植物生長(zhǎng)素作用兩重性特點(diǎn)及試題分析

浙江 溫作周

植物生長(zhǎng)素作用兩重性特點(diǎn)及試題分析

浙江 溫作周

植物生長(zhǎng)素的生理作用廣泛，其作用之一就是促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)（包括縱向伸長(zhǎng)），從而促使莖切段或根的伸長(zhǎng)，并且表現(xiàn)出兩重性的作用特點(diǎn)，即在低濃度生長(zhǎng)素條件下可促進(jìn)生長(zhǎng)，濃度較高則會(huì)抑制生長(zhǎng)，如果濃度更高，則會(huì)使植物受傷。生長(zhǎng)素作用兩重性特點(diǎn)是高中生物學(xué)必修3的一個(gè)教學(xué)重難點(diǎn)，也是高考一個(gè)熱點(diǎn)，如何正確理解生長(zhǎng)素作用兩重性特點(diǎn)，本文將結(jié)合典型例題，就生長(zhǎng)素作用兩重性特點(diǎn)和應(yīng)用做一簡(jiǎn)要分析。

一、促進(jìn)生長(zhǎng)的低濃度生長(zhǎng)素濃度范圍

以浙江科技出版社出版的高中生物學(xué)必修3教材內(nèi)容為例，如圖1所示，生長(zhǎng)素對(duì)根細(xì)胞的生長(zhǎng)作用存在一個(gè)最適濃度，即B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的濃度，其中A、B、C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的濃度對(duì)根的生長(zhǎng)均為促進(jìn)作用，D點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的濃度對(duì)根細(xì)胞既沒(méi)有促進(jìn)作用，也沒(méi)有抑制作用。因此該圖中的A、B、C點(diǎn)濃度均為生長(zhǎng)素低濃度范圍，而不是只有A點(diǎn)濃度才屬于低濃度范圍。常見(jiàn)的錯(cuò)誤判斷就是把C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的濃度判斷為高濃度范圍，實(shí)際上C點(diǎn)濃度只是超過(guò)了最適濃度B點(diǎn)的濃度，但對(duì)根細(xì)胞的生長(zhǎng)依然是促進(jìn)作用，因此還是屬于低濃度范圍。

圖1 生長(zhǎng)素濃度對(duì)根和莖細(xì)胞生長(zhǎng)的影響

二、不添加外源生長(zhǎng)素的對(duì)照組細(xì)胞能生長(zhǎng)一段時(shí)間

圖1中的縱坐標(biāo)“促進(jìn)生長(zhǎng)”和“抑制生長(zhǎng)”是指植物根或莖生長(zhǎng)的相對(duì)趨勢(shì)，由圖1可見(jiàn)，不添加外源生長(zhǎng)素的對(duì)照組表現(xiàn)為不促進(jìn)也不抑制的作用，那么這代表什么含義？是不生長(zhǎng)還是自然生長(zhǎng)？如圖2所示，若通過(guò)其絕對(duì)長(zhǎng)度來(lái)表示，則不添加外源生長(zhǎng)素的對(duì)照組也在生長(zhǎng)，這里的蔗糖為細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中維持膨壓提供必要的滲透活性物質(zhì)。通常，生長(zhǎng)素處理組細(xì)胞將不斷生長(zhǎng)，表現(xiàn)為切段或胚芽鞘不斷伸長(zhǎng)，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，生長(zhǎng)素處理組不再伸長(zhǎng)，也就是生長(zhǎng)素處理組細(xì)胞是否能夠生長(zhǎng)與實(shí)驗(yàn)時(shí)間有關(guān)，這是由生長(zhǎng)素消耗引起的。

圖2 生長(zhǎng)素誘導(dǎo)燕麥胚芽鞘切段生長(zhǎng)的時(shí)程圖

【例1】（原創(chuàng)）為探究2，4-D對(duì)插枝生根的作用，實(shí)驗(yàn)者設(shè)置1號(hào)和2號(hào)燒杯內(nèi)分別裝等量不同濃度的2，4-D溶液，3號(hào)燒杯內(nèi)裝等量蒸餾水，并將3組從同一植株上剪下的長(zhǎng)勢(shì)相同且等量的枝條，分別插入上述3只燒杯中，每天測(cè)量這些枝條上根的總長(zhǎng)度，即將幾條根的長(zhǎng)度加在一起，單位為毫米（mm）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示：

表1 記錄2，4-D對(duì)插枝生根作用的測(cè)量數(shù)據(jù)

請(qǐng)根據(jù)表1記錄測(cè)量數(shù)據(jù)在圖3繪出1、2、3號(hào)燒杯中各插枝上根的生長(zhǎng)曲線(xiàn)，橫坐標(biāo)為時(shí)間（天），縱坐標(biāo)為總長(zhǎng)度（mm）。

圖3 不同生長(zhǎng)素濃度處理的插枝上根的生長(zhǎng)曲線(xiàn)

【解析】本題考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理的能力，同時(shí)也直觀地說(shuō)明了對(duì)照組3號(hào)燒杯中也有自然的生根情況。根據(jù)表中數(shù)據(jù)分別在圖3坐標(biāo)圖中對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)中描點(diǎn)，再將點(diǎn)連接成曲線(xiàn)即為根生長(zhǎng)曲線(xiàn)，如圖4所示。

【答案】如圖4所示。

三、高濃度生長(zhǎng)素抑制生長(zhǎng)的含義

如圖1所示，E點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的生長(zhǎng)素濃度條件下，根細(xì)胞生長(zhǎng)情況比不添加外源生長(zhǎng)素條件下對(duì)照組要差，即生長(zhǎng)受到抑制，這種濃度的生長(zhǎng)素對(duì)植物的根來(lái)說(shuō)屬于高濃度生長(zhǎng)素。隨著生長(zhǎng)素濃度的上升，這種抑制作用越明顯，直到無(wú)法生長(zhǎng)，甚至對(duì)植物帶來(lái)傷害，但不會(huì)出現(xiàn)“負(fù)增長(zhǎng)”現(xiàn)象。例如圖4中的2號(hào)燒杯即為高濃度生長(zhǎng)素作用下插枝生根的作用受到抑制，但表現(xiàn)為有生根，只不過(guò)生根效果不如3號(hào)燒杯（對(duì)照組）插枝生根情況。

【例2】（2012·四川卷）為研究根背光生長(zhǎng)與生長(zhǎng)素的關(guān)系，將水稻幼苗分別培養(yǎng)在含不同濃度生長(zhǎng)素或適宜濃度NPA（生長(zhǎng)素運(yùn)輸抑制劑）的溶液中，用水平單側(cè)光照射根部（如圖），測(cè)得根的彎曲角度及生長(zhǎng)速率如下表：

外源生長(zhǎng)素（mg/L）__NPA（μmol/L）0__0.001__0.01_0.1____________________3_彎曲角度α（度）_____3_7_____40__________3_1__22____________________16生長(zhǎng)速率（mm/天）_15_____17__________1_3__11_____________________8處理方式測(cè)定指標(biāo)

據(jù)此實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，不能得出的結(jié)論是 （ ）

A. 根向光一側(cè)的生長(zhǎng)速率大于背光一側(cè)

B. 生長(zhǎng)素對(duì)水稻根生長(zhǎng)的作用具有兩重性

C. 單側(cè)光對(duì)向光一側(cè)生長(zhǎng)素的合成沒(méi)有影響

D. 單側(cè)光照射下根的背光生長(zhǎng)與生長(zhǎng)素的運(yùn)輸有關(guān)

【解析】A. 據(jù)圖可知，根的向光一側(cè)生長(zhǎng)速率大于背光一側(cè)，才導(dǎo)致根背光彎曲生長(zhǎng)；B.據(jù)表分析，在外源生長(zhǎng)素為0.001 mg/L濃度下，彎曲角度α及生長(zhǎng)速率均大于0外源生長(zhǎng)素的對(duì)照組，而當(dāng)外源生長(zhǎng)素濃度為0.01 mg/L或0.1 mg/L條件下，彎曲角度α及生長(zhǎng)速率均小于0外源生長(zhǎng)素的對(duì)照組，說(shuō)明0.01 mg/L或0.1 mg/L濃度的外源生長(zhǎng)素對(duì)水稻根的生長(zhǎng)具有抑制作用，因此表現(xiàn)為兩重性；C. 本實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)沒(méi)有顯示與生長(zhǎng)素的合成相關(guān)內(nèi)容，因此C項(xiàng)描述錯(cuò)誤；D. 據(jù)表可知，生長(zhǎng)素運(yùn)輸抑制劑可影響彎曲角度α和生長(zhǎng)速率，說(shuō)明單側(cè)光照射下根的背光生長(zhǎng)與生長(zhǎng)素的運(yùn)輸有關(guān)。

【答案】C

【例3】（2009·福建卷）某研究小組探究避光條件下生長(zhǎng)素濃度對(duì)燕麥胚芽鞘生長(zhǎng)的影響。胚芽鞘去頂靜置一段時(shí)間后，將含有不同濃度生長(zhǎng)素的瓊脂塊分別放置在不同的去頂胚芽鞘一側(cè)，一段時(shí)間后測(cè)量并記錄彎曲度（α）。左下圖為實(shí)驗(yàn)示意圖。右下圖曲線(xiàn)中能正確表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是（ ）

【解析】生長(zhǎng)素促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)作用具有兩重性作用特點(diǎn)，即低濃度生長(zhǎng)素促進(jìn)植物（細(xì)胞）的生長(zhǎng)，題中左圖去頂胚芽鞘放置瓊脂塊的一側(cè)生長(zhǎng)快，隨著生長(zhǎng)素的濃度上升，該側(cè)生長(zhǎng)加快，于是彎曲度（α）首先變小，隨后隨著生長(zhǎng)素濃度達(dá)到最適濃度，彎曲度（α）不再繼續(xù)變小，而是向之前的彎曲度（α）恢復(fù)，當(dāng)生長(zhǎng)素濃度繼續(xù)上升到高濃度，開(kāi)始抑制該側(cè)生長(zhǎng)時(shí)，其生長(zhǎng)情況比對(duì)照組——放置不含生長(zhǎng)素瓊脂塊的對(duì)側(cè)要差，由于試題背景是胚芽鞘去頂靜置一段時(shí)間后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不含內(nèi)源生長(zhǎng)素，因此對(duì)照組一側(cè)并不伸長(zhǎng)，而放置瓊脂塊一側(cè)雖然因?yàn)榇嬖谶@高濃度的生長(zhǎng)素，但也不會(huì)“負(fù)增長(zhǎng)”，因此兩側(cè)將都停止生長(zhǎng)，彎曲度（α）將無(wú)限趨向于90°（曲線(xiàn)b）。

【答案】B

生物高考試題依然是以核心概念為基礎(chǔ)，如何正確理解生物學(xué)相關(guān)現(xiàn)象并能夠正確應(yīng)用，應(yīng)在復(fù)習(xí)過(guò)程中引起每位教師和學(xué)生的重視。生長(zhǎng)素作用的一個(gè)重要特點(diǎn)就是“作用兩重性”，是近些年來(lái)全國(guó)各地高考熱點(diǎn)也是難點(diǎn)，考生只有正確理解作用兩重性特點(diǎn)含義以及濃度范圍，才能有效解決高考過(guò)程中本考點(diǎn)的相關(guān)問(wèn)題。

（作者單位：浙江省平陽(yáng)中學(xué)）