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3. 细胞分裂素(CTK)

植物激素调节及其在农业生产中的应用 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 细胞分裂素是一类促进细胞分裂、诱导芽分化并延缓叶片衰老的植物激素。

从哪来 它建立在“3. 胰岛素与胰高血糖素的拮抗作用”这一知识之上。虽然该前置知识点属于动物激素调节,但其核心逻辑——“两种物质对同一生理过程产生相反或相互制约的效应”——是理解植物激素中细胞分裂素与脱落酸在“延缓衰老”这一功能上拮抗关系的重要思维模型。

为什么 植物体内存在精细的激素平衡网络。细胞分裂素在根尖合成,通过木质部运输至地上部分。其核心机制是激活细胞周期相关基因(如cyclin D),推动细胞由G1期进入S期,从而促进分裂。同时,它能抑制蛋白酶活性、维持叶绿素稳定性,从而延缓衰老。这种作用并非孤立存在,而是与生长素(调控极性运输和分化方向)、赤霉素(协同促进伸长)以及脱落酸(诱导衰老和休眠)形成复杂的协同或拮抗网络,共同决定植物发育轨迹。

讲法
类比法:将细胞分裂素比作“细胞工厂的开工令” 适合形象思维强、对抽象分子机制理解困难的学生。 讲解时,把植物细胞比作一个工厂。生长素是“流水线调度员”,决定工厂建在哪里、怎么建;而细胞分裂素是“开工许可证”。没有许可证(CTK),即使调度员(生长素)再厉害,机器(细胞)也不会启动生产(分裂)。同时,CTK还能阻止“拆厂队”(脱落酸)拆掉设备(叶绿体),让工厂保持运转(延缓衰老)。
讲法
对比法:聚焦“根尖合成”与“顶端优势”的矛盾 适合逻辑推理能力强、喜欢探究因果关系的学生。 引导学生思考:为什么根尖能产生CTK?因为根尖是CTK的主要合成部位。CTK向上运输,抑制侧芽生长(通过降低侧芽对生长素的敏感度或改变生长素分布),从而维持顶端优势。反之,去除顶芽后,CTK作用减弱,侧芽萌发。通过对比“有顶芽”和“无顶芽”状态下CTK浓度的变化,推导其在侧芽抑制中的拮抗作用。
讲法
实验推演法:基于“萝卜实验”还原发现过程 适合动手能力强、对科学史和实验设计感兴趣的学生。 重现经典实验:将切下的萝卜条放入不同浓度的CTK溶液中,观察其是否继续生长。再对比加入脱落酸(ABA)后的结果。让学生分析:为什么CTK能让离体组织继续分裂?因为离体组织失去了根尖来源的CTK。为什么ABA能逆转CTK的效果?因为ABA诱导了衰老相关基因表达。通过实验变量控制,让学生自己得出“CTK促进分裂、ABA促进衰老”的结论。
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练一道
基础题
在植物组织培养中,若要诱导愈伤组织分化出芽,应如何调整培养基中生长素与细胞分裂素的比例?
变式
某科研小组发现,当植物叶片受到干旱胁迫时,叶片中脱落酸(ABA)含量显著上升,而细胞分裂素(CTK)含量下降。请从激素作用的角度,解释这一变化对植物生存的意义。
看解答过程
生长素/细胞分裂素比值高时,有利于根的分化;比值低时,有利于芽的分化;比值适中时,促进愈伤组织生长。因此,诱导芽分化需降低生长素浓度或提高细胞分裂素浓度,使比值降低。
试试手自己判
检测题
将离体的植物叶片分别置于含有不同浓度细胞分裂素(CTK)和脱落酸(ABA)的溶液中,观察其失绿(变黄)时间。实验结果显示:单独使用CTK时,叶片失绿时间显著延长;单独使用ABA时,失绿时间显著缩短;同时使用CTK和ABA时,失绿时间介于两者之间,且更接近ABA单独处理组。请分析该实验结果说明了什么?
看答案和判分标准
答案:说明细胞分裂素能延缓叶片衰老,脱落酸能促进叶片衰老,且两者在调节叶片衰老方面存在拮抗作用。当两者同时存在时,脱落酸的促衰老效应占主导地位(或CTK的延缓效应被ABA部分抵消)。
判对标准:
1. 明确指出CTK延缓衰老、ABA促进衰老(2分);
2. 指出两者作用相反,为拮抗关系(2分);
3. 能根据“更接近ABA组”推断出ABA作用更强或CTK被抑制(1分)。
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