专题十九植物生命活动的调节

北京英才苑网站·版权所有·转载必究·1专题十九：植物生命活动的调节[竞赛要求]植物激素及其对生长发育的调节[知识梳理]激素定义又称化学信使，是特定细胞合成的能使生物体发生一定反应的有机分子；激素的特点有：1.量少、作用力强；2.寿命短；3.特异性；4.只能调节生物体内存在的反应，不能激发体内原本不存在的反应；5.不能作为能量。一、植物的感性运动和向性运动感性运动是植物体受到不定向的外界刺激（如光暗转变、触摸等）而引起的局部运动。外界刺激方向与感性运动的方向无关。感性运动有些是生长运动，不可逆的细胞伸长；有些是紧张性运动，由叶枕膨压变化产生，是可逆性变化。向性运动是植物体受到一定方向的外界刺激（如光、重力等）而引起的局部运动，它的方向取决于外界刺激的方向。向性运动是生长引起的、不可逆的运动。依外界因素的不同，向性运动又可分为向光性、向重力性、向化性和向水性等。二、植物激素（一）生长素1.生长素的研究历史和化学性质向光性：①C.FrancisDarwin得出结论：胚芽鞘的顶端对光敏感，顶端接受光刺激后，产生一种“影响物”，从顶端向下传递，从而引起下面部分弯曲。②P.Boysen-Jensen认为通过实验研究认为，达尔文的“影响物”应是一种从胚芽鞘顶端产生，并能扩散的化学物质。这种物质在照光的时候，从背光的一面向下流动，引起背光的一侧更快地生长。③FritsWent通过实验证明达尔文所产的“影响物”是能够扩散的化学物质，这种化学物质有促进生长的作用，命名为生长素。④FritsWent和K.V.Thimann胚芽鞘的弯曲程度随琼脂块中生长素的含量的增加而增加。2.生长素在植物体内的分布和作用IAA随时产生，随时被吲哚乙酸氧化酶破坏，故含量极微。IAA在植物体内呈极性运输，即只有从植物的形态学上端处形态学下端运输，而不能倒过来运输。这不是地心引力所致，而是由于各细胞的底部的细胞膜上有携带IAA的载体蛋白，顶端细胞膜上没有这种蛋白质。IAA的生理作用：（1）刺激植物生长：一定浓度的生长素刺激细胞伸长生长，也有刺激细胞分裂的作用，如愈伤组织的形成。但超过一定浓度的生长素不但不促进，反而抑制细胞延长。这可能是过高浓度的生长素诱导细胞合成另一种激素，即乙烯，乙烯有抑制植物生长的作用。（2）生长素和向性向光性是生的原因是由于生长素在光下的不对称运输，近光面含量低。向地性产生的原因是根对IAA的敏感性高于茎，近地面由于生长素浓度高，抑制生长，而远地侧则促进生长。（3）生长素和顶端优势：顶芽生长占有优势，顶芽的存在抑制侧芽生长的现象，称为北京英才苑网站·版权所有·转载必究·2顶端优势。原因是顶芽和侧芽对生长素的敏感度不同，一定浓度的生长素促进顶芽的生长时，都抑制侧芽的生长。顶芽合成的生长素，形成一个从顶芽开始的浓度梯度，只有当生长素的浓度低到不抑制、反而促进侧芽生长时，顶端优势才不复存在。顶端优势的存在，还有其它因素，一个重要因素与细胞分裂素有关。（4）生长素和果实发育：通常没有授粉的花不能发育为果实，从与茎相连的地方产生离层而脱落。授粉后，子房接受了来自花粉的生长素，抑制离层的产生，使果实不脱落。生长素刺激子房（或花托）的细胞长大并分裂，子房中新种了也能合成生长素，保证了子房的继续生长、成熟。香蕉的组织里能合成大量的生长素，不授粉也能发育为无籽果实。（5）生长素的其他生物学效应促进植物休眠，抑制块茎、块根和鳞茎的发芽，增加坐果率，诱导开花，促进形成层细胞的分裂，并调节其分化。3.生长素作用的机制激素作用于细胞的首要条件是能够为细胞所识别和接受。靶细胞具有能与激素分子结合的特定受体蛋白是激素特异性的根源。结合后可能有如下原因使之促进细胞生长：（1）IAA促进RNA和蛋白质增加；（2）酸生长假说。4.人工合成的生长素（生长调节剂）萘乙酸（NAA），2,4-D（二）赤霉素日本科学家从水稻恶苗病中发现了赤霉菌，其分泌物为赤霉素。赤霉素是60-70种类似化合物的总称。普遍存在于植物各种器官和组织中，未成熟种子中含量最高。赤霉素的合成主要在胚、顶端分生组织、幼叶等部位合成。赤霉素的作用是刺激细胞延长，从而引起茎秆伸长和植物增高；刺激酶的合成；促进花粉萌发和花粉管的生长。此外，它还有促进麦芽糖化，促进营养生长，防止器官脱落和解除种子、块茎休眠促进萌发等作用。（三）细胞分裂素细胞分裂素的作用主要是：（1）促进细胞分裂；（2）与生长素共同作用诱导愈伤组织生根和出芽，两者比例不同，结果不一样；（3）促进种子萌发、果实发育、开花等；（4）防止和延缓器官衰老；（5）参与顶端优势的产生；（6）促进蛋白质的合成。（四）多胺含两个或两个以上-NH2的化合物，如腐胺、尸胺。多胺的作用是促进某些组织生长；维持膜的正常功能。（五）乙烯乙烯的作用有：（1）抑制茎的延长；（2）影响开花；（3）促进果实成熟；（4）乙烯和脱落酸都有促进组织和器官老化的作用。（六）脱落酸（十五碳化合物）：主要生理作用是抑制生长。是十五碳化合物，是在植物的叶绿体及其它质体中合成的。作用是促进离层产生，与花和果实及叶的脱落有关。但只有内生的脱落酸才有作用，外界施加的脱落酸效果甚微，比乙烯差得多。脱落酸的另一个作用是抑制生长。北京英才苑网站·版权所有·转载必究·3植物激素的相互作用：五大类植物激素的生理作用大致分为两方面：促进植物的生长发育和抑制植物的生长发育。植物的生长发育过程，不是受单一激素的调节，而是由多种激素相互协调，共同调节的。（七）光周期和开花1．光周期光周期现象：植物对于光照和黑暗时间长短发生反应的现象。（1）长日植物：对日照的要求有一个最低极限，它们只能在长于该极限（阈值，临界日长）的日照下开花，如小麦、菠菜、燕麦等。（2）短日植物：对日照的要求有一个最高极限，它们只能在短于该极限（阈值，临界日长）的日照下开花，如苍耳、菊花等。（3）中日性植物：长短日都能开花，如甘蔗。临界日长是每时在昼夜周期中，引起长日植物开花的最小日照长度或引起短日植物开花的最大日照长度。临界暗期是每时在昼夜周期中，短日植物能够开花的最小暗期长度或长日植物能够开花的最大暗期长度。诱导开花起本质作用的是暗期的长短。2．光敏色素植物体中有一种光敏色素，是蛋白质与色结合的物质。这种色素在植物体内以两种状态存在，一种是吸收红光的状态（Pr），吸收峰为660nm；另一种是吸收远红光的状态（Pfr），吸收峰为730nm，Pr是比较稳定的，而Pfr是不稳定的，在黑暗在几个小时后就可能转变成Pr了。Pr吸收红光后则转变成Pfr，而Pfr吸收远红光后则转变成Pr。Pfr是具有生理活性的形式。当Pfr与某些物质形成复合物后，则引起成花刺激物的合成。所以光敏色素在成花反应中的作用在于感受光，并诱导成花刺激物的形成。光敏色素除了作为诱导植物开花的光受体外，还在许多光调节过程如需光种子萌发和光形态建成反应中起光受体作用。3．成花素叶片是光周期的感受器官，它受刺激后产生成花素，使芽分化为花芽。成花素可通过嫁接而传递。但至今未能分离到成花素。[典型例题]例1．若向茎的一侧照光，它会向光弯曲（下图a）。这种正向光性是由于茎顶端所合成的物质引起的。在一株曾经是两侧都照光植物顶端之下作一横切口（不切断），并向切口中插入一玻璃片，然后从切口的一侧向植物照光。现在植物会怎样生长？这种现象的正确解释是什么（下图b）？（）北京英才苑网站·版权所有·转载必究·4A．茎向照光侧的对面弯曲，因为玻片使得促进生长的物在照光一侧积累B．茎向照光侧的对面弯曲，因为切口中的玻片阻止了抑制生长的物质在照光一侧的运输C．茎不弯曲，未经处理的植物的正向光性不是由于照光一侧的生长减慢D．茎向照光一侧弯曲，因为光的作用是引起促进生长的物质向背光一侧下运解析：植物细胞的细胞壁有一定的刚性，细胞失水时发生质壁分离，原生质体收缩，但整个细胞收缩不多。如果没有细胞壁，植物细胞和动物细胞在失水时的行为不会有多大差别。答案：D。例2：玉米的根冠被切除后，约5天即可再生出完整的新根冠。但在飞行中的宇宙飞船中却不能再生根冠。其理由最可能是下列各条中的哪一条？A．根冠的形成与大气中的CO2含量有关B．根冠的形成与光周期有关C．根冠的形成与昼夜温差有关D．根冠的形成与重力有关解析：飞行中的宇宙飞船与地面的最大差别是没有重力的影响，而且已有实验证明，根冠与根的重力有密切关系。所以其最可能的原因是根冠的形成与重力有关。答案：D例3：下图中，图一表示燕麦胚芽鞘在单侧光照下的生长情况，图二表示胚芽鞘对不同浓度生长素的不同反应，则图三中表示a、b二点生长素浓度变化的曲线应依次是（）A．①和②B．①和③C．②和③D．②和④解析：由图一可知，左图在单侧光照前，a、b两侧生长素浓度相同，受单侧光照一段时间后，B侧生长素浓度高于A侧；由图二可知，在低于10-9时，为促进生长，高于该浓度时，为抑制作用；图三中，起点浓度应为促进生长的浓度，故选D。答案：D。例4：“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即熟，并无涩味”，这是宋朝苏轼《植物粗谈·果品》中记录的一种方法。此文中“气”指的是什么，其功能是什么？A．“气”指的是气为CO2，作用是使柿成熟；B．“气”指的是乙烯，作用是去除柿的涩味；C．“气”指的是乙烯，作用是使果实催熟；D．“气”指的是生长素，作用是促使子房发育为成熟的果实；解析：据此题干，知该“气”的作用可使果实催熟，故为乙烯。答案：C。北京英才苑网站·版权所有·转载必究·5例5：为了研究单侧光引起的生长素分布不均匀的原因，科学家曾做了下列实验：①切取燕麦胚芽鞘的顶端，按下图所示分别插入云母片；②把A和B分别置于完整的琼脂块上，C和D分别置于中间分开的琼脂块上；③再把A放在暗处，B、C、D沿箭头方向照光。若A琼脂块中生长素的含量相对值为100，则B、C和D的各值如图所示。下述关于单侧光引起生长素分布不均的结论，错误的是（）A．生长素在胚芽鞘的尖端合成；B．胚芽鞘尖端是感受光刺激的部位；C．生长素从向光一侧向背光一侧横向运输；D．背光一侧生长素合成得多，向光一侧生长素合成得少；解析：A、B对比，可知感光部位为胚芽鞘的尖端。C、D比较，可知生长素在单侧光照时，发生了横向运输；各图均可说明生长素由尖端全成。故D不正确。答案：D。[智能训练]1．由外部环境中有一定方向刺激所引起的运动叫做（）A．向性运动B．感性运动C．趋向D．生物钟2．下列植物感应活动中，不是由于环境因素的单向刺激引起的是（）A．根向着地心方向生长B．茎背着地心方向生长C．含羞草的小叶合拢D．根朝向肥料较多的地方生长3．在紫茉莉尖端涂以含有生长素的羊毛脂后，茎的生长是（）A．促进侧芽生长B．抑制侧芽生长C．不促进也不抑制D．与对照植株相同4．赤霉素属于（）A．磷脂B．甘油三酯C．固醇D．萜类5．下列关于植物激素的叙述不正确的是（）A．用赤霉素处理植物，能显著促进茎叶生长B．细胞分裂素可以延长蔬菜的贮藏时间C．脱落酸抑制生长，但能提高植物的抗逆性D．乙烯有催熟果实和延迟开花的作用6．在方形暗箱内放一盆幼苗，暗箱一侧开一小窗，固定光源的光可从窗口射入，把暗箱放在旋转器上水平旋转，保持每15min均速转一周。一星期后幼苗生长状况为（）ABCD北京英才苑网站·版权所有·转载必究·67．植物能够运动，我们把运动分为感性运动和向性运动。写出发生这两种运动常见的机理。从下列各选出一项。①通过收缩蛋白②通过有关的一群细胞的延长③通过抑制有关的一群细胞的分裂④通过刺激有关的一群细胞的分裂⑤通过改变原生质层的透性⑥通过有关的一群细胞的吸水A．向性。B．感性运动。8．下列问题与下图有关，其中与该图符合的是（）①茎对植物生长素没有反应②根对植物生长素没有反应③根对植物生长素的反应不同于茎④高浓度的植物生长素增加根的生长⑤加入生