生長素作用兩重性的微專題突破郭又來

龔榮瑤

摘 要 采用微專題方式，分別從兩重性曲線中點和線的數(shù)學含義、兩重性曲線的實驗測定、縱坐標中促進和抑制的界定、橫坐標的考查、不同層次的兩重性以及兩重性的實例體現(xiàn)等多角度進行突破。

關鍵詞 生長素 兩重性 微專題

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

植物生長素具有多種生理作用，其作用往往表現(xiàn)出兩重性，即低濃度起促進作用，高濃度起抑制作用。這一考點頻繁出現(xiàn)在高考試題中，且試題難度較大，如2007年全國卷Ⅰ第30題第Ⅱ題（參見例1）難度系數(shù)為0.21；2010年全國卷Ⅰ第31題（參見例3）難度系數(shù)為0.03。針對這一考試難點，筆者以此設立微專題，嘗試從多角度進行突破，取得了較好的效果。

1 兩重性曲線中點和線的數(shù)學含義

生長素的作用表現(xiàn)出兩重性，用曲線可以表示如圖1所示。

從數(shù)學的角度來看，該曲線是一個函數(shù)圖像，圖像中的點和線具有特定的數(shù)學含義。A點表示促進生長；B點表示最適濃度下促進作用最強；C點表示既不促進也不抑制；D點表示抑制生長。AB段表示隨生長素濃度增大促進作用增強；BC段表示隨生長素濃度增大促進作用減弱；CD段表示隨生長素濃度增大抑制作用增強。

2 兩重性曲線的實驗測定

關于兩重性曲線的測定，可以胚芽鞘切段為實驗材料，設置一系列濃度梯度的生長素溶液（如0、10-10 mol/L、10-9 mol/L、10-8 mol/L……），分別處理胚芽鞘切段，一段時間后測定各組胚芽鞘切段長度。

該實驗方案中，對照的設置：

① 設置濃度為0的空白對照，它可用于生長素作用效果是促進還是抑制的界定；

② 設置一系列濃度梯度生長素之間的相互對照，用于比較不同濃度生長素作用效果的差異，亦可用于確定生長素作用的最適濃度。

由該實驗延伸出來2個值得注意的問題：最適濃度測定和預實驗思想的體現(xiàn)。若要測定最適濃度，可沿用如下思路：在一定范圍內(nèi)設置一系列濃度梯度的生長素溶液，分別處理胚芽鞘切段，一段時間后測定各組長度。若所測得的數(shù)據(jù)出現(xiàn)峰值，則峰值所對應的濃度即為生長素作用的最適濃度。否則，擴大濃度范圍，繼續(xù)實驗，直到出現(xiàn)峰值。該實驗思路不僅可用于最適濃度的測定，它對最適問題測定具有一定的普適性，如酶作用的最適溫度測定、最適pH測定……

【例1】 （2007年全國卷Ⅰ，有刪減）為了確定生長素類似物促進扦插枝條生根的適宜濃度，某同學用兩種濃度的生長素類似物分別處理扦插枝條作為兩個實驗組，用蒸餾水處理作為對照組進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三組扦插枝條生根無差異。回答下列問題：

參考該同學的實驗，在下一步實驗中你應該如何改進，才能達到本實驗的目的？請說明理論依據(jù)

。

參考答案：改進方法：在某同學使用的兩種濃度生長素類似物的基礎上，分別在低于低濃度的范圍設置一組濃度梯度、高于高濃度的范圍設置一組濃度梯度，以及兩濃度之間設置一組濃度梯度進行實驗，從而找到促進枝條生根的適宜濃度。理論依據(jù)：生長素促進生根的濃度范圍是一定的，濃度過高或過低都不能促進生根。

評析：這是一道有關實驗評價與修改的試題，解答這類題目需要考生首先在自己頭腦里形成一個實驗方案，然后把自己的方案與題目提供的方案進行比較，之后提出自己的觀點和想法。根據(jù)這一解題思路，實驗目的是確定生長素類似物促進扦插枝條生根的適宜濃度，需要設計一系列濃度梯度的生長素類似物處理插條，觀察其生根狀況。與試題給定的方案對比，不難發(fā)現(xiàn)方案中實驗組的組數(shù)不夠，也就抓住了問題的主要矛盾。

3 縱坐標中促進和抑制的界定

關于促進和抑制的界定，它是與空白對照組（外源生長素濃度為0）對比，只要生長速率比空白對照組快，即表現(xiàn)為促進作用；只要生長速率比空白對照組慢，即表現(xiàn)為抑制作用。抑制生長不等于不生長，只是生長速率較空白對照組慢而已，只有當抑制作用達到一定程度時，才會停止生長。

【例2】 （2014年北京卷，有刪減）為研究赤霉素（GA3）和生長素（IAA）對植物生長的影響，切取菟絲子莖頂端2.5 cm長的部分（莖芽），置于培養(yǎng)液中無菌培養(yǎng)（圖2）。實驗分為A、B、C三組，分別培養(yǎng)至第1、8、15 d，每組再用適宜濃度的激素處理30 d，測量莖芽長度，結(jié)果見圖3。

從圖3中B組的數(shù)據(jù)可知，兩種激素聯(lián)合處理對莖芽伸長生長的促進作用是GA3單獨處理的 倍、IAA單獨處理的 倍，由此可推測GA3和IAA在對莖芽伸長生長的作用上存在 的關系。

參考答案：3.6 18 協(xié)同

評析：本題主要考查考生對實驗數(shù)據(jù)的處理能力，要正確處理數(shù)據(jù)，首先要對“激素處理對莖芽伸長生長的促進作用”進行界定。促進作用是與不加激素處理對照，兩種激素聯(lián)合處理促進生長量為（13.0-4.0），GA3單獨處理促進生長量為（6.5-4.0），二者相比為3.6倍。同理可計算出后一空的答案。

4 橫坐標的考查

橫坐標表示的是生長素的濃度，學生認為考查橫坐標最沒有難度，但事實剛好相反。筆者在教學中以生長素發(fā)現(xiàn)中的溫特實驗（圖4）為載體，進行設問：若增加瓊脂塊上放置的胚芽鞘尖端的數(shù)目，則彎曲角度與尖端數(shù)目之間的關系是怎樣的？

學生很快地畫出了生長素作用兩重性曲線圖，認為隨放置的尖端數(shù)目增加，瓊脂中生長素濃度越大，彎曲角度增加，當超過最適濃度時，彎曲角度變小。問題在于放置尖端數(shù)目增加，瓊脂中生長素濃度范圍不能完全達到兩重性曲線中的取值范圍，也就是說，兩者的橫坐標不能等同。胚芽鞘尖端能產(chǎn)生生長素，在尖端內(nèi)是以主動運輸?shù)姆绞竭M行極性運輸，但由胚芽鞘尖端切面向瓊脂中運輸方式是擴散作用，由高濃度向低濃度擴散，因此，無論瓊脂上放置多少個胚芽鞘尖端，瓊脂中的生長素濃度始終小于或等于胚芽鞘尖端中生長素濃度，而這一濃度對自然生長的胚芽鞘來說，還屬于低濃度范圍（見圖5，圖中數(shù)據(jù)為科學家實測數(shù)據(jù)）。

5 不同層次的兩重性

生長素所發(fā)揮作用，除因生長素濃度不同而有較大差異外，還與其作用的對象有關。用生長素處理不同的對象（甲、乙），其表現(xiàn)出來的兩重性也存在差異如圖6所示，圖中甲、乙可以代表不同層次的對象（表1）。

【例3】 （2010年全國卷Ⅰ）從某植物長勢一致的黃化苗上切取等長幼莖段（無葉和側(cè)芽），自莖段頂端向下對稱縱切至約3/4處。將切開的莖段浸沒在蒸餾水中。一段時間后，觀察到半邊莖向外彎曲生長，如圖所示。若上述黃化苗莖段中的生長素濃度是促進生長的，放入水中后半邊莖內(nèi)、外兩側(cè)細胞中的生長素濃度都不會升高。請僅根據(jù)生長素的作用特點分析半邊莖向外彎曲生長這一現(xiàn)象，推測出現(xiàn)該現(xiàn)象的兩種可能原因。

原因1是

。

原因2是

。

參考答案：（1） 內(nèi)側(cè)細胞中的生長素較外側(cè)細胞中的高，所以內(nèi)側(cè)細胞生長較快

（2） 內(nèi)外兩側(cè)細胞中的生長素濃度相同，但該濃度更有利于內(nèi)側(cè)細胞的生長

評析：本題重在考查考生提出假說的能力，合理的假說是建立在一定的理論基礎之上，而非主觀臆斷。題目要求僅根據(jù)生長素的作用特點分析，這既是對答題角度的限定，同時又是對考生解題的提示。生長素作用的兩重性與其作用的濃度有關，也與其作用的對象有關，因此，可以從濃度不同、作用對象不同兩個方面提出假說，即內(nèi)外側(cè)濃度不同，內(nèi)側(cè)生長素濃度較高細胞生長快；以及內(nèi)外側(cè)細胞對生長素敏感度不同，內(nèi)側(cè)細胞更敏感生長快。

6 生長素作用兩重性的實例體現(xiàn)

生長素分布不均勻會引起不同部位生長快慢存在差異，從而產(chǎn)生特定的生理現(xiàn)象。常見的生理現(xiàn)象中莖的向光生長、根的背光生長、莖的背地生長、根的向地生長、頂端優(yōu)勢……哪些實例是生長素作用兩重性的體現(xiàn)？在單側(cè)光的照射下，引起生長素分布不均勻，背光側(cè)多向光側(cè)少，莖對生長素不敏感，生長素起促進作用，背光側(cè)生長快，莖向光彎曲；而根對生長素敏感，背光側(cè)處于抵制狀態(tài)生長慢，根背光生長。由此可見，莖的向光生長中未出現(xiàn)抑制狀態(tài)，不能體現(xiàn)生長素作用的兩重性；根的背光生長出現(xiàn)了抑制狀態(tài)，體現(xiàn)了生長素作用的兩重性。同樣可以分析莖的背地生長也未體現(xiàn)生長素作用的兩重性，而根的向地生長體現(xiàn)了兩重性。頂端優(yōu)勢是由于頂芽產(chǎn)生的生長素運輸?shù)絺?cè)芽，導致側(cè)芽部位生長素濃度過高抑制其生長，也體現(xiàn)了生長素作用的兩重性。

通過上述實例分析，可以發(fā)現(xiàn)，由于莖對生長素不敏感，達到抑制程度的生長素濃度較高，而在自然狀態(tài)下，植物體內(nèi)生長素濃度不易達到抑制程度，難以體現(xiàn)生長素的兩重性；而根則剛好相反。