例析高中生物教材中四種植物激素的相互作用

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中生物 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

 摘  要  以綠色熒光蛋白和紅色熒光蛋白作為主要標(biāo)記蛋白和報(bào)告蛋白的熒光標(biāo)記法在生物學(xué)研究中應(yīng)用越來(lái)越廣,這一點(diǎn)在09高考生物中得到了充分的體現(xiàn)。本文依據(jù)人教版新教材中熒光標(biāo)記法的應(yīng)用分析,結(jié)合09高考生物試題及相關(guān)訓(xùn)練題,從幾個(gè)方面對(duì)熒光標(biāo)記法作一歸納并進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

 

關(guān)鍵詞:熒光蛋白;熒光標(biāo)記法;2009高考生物;教材應(yīng)用

 

 

人教版必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中對(duì)植物激素的定義是:“由植物體內(nèi)產(chǎn)生,能從產(chǎn)生部位運(yùn)到作用部位,對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有顯著影響的微量有機(jī)物,稱作植物激素!弊允状螐闹参镏蟹蛛x出化學(xué)純的植物激素以來(lái),目前利用的植物激素還有人工合成的對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育(發(fā)芽、開(kāi)花、結(jié)實(shí)和落葉等)及代謝有調(diào)節(jié)作用的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。

 

國(guó)際公認(rèn)的植物激素有五大類:生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、脫落酸和乙烯。這些激素之間存在的相互作用成為近年各地高考的熱點(diǎn),如2010年江蘇高考生物第23題考查了乙烯和生長(zhǎng)素對(duì)植物生長(zhǎng)的相互作用,2010年上海生命科學(xué)卷第33題考查了植物組織培養(yǎng)中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的不同配比對(duì)組織分化的影響等等。多種植物激素共同調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)的內(nèi)容在課本中涉及較少,舉例說(shuō)明時(shí)也較籠統(tǒng),學(xué)生對(duì)此只知結(jié)果不知原理,許多教師也是按本授課,不能很好地解答學(xué)生的疑問(wèn)。

 

本文對(duì)多種植物激素共同調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)機(jī)理進(jìn)行闡述,并結(jié)合相關(guān)試題進(jìn)行講解,以充實(shí)同仁的備課資源。

 

1.生長(zhǎng)素和乙烯

 

生長(zhǎng)素能促進(jìn)植物的生長(zhǎng),乙烯能促進(jìn)果實(shí)的成熟,兩者具有拮抗作用。如不同器官對(duì)生長(zhǎng)素的敏感性不同,導(dǎo)致同一濃度的生長(zhǎng)素對(duì)不同器官的作用效果也不同。不能促進(jìn)莖生長(zhǎng)的低濃度生長(zhǎng)素,對(duì)根卻有明顯促進(jìn)作用,而對(duì)莖的生長(zhǎng)起促進(jìn)作用的生長(zhǎng)素濃度,卻明顯抑制根的伸長(zhǎng),原因是當(dāng)生長(zhǎng)素濃度較高時(shí),會(huì)使細(xì)胞合成另一種激素──乙烯,乙烯可以抵消生長(zhǎng)素的影響[ 1 ]。

 

題1  (2010年江蘇高考生物第23題)為了探究生長(zhǎng)素和乙烯對(duì)植物生長(zhǎng)的影響及這兩種激素的相互作用,科學(xué)家用某種植物進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下圖所示,由此可初步推測(cè)(    )

 

 

A.濃度高于10-6mol/L的生長(zhǎng)素會(huì)抑制該植物莖段的生長(zhǎng)

 

B.該植物莖中生長(zhǎng)素含量達(dá)到M值時(shí),植物開(kāi)始合成乙烯

 

C.該植物莖中乙烯含量的增加會(huì)促進(jìn)生長(zhǎng)素的合成

 

D.該植物莖中生長(zhǎng)素和乙烯的含量達(dá)到峰值是不同步的

 

解析:本題考查多種激素共同調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)圖1坐標(biāo)軸的含義可知,用0~10-2 mol/L濃度范圍內(nèi)的生長(zhǎng)素處理離體莖段,作用效果都是促進(jìn)生長(zhǎng)的,故A錯(cuò)誤;據(jù)圖2,乙烯和生長(zhǎng)素的含量達(dá)到峰值的時(shí)間不同,且生長(zhǎng)素先達(dá)到峰值,當(dāng)生長(zhǎng)素含量達(dá)到M值時(shí),莖中乙烯含量從無(wú)到有,逐漸增加,而這時(shí)生長(zhǎng)素含量下降,這體現(xiàn)了兩者的相互拮抗作用。故答案選B、D。

 

兩者的拮抗作用還體現(xiàn)在落葉的形成過(guò)程中。引起落葉的原因主要是秋季的短日照和低溫,這兩個(gè)外界因素引起了乙烯和生長(zhǎng)素比例的變化。乙烯能促進(jìn)一些酶的形成,而這些酶能促使細(xì)胞壁的降解。生長(zhǎng)素能阻止葉片的脫落并有助于葉中正常代謝的進(jìn)行,但在葉片衰老的過(guò)程中,葉片合成的生長(zhǎng)素越來(lái)越少,而乙烯的合成越來(lái)越多,故落葉形成。

 

2.生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素

 

生長(zhǎng)素主要由莖的頂端分生組織合成,主要作用是促進(jìn)發(fā)育中的幼莖伸長(zhǎng)。細(xì)胞分裂素是促進(jìn)細(xì)胞分裂的激素,主要分布在生長(zhǎng)活躍的部位,特別是根、胚和果實(shí),其中根合成的細(xì)胞分裂素會(huì)隨木質(zhì)部汁液上運(yùn)至莖中。這兩種激素在植物生長(zhǎng)的很多方面都表現(xiàn)出拮抗作用,如在進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí),向培養(yǎng)基中加入細(xì)胞分裂素會(huì)促進(jìn)細(xì)胞的分裂、生長(zhǎng)和發(fā)育,生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例高低會(huì)影響組織培養(yǎng)中幼苗的生長(zhǎng)。當(dāng)細(xì)胞分裂素多,生長(zhǎng)素少,只長(zhǎng)莖葉不長(zhǎng)根;反之,則只長(zhǎng)根不長(zhǎng)莖葉;只有兩者比例合適,愈傷組織才會(huì)分化出根和莖葉[ 2 ]。科學(xué)家推測(cè)生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的拮抗作用可能是植物協(xié)調(diào)根部和地上部生長(zhǎng)的一種辦法,隨著根的發(fā)育,就會(huì)有越來(lái)越多的細(xì)胞分裂素運(yùn)至地上部,給地上部以形成更多分枝的信號(hào)。

 

題2  (2010年上海生命科學(xué)卷第33題)切取若干光照后幼苗a處的組織塊,消毒后,接種到誘導(dǎo)再分化的培養(yǎng)基中培養(yǎng),該培養(yǎng)基中兩種植物激素濃度相同。從理論上分析,分化的結(jié)果是          ;原因是                                    。

 

解析:本題考查在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中,兩種激素比例高低影響愈傷組織的分化。在單側(cè)光作用下,苗尖端的生長(zhǎng)素發(fā)生了從向光側(cè)向背光側(cè)的橫向運(yùn)輸,導(dǎo)致尖端兩側(cè)生長(zhǎng)素濃度分布不均勻。生長(zhǎng)素又能從苗尖端往尖端下部進(jìn)行縱向運(yùn)輸,由于苗左側(cè)在尖端和下部之間插入了不透水的云母片,使尖端下部的生長(zhǎng)素濃度左側(cè)比右側(cè)低,即a處的生長(zhǎng)素濃度比較高。原有的培養(yǎng)基中細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素濃度相同,加了a處組織塊后,細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素濃度比值小于1,根據(jù)上文分析,誘導(dǎo)生根。故答案為:生根;原因是原培養(yǎng)基中細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的濃度相等,而經(jīng)光照后的a處組織塊含較多生長(zhǎng)素,因此組織塊處的細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素濃度比值小于1,故誘導(dǎo)生根。

 

兩者的拮抗作用還體現(xiàn)在植物頂端優(yōu)勢(shì)方面。通常頂芽含有高濃度的生長(zhǎng)素,其一方面可促使由根部合成的細(xì)胞分裂素更多地運(yùn)向頂端,另一方面,可影響側(cè)芽中細(xì)胞分裂素的代謝或轉(zhuǎn)變。如果切除頂端,消除高濃度IAA源,側(cè)芽中來(lái)自根部和自身合成的細(xì)胞分裂素增多,結(jié)果會(huì)促進(jìn)側(cè)芽萌發(fā)[3 ]。

 

題3  將甲、乙、丙三株大小相近的同種植物,分別進(jìn)行如下表的處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。據(jù)圖表判斷,下列敘述正確的是(    )

 

組別

頂芽

摘除

保留

保留

細(xì)胞分裂素(浸泡濃度)

0ppm

2ppm

0ppm

 

A.細(xì)胞分裂素的作用可抵消頂端優(yōu)勢(shì)   B.頂芽摘除后,側(cè)芽生長(zhǎng)停滯

 

C.頂芽的存在并不影響側(cè)芽的生長(zhǎng)     D.細(xì)胞分裂素與側(cè)芽的生長(zhǎng)無(wú)關(guān)

 

解析:分析圖表可以發(fā)現(xiàn),頂芽摘除后,側(cè)芽開(kāi)始生長(zhǎng);甲丙對(duì)照,說(shuō)明頂芽的存在抑制了側(cè)芽的生長(zhǎng);乙丙對(duì)照,說(shuō)明細(xì)胞分裂素能緩解頂端優(yōu)勢(shì),促進(jìn)側(cè)芽的生長(zhǎng)。故選D。

 

植物的這兩種最重要的促進(jìn)生長(zhǎng)的激素──生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素,一個(gè)提供生長(zhǎng)潛力,另一個(gè)用于孕育葉片或花,一直以來(lái)都被視為對(duì)手,而最新的研究表明它們也能協(xié)同作用。兩者的相互影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)比以前認(rèn)為的更加緊密。試驗(yàn)表明,生長(zhǎng)素會(huì)直接激活一個(gè)“反饋循環(huán)”:兩個(gè)被細(xì)胞分裂素激活的基因ARR7和ARR15會(huì)限制細(xì)胞分裂素的作用,但生長(zhǎng)素會(huì)抑制這兩個(gè)基因,從而增強(qiáng)細(xì)胞分裂素的影響。這類最新研究成果可用于背景材料考查學(xué)生對(duì)資料的處理能力和知識(shí)遷移能力。

 

3.生長(zhǎng)素和赤霉素

 

生長(zhǎng)素和赤霉素是控制植物莖伸長(zhǎng)的兩類主要植物激素。實(shí)驗(yàn)表明赤霉素可通過(guò)增加植物體內(nèi)生長(zhǎng)素含量來(lái)促進(jìn)植物生長(zhǎng),而生長(zhǎng)素通過(guò)促進(jìn)活性赤霉素的生物合成并抑制其失活來(lái)維持高水平的赤霉素,從而促進(jìn)莖節(jié)間的伸長(zhǎng),兩者表現(xiàn)為協(xié)同作用。在離體實(shí)驗(yàn)中也有類似的報(bào)道[4 ]。

 

題4  研究發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)素(IAA)和赤霉素(GA)對(duì)胚鞘、莖枝切段等離體器官均有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用。

 

 

(1)某研究小組圍繞生長(zhǎng)素和赤霉素之間的關(guān)系進(jìn)行的探究得到如圖一所示結(jié)果。

 

根據(jù)圖一可以得出的結(jié)論有:①__________________________;②_______________________________。

 

(2)圖二表示赤霉素對(duì)植物體內(nèi)生長(zhǎng)素含量的調(diào)節(jié)關(guān)系。

 

①圖示中X表示赤霉素對(duì)生長(zhǎng)素的分解具有____________作用,這種作用很可能是通過(guò)降低該過(guò)程中____________的活性實(shí)現(xiàn)的。

 

②赤霉素與生長(zhǎng)素表現(xiàn)出激素間相互作用類型中的____________作用。

 

解析:從圖一曲線變化趨勢(shì)可知,生長(zhǎng)素和赤霉素對(duì)離體豌豆節(jié)間切段的伸長(zhǎng)都有促進(jìn)作用,而且生長(zhǎng)素的促進(jìn)效應(yīng)較赤霉素明顯,二者具有協(xié)同作用;從圖二所示信息可知,赤霉素通過(guò)促進(jìn)色氨酸合成生長(zhǎng)素,促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng),進(jìn)而可確定赤霉素對(duì)生長(zhǎng)素的分解具有抑制作用,赤霉素與生長(zhǎng)素對(duì)促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)具有協(xié)同作用。故答案為①IAA和GA均具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用,但I(xiàn)AA的促進(jìn)效應(yīng)較GA明顯;②IAA和GA具有協(xié)同作用(或兩種激素同時(shí)存在時(shí),具有明顯增效作用);(2) ①抑制,酶;②協(xié)同。

 

4.脫落酸和赤霉素

 

脫落酸是植物生長(zhǎng)抑制劑,抑制植物體內(nèi)許多生理過(guò)程,能使種子保持休眠狀態(tài),一般在脫落的果實(shí)和種子中含量較高。當(dāng)水稻等種子成熟后落到土壤中,不會(huì)立即萌發(fā)。但如果經(jīng)雨水的沖刷,則易于發(fā)芽,原因是其中的脫落酸濃度降低了。所以水稻等種子在播種前要浸種,有些農(nóng)民還將整袋種子放在流水中沖刷,就是這個(gè)原因。赤霉素能促進(jìn)種子萌發(fā),所以種子是否萌發(fā)取決于赤霉素和脫落酸濃度之比,兩者對(duì)種子萌發(fā)的作用是相反的。

 

題5  (2010年海南卷第6題)某植物種子成熟后需經(jīng)低溫貯藏才能萌發(fā),為探究其原因,檢測(cè)了該種子中的兩種植物激素在低溫貯藏過(guò)程中的含量變化,結(jié)果如圖。 

 

根據(jù)激素的作用特點(diǎn),推測(cè)圖中a、b依次為(    )

 

A.赤霉素、脫落酸               B.細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素

 

C.脫落酸、細(xì)胞分裂素           D.赤霉素、乙烯

 

解析:本題考查兩種植物激素的相互作用。據(jù)圖可知,成熟后的種子在低溫條件下,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),b激素的含量逐漸下降,a激素的含量逐漸上升,使種子易于萌發(fā)。根據(jù)激素之間的相互作用,可以推知a為赤霉素,b為脫落酸。故本題選A。 

 

 

主要參考文獻(xiàn)

 

[1] 陳閱增等. 1997.普通生物學(xué).北京:高等教育出版社,229~230

 

[2]  吳相鈺,劉恩山. 2005.生物必修3穩(wěn)態(tài)與環(huán)境.浙江:浙江科學(xué)技術(shù)出版社,7~8

 

[3] 田久沛. 2008.關(guān)于植物頂端優(yōu)勢(shì)的解釋. 中學(xué)生物教學(xué).177(4):54~55

 

[4] 葉梅榮等. 2006.生長(zhǎng)素和赤霉素對(duì)離體水仙花莖切段伸長(zhǎng)的影響.熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào). 14(5):421~426


本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/120666.html

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