1、第 4 节 植物生命活动的调节（第一课时） 一、教学目标 1.概述植物生长素的发现过程。 2.体验发现生长素的过程和方法。 3.评价实验设计和结论，训练逻辑思维的严密性。 4.概述植物生长素的生理作用。 5.尝试探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度。 二、教学重点和难点 1.教学重点 1.生长素的发现过程。 2.生长素的生理作用 2.教学难点 （1）生长素的产生、运输和分布。 （2）科学实验设计的严谨性分析。 （3）探究活动：探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度。 三、教学步骤 引入以“问题探讨”引入，生思考回答师提示。 1.弯向窗外生长。 2.是较长时间的单侧光刺激引起植株弯向窗外光源生
2、长。这样，可以使植株获得更多 阳光，从而可以通过光合作用合成更多的有机物，满足自身生长发育的需要。 3.植株的弯曲生长发生在幼嫩部位。 教师讲述：以上都与生物体本身所具有的调节功能有密切的联系，而不同种的生物调 节方式不同，植物是通过激素调节，动物则是通过神经调节和体液调节，其中神经调节的 作 教师：“生长素是什么？科学家是怎样发现生长素的？” 板书一、生长素的发现过程 教师：给出达尔文向光性实验示意图。1880 年，达尔文研究了光照对金丝雀虉草胚芽 鞘生长的影响。 实验一：胚芽鞘受到单侧光照射时，弯向光源生长。 实验二：切去胚芽鞘的尖端，胚芽鞘既不生长，也不弯曲。 实验三：用锡箔小帽罩住胚芽
3、鞘的尖端，胚芽鞘直立生长。 实验四：用锡箔套住胚芽鞘尖端下面一段，单侧光只照射胚芽鞘尖端，胚芽鞘仍然弯 向光源生长。 旁栏思考题 1生思考回答师提示 1.提示：分别遮盖胚芽鞘顶端和它下面一段，是采用排除法，观察某一部分不受单侧 光刺激时，胚芽鞘的反应，从而确定是胚芽鞘哪一部分在起作用。胚芽鞘弯曲生长的是顶 端下面的一段，感受光刺激的是顶端。这说明，是胚芽鞘顶端接受单侧光照射后，产生某 种刺激传递到下面，引起下面一段弯曲生长。 （让学生分别回答。最后总结：达尔文推想，胚芽鞘尖端可能会产生某种物质，这种 物质在单侧光的照射下，对胚芽鞘下面的部分会产生某种影响。（鼓励学生从科学家的用 词教育学生在以
4、后的学习中要养成严谨的思维习惯，要有事实求是的态度。） 教师：“学生们继续思考胚芽鞘尖端真的会产生某种物质吗？这种物质怎么会影响下 面部分的生长呢？ 1928 年，荷兰科学家温特，把切下的胚芽鞘尖端放在琼脂块上，几小时后，移去胚芽 鞘尖端，并将这块琼脂切成小块，放在切去尖端的胚芽鞘切面的一侧，结果胚芽鞘向放琼 脂的对侧弯曲生长。 教师：“现在能说明达尔文的推想是正确的吗？” 学生分析，并说明理由。有的学生说是正确的；有的说是不能说明，因为不能排除琼 脂块的影响。 教师总结：不能。因为没有排除琼脂本身对去尖胚芽鞘的影响。 （介绍实验的设计原则：） 1、单一的变量 2、要有对照组 旁栏思考题 2、
5、3生思考回答师提示 2.提示：因为该刺激（生长素）在向光一侧和背光一侧的分布（浓度）存在差异，因 而引起两侧的生长不均匀。 3.提示：没有。他是在对实验结果进行严密分析的基础上作出这个推断的。要得出这 样的结论，既需要以事实为依据进行严密的逻辑推理，还需要一定的想像力。 讲述由此说明，胚芽鞘尖端确实会产生某种物质，这种物质从尖端运输到下部， 并能促使胚芽鞘下面某些部分的生长。这种物质是什么呢？学生阅读教材，得出 1934 年， 荷兰科学家郭葛等人从一些植物中分离出了这种物质，经鉴定这种物质是吲哚乙酸。吲哚 乙酸具有促进植物生长的功能，因此给它取名为生长素。后来科学家又陆续发现了其他植 物激素包
6、括赤霉素、细胞分裂素、乙烯和脱落酸。 板书植物激素：由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长 发育有显著影响的微量有机物，称作植物激素。 师生共同回顾生长素的发现过程： 设计实验 提出假说 实验验证 得出结论（指出：这 是真理发现的模式之一） 以“问题探讨”引入，引导学生思考回答，师提示。 提示1.不同。如图所示，对于根来说，最适浓度大约是 10-10 mol/L；对于芽来说， 最适浓度大约是 10-8 mol/L；而对于茎来说，最适浓度大约是 10-4 mol/L。 2.不同的生长素浓度，对于同一器官所起的作用也不同。在一定浓度范围内促进生长， 超过这一范围则抑制生长。问题以
7、“本节聚焦”再次引起学生的思考注意。 【讲述】生长素可以促进雌花的形成、单性结实、子房壁的生长；维管束的分化、形 成层活性；叶片的扩大；不定根、侧根的形成；种子的生长、果实的生长、座果；伤口的 愈合；顶端优势。同时可以抑制花、果实、幼叶的脱落；侧枝的生长；块根的形成等。 从细胞水平上看，生长素可以影响细胞的伸长、分裂和分化。从器官水平上看，生长 素可以影响器官的生长、成熟和衰老。 生长素发挥的生理作用，会因浓度、植物的种类、器官、细胞的年龄不同而有差异。 一般情况下，生长素在低浓度时促进生长，浓度较高时则抑制生长，浓度过高甚至会杀死 细胞。对于同一植物不同器官来说，一般营养器官比生殖器官敏感；
8、根比芽敏感，芽比茎 敏感，幼嫩细胞敏感，衰老细胞迟钝。双子叶植物一般比单子叶植物敏感。 关于植物为什么会有顶端优势现象，目前主要存在两种假说。 教材中介绍的是“生长素学说”，即认为是顶芽合成的生长素极性运输到侧芽处，从 而抑制侧芽的生长。这个学说是由 K.V.Thimann 和 F.Skoog 于 1924 年提出的，许多实验支 持该学说。 另一种解释是 1900 年 K.Goebel 提出的“营养学说”。该假说认为顶芽构成营养库， 垄断了大部分营养物质，侧芽由于缺乏营养物质而生长受抑制。这个学说也有不少支持的 证据。 介绍-萘乙酸（NAA）、2,4-D、生根粉 NAA 是具有生长素类活性的萘
9、类植物生长调节剂，广泛用于组织培养体系，可以诱发 不定根形成，提高树木扦插成活率，提高座果率，防止采前落果。它具有与 IAA 不同的环 状结构，但其侧链与 IAA 相同，比 IAA 稳定，因此常代替 IAA 使用。 2,4-D 的化学名称是 2,4-二氯苯氧乙酸，它是一种除草剂，现在广泛应用于无菌培养 体系，用于诱导细胞增殖。2,4-D 除了作为除草剂之外，它最显著的用途是引起脱分化和 未组织化的细胞生长，另外，它还具有使幼苗矮化粗壮的功能。但 2,4-D 能够引起染色体 变异，使用时必须格外小心。 生根粉是一类可以用来促进插条生根的复合型植物生长调节剂。可溶解于酒精或水， 一般以生长素类物质
10、为其主要有效成分，如 ABT 生根粉（商品名称艾比蒂生根粉）就含有 萘乙酸和吲哚乙酸等。它的主要作用是：能提供插条生根所需的生长促进物质，能促进插 条内源激素的合成，能促进一个根原基分化形成多个根尖，以诱导插条不定根的形态建成。 二、尝试运用生长素促进插条生根 探究实验（有条件的按下面指导做） 在上节课结束时，应布置学生预习探究活动“探索生长素类似物促进插条生根的最适 浓度”的指导，并准备好实验用具，如杨树枝条、矿泉水瓶等。教师如果能提前做本探究 活动的预实验，可避免人力、物力、财力和时间的浪费，也可做到心中有数，有的放矢。 （一）材料用具的准备 1.实验材料 可以用杨、加拿大杨、月季等的枝条
11、。 2.实验用具：天平、量筒、容量瓶、烧杯、滴管、试剂瓶、玻璃棒、木箱或塑料筐 （下方带流水孔）、盛水托盘、矿泉水瓶。 3.插条选择 插条质量和规格对探究实验效果影响很大。大树上的 12 年生枝条，可以作为扦插的 材料，但以 1 年生苗木为最好（1 年或 2 年生枝条形成层细胞分裂能力强、发育快、易成 活）。实验表明，插条部位以种条中部剪取的插穗为最好，基部较差，梢部插穗仍可利用。 实验室用插穗长 57 cm，直径 11.5 cm 为宜。由于一个年级几百名学生同时用枝条， 要适当考虑对树木的保护。 扦插枝条的处理： （1）枝条的形态学上端为平面，下端要削成斜面，这样在扦插后可增加吸收水分的面
12、积，促进成活。 （2）每一枝条留 34 个芽，所选枝条的芽数尽量一样多。 （二）实验设计 1.选择生长素类似物：2，4-D 或 -萘乙酸（NAA）等。 2.配制生长素类似物母液：5 mg/mL（用蒸馏水配制，加少许无水乙醇以促进溶解）。 3.设置生长素类似物的浓度梯度：用容量瓶将母液分别配成 0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、3、4、5 mg/mL 的溶液，分别放入小磨口瓶，及时贴上相应 标签。NAA 有毒，配制时最好戴手套和口罩。 剩余的母液应放在 4 保存，如果瓶底部长有绿色毛状物，则不能继续使用。 4.枝条处理方法：浸泡法和沾蘸法 建议各小组采用不同方法进行实验。浸泡法也可设置不同
13、的浸泡时间。应该鼓励学生 设计多种方案，以便交流，资源共享。 （三）探究活动 1.提出问题 不同浓度的生长素类似物，如 2，4-D 或 NAA，促进杨插条生根的最适浓度是多少呢？ 2.作出假设 适宜浓度的 2，4-D 或 NAA 可以使杨或月季插条基部的薄壁细胞恢复分裂能力，产生愈 伤组织，长出大量不定根。 3.预测实验结果 经过一段时间后（约 35 d），用适宜浓度的 2，4-D 或 NAA 处理过的插条基部和树 皮皮孔处（插条下 1/3 处）出现白色根原体，此后逐渐长出大量不定根；而用较低浓度、 较高浓度或清水处理的枝条长出极少量的不定根或不生根。 4.实验步骤 （1）制作插条。 （2）分
14、组处理：将插条分别用不同的方法处理（药物浓度、浸泡时间等可多组。如可 分别在 NAA 中浸泡 1、2、4、8、12、24 h 等）。 （3）进行实验：将处理过的插条下端浸在清水中,注意保持温度（2530 ）。 （4）小组分工，观察记录：前三天每天都要观察记录各小组实验材料的生根情况。教 师可以设计记录表格，更应让学生自行设计记录表格，提供学生创造性活动的空间和机会。 记录过程是意志与耐心的锻炼，既有分工也有协作。 记录用不同浓度生长素类似物处理后枝条生根情况，如生根条数，最长与最短根的长 度等。（浓度适宜的生长素类似物处理后，在绿色树皮的皮孔处长有白色幼根；时间长一 些会在枝条下端斜面树皮与木
15、质部之间长有白色根原体）。每隔 23 d 记录也可。 （5）研究实验中出现的问题。 分析不同插条的生根情况。 不能生出不定根：有可能是枝条上没有芽、枝条倒插等。 都能生出不定根：促进扦插枝条生根是指刺激枝条的下端生出不定根，而不是刺激根 生长。不同的枝条可能生出的不定根的数目多少不一样，如枝条上芽多，则产生的生长素 就多，就容易促使不定根的萌发。 分析与本实验相关的其他因素。 A.温度要一致； B.设置重复组。即每组不能少于 3 个枝条； C.设置对照组。清水空白对照；设置浓度不同的几个实验组之间进行对比，目的是探 究 2，4-D 或 -萘乙酸促进扦插枝条生根的最适浓度。 5.分析实验结果，得
16、出实验结论 本探究活动关键是时间安排。建议课前提交药品选择和药液浓度控制的设计方案，培 训关于选取枝条、怎样做插条的方法，说明注意事项，并确定各小组的分工。 要求学生在实验过程中按照小组分工认真进行观察，实事求是地对实验前、实验中 （包括课内、课外）和实验后插条生根的情况进行记录，并及时整理数据，绘制成表格或 图形。最后分析实验结果与实验预测是否一致，得出探究实验的结论。不要求实验结果都 一致，但要求有分析研究。 6.表达与交流 实验小组的每一个成员都要写出自己个性化的实验报告，向小组和全班汇报探究过程 和结果、经验、教训或体会，包括在科学态度、科学方法和科学精神方面的收获。 7.进一步探究
17、“进一步探究”旨在鼓励学生进行扩展性的探究和实践，大多数需要在课外完成。教 师应当提供机会，让学生互相进行交流和讨论。 鼓励有兴趣的学生进一步探究不同季节和枝条老幼部位对生长素类似物的反应，让学 生自行设计和实施。 第 4 节 植物生命活动的调节（第二课时） 一、教学目标 1.列举其他植物激素。 2.评述植物生长调节剂的应用。 3.尝试利用多种媒体，搜集并分析植物激素和植物生长调节剂的资料。 二、教学重点和难点 1.教学重点 其他植物激素的种类和作用。 2.教学难点 植物生长调节剂的应用。 三、教学过程 引入以“问题探讨”引入，引起学生的思考并回答，师提示。 提示1.提示：说明乙烯至少能起促进
18、果实成熟的作用。 板书一、其它植物激素的种类和作用 讲述现在将这几类植物激素简要介绍如下。 赤霉素 赤霉素是在研究水稻恶苗病的过程中发现的。水稻恶苗病是由赤霉菌寄生而 引起的,最常见的症状是稻苗徒长,病苗比健苗可以高出 1/3。经过研究得知,促进稻苗徒长 的物质是赤霉菌分泌的赤霉素。 赤霉素突出的生理作用是促进茎的伸长,引起植株快速生长。水稻恶苗病病株的茎秆徒 长,就是赤霉素对茎秆伸长起了促进作用的结果。赤霉素对于促进矮生性植物茎秆的伸长有 特别明显的效果。例如,一些矮生性植物(矮生玉米、矮生豌豆等),它们的株高比一般的株 高要矮得多,如果用赤霉素处理这些植物,它们的株高可以与一般的株高相同。
19、用赤霉素处 理芹菜,可以使食用的叶柄增加长度。 赤霉素还有解除休眠和促进萌发的作用。例如,刚收获的马铃薯块茎,种到土里不能萌 发,原因是刚收获的马铃薯块茎要有一定的休眠期,在度过休眠期以后,才能够萌发。如果用 赤霉素处理马铃薯块茎,则能解除它的休眠,提早用来播种。赤霉素对于种子,也有解除休眠、 促进萌发的作用。 细胞分裂素 细胞分裂素的主要作用是促进细胞分裂和组织分化。它在植物的形态建 成中起着重要的作用。正常叶片在衰老的过程中,常常发生叶绿素、蛋白质、RNA 等的含量 降低,叶片变黄,趋于衰老。如果用细胞分裂素进行处理,就能使上述三种物质含量降低的速 度变慢。可见,细胞分裂素还有延缓衰老的作
20、用。在蔬菜储藏中,常用它来保持蔬菜鲜绿,延 长储藏时间。 乙烯 乙烯是植物体内产生的一种气体激素。它广泛地存在于植物的多种组织中,特别 在成熟的果实中更多。 乙烯能促进果实成熟。一箱水果中,只要有一个成熟的水果,就能加速全箱水果的成熟。 这是因为一个成熟水果放出的乙烯,能够促使全箱水果都迅速成熟。用乙烯处理瓜类植物 (如黄瓜)的幼苗,能增加雌花的形成率,有利于瓜类的增产。此外,乙烯还有刺激叶子脱落、 抑制茎的伸长等作用。 脱落酸 脱落酸存在于植物的许多器官中,如叶、芽、果实、种子和块茎中都含有一定 数量的脱落酸。 脱落酸是一种生长抑制剂。它能抑制植物的细胞分裂,也能抑制种子的萌发,特别是对 于
21、大麦、小麦种子萌发的抑制作用更为明显。此外,据报刊报道,植物之所以有向光性,不但 因为它的背光一侧生长素含量增加,而且还因为它的向光一侧所含的抑制激素脱落酸含 量增加。脱落酸还能促进叶片等的衰老和脱落。在温带地区的秋末冬初,落叶树纷纷落叶, 棉铃在未成熟以前常常大量脱落,这些都与脱落酸的作用密切相关。 板书几种植物激素的合成、分布和生理作用 植物 激素 主要合成部位 分布 生理作用 赤霉 素 生长中的种子 和果实、幼叶、 根和茎尖 较多存在于植株生长旺盛的部位， 如茎端、嫩叶、根尖、果实和种子 调节细胞的伸长、促进蛋白质和 RNA 的合成， 从而促进茎的伸长、抽薹、叶片扩大、种子 发芽、果实生
22、长，抑制成熟和衰老等 细胞 分裂 素 根、生长中的 种子和果实 主要分布于进行细胞分裂的部位， 如茎尖、根尖、未成熟的种子、萌 发的种子、生长着的果实 促进细胞分裂，诱导芽的分化，促进侧芽生 长，抑制不定根和侧根形成，延缓叶片的衰 老等 乙烯 成熟中的果实、 衰老中的组织、 茎节 各器官都存在 促进细胞扩大，促进果实成熟，促进器官脱落等 脱落 酸 根冠、老叶、 茎 各器官、组织中都有，将要脱落或 休眠的器官和组织中较多，逆境条 件下会增多 抑制核酸和蛋白质的合成，表现为促进叶、 花、果的脱落，促进果实成熟，抑制种子发 芽、抑制植株生长等 旁栏思考题生思考师提示 提示是的，植物激素自身的合成也是
23、受基因组控制的 讲述植物的生长发育过程，表现为按部就班地进行着种子的休眠、萌发，根、茎、 叶的生长与伸展，生殖器官的发生与发育，种子和果实的形成与成熟等过程。这些生长发 育过程，是植物的遗传程序随着季节的变化而启动、按顺序进行的。 植物的生长发育过程可以通过激素加以调控。然而，植物的形态建成等过程，并不是 某个激素独立进行调节的，而是多种营养代谢生理变化的综合产物。激素自身也是特定条 件下的代谢产物，也在陆续地合成、分解。 事实上，植物的生长发育既受内部因子的调节，也受外部因子的影响。内部因子主要 是化学信使激素，外部因子包括光、温度、日照长度、重力、化学物质等。这些化学 和物理因子通过信号转
24、导，诱导相关基因表达，调控生长发育。 除植物激素以外，高等植物体内的信使还有水信使、电信使。 近些年的研究表明，电信使在植物界并不仅仅局限于含羞草等植物。植物体内电信使 时常以电化学波的形式传递，以快速、通用、效用短暂为特点。在植物体内，它可以和化 学信使协作发挥效应。 植物体内水势的变化也可作为一种信息，并迅速传递，以调节相关生命活动，适应环 境变化。 板书二、植物激素调节剂的应用 植物调节剂：人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质称为植物调节剂。 资料分析及讨论学生阅读，思考回答，师提示。 1.提示：农业生产过程中，使用植物生长调节剂的例子较多，以下是部分例子。 用 GA（赤霉素类
25、）打破莴苣、马铃薯、人参种子的休眠；促进苋、芹菜等的营养生长， 增加产量。 用 NAA 促进甘薯、黄杨、葡萄的生根；对苹果、鸭梨进行疏花疏果，促进脱落；对棉 花进行保花保果，防止脱落。 用乙烯利促进黄瓜、南瓜的雌花分化；促进香蕉、柿、番茄的果实成熟。 施用矮壮素（生长延缓剂）防止棉花徒长、促进结实。 2.提示：可根据当地实际情况灵活回答。番茄、香蕉、苹果、葡萄、柑橘等在生产实 际中可以应用乙烯利催熟。 3.提示：植物生长调节剂使用得当，不会影响产品品质，甚至可以改善品质。例如， 适当施用 GA 可以提高葡萄品质。如果使用不当，或片面追求短期经济效益，则有可能影响 产品品质。例如，用 2,4-D 处理番茄增加座果后，如果不配合整枝施肥，会出现果实多而 小的情况；为提早上市而采摘远未成熟的柿子再催熟，其果实品质就不一定好。
