生長素的生理作用

 一、教學目標

1.概述植物生長素的生理作用。

2.嘗試探索生長素類似物促進插條生根的zui適濃度。

二、教學重點和難點

1.教學重點 生長素的生理作用。

2.教學難點 探究活動:探索生長素類似物促進插條生根的zui適濃度。

三、教學策略

1.圖形引導,問題入手。 閱讀生物學方面的資料時,要能讀懂模式圖、示意圖和圖解,這是對高中學生的基本要求。因此,本節可以從對問題探討的曲線圖的分析入手。

2.利用多種資料,交流生長素類似物應用的實例,理清應用原理。

3.組織好探究活動的教學。 本節中“探索生長素類似物促進插條生根的zui適濃度”是以生長素的發現、生長素的生理作用為知識背景的。通過組織學生參與此項探究活動,可以讓學生體驗科學研究的一般過程,并體會科學理論在應用到生產實踐的過程中,往往也有許多要探索的問題。這個探究活動可以采取協同合作的方式展開。在學生開展探究活動前,可以師生合作策劃好探究方案,還可以演示預實驗的情況,并引導學生理解預實驗的作用。

四、探究指導 在上節課結束時,應布置學生預習探究活動“探索生長素類似物促進插條生根的zui適濃度”的指導,并準備好實驗用具,如楊樹枝條、礦泉水瓶等。教師如果能提前做本探究活動的預實驗,可避免人力、物力、財力和時間的浪費,也可做到心中有數,有的放矢。 （一）材料用具的準備

1.實驗材料 可以用楊、加拿大楊、月季等的枝條。

2.實驗用具:天平、量筒、容量瓶、燒杯、滴管、試劑瓶、玻璃棒、木箱或塑料筐（下方帶流水孔）、盛水托盤、礦泉水瓶。

3.插條選擇 插條質量和規格對探究實驗效果影響很大。大樹上的1~2年生枝條,可以作為扦插的材料,但以1年生苗木為（1年或2年生枝條形成層細胞分裂能力強、發育快、易成活）。實驗表明,插條部位以種條中部剪取的插穗為,基部較差,梢部插穗仍可利用。實驗室用插穗長5~7 cm,直徑1~1.5 cm為宜。由于一個年級幾百名學生同時用枝條,要適當考慮對樹木的保護。 扦插枝條的處理: （1）枝條的形態學上端為平面,下端要削成斜面,這樣在扦插后可增加吸收水分的面積,促進成活。 （2）每一枝條留3~4個芽,所選枝條的芽數盡量一樣多。 （二）實驗設計 1.選擇生長素類似物:2,4-D或α-萘乙酸（NAA）等。 2.配制生長素類似物母液:5 mg/mL（用蒸餾水配制,加少許無水乙醇以促進溶解）。 3.設置生長素類似物的濃度梯度:用容量瓶將母液分別配成0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、3、4、5 mg/mL的溶液,分別放入小磨口瓶,及時貼上相應標簽。NAA有毒,配制時戴手套和口罩。 剩余的母液應放在4 ℃保存,如果瓶底部長有綠色毛狀物,則不能繼續使用。

4.枝條處理方法:浸泡法和沾蘸法 建議各小組采用不同方法進行實驗。浸泡法也可設置不同的浸泡時間。應該鼓勵學生設計多種方案,以便交流,資源共享。 （三）探究活動

1.提出問題 不同濃度的生長素類似物,如2,4-D或NAA,促進楊插條生根的zui適濃度是多少呢?

2.作出假設 適宜濃度的2,4-D或NAA可以使楊或月季插條基部的薄壁細胞恢復分裂能力,產生愈傷組織,長出大量不定根。

3.預測實驗結果 經過一段時間后（約3~5 d）,用適宜濃度的2,4-D或NAA處理過的插條基部和樹皮皮孔處（插條下1/3處）出現白色根原體,此后逐漸長出大量不定根;而用較低濃度、較高濃度或清水處理的枝條長出極少量的不定根或不生根。

4.實驗步驟

（1）制作插條。

（2）分組處理:將插條分別用不同的方法處理（藥物濃度、浸泡時間等可多組。如可分別在NAA中浸泡1、2、4、8、12、24 h等）。

（3）進行實驗:將處理過的插條下端浸在清水中,注意保持溫度（25~30 ℃）。

（4）小組分工,觀察記錄:前三天每天都要觀察記錄各小組實驗材料的生根情況。教師可以設計記錄表格,更應讓學生自行設計記錄表格,提供學生創造性活動的空間和機會。記錄過程是意志與耐心的鍛煉,既有分工也有協作。 記錄用不同濃度生長素類似物處理后枝條生根情況,如生根條數,zui長與zui短根的長度等。（濃度適宜的生長素類似物處理后,在綠色樹皮的皮孔處長有白色幼根;時間長一些會在枝條下端斜面樹皮與木質部之間長有白色根原體）。每隔2~3 d記錄也可。

（5）研究實驗中出現的問題。 ① 分析不同插條的生根情況。 不能生出不定根:有可能是枝條上沒有芽、枝條倒插等。 都能生出不定根:促進扦插枝條生根是指刺激枝條的下端生出不定根,而不是刺激根生長。不同的枝條可能生出的不定根的數目多少不一樣,如枝條上芽多,則產生的生長素就多,就容易促使不定根的萌發。 ②分析與本實驗相關的其他因素。 A.溫度要一致; B.設置重復組。即每組不能少于3個枝條; C.設置對照組。清水空白對照;設置濃度不同的幾個實驗組之間進行對比,目的是探究2,4-D或α-萘乙酸促進扦插枝條生根的zui適濃度。

5.分析實驗結果,得出實驗結論 本探究活動關鍵是時間安排。建議課前提交藥品選擇和藥液濃度控制的設計方案,培訓關于選取枝條、怎樣做插條的方法,說明注意事項,并確定各小組的分工。課堂實驗在教師帶領下,由學生完成實驗設計和實驗裝置,將實驗操作部分安排在課外或在家庭中進行。 要求學生在實驗過程中按照小組分工認真進行觀察,實事求是地對實驗前、實驗中（包括課內、課外）和實驗后插條生根的情況進行記錄,并及時整理數據,繪制成表格或圖形。zui后分析實驗結果與實驗預測是否一致,得出探究實驗的結論。不要求實驗結果都一致,但要求有分析研究。

6.表達與交流 實驗小組的每一個成員都要寫出自己個性化的實驗報告,向小組和全班匯報探究過程和結果、經驗、教訓或體會,包括在科學態度、科學方法和科學精神方面的收獲。

7.進一步探究 “進一步探究”旨在鼓勵學生進行擴展性的探究和實踐,大多數需要在課外完成。教師應當提供機會,讓學生互相進行交流和討論。這個欄目的活動給學生以更大的自主性,教師可根據學生的知識與技能基礎,給予適當的提示或指導。 鼓勵有興趣的學生進一步探究不同季節和枝條老幼部位對生長素類似物的反應,讓學生自行設計和實施。

五、答案和提示 （一）問題探討

1.不同。如圖所示,對于根來說,zui適濃度大約是10-10 mol/L;對于芽來說,zui適濃度大約是10-8 mol/L;而對于莖來說,zui適濃度大約是10-4 mol/L。

2.不同的生長素濃度,對于同一器官所起的作用也不同。在一定濃度范圍內促進生長,超過這一范圍則抑制生長。 （二）練習 基礎題 1.C。  2.B。 拓展題

1.提示:由于重力作用,生長素在下部的濃度高。對于植株的莖來說,這個濃度的生長素能促進生長,因而下面的生長較快,植株的莖就向上彎曲生長。同樣的生長素濃度,對于植株的根來說,卻會抑制生長,因而,根部下面的生長比上面的慢,根就向下彎曲生長。 如果是在太空中的空間站中生長,植株就不會出現這樣的情況,而是橫向生長。

2.提示:因為人尿中含有微量的生長素,將黃泥反復浸到尿液中再曬干,黃泥中就會吸附一定的生長素。用這樣的黃泥封裹枝條,就能利用其中的生長素促進枝條生根。

六、參考資料

1. 從細胞水平上看,生長素可以影響細胞的伸長、分裂和分化。從器官水平上看,生長素可以影響器官的生長、成熟和衰老,具體表現如下。 生長素可以促進雌花的形成、單性結實、子房壁的生長;維管束的分化、形成層活性;葉片的擴大;不定根、側根的形成;種子的生長、果實的生長、座果;傷口的愈合;頂端優勢。同時可以抑制花、果實、幼葉的脫落;側枝的生長;塊根的形成等。 生長素發揮的生理作用,會因濃度、植物的種類、器官、細胞的年齡不同而有差異。一般情況下,生長素在低濃度時促進生長,濃度較高時則抑制生長,濃度過高甚至會殺死細胞。對于同一植物不同器官來說,一般營養器官比生殖器官敏感;根比芽敏感,芽比莖敏感,幼嫩細胞敏感,衰老細胞遲鈍。雙子葉植物一般比單子葉植物敏感。

2.頂端優勢的另一種解釋 關于植物為什么會有頂端優勢現象,目前主要存在兩種假說。 教材中介紹的是“生長素學說”,即認為是頂芽合成的生長素極性運輸到側處,從而抑制側芽的生長。這個學說是由K.V.Thimann和F.Skoog于1924年提出的,許多實驗支持該學說。 另一種解釋是1900年K.Goebel提出的“營養學說”。該假說認為頂芽構成營養庫,壟斷了大部分營養物質,側芽由于缺乏營養物質而生長受抑制。這個學說也有不少支持的證據。

3.α-萘乙酸（NAA）、2,4-D、生根粉 NAA是具有生長素類活性的萘類植物生長調節劑,廣泛用于組織培養體系,可以誘發不定根形成,提高樹木扦插成活率,提高座果率,防止采前落果。它具有與IAA不同的環狀結構,但其側鏈與IAA相同,比IAA穩定,因此常代替IAA使用。 2,4-D的化學名稱是2,4-二氯苯氧乙酸,它是一種除草劑,現在廣泛應用于無菌培養體系,用于誘導細胞增殖。2,4-D除了作為除草劑之外,它zui顯著的用途是引起脫分化和未組織化的細胞生長,另外,它還具有使幼苗矮化粗壯的功能。但2,4-D能夠引起染色體變異,使用時必須格外小心。
        生根粉是一類可以用來促進插條生根的復合型植物生長調節劑。可溶解于酒精或水,一般以生長素類物質為其主要有效成分,如ABT生根粉（商品名稱艾比蒂生根粉）就含有萘乙酸和吲哚乙酸等。它的主要作用是:能提供插條生根所需的生長促進物質,能促進插條內源激素的合成,能促進一個根原基分化形成多個根尖,以誘導插條不定根的形態建成