鞘的反应，从而确定是胚芽鞘哪一部分在起作用。胚芽鞘弯曲生长的是顶端下面的一段，感受光刺激的是顶端。这说明，是胚芽鞘顶端接受单侧光照射后，产生某种刺激传递到下面，引起下面一段弯曲生长。
第2节 生长素的生理作用（教案） 一、教学目标 知识目标: 1、概述生长素的生理作用。 2、描述植物顶端优势的现象、原因、解除方法及应用。 3、举例说明生长素类似物在农业生产实践中的应用。 能力目标: 1、学会分析生物图表。 2、掌握实验的探究方法。 情感态度价值观目标: 1、如实记录实验结果,培养学生实事求是的科学态度。 2、通过小组之间分工合作，培养协作精神。 3、体会科学理论在应用到生产实践的过程中，也有许多要探索的问题。 二、教学重点与难点 1、重点:生长素的生理作用. 2、难点:探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度。 三、课型新授课 四、课时及上课时间 1课时，10月17日 五、教法与学法 1、教法：探究式教学。 2、学法：引导学生进行图表分析,探究活动与合作学习相结合。 六、教学过程: 导入 上节课我们观看了探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度的实验视频。从这个实验中我们得到的实验结果是怎么样的？ 从这个实验看生长素类似物促进插条生根与其浓度有关系，低浓度的时候促进生根，高浓度时抑制生根。这是生长素类似物的作用特点， 那么生长素的作用是不是也有类似的作 2 4 6 8 10 12 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 NAA 的浓度（ppm ） 生根数目（个）
用？ 一、生长素的生理作用 大家看书50页的问题探讨，图是科学家研究不同浓度生长素对植物不同器官的作用所得的结果。 问：1.对于不同器官来说，生长素促进生根的最适浓度相同吗？ 2．对于同一器官来说，生长素的作用于浓度有什么关系？ 分析曲线，例如对于根来说，在10-10以前是随浓度升高，促进作用增强；10-10时促进效果最强；10-10到10-8随着浓度提高促进作用减弱；10-8时既不促进也不抑制；10-8以后随浓度提高，抑制作用增强。 对于芽、茎变化趋势是一样的，所以生长素的生理作用具有两重性。 生长素的作用表现出两重性：既能促进生长，也能抑制生长；既能促及发芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，又能疏花疏果。 3．当生长素浓度为10-6时，对根、芽、茎生长的作用分别是什么? 对根是抑制，对芽既不促进也不抑制，对茎是促进。 4．哪一种器官对生长素最敏感? 生长素所发挥的作用，因浓度、器官和细胞的年龄不同而有较大的差异。 幼嫩的细胞对生长素敏感，老细胞则比较迟钝。不同器官对生长素的敏感程度比较：根>芽>茎，顶芽大于侧芽。 怎样表现出促进和抑制的生理作用？ 二、体现两重性的现象 现象一、顶端优势 大家看我们校园的雪松外形上有什么特征？对金子塔形，这是为什么呢？ ①概念：植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受到的抑制的现象。 ②形成原因：顶芽产生的生长素向下运输，大量地积累在侧芽部位，侧芽对生长素浓度又比较敏感，使侧芽的生长受到抑制的缘故。 ③解除方法：去掉顶芽（应用：果树、棉花等的剪枝、摘心） 现象二、根的向地性和茎的背地性 将植物横放，茎弯曲向上生长，根弯曲向下生长。这与重力影响生长素的分布和根、茎对生长素的敏感性不同有关。 10-10 10-8 10-6 10-4 10 c /m o l ·L -1 长
生长素除草剂作用机制的研究现状和作用方式 克劳斯·格罗斯曼 摘要：人工合成的化合物如植物激素“超级植物生长素”是最成功的除草剂，已在农业中使用超过六十年。这些所谓的植物生长素除草剂在植物学上比天然植物生长素吲哚乙酸（IAA）稳定，并表现出系统机动性和选择性作用，有倾向性的防治禾谷类作物中的双子叶杂草。它们属于不同的化学类别，其中包括：苯氧基羧酸类、苯甲酸类、嘧啶羧酸类、芳香羧甲基衍生物和喹啉羧酸类。最近植物生长素感受器的识别和作用于植物生长素、乙烯和脱落酸生物合成的上流调节信号传输的新激素的发现解释了植物生长素—除草剂调节反应的大部分机理，其中植物生长素—除草剂调节反应包括敏感性双子叶植物的生长抑制、衰老和组织腐烂。也能防止杂草的喹啉羧酸类二氯喹啉酸引起了不常见现象。目前，我们从二氯喹啉酸刺激乙烯生物合成中最终推断出组织氰化物的累积水平，组织氰化物在诱发敏感性杂草的除草剂症状起到关键作用。 关键词：脱落酸；植物生长素除草剂；植物生长素信号传输；氰化物；乙烯 1 前言 在高等植物中，新陈代谢、生长、形态建成以及对生物和非生物因素的反应的协调受称作植物激素的信号传输分子的调节，而植物激素是通过作用于称作受体的特殊受体蛋白产生影响的。植物生长素是植物激素中一个重要类别，包括高等植物中的最重要天然植物生长素吲哚乙酸（IAA）以及和吲哚乙酸一样能引起相同反应的内生性分子[1-2]。由于IAA几乎影响植物生长发育的各个方面，因此IAA被认为是与其他植物激素相互作用的复杂网络中的“主激素”[3]。植物生长激素一般调节细胞分裂和伸长以及发育过程，包括维管组织和花分生组织分化、叶起始、叶序、衰老、顶端优势和根形成。植物生长激素也是热带反应的基本要素。 早在20世纪40年代，大学和工业的实验室都能合成一系列IAA的衍生物，包括1-萘醋酸（1-NAA）和苯氧基羧酸类2-甲基-4-氯苯氧乙酸（MCPA）和2，4-二氯苯酚乙酸（2，4-D），这些都是那时从大多数植物生长素活性分子中测定出来的[4-7]。这些衍生物和IAA一样能引起相同类型的植物反应，但是有长效性和较高的作用强度，具体地说，这是由于它们在植物中的高稳定性。天然植物激素如IAA在植物中可通过结合和降解多重路径使其快速失活。当在细胞作用位点有较低浓度时，它们刺激生长发育过程。当浓度提高和植物生长素在组织中活跃，植物生长就会受到干扰以及植物受到致命损伤。因此，植物生长素系统通过这些合成的类似物进行的化学调控对探索植物生长素功能的基础研究[8]以及应用方面有相当重要的作用。合成激素不仅作为生长调节剂来提高园艺和农业上的产量以及作为组织培养和植物微细增殖的媒介组分[10]，也作为除草剂来控制杂草[5-7]。随着二战后世界市场的推广，这些所谓的生长调节剂或者植物生长素除草剂2，4-D和MCPA开启了现代农业中杂草控制的新纪元。它们发挥选择作用，有倾向性的防治禾谷类作物中的双子叶杂草，而且在植物中能被系统的传输。多年以来，不同化学种类的拥有不同杂草防治范围和选择性类型的植物生长素除草剂已被合成并进行商业推广。目前，这些种类包括苯氧基羧酸类、苯甲酸、嘧啶羧酸类、芳香羧甲基衍生物、喹啉羧酸类（图1）。非植物性毒素分子的新陈代谢和靶标对化合物的敏感性在单子叶植物和双子叶植物间以及双子叶中的植物生长素除草剂的选择性差异中起主要作用[4-6]。作为植物生长素活动的
第三章植物的激素调节 第1节植物生长素的发现 【教学目标】 1．概述植物生长素的发现过程。 2．体验发现植物生长素的过程和方法。 3．评价实验设计和结论，训练逻辑思维的严密性。 【教学重点和难点】 1．教学重点 生长素的发现过程。 2．教学难点 （1）生长素的产生、运输和分布。 （2）科学实验设计的严谨性分析。 【教学步骤】 引入：以“问题探讨”引入，生思考回答师提示。 1．弯向窗外生长。 2．是较长时间的单侧光刺激引起植株弯向窗外光源生长。这样，能够使植株获得更多阳光，从而能够通过光合作用合成更多的有机物，满足自身生长发育的需要。 3．植株的弯曲生长发生在幼嫩部位。 教师讲述：以上都与生物体本身所具有的调节功能有密切的联系，而不同种的生物调节方式不同，植物是通过激素调节，动物则是通过神经调节和体液调节。 教师：“生长素是什么？科学家是怎样发现生长素的？” 板书：一、生长素的发现过程 教师：给出达尔文向光性实验示意图。1880年，达尔文研究了光照对金丝雀虉草胚芽鞘生长的影响。 实验一：胚芽鞘受到单侧光照射时，弯向光源生长。 实验二：切去胚芽鞘的尖端，胚芽鞘既不生长，也不弯曲。 实验三：用锡箔小帽罩住胚芽鞘的尖端，胚芽鞘直立生长。 实验四：用锡箔套住胚芽鞘尖端下面一段，单侧光只照射胚芽鞘尖端，胚芽鞘仍然弯向光源生长。 旁栏思考题1：生思考回答，师提示 1．提示：分别遮盖胚芽鞘顶端和它下面一段，是采用排除法，观察某一部分不受单侧光刺激时，胚芽鞘的反应，从而确定是胚芽鞘哪一部分在起作用。胚芽鞘弯曲生长的是顶端下面的一段，感受光刺激的是顶端。这说明，是胚芽鞘顶端接受单侧光照射后，产生某种刺激传递到下面，引起下面一段弯曲生长。 （让学生分别回答。最后总结：达尔文推想，胚芽鞘尖端可能会产生某种物质，这种物质在单侧光的照射下，对胚芽鞘下面的部分会产生某种影响。（鼓励学生从科学家的用词教育学生在以后的学习中要养成严谨的思维习惯，要有事实求是的态度。）教师：“学生们继续思考胚芽鞘尖端真的会产生某种物质吗？这种物质怎么会影响下面部分的生长呢？ 1928年，荷兰科学家温特，把切下的胚芽鞘尖端放在琼脂块上，几小时后，移去胚芽鞘尖端，并将这块琼脂切成小块，放在切去尖端的胚芽鞘切面的一侧，结果胚芽鞘向放琼脂的对侧弯曲生长。
植物生长素的作用机理 烟草杨艳生 2010313331 植物生长素是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内源激素，英文简称IAA，国际通用，是吲哚乙酸（IAA）。4-氯-IAA、5-羟-IAA、萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸等为类生长素。 1872年波兰园艺学家谢连斯基对根尖控制根伸长区生长作了研究；后来达尔文父子对草的胚芽鞘向光性进行了研究。1928年温特证实了胚芽的尖端确实产生了某种物质，能够控制胚芽生长。1934年，凯格等人从一些植物中分离出了这种物质并命名它为吲哚乙酸，因而习惯上常把吲哚乙酸作为生长素的同义词。主要作用是使植物细胞壁松弛，从而使细胞增长，在许多植物中还能增加RNA和蛋白质的合成。能调节植物生长，尤其能刺激茎内细胞纵向生长并抑制根内细胞纵向生长的一类激素。它可影响茎的向光性和背地性生长。在细胞分裂和分化、果实发育、插条时根的形成和落叶过程中也发挥了作用。最重要的天然存在的植物生长素为β－吲哚乙酸。 生长素最明显的作用是促进生长,但对茎、芽、根生长的促进作用因浓度而异。三者的最适浓度是茎＞芽＞根,大约分别为每升10-5摩尔、10-8摩尔、10-10摩尔。植物体内吲哚乙酸的运转方向表现明显的极性，主要是由上而下。植物生长中抑制腋芽生长的顶端优势，与吲哚乙酸的极性运输及分布有密切关系。生长素还有促进愈伤组织形成和诱导生根的作用。 生长素的作用是多部位的，主要参与细胞壁的形成和核酸代谢。用放射性氨基酸饲喂离体组织的实验，证明生长素促进生长的同时也促进蛋白质的生物合成。生长素促进RNA的生物合成尤为显著，因此增加了RNA/DNA及RNA/蛋白质的比率。在各种 RNA中合成受促进最多的是rRNA。在对细胞壁的作用上,生长素活化氢离子泵,降低质膜外的pH值,还大大提高细胞壁的弹性和可塑性,从而使 细胞壁变松，并提高吸水力。鉴于生长素影响原生质流动的时间阈值是2分钟, 引起胚芽鞘伸长的是15分钟，时间极短，故认为其作用不会是通过影响基因调控，可能是通过影响蛋白质(特别是细胞壁或质膜中的蛋白质)合成中的翻译过程而发生的。 因为生长素在体内很容易经代谢而被破坏，所以外施时效果短暂。其类似物生理效果相近而且不易被破坏，故被广泛应用于农业生产。生长素在扩展的幼嫩叶片和顶端分生组织中合成，通过韧皮部的长距离运输，自上而下地向基部积累。根部也能生产生长素，自下而上运输。植物体内的生长素是由色氨酸通过一系列中间产物而形成的。其主要途径是通过吲哚乙醛。吲哚乙醛可以由色氨酸先氧化脱氨成为吲哚丙酮酸后脱羧而成，也可以由色氨酸先脱羧成为色胺后氧化脱氨而形成。然后吲哚乙醛再氧化成吲哚乙酸。另一条可能的合成途径是色氨酸通过吲哚乙腈转变为吲哚乙酸，发现于十字花科植物。
讨论： 1、对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同？（不同） 2、对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系？ 一、生长素的生理作用 （一）生长素在植物体内发挥生理作用的特点 生长素在植物体内起作用的方式和动物体内的激素相似，它不直接参与细胞代谢，而是给细胞传达一种调节代谢信息。 （二）生长素的作用的特点：两重性 1、生长素的作用两重性的表现 （1）既能促进生长；也能抑制生长。 （2）既能促进发芽；也能抑制发芽。 （3）既能防止落花落果；也能疏花疏果。 2、生长素发挥的生理作用会因浓度、器官与细胞的年龄不同而有差异。 （1）浓度：低－促进，高－抑制； （2）器官：根＞芽＞茎； （3）细胞：幼嫩细胞敏感，衰老细胞迟钝。 思考：我们有什么实例来说明这些现象呢？ 现象一：顶端优势
概念：植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象。 形成原因：顶芽产生的生长素向下运输，大量地积累在侧芽部位，侧芽对生长素浓度又比较敏感，使侧芽的生长受到抑制的缘故。 去除方法：修剪整枝。 顶端优势原理在农业生产中的应用： 现象二：根的向地性生长的解释（向重力性）
不同器官对生长素浓度敏感度不同。 植物根的向地性和茎的背地性： 根部：生长素浓度：A 思考：生长素为什么不能大规模地应用？ 生长素（IAA）在植物体内含量很少，提取困难，且易分解，在生产上较少应用。 生长素类似物：是人工合成的化学物质，生理作用与生长素类似，但不容易被降解，因此效果稳定，在生产上有广泛的应用。如α—萘乙酸（NAA）、 2，4-D等。 1、防止果实和叶片脱落 农业生产上常用一定浓度的生长素类似物溶液喷洒棉株，可以达到保蕾保铃的效果。 2、获得无子果实 用一定浓度的生长素或类似物刺激未受粉的雌蕊柱头或子房而获得的，其原理是应用生长素能促进果实发育的生理作用。 其染色体数目与正常果实一样吗？ 思考：无子西瓜是怎么来的？ 无子蕃茄的培育
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