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5.2 生长素的生理作用

动物和植物的生命活动调节 · 高三
讲清楚它是什么

定义 生长素通过促进细胞伸长生长,表现出低浓度促进、高浓度抑制的两重性生理效应。

从哪来 本节为高三第1讲起点,无前置知识点记录,直接基于高中生物必修模块中“植物激素的发现”及“植物生命活动的调节”基础概念展开。

为什么 生长素(IAA)主要作用于细胞壁。在低浓度下,它激活细胞膜上的质子泵,将H+泵出细胞,导致细胞壁酸化,激活扩张蛋白,使细胞壁松弛,细胞吸水伸长,从而促进生长。 在高浓度下,生长素会诱导乙烯的合成。乙烯会抑制细胞伸长,甚至导致细胞分裂受阻或脱落。这种“低促高抑”并非生长素本身毒性,而是通过不同浓度调控不同代谢途径(如乙烯合成酶基因表达)产生的生理结果。

讲法
类比法:水龙头与水管 适合形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。 将细胞壁比作充满水的气球,生长素是“软化剂”。少量软化剂让气球更容易被水压撑大(促进生长);但软化剂太多,气球壁变得太软甚至破裂(抑制生长或死亡)。强调“度”的重要性,直观理解两重性。
讲法
机制推导法:浓度-受体-信号通路 适合逻辑严密、喜欢探究机理的学生。 从分子层面讲解:生长素结合受体TIR1/AFB,促进Aux/IAA蛋白降解,释放ARF转录因子,启动生长相关基因表达。高浓度时,生长素诱导ACS5基因表达,增加乙烯合成,乙烯信号通路反向抑制生长素信号。通过因果链条推导,建立“浓度决定命运”的逻辑闭环。
讲法
实验情境法:琼脂块与胚芽鞘 适合动手能力强、偏好实验验证的学生。 重现温特实验:将含不同浓度生长素的琼脂块放在去尖端的胚芽鞘一侧。观察弯曲角度。低浓度组弯曲大(促进),高浓度组弯曲小甚至不弯曲(抑制)。让学生亲手设计浓度梯度,通过数据画图,自己发现“钟形曲线”,从而理解两重性。
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练一道
基础题
某同学用不同浓度的生长素类似物处理插条,发现浓度A时生根数最多,浓度B(B>A)时生根数少于A,浓度C(C>B)时几乎不生根。请问浓度C是否一定抑制生长?
变式
将一株燕麦胚芽鞘尖端切下,放在琼脂块上,一段时间后,将琼脂块放在去尖端的胚芽鞘左侧。若该胚芽鞘向右弯曲生长,且弯曲角度随琼脂块中生长素浓度增加先增大后减小。请解释为什么高浓度时弯曲角度会减小?
试试手自己判
检测题
将生长素类似物溶液分别喷洒在番茄植株的雌蕊柱头上,可培育出无子番茄。若用高浓度生长素类似物喷洒,结果可能是? A. 无子番茄果实更大 B. 无子番茄果实更小 C. 无子番茄果实发育受阻或脱落 D. 产生有子番茄
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
- 选C:正确。高浓度生长素可能抑制果实发育,甚至导致落花落果。
- 选A/B:错误。未考虑高浓度的抑制作用,仅考虑促进。
- 选D:错误。无子番茄的原理是生长素促进子房发育,与是否受精无关,高浓度不会导致受精。
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