生长素极性运输的方向和原因

生长素极性运输的机理高中生物学选择性必修一植物激素调节介绍，生长素是最重要的植物激素，主要合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子，通过极性运输分配到植物各处组织，调控生长发育——低浓度生长素促进生长，高浓度生长素抑制生长。

生长素的极性运输对生长素的分配至关重要。

那么，生长素极性运输是如何实现的呢？原来，生长素转运蛋白PIN介导生长素极性运输。

19世纪末，英国著名生物学家、进化论的奠基人达尔文在研究植物向性运动时，发现植物胚芽鞘的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，胚芽鞘出现向光性弯曲（图1）。

这就是中学生物教科书上被大家广为熟知的达尔文向光性实验。

1928年，荷兰科学家温特证实胚芽鞘弯曲生长是由一类化学物质引起的，并命名为生长素（auxin）。

1946年，科学家从高等植物中首次分离出生长素，其主要成分为吲哚乙酸IAA。

生长素不仅与植物向光性相关，还与植物向地性（向重力性）、向化性（包括向肥性）等相关。

植物受单向的环境刺激而呈现的定向反应统称为向性（tropism）。

这种向性主要是由生长素在植物体内极性分配造成的。

因此，生长素的极性运输在这一过程中就变得非常关键。

图1. 达尔文植物向光性实验示意图生长素极性运输主要依赖于三种定位于细胞膜上的转运蛋白：AUX/LAX家族蛋白、PIN家族蛋白和ABCB家族蛋白，其中生长素外排蛋白PIN起最主要作用。

pin突变体通常表现出相应组织生长素极性运输缺陷的表型，如向光性、向重力性受损等。

PIN如何识别和转运生长素？通过拟南芥PIN3（AtPIN3）在未结合配体（AtPIN3apo）和结合IAA （AtPIN3IAA）两种状态的高分辨率结构解析，发现AtPIN3以二聚体形式存在，每个亚基包含10个跨膜螺旋（TM1–10），TM1–5和TM6–10组成反向重复结构（图2a）。

AtPIN3apo与AtPIN3IAA结构类似，且均为向内开放状态。

生长素的极性运输林科院 9310031 傅建平摘要生长素的极性运输与植物生长发育密切相关并受许多因素调控，研究植物生长素的极性运输具有十分重要的意义。

本文综述了生长素极性运输的研究进展情况。

关键词生长素极性运输抑制剂输出载体输入载体生长素是第一个被发现的植物激素。

生长素在植物叶原基、幼叶以及发育的种子等部位合成，沿茎或根进行传输。

生长素在茎切段试验和胚芽鞘试验中表现刺激细胞伸长生长，它的主要生理作用还包括诱导不定根发生促进维管束分化、控制向性生长和顶端优势，以及调节植物开花坐果等生理过程。

在植物茎尖合成的生长素需要通过极性运输到达靶细胞才能调节植物的生长和发育, 因此生长素极性运输广泛参与植物的叶片发育、花的分化、维管的分化、胚胎发育、光形态建成以及侧根的发育等。

早期对生长素极性运输的研究主要采取施加极性运输抑制剂如NPA、HFCA、TIBA、CA的方法。

后来通过对生长素极性运输突变体的研究, 从分子水平上为生长素极性运输的化学渗透偶联学说提供了新的证据, 进一步发现了极性运输与植物的生长发育现象之间的联系。

1生长素的极性运输特点生长素的极性运输是指生长素在植物体内由形态学的上端向形态学的下端单向运输的现象。

在高等植物茎中, 生长素由茎尖合成位点极性运输到茎基部的作用位点。

生长素极性运输具有依赖于能量、需要O2、对温度敏感、随年龄增加而减弱等生理特点,是一种需要消耗代谢提供能量的主动运输。

其运输的速度比维管系统中的运输速度慢得多。

极性运输需要消耗能量, 可逆浓度梯度运输。

一些化合物如TIBA和NPA等能抑制生长素极性运输, 缺氧会严重地阻碍生长素的运输。

此外, 生长素又有自动抑制现象, 即先发育的器官通过其合成并向外输出的生长素抑制后发育期器官生长素的输出。

2 极性运输处于主导地位从整体组织看, 生长素的移动方向是向基性的。

极性运输与能量消耗有关, 它包括生长素从上部细胞的透出和向下部细胞的透入, 透入时几乎不受代谢抑制剂或缺氧等因素的影响, 而透出却明显地受这些因素阻碍。

1. 理解植物生长素在植物体内的极性运输现象；2. 掌握观察植物生长素极性运输的方法；3. 了解生长素极性运输在植物生长发育中的作用。

二、实验原理生长素是植物体内的一种重要激素，它对植物的生长发育具有调控作用。

生长素在植物体内的运输具有极性，即从形态学上端向下端运输，这是由遗传物质决定的。

本实验通过观察植物茎尖生长素向下运输的现象，验证生长素极性运输的存在。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：植物茎尖、蒸馏水、碘液、显微镜等；2. 实验仪器：烧杯、试管、滴管、剪刀、镊子、显微镜等。

四、实验步骤1. 将植物茎尖剪下，放入装有蒸馏水的试管中，浸泡一段时间；2. 将浸泡后的茎尖取出，用镊子夹住茎尖，将其放入装有碘液的烧杯中，观察茎尖颜色的变化；3. 在显微镜下观察茎尖横切面的颜色变化，记录观察结果；4. 将茎尖横切面置于显微镜下，观察生长素在茎尖内的运输方向；5. 分析实验结果，验证生长素极性运输的存在。

五、实验结果与分析1. 实验结果：浸泡后的茎尖在碘液中呈现蓝色，说明生长素在茎尖内分布不均匀；2. 在显微镜下观察茎尖横切面，发现生长素在茎尖内的运输方向为从形态学上端向下端；3. 分析：实验结果验证了生长素极性运输的存在。

生长素在植物体内的运输具有极性，这与遗传物质决定的运输途径有关。

生长素在茎尖内的运输方向为从形态学上端向下端，这与植物生长发育的需求密切相关。

本实验通过观察植物茎尖生长素向下运输的现象，验证了生长素极性运输的存在。

生长素极性运输在植物生长发育中起着重要作用，它有助于植物体内激素的分布和调控，进而影响植物的生长发育。

七、实验讨论1. 实验过程中，茎尖浸泡时间的长短对实验结果有一定影响。

浸泡时间过长，可能会导致生长素在茎尖内分布不均匀，影响实验结果；2. 实验过程中，茎尖横切面的厚度也会影响观察结果。

横切面越薄，观察到的生长素运输现象越明显；3. 本实验验证了生长素极性运输的存在，但实验过程中并未涉及生长素极性运输的具体机制。

生长素极性运输长度，在植物生长和发育过程中，极性运输起着至关重要的作用。

它可以有效地帮助植物吸收运输必需的营养物质和水，从而促进植物的生长发育。

生长素（auxin）是植物生长发育的一种重要激素，它可以调节光合作用、减弱叶片突出度和调节植物的细胞分裂等多种功能。

生长素的极性运输在植物的生长发育中发挥着关键性作用，它重要的作用包括：1.节植物内部生长素分布：生长素通过极性运输，可以在植物内部有效地分布和调节，充分发挥它的活性作用。

2.性运输对植物外部物质的反应：吸收的外部物质，包括精氨酸、氨基酸和核糖核酸，都可以与生长素相结合，促进植物的生长发育。

3.发植物的枝条发育：极性运输可以帮助植物以特定角度分化出新枝条，同时确保植物在特定环境下可以有效地利用阳光。

4.性运输对植物抗逆性能的影响：极性运输有助于补充植物营养物质和水，同时激活植物的抗逆机制，从而有效地抵抗外部环境的不利影响。

正确的极性运输能够帮助植物有效地吸收必需的营养物质和水，从而有效地促进植物的生长发育。

因此，为了有效地利用极性运输，开发必要的生物技术，植物生长素极性运输已经成为植物生物学领域的重要研究方向。

在植物生长素极性运输的研究进展方面，近年来已取得了一定的进展。

针对植物生长素的极性运输，研究者们设计了表达不同拓扑结构的基因，在植物内部形成极性转运系统，从而使生长素的极性运输更加有效。

另外，研究者们还研制出了可以精准把握植物生长素极性运输的传感器，以及能够有效抑制或促进植物生长素极性运输的药物，这些研究成果可以有效解决植物生长发育过程中极性运输系统的问题，促进植物的生长发育。

从长远来看，通过对植物生长素极性运输进行研究可以有效提高植物生长发育效率，增加植物的产量和品质。

因此，植物生长素极性运输的研究是一个潜在的研究课题，而植物生物学家们也应该把极性运输作为一种重要的研究方向，在此基础上促进植物的生长发育，实现植物的质量提高和产量增加。

生长素的运输方式解读1、极性运输：生长素是唯一具有极性运输性质的植物激素。

在胚芽鞘或植物茎节中，生长素主要是向基性运输。

不同植物或组织中参与生长素运输的细胞可能不同，例如在燕麦胚芽鞘中主要是在非维管束组织的细胞，而在双子叶植物茎中，主要是维管束薄壁细胞。

生长素的极性运输是采取“细胞—细胞壁空间—细胞”的形式，即一个细胞中的生长素透过质膜流出到细胞壁，然后再通过质膜流入下一个细胞内。

这个过程是一个需能的过程。

生长素的极性运输对分子结构具有选择性，即只有活性内源或合成生长素具有极性运输性质，而一些无活性的生长素类似物或生长素的代谢物不表现极性运输性质，这表明生长素的极性运输可能有存在于质膜上的一些载体蛋白参与，它们可以特异地识别活性和非活性的生长素及其类似物。

植物根中的生长素也表现极性运输性质，不过是由根基部向根尖方向的运输，即向顶性运输。

生长素的极性运输模型：生长素极性运输的化学渗透模型有两个重要的步骤：首先，生长素在质子势和化学势的推动下从细胞壁通过质膜流入细胞；其次，细胞内生长素在化学势的推动下借助于细胞基端的载体蛋白流出细胞。

2、生长素在韧皮部的非极性运输：在成熟叶片中合成的生长素大部分是通过韧皮部进行非极性运输的，和其他韧皮部运输的物质一样，可以沿着植物茎干向上或向下运输，大部分生长素结合物的运输也是通过韧皮部进行的，例如萌发的玉米种子中生长素结合物就是通过韧皮部从胚乳运输到胚芽鞘顶端的，生长素的沿韧皮部的长距离运输可能对形成层活动以及侧根发生具有调控意义。

3、横向运输：向光性产生的原因：推测向光性反应是一种蓝光反应，其光受体应是蓝光受体。

目前认为黄素蛋白更可能是向光性反应中接受蓝关的受体，接受蓝光受体的色素也被称为隐花色素。

目前对蓝光引起向光性反应的分子机制仍不清楚，近年来发现，在依赖蓝光的向光性反应中，可能有蛋白质磷酸化作用介入。

向重力性产生的原因分析：根直立生长时，茎尖运向根尖的IAA在根中均匀分布；当根从垂直方向转到水平方向时，根冠柱细胞中淀粉体向重力方向沉降，对细胞两侧内质网产生不同的压力，刺激Ca2+从内质网释放到细胞质中，和CaM结合，激活质膜ATPase，使Ca2+和生长素分布不均匀，下侧积累超最适浓度的生长素抑制根下侧的生长，引起根的向下弯曲。

生长素的极性运输生长素，作为植物生长和发育的关键激素，在植物体内发挥着重要的调控作用。

而正是通过其在细胞内的极性运输，生长素得以在植物体内发挥其功能。

生长素的极性运输是指生长素在植物体内从一个细胞移动到另一个细胞的过程，这种运输方式对于植物的生长和发育至关重要。

在植物体内，生长素通过极性运输在细胞之间进行传递，这种运输方式通过细胞间的通道或者运输蛋白进行。

生长素在极性运输中主要分为两种类型：上位生长激素极性运输和基底生长激素极性运输。

上位生长激素极性运输是指生长素从细胞的基部向顶部的运输路线，而基底生长激素极性运输则是指生长素从细胞的顶部向基部的运输路线。

这两种类型的极性运输相互作用，共同调节着植物体内的生长和发育过程。

生长素的极性运输不仅在植物体内起着重要的调节作用，而且对植物体内生长素浓度的调控也具有重要意义。

生长素在植物体内通过极性运输从细胞到细胞，形成梯度，这种梯度在植物体内调节着细胞的生长和发育。

当生长素在植物体内形成不同浓度的梯度时，不同细胞之间的生长速率也会发生变化，从而影响着植物的整体生长和发育。

除此之外，生长素的极性运输还与细胞生长和细胞分裂密切相关。

在植物体内，生长素通过极性运输调控着细胞的大小和数量，影响着植物的生长和发育过程。

生长素在细胞间进行极性运输的同时，也在细胞内部进行调控，从而实现细胞的生长和分裂过程。

总的来说，生长素的极性运输是植物体内一个重要的调控机制，通过这种运输方式，生长素在植物体内发挥着调控生长和发育的重要作用。

生长素的极性运输不仅影响着植物体内生长素的浓度分布，而且调控着细胞的生长和分裂过程。

正是通过这种极性运输，生长素在植物体内实现着细胞之间的信息传递和调控，从而影响着整个植物的生长和发育过程。

极性运输的概念
生长素的极性运输就是生长素在植物体内只能从植物形态学上端向下端进行运输的方式。

是一种主动运输过程，其运输速度比物理扩散快约10倍；缺氧会严重地阻碍生长素的运输；生长素可以逆浓度梯度运输。

生长素的极性运输是指生长素在植物体内由形态学的上端向形态学的下端单向运输的现象。

在高等植物茎中, 生长素由茎细长制备位点极性运输至茎基部的促进作用位点。

生长素极性运输具有依赖于能量、需要o2、对温度敏感、随年龄增加而减弱等生理特点,是一种需要消耗代谢提供能量的主动运输。

其运输的速度比维管系统中的运输速度慢得多。

极性运输须要消耗能量, 对称浓度梯度运输。

一些化合物如tiba和npa等能抑制生长素极性运输，缺氧会严重地阻碍生长素的运输。

此外，生长素又存有自动遏制现象，即先发育的器官通过其制备并向外输入的生长素遏制后发育期器官生长素的输入。

生长素在植物根部的运输方向探讨作者：白小军来源：《中学教学参考·理科版》2020年第10期[摘要]极性运输是生长素在植物体内的运输方向之一，是指生长素由形态学的上端向形态学下端进行运输，而不能向相反的方向进行，其他种类的植物激素没有这种特点。

有关生长素在植物茎部由茎尖向茎基部运输这一极性运输方向问题，几乎没有什么异议，而有关生长素在植物根部的极性运输方向，目前基本上都认为生长素在植物根部是由根尖向根基部进行运输的。

大学植物生理学教材基本上都认为是由根基部向根尖进行极性运输，即向顶运输。

文章通过整理对比得出，在植物根部生长素存在着三种不同的运输形式：（1）向顶式极性运输;（2）向基式極性运输;（3）横向运输。

[关键词]生长素;植物根部;运输方向;极性运输;向顶运输[中图分类号] G633.91 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2020）29-0086-02对于生长素在植物体内的运输问题，高中生物《植物激素的调节》这一节只是通过经典的燕麦胚芽鞘实验，说明了生长素在植物茎部存在极性运输，并且只能由茎尖向茎基部运输，而不能反方向进行。

对于生长素在植物其他部位的运输，高中生物教材基本没有太多说明，尤其是生长素在植物根部的运输。

这就导致教师对于生长素在植物根部是如何运输的、运输方向如何等问题产生困惑。

笔者通过翻阅大量的资料并整理发现，很多人对根的向地性进行解释时，都是认为生长素是由根尖向根基部进行运输的，而大学植物生理学教材提到生长素是由根基部向根尖进行向顶运输的。

为此，我们有必要对生长素在植物根部的运输方向进行深入分析和探讨。

一、部分教师观点张兴亚[河南省鲁山三高（467300）]：高中生物课本中通过燕麦胚芽鞘的实验证实生长素在茎部的运输是极性运输，从形态学上端茎尖端向形态学下端茎基部运输，但对于根部，生长素是怎样运输的呢？周伟[湖南省耒阳市第一中学（421801）]：生长素在植物根部既有由根尖向根基部的运输，又有由根基部向根尖的运输。

生长素的极性运输名词解释极性运输是指植物分子从根系输出到其他组织的过程，其中包括微量元素和生长素的运输。

极性运输的主要作用是帮助植物控制分布在它的细胞内各种活性物质的水平。

在这一过程中，生长素是最重要的。

生长素是植物内各种生长因子的综合性称谓，它们能够促进植物的生长和发育，也能够调节其免疫、水分和营养的均衡，从而保证植物一直维持健康状态。

因此，生长素在植物体内的运输是极其重要的。

生长素在植物体内从根系向上运输的过程可以用极性运输这一概念来加以概括。

极性运输的本质是利用生物体细胞中的蛋白质转运蛋白（或称运输体），将特定的分子排列在一起，并朝着特定的方向运输出去。

转运蛋白（或称运输体）在极性运输中起着至关重要的作用，因为它们能够把一种物质收集起来，形成一个有结构的”粒子”，这个“粒子”再利用植物细胞内的溶质运输系统，向上运输。

生长素的运输过程主要受pH值的影响。

当细胞内的pH值较高时，这些蛋白质可以激活，把生长素结合起来，形成一个“极性粒子”，然后向上运输。

而只有当细胞内的pH值较低时，蛋白质才会停止活动，从而阻止生长素的上行运输。

此外，生长素的极性运输还受植物的其他影响因素影响，比如光照、土壤温度以及植物膜的通透性。

换言之，这些因素都能影响生长素在植物体内的运输，从而影响植物的生长发育。

总之，极性运输是植物分子、特别是生长素，从根系向上运输的过程，它是植物健康生长及发育不可缺少的一个关键要素之一。

这种运输还受温度、光照、pH值等多种因素的影响，是一个复杂而不稳定的过程。

因此，研究生长素的极性运输，势在必行，以期为扩大植物的生长及发育提供必要的保障，为我们拓宽生态环境所需的可能性。

植物生长素极性运输的机理植物生长素是植物对外界环境变化的有效应答和调节的重要物质，它分子上的极性运输已经被证实是植物的生长和发育环境的重要因素之一。

研究人员表明，植物极性运输机制在植物的发育调控中发挥了重要的作用。

极性运输是指植物细胞中水分子的极性性质决定了它们的运输途径。

它对于植物发育带来一系列重要影响，包括控制生长素分子度，改变植物形态和结构。

植物生长素极性运输通常伴随着多种介子的参与，包括小分子物质和蛋白质，以及植物发育的更高级表达产物。

植物极性运输的机制可以归结为三个主要步骤，包括：水分子的极性结构对于植物生长素运输的影响；外部介子与植物生长素穿越膜的作用；植物蛋白质参与极性运输的结构形态。

首先，水分子的极性结构影响植物生长素运输。

植物细胞中分子膜由两层脂质多层组成，表面正负电电位形成了极性结构。

因此，内部水分子的极性可以对植物生长素的活性物质的转运起决定性的调节作用。

其次，外部介子与植物生长素穿越膜的作用也是重要的。

介子可以充当植物生长素的“穿墙螳螂”，它们可以激活生长素的转运蛋白，促进生长素运输。

研究表明，外部介子参与植物极性运输可以促进生长素穿越膜，并有助于调节细胞内和细胞外信号。

最后，植物蛋白质参与极性运输的结构形态也是重要的。

研究表明，植物蛋白质转运蛋白可以通过两个膜相互穿插形成微观框架，向生长素运输路径提供支撑。

蛋白质转运蛋白可以改变植物生长素的运输方向，对植物的发育和生长起到调控作用。

总的来说，植物极性运输的机制可以实现植物细胞环境的有效平衡。

水分子的极性结构决定了植物生长素运输的方向，外部介子和蛋白质参与极性运输则可以促进植物生长素的穿越膜和调节细胞内外信号，为植物发育调控提供重要的支撑。

生长素的极性运输：
（1）生长素在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端向下端运输。

另外生长素在一些细胞分裂特别旺盛的地方，也可进行横向运输。

如下图所示：
（2）顶端优势的
产生是由于顶芽
产生的生长素不断向下运输积累
于侧芽，使侧芽处生长素浓度过
高造成的。

尽管侧芽处的生长素浓度比
顶芽处生长素浓度
高，但顶芽产生的生长素仍能源源不断
地逆浓度梯度由顶
芽运往侧芽；还有实
验证明，在缺氧时，生长素的运输受到影响。

这些充分说明生长素的运输是主动运输。

生长素的极性运输是由于在茎内形成了筛管，而筛管对有机物运输几乎不受重力影响；而横向运输发生在胚芽鞘尖端，是由于此处无筛管，是薄壁细胞，此处的有机物运输极易受重力影响。

归纳如图：
特别说明：
生长素的极性运输是内因——植物的遗传特性决定的；而横向运输则是外因——单侧光、重力等因素引起的。

一、实验目的1. 了解植物生长素的极性运输特点；2. 掌握植物生长素极性运输的实验方法；3. 分析实验结果，得出结论。

二、实验原理植物生长素是一种植物激素，对植物的生长发育具有重要作用。

生长素的极性运输是指生长素只能从形态学上端（高的一端）运输到形态学下端（低的一端），而不能反向运输。

本实验通过观察洋葱胚芽鞘在不同处理条件下的生长情况，验证生长素的极性运输现象。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：洋葱头、刀片、镊子、滴管、酒精、清水、琼脂小块；2. 实验仪器：培养皿、显微镜、载玻片、盖玻片、酒精灯、酒精灯架、加热器、计时器。

四、实验步骤1. 将洋葱头去皮，切成厚约2mm的薄片；2. 将琼脂小块放入酒精中浸泡，使其软化；3. 用滴管将软化后的琼脂滴在洋葱薄片上，形成均匀的琼脂层；4. 将含琼脂的洋葱薄片放置在培养皿中，用显微镜观察其生长情况；5. 将琼脂小块放入清水中，使其重新变硬；6. 用刀片将琼脂小块切割成不同长度，分别插入洋葱薄片的形态学上端和下端；7. 观察洋葱薄片的生长情况，记录生长长度；8. 重复实验，分析实验结果。

五、实验结果与分析1. 观察洋葱薄片在未处理条件下的生长情况，发现其形态学上端生长速度较快，下端生长速度较慢；2. 将琼脂小块插入洋葱薄片的形态学上端，发现洋葱薄片形态学上端生长速度变慢，下端生长速度加快；3. 将琼脂小块插入洋葱薄片的形态学下端，发现洋葱薄片形态学上端生长速度加快，下端生长速度变慢；4. 通过对比实验结果，得出结论：植物生长素具有极性运输特点，只能从形态学上端运输到形态学下端。

六、实验结论本实验通过观察洋葱胚芽鞘在不同处理条件下的生长情况，验证了植物生长素具有极性运输特点。

实验结果表明，生长素只能从形态学上端运输到形态学下端，而不能反向运输。

这一发现有助于我们更好地了解植物生长发育的调控机制，为植物育种和生产提供理论依据。

七、实验讨论1. 实验过程中，洋葱薄片的生长情况受多种因素影响，如温度、光照等，因此实验结果可能存在一定的误差；2. 实验过程中，琼脂小块的插入位置和深度可能对实验结果产生影响，因此在实验过程中应尽量保证操作的一致性；3. 本实验验证了植物生长素的极性运输特点，但生长素在植物体内的具体运输机制还需进一步研究。