植物的激素調節

　　教學目標

　　1．使學生了解生命活動的調節方式，及其對生物體的意義；了解激素的概念；了解植物生長素的主要生理作用和作用特點，并通過對植物生長素的認識，初步了解激素的作用特點；初步了解植物激素間的相互作用。

　　2．通過學生學習植物生長素的發現過程，使學生了解研究植物激素的實驗方法，激發學生學習生命科學的興趣，培養學生的邏輯思維能力。

　　3．在關于植物生長素的生理作用的教學中，通過聯系植物生長調節劑在農業生產中的應用，培養學生理論聯系實際的意識和進行生命科學價值觀的教育。

　　重點、難點分析

　　1．生命活動的調節方式及其對生物體生命活動的作用，是本課題教學的重點之一。因為：本課題是繼細胞、生物的新陳代謝、生物的生殖和發育等課題之后的教學內容。結合學生已有的知識，分析生物體內的各種代謝活動和嚴格有序的生長發育過程，需要多種生命結構和代謝活動的協調才能完成，這種機體內部的協調統一是通過生命活動的調節功能實現的；另一方面，生物體生活在環境中，隨時對環境中的各種因子的變化，產生適應性的反應，這種生物機體與外界環境的統一也是通過生命活動的調節來完成的。通過本課題的學習，使學生了解生命活動的調節方式及其對生物體生命活動的作用，可以進一步理解生命是一個極其復雜的自我調控的系統。

　　2．生長素的生理作用，是本課題教學的又一重點。一方面，學生通過對植物生長素的認識，可以理解植物激素的特點和植物調節生命活動的方式等基本知識；另一方面，植物生長素的類似物在農業生產中的應用較普遍，在該內容的教學中可以較好地聯系實際，利于激發學生學習的興趣及對學生進行生命科學價值觀的教育。

　　3．植物生長素的發現過程，也是本課題教學的重點。雖然植物生長素的發現歷史，并不一定需要學生重點記憶，但是通過分析生長素的發現過程，可以使學生理解科學家的認識過程和科學實驗方法，體現了科學家的邏輯思維的特點。因此對該內容的教學應給予一定的重視。

　　4．植物激素的特點，是本課題教學的難點之一。雖然學生在初中生物課的學習中，對激素的知識具有一定的了解，在生活中對激素類物質也有一定的感性認識，但對激素的產生、運輸和作用等特點缺乏具體感性的認識，因此該內容是教學的難點。

　　5．植物激素間的相互作用，是本課題教學的又一難點。從教學大綱和教材的要求看，植物激素間的相互作用不是本課題的教學重點，在教學中不宜占用較多的時間講述各種激素的作用和相互關系。但是使學生了解植物激素間的相互作用，對學生較完整地認識植物生命活動的調節方式，是非常重要的。因此，如何處理用較少的時間，使學生了解植物激素間的相互作用，是教學的難點。

　　教學過程設計

　　一、本課題的參考課時為二課時。

　　二、第一課時：

　　1．教學過程的設計思路：

　　2．關于教學過程的說明：

　　（1）通過回顧生物體內各種代謝間的協調性、生物生長發育過程中嚴格的順序性，指出這種機體內部活動的協調統一，是通過機體的調節機制實現的。在此可列舉一兩個具體活動進一步說明，如人體由平靜到劇烈運動狀態的過程中，呼吸、循環、消化等活動的協調共4頁，當前第1頁1234和適應性的反應；又如，植物從種子的萌發、器官的分化建造、開花、結果、成熟和衰老等順序發育的現象等。另一方面，生物生活在環境中，對外界各種因子的變化，會作出適應性的反應，這種機體與環境的統一也是生物體自動調節的結果。在此最好也列舉幾例給予說明，如人從溫暖到寒冷環境中機體作出的適應性反應；植物的向光性；根的向地性等。在討論的基礎上，概括出生命是一個能自我調控的系統，通過調節維持生物體內部和生物體與環境的統一。在概述生命活動的調節意義之后，指出生命活動的調節方式有多種，在此以植物的生長素為例，學習植物的激素調節。由此引入植物生長素的課題。

　　（2）關于生長素的發現，是從研究植物的向光性開始，通過幾代科學家經過50多年的研究完成的。可根據這一線索，按下面的過程（圖4—1）與學生一起討論。實驗討論分析現象說明單側照光可引起向光彎曲，向光側比背光側生長慢。這一現象與什么結構有關？光引起了內部的什么變化？切去胚芽鞘的尖端后，同樣給予單側照光，胚芽鞘不再向光彎曲且停止生長，該現象說明：向光性與胚芽鞘的尖端有關。由此可推測尖端可感受光的刺激。現象說明向光性確是由于尖端感受了單側光的刺激引起的。推想胚芽鞘的尖端可能會產生某種物質。現象證實了推想。進一步推測，該種物質可能影響胚芽鞘的生長。現象說明，胚芽鞘尖端的確產生了某種物質且能向下運輸，該種物質分布多的一側生長得快，少的一側生長得慢，由此引起胚芽鞘彎曲。通過下面實驗，進一步驗證：討論分析現象證實胚芽鞘的尖端確實產生了促進生長的物質，這種物質可由尖端向下運輸，促進下部的生長。最終人們分離出了這種物質，并證明它是吲哚乙酸，取名為生長素。為節省時間，教師應在課前做好投影片，逐一顯示實驗處理和現象，師生共同討論分析。

　　（3）關于生長素的產生部位和運輸的特點，可通過分析下面資料（圖4—2）得出。

　　根據該資料說明以下幾點：

　　①合成生長素最活躍的部位是分生組織且主要分布在生長旺盛的部位。如莖尖、根尖、幼葉、受精的子房等。

　　②生長素具有極性運輸的特點（從植物體的形態學的上端向下端運輸）。

　　三、第二課時：

　　1．教學過程的設計思路：

　　2．關于教學過程的說明：

　　（1）對生長素的每一項生理作用，均可從介紹有關實驗或植物體生長現象入手，在分析的基礎上概括相應的生理作用，接著講述在生產實踐中的應用。

　　（2）關于促進植物生長。可通過分析植物不同器官對生長素的反應的資料（圖4—3），說明以下幾點：

　　①生長素對植物生長的作用，與其濃度的高低有關。一般低濃度促進植物生長，高濃度抑制植物生長。

　　②生長素促進不同器官生長的最適濃度不同。對生長素的敏感性：根＞芽＞莖。

　　③解釋植物的頂端優勢現象，介紹有關生產實踐中的應用實例。

　　（3）關于生長素促進果實發育和促進扦插的枝條生根的作用。可讓學生閱讀教材中的有關內容，最后概括結論。在此教師可以適當補充介紹些生產實踐中的應用實例。

　　（4）關于植物激素間的相互作用。教師可簡單介紹細胞分裂素、脫落酸、乙烯共4頁，當前第2頁1234等幾種激素的主要作用。在此基礎上，指出植物的任何一種生理活動都不是受單一激素的控制，如植物的生長，既受生長素促進細胞增大的影響，也受細胞分裂素促進細胞增殖的影響；又如，脫落酸與生長素、細胞分裂素的作用是對抗的，它強烈地抑制生長，加速植物衰老；生長素促進植物生長的同時又開始誘導乙烯的形成，當生長素的濃度超過最適濃度時，乙烯的含量增加，抑制植物的生長等。通過介紹激素間的相互作用，使學生了解植物體內各種生理活動的協調統一，以及植物體對環境的適應性反應，是多種激素共同調節的結果。

　　四、本課題教學中應注意的問題：

　　1．在“生長素的發現”的教學中，主要目的是使學生了解研究植物激素的方法和培養學生探索問題的能力，因此，教學中要注意充分發揮學生的主動性，要注意引導學生分析實驗設計和實驗結果，讓學生通過自己分析得出結論。

　　2．在教學中要注意突出植物激素對生命活動的調節。如生長素濃度對不同器官的促進與抑制，使不同器官間協調生長；如各種激素間的相互作用，對生長發育進程的調節等。

　　3．本課題教學中，無論是生長素的發現過程，還是生長素的生理作用，都要注意聯系實際，讓學生對實際問題進行分析而形成有關生長素的理論。此外，要注意聯系第三章的知識，如生長素促進果實成熟，就應聯系植物胚和胚乳發育過程的內容；生長素促進扦插枝條生根，就應聯系營養生殖的內容。

　　小資料一、植物生長素的作用機理：

　　目前對激素作用的機理有各種解釋，可以歸納為二：

　　一是認為激素作用于核酸代謝，可能是在dna轉錄水平上。它使某些基因活化，形成一些新的mrna、新的蛋白質（主要是酶），進而影響細胞內的新陳代謝，引起生長發育的變化。另一則認為激素作用于細胞膜，即質膜首先受激素的影響，發生一系列膜結構與功能的變化，使許多依附在一定的細胞器或質膜上的酶或酶原發生相應的變化，或者失活或者活化。酶系統的變化使新陳代謝和整個細胞的生長發育也隨之發生變化。此外，還有人認為激素對核和質膜都有影響；或認為激素的效應先從質膜再經過細胞質，最后傳到核中。雖然對激素作用機理有不同的解釋，但是，無論哪一種解釋都認為，激素必須首先與細胞內某種物質特異地結合，才能產生有效的調節作用。這種物質就是激素的受體。

　　1．激素受體：植物激素受體是指能與植物激素專一地結合的物質。這種物質能和相應的物質結合，識別激素信號，并將信號轉化為一系列的生理生化反應，最終表現出不同的生物學效應。受體是激素初始作用發生的位點。所以，了解激素受體的性質及其在細胞內的存在位置，是研究激素作用機理的重要內容之一。激素受體是一種蛋白質，它們可能定位于細胞質膜，也可能定位于細胞核或細胞質。由于植物體內具有多種激素，因此，必然可能有多種激素受體，并存在于細胞的.不同部位。

　　2．生長素最基本的作用是促進細胞的伸長生長，這種促進作用，在一些離體器官如胚芽鞘或黃化莖切段中尤為明顯。生長素為什么能促進細胞的伸長生長，又以什么方式起作用的？植物細胞的最外部是細胞壁，細胞若要伸長生長即增加其體積，細胞壁就必須相應擴大。細共4頁，當前第3頁1234胞壁要擴大，就首先需要軟化與松弛，使細胞壁可塑性加大，同時合成新的細胞壁物質，并增加原生質。實驗證明，用生長素處理燕麥胚芽鞘，可增加細胞壁可塑性，而且在不同濃度的生長素影響下，其可塑性變化和生長的增加幅度很接近，這說明生長素所誘導的生長是通過細胞壁可塑性的增加而實現的。生長素促進細胞壁可塑性增加，并非單純的物理變化，而是代謝活動的結果。因為，生長素對死細胞的可塑性變化無效；在缺氧或呼吸抑制劑存在的條件下，可以抑制生長素誘導細胞壁可塑性的變化。

　　二、植物激素間的相互作用：

　　在植物生長發育的過程中，任何一種生理活動都不是受單一激素的控制，而是各種激素相互作用的結果。也就是說，植物的生長發育過程，是受多種激素的相互作用所控制的。例如，細胞分裂素促進細胞增殖，而生長素則促進增殖的子細胞繼續增大。又如，脫落酸強烈地抑制著生長，并使衰老的過程加速，但是這些作用又會被細胞分裂素所解除。再如，生長素的濃度適宜時，促進植物生長，同時開始誘導乙烯的形成。當生長素的濃度超過最適濃度時，就會出現抑制生長的現象。研究激素之間的相互關系，對生產實踐有著重要意義。

　　三、植物激素類似物；

　　隨著對植物激素的研究，人們也在不斷地用人工合成的方法制成一些具有植物激素活性的類似物。這些植物激素類似物，一般叫做植物生長調節劑。植物生長調節劑的種類很多，根據功能的不同，可分為植物生長促進劑（如奈乙酸、2，4—d等）、植物生長抑制劑（如三碘苯甲酸、青鮮素等）和植物生長延緩劑（如短壯素、多效唑等）三類。下面舉例簡要介紹它們的作用和應用情況。吲哚丁酸：吲哚丁酸簡稱iba。純品為白色或微黃色的晶體，稍有異臭，不溶于水，能夠溶于乙醇、丙酮等有機溶劑中。在使用的時候，可以先把它溶解在少量酒精中，然后再加水稀釋到所需要的濃度。它主要用于促進植物的插條生根，尤其對生根作用明顯。但是，吲哚丁酸誘發出的根細而長，而奈乙酸誘發出的根比較粗壯，因此，生產中常將這兩種植物生長調節劑混合作用。三碘苯甲酸：三碘苯甲酸簡稱tiba，純品為白色粉末，不溶于水，能溶于乙醇、乙醚等有機溶劑中。三碘苯甲酸能夠阻礙生長素在植物體內的運輸，抑制莖的頂端的生長，促進側芽的萌發，從而使植株矮化、分枝增多，并且使開花數和結實數增加。三碘苯甲酸已經廣泛應用于大豆生產中，用它的溶液噴施大豆植株，可以使植株變矮，分枝增多，結莢率提高，從而提高大豆的產量。矮壯素：矮壯素簡稱ccc，化學名稱是2—氯乙基三甲基氯化銨。純品為白色結晶，易溶于水。它的作用與赤霉素相反，能夠抑制細胞伸長，但是不抑制細胞分裂，因而能夠使植株變矮，莖稈變粗。矮壯素對于防止水稻和小麥倒伏，阻止棉花蕾鈴脫落和提高產量，具有明顯的效果。由于矮壯素不容易被土壤固定，也不容易被土壤中的微生物分解，所以直接施用到土壤中效果比較好。多效唑：多效唑簡稱pp333。多效唑能夠抑制赤霉素的生物合成，減緩植物細胞的分裂和伸長，并且抑制莖稈伸長。多效唑廣泛應用于果樹、花卉、蔬菜和大田作物，效果顯著。例如，對番茄幼苗噴施多效唑后，可以使幼苗矮壯，分枝多。值得注意的是，植物生長調節劑屬于農藥類。雖然它們的毒性一般是低毒或微毒，但是在使用中仍然要嚴格遵守安全操作規程，保證人、畜的安全。共4頁，當前第4頁1234

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