（變量梯度設(shè)置的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用） 【例1】將用切下的胚芽鞘尖端處理過的瓊脂塊置于切掉尖端的胚芽鞘切口左側(cè)(如圖)，請問： 若用單側(cè)光從右照射，胚芽鞘將如何？_。 若用單側(cè)光從左照射，胚芽鞘將如何？_。 能否把這種向光彎曲生長稱為向光性？_。為什么？_。 【解析】胚芽鞘的彎曲與單側(cè)光或地心引力有關(guān)，對向光性而言，感光的部位是尖端，彎曲的部位是尖端以下的部分，且下部的彎曲與光無關(guān)，只與生長素的分布不均勻有關(guān)，圖中所用的胚芽鞘已切去尖端，因此，單側(cè)光的有無在這里不需考慮。 【答案】向右彎曲生長 向右彎曲生長 不能因胚芽鞘無尖端，不能感光，胚芽鞘的反應(yīng)與光無關(guān) 二、生長素的運(yùn)輸 1運(yùn)輸方式是主動運(yùn)輸(需載體，要耗能)。 2運(yùn)輸方向： (1)極性運(yùn)輸：在胚芽鞘、芽、幼葉和幼根中，生長素只能從植物的形態(tài)學(xué)上端向下端運(yùn)輸(莖是由莖尖到基部，根也是由根尖到基部)，而不能向相反的方向運(yùn)輸，其他植物激素則無此特點(diǎn)。 (2)橫向運(yùn)輸：只有尖端才具有橫向運(yùn)輸，從而導(dǎo)致生長素在尖端分布不均勻，而尖端以下部位不能橫向運(yùn)輸。 (3)非極性運(yùn)輸：在成熟組織中，可以通過篩管進(jìn)行非極性運(yùn)輸。 3分布：生長旺盛的部位。 【例2】將燕麥胚芽鞘尖端放在瓊脂小塊上，正中插入生長素不能透過的云母片，瓊脂被分成相等的兩部分(見下圖)。單側(cè)光照射后，瓊脂內(nèi)生長素含量() B【解析】單側(cè)光改變生長素的分布，在胚芽鞘尖端生長素由向光側(cè)往背光側(cè)運(yùn)輸，再向下運(yùn)輸，使背光側(cè)分布多。 A左右相等 B左多右少C左少右多 D左右均無 三、生長素的作用機(jī)理 生長素促進(jìn)植物生長是通過促進(jìn)細(xì)胞伸長而實(shí)現(xiàn)的。生長素之所以能促進(jìn)細(xì)胞伸長，一方面是因?yàn)樯L素能誘導(dǎo)細(xì)胞壁酸化，使細(xì)胞壁松弛，可塑性增加；另一方面是因?yàn)樯L素可促進(jìn)細(xì)胞中RNA和蛋白質(zhì)的合成，從而促進(jìn)原生質(zhì)增多和新的細(xì)胞壁物質(zhì)形成。 四、植物莖向光性產(chǎn)生的原因(如下圖) 1生長素的極性運(yùn)輸：形態(tài)學(xué)上端形態(tài)學(xué)下端。這里形態(tài)學(xué)的上端對莖是指近頂芽的部位，對根則是指近根尖頂端的部位。 2生長素兩種運(yùn)輸方向的原因不同：極性運(yùn)輸是由植物的遺傳特性決定的，橫向運(yùn)輸則是單側(cè)光或重力等引起的。 3單子葉植物特別是禾本科植物幼苗出土?xí)r，莖是光禿禿的，既沒有葉，也沒有芽，所看到的部分就是胚芽鞘。它是胚芽外的錐形套狀物，為胚體的第一張葉，在種子萌發(fā)時，胚芽鞘保護(hù)胚芽出土?xí)r不受損傷，隨后為胚芽所突破。其結(jié)構(gòu)簡單。常被作為研究各種生長過程的材料。 4胚芽鞘大約1 cm長，其尖端通常指的是前端2 mm。平時說彎曲的部位是尖端以下的一段，這個“一段”不是離尖端很遠(yuǎn)的地方(離尖端1 cm以內(nèi))，尖端能感光，而尖端以下不具有感光性。 5有光、無光、單側(cè)光或重力等并不影響生長素的產(chǎn)生，只影響生長素的分布。 6生長素對果實(shí)的形成，只促進(jìn)子房壁發(fā)育，并不改變果實(shí)的遺傳物質(zhì)。 7生長素能透過瓊脂，但不能透過塑料、云母片或玻璃等。 8與尖端有關(guān)的結(jié)論 (1)產(chǎn)生生長素的部位在尖端，而發(fā)生生長及彎曲部位在尖端以下的伸長區(qū)。 (2)感受光照的部位是尖端，但生長素產(chǎn)生的多少與尖端是否感受光照無關(guān)。 (3)橫向運(yùn)輸只在尖端 9學(xué)生注意理解下面四個圖 【例3】下圖是燕麥胚芽鞘尖端在不同的光照條件下，經(jīng)過一定時間后，定量測定瓊脂塊中生長素的含量，就測定結(jié)果進(jìn)行分析，正確的是() A光照抑制生長素的合成 B光照引起生長素向下運(yùn)輸 C單側(cè)光引起生長素向背光側(cè)運(yùn)輸 D光照促進(jìn)生長素的合成 C 【解析】第三、四圖對照可知光不抑制生長素的合成，也不是引向下運(yùn)輸?shù)囊蛩兀坏谝?、二、三圖對照可知，光并不能促進(jìn)生長素的合成，而只是單側(cè)光引起生長素向背光側(cè)的橫向運(yùn)輸。1植物的向性運(yùn)動：植物體受單一方向的外界刺激引起的定向運(yùn)動。植株整體體現(xiàn)可以分為：(1)植物幼苗的向光性，即頂端分生組織生長過程中體現(xiàn)出向光生長；(2)根的向重力性，即在重力影響下向向心力方向生長；(3)根的向化性，即由于某些化學(xué)物質(zhì)在植物周圍分布不均勻引起的生長。如：植物的根部是朝向肥料較多的土壤生長。(4)根的向水性：當(dāng)土壤中水分分布不均勻時，植物的根有趨向較濕的地方的特性。2植物向性運(yùn)動的原因：植物向性運(yùn)動與植物體內(nèi)的特殊化學(xué)物質(zhì)生長素的調(diào)節(jié)有關(guān)。3在高等植物中，生長素的運(yùn)輸包括兩個系統(tǒng)：(1)需能的，單方向的極性運(yùn)輸系統(tǒng)。生長素的運(yùn)輸是一種主動運(yùn)輸過程；其運(yùn)輸速度比物理擴(kuò)散速度約大10倍；在缺氧條件下生長素的運(yùn)輸會受嚴(yán)重阻礙；它可以逆著濃度梯度運(yùn)輸；只能從形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運(yùn)輸，不能顛倒過來運(yùn)輸。(2)被動的，通過韌皮部的，無極性運(yùn)輸系統(tǒng)。運(yùn)輸速度大約12.4 cm/h，生長素在植物體內(nèi)可以橫向運(yùn)輸。 一、理論歸納1概述變量梯度指自變量相鄰兩次取值之間的差值大小，即自變量每次變化的幅度。生物實(shí)驗(yàn)中常見的變量梯度有pH梯度、溫度梯度、濃度梯度等。2注意事項(xiàng)(1)在合適范圍內(nèi)取值：生物體或細(xì)胞生活在特定的環(huán)境中，研究某因素對生物或細(xì)胞的影響時，自變量應(yīng)在它能發(fā)揮作用的范圍內(nèi)取值。如確定生長素類似物促進(jìn)扦插枝條生根的適宜濃度，生長素濃度應(yīng)在1012 mol/L108 mol/L范圍內(nèi)，變量梯度應(yīng)相差一個數(shù)量級。(2)梯度大小設(shè)置要適宜：梯度過小，看不出變化，實(shí)驗(yàn)組數(shù)增多，增加了操作難度；梯度過大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。如研究過氧化氫酶的最適pH，預(yù)測其數(shù)值應(yīng)在7.0左右，pH梯度設(shè)為0.4，即共做五組實(shí)驗(yàn)，其緩沖液pH分別為6.2、6.6、7.0、7.4、7.8。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定變量梯度的大小。若進(jìn)行定性分析，梯度設(shè)置可稍大些。如探究溫度對光合作用的影響，一般情況下植物在30 左右時，光合作用最強(qiáng)。我們既要研究溫度降低時光合作用強(qiáng)度的變化，也要研究溫度升高時的變化，溫度梯度可設(shè)置為0 、10 、20 、30 、40 。若要進(jìn)行定量分析，梯度設(shè)置應(yīng)小些。如探究光合作用的最適溫度，溫度梯度可設(shè)置為24 、27 、30 、33 、36 。二、演練某生物興趣小組開展“探究生長素類似物(萘乙酸)促進(jìn)蘋果插條生根的最適濃度”的研究。他們已配制濃度為100 mg/L的萘乙酸水溶液。請回答下列問題：(1)采用何種測定指標(biāo)來確定某濃度是促進(jìn)蘋果插條生根的最適濃度？ (只要一種指標(biāo))。(2)材料和用具：生長旺盛的蘋果一年生枝條、蒸餾水、量筒、燒杯、花盆、細(xì)沙、剪刀。根的長度(或根的數(shù)目)(3)寫出實(shí)驗(yàn)的主要步驟用蒸餾水稀釋濃度為100 mg/L的萘乙酸水溶液，配制成不同濃度梯度的溶液。 。 。將蘋果的一年生枝條分成相應(yīng)等份，枝條的基部分別浸泡在不同濃度梯度的萘乙酸水溶液中幾小時甚至一天(時間長短不作要求，但浸泡時間要相同)取出，分別插入相應(yīng)花盆的細(xì)沙中，在濕度、溫度等條件適宜且相同的環(huán)境下培養(yǎng)(只要答到相同的適宜的環(huán)境中即可)，定期測量和記錄各花盆中插條生根的長度(或根的數(shù)目)整理數(shù)據(jù)得出結(jié)論。(4)設(shè)計一張表格用于實(shí)驗(yàn)時記錄數(shù)據(jù)。 1.(2010重慶)將一玉米幼苗固定在支架上，支架固定在溫、濕度適宜且底部有一透光孔的暗室內(nèi)，從下圖所示狀態(tài)開始，光源隨暗室同步緩慢勻速旋轉(zhuǎn)，幾天后停止于起始位置，此時，幼苗的生長情況是( ) B A根水平生長，莖向上彎曲 B根水平生長，莖向下彎曲 C根向下彎曲，莖向上彎曲 D根向下彎曲，莖向下彎曲【解析】此題為識圖題，但圖形是書上沒有的，是原創(chuàng)的，這就更加考查學(xué)生的識圖理解能力了。結(jié)合文字和圖形可知，玉米幼苗固定在支架上，而光源隨暗室同步緩慢勻速旋轉(zhuǎn)，表面上是均勻光照而實(shí)際是單側(cè)光；表面上植物的莖在上、下方要受重力影響有差別，而實(shí)際上因緩慢勻速旋轉(zhuǎn)，各方向受重力影響相同，所以植物的莖只受單側(cè)光的影響而不受重力影響，生長素向背光側(cè)橫向運(yùn)輸而多于向光側(cè)，此時兩側(cè)的生長素的濃度都是促進(jìn)生長的，背光側(cè)的生長素濃度更有利于植物細(xì)胞的縱向伸長，故莖向光(下方)彎曲生長。同理植物的根不受重力的影響而水平生長。所以答案B正確。 2.(2010浙江)將無根的非洲菊幼苗轉(zhuǎn)入無植物激素的培養(yǎng)基中，在適宜的溫度和光照等條件下培養(yǎng)一段時間后，應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象是( )B【解析】生根、發(fā)芽主要受生長素和細(xì)胞分裂素的比例影響。生長素容易誘導(dǎo)生根，細(xì)胞分裂素多容易誘導(dǎo)發(fā)芽。無根幼苗自身可以合成生長素，但不能產(chǎn)生細(xì)胞分裂素，因此只生根不發(fā)芽。所以答案為B。 3.(2010全國卷)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(jìn)生長的，放入水中后半邊莖內(nèi)、外兩側(cè)細(xì)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(diǎn)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 。內(nèi)側(cè)細(xì)胞中的生長素濃度比外側(cè)高，所以內(nèi)側(cè)細(xì)胞生長較快內(nèi)外兩側(cè)細(xì)胞中的生長素濃度相同，但內(nèi)外側(cè)細(xì)胞對生長素敏感性不同，該濃度的生長素更有利于內(nèi)側(cè)細(xì)胞的生長【解析】本題主要考查學(xué)生的理解能力、實(shí)驗(yàn)與探究能力和綜合運(yùn)用能力，考查植物的激素調(diào)節(jié)等相關(guān)知識。從題干上來看，(1)幼莖段無葉無側(cè)芽，暗示我們不會再有新的生長素產(chǎn)生；(2)黃化苗莖段中的生長素濃度是促進(jìn)生長的，放入水中后半邊莖內(nèi)、外兩側(cè)細(xì)胞中的生長素濃度都不會升高，暗示我們只考慮低濃度的促進(jìn)效應(yīng)，不考慮高濃度的抑制效應(yīng)；(3)僅根據(jù)生長素的作用特點(diǎn)分析半邊莖向外彎曲生長這一現(xiàn)象，暗示我們不能把造成這一現(xiàn)象的原因單純歸結(jié)為內(nèi)外兩側(cè)的細(xì)胞吸水膨脹不同引起的。從圖示的情形可以推測出來，應(yīng)該是半邊莖內(nèi)側(cè)細(xì)胞生長比外側(cè)快形成的；而造成這一結(jié)果的原因則可能是：(1)內(nèi)側(cè)生長素濃度比外側(cè)高，這可能與內(nèi)側(cè)細(xì)胞和外側(cè)細(xì)胞的吸水能力不同有關(guān)；(2)內(nèi)外兩側(cè)細(xì)胞內(nèi)生長素的濃度是相等的，但是內(nèi)外兩側(cè)細(xì)胞對生長素的敏感程度不一致；(3)其他合理的原因。4.(2010洛陽質(zhì)檢)用燕麥胚芽鞘及幼苗、進(jìn)行如下圖所示實(shí)驗(yàn)，一段時間后，會引起彎曲現(xiàn)象的是( ) DA BC Da、b濃度相同，故直立生長；向右彎曲生長；直立生長；直立生長；向右彎曲生長；不生長也不彎曲；只有暗室內(nèi)的幼苗旋轉(zhuǎn)，單側(cè)光不影響生長素的分布，直立生長；向小孔方向彎曲生長。【解析】5.(2009邢臺檢測)某同學(xué)用青菜的幼苗進(jìn)行了四項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，如下圖所示。下列說法不正確的是( )CA實(shí)驗(yàn)對照可以證明植物生長具有向光性B實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時間后，青菜葉片發(fā)黃的原因是無光條件下葉綠素不能合成C實(shí)驗(yàn)的生長結(jié)果只能證明根具有向地性D實(shí)驗(yàn)的目的是起對照作用【解析】此題創(chuàng)新之處在于給出實(shí)驗(yàn)裝置讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計和分析結(jié)論，此類題要抓住設(shè)計實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵原則：對照原則和單一變量原則，然后通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析結(jié)論。上圖中的四個裝置組合起來可以證明單側(cè)光和重力引起的向性運(yùn)動。以或作對照，證明植物具有向光性，以作對照，證明植物根具有向重力性(向地生長)和莖具有負(fù)向重力性(背地生長)。中的青菜葉片由于得不到光照而無法合成葉綠素，所以表現(xiàn)黃色。而C選項(xiàng)是錯誤的，該實(shí)驗(yàn)還能證明莖的生長具有背地性。6.(2010天津十校聯(lián)考)某高三同學(xué)從生物學(xué)資料上得知：“植株上的幼葉能合成生長素防止葉柄脫落”。為了驗(yàn)證這一結(jié)論，該同學(xué)利用如圖所示的植株進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中所需要的步驟是( )選取同種生長狀況相同的植株3株分別編號為甲株、乙株、丙株將3株全部去掉頂芽將3株全部保留頂芽將甲、乙兩株去掉葉片，保留葉柄，并將甲株的葉柄橫斷面均涂上一定濃度的生長素，丙株保留幼葉將去掉葉片的甲、乙兩株橫斷面均涂上一定濃度的生長素觀察3株葉柄脫落情況6.(2010天津十校聯(lián)考)某高三同學(xué)從生物學(xué)資料上得知：“植株上的幼葉能合成生長素防止葉柄脫落”。為了驗(yàn)證這一結(jié)論，該同學(xué)利用如圖所示的植株進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中所需要的步驟是( )BA BC D【解析】要證明幼葉合成的生長素可以防止葉柄脫落，總體思路是讓有葉片的葉柄和無葉片的葉柄進(jìn)行比較，但有葉片的葉柄是否一定是葉片產(chǎn)生的生長素對葉柄起了保留作用呢，因此，可設(shè)置一個裝置雖然除去了葉片，但人為涂上生長素因此正確，當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)中要編號，同時要除去頂芽以防頂芽產(chǎn)生的生長素干擾實(shí)驗(yàn)，故正確，故總的答案是B。7.(改編)同一植株的不同器官或同一器官不同部位的生長素濃度往往不同。甲圖是一株盆栽植物，乙圖表示該植物不同器官對生長素濃度的反應(yīng)。據(jù)圖回答下列問題(要求：用乙圖根、莖、芽三條曲線上相應(yīng)字母所對應(yīng)的濃度來表示甲圖相應(yīng)各點(diǎn)的生長素濃度)：(1)乙圖 點(diǎn)濃度可表示甲圖處生長素濃度， 點(diǎn)表示處生長素濃度。處結(jié)構(gòu)長不出來的原因是 ，解決的辦法是 ，此后處生長素濃度將會低于 。(2)將該植物較長時間置于右側(cè)光照下，乙圖點(diǎn)濃度可表示側(cè)生長素濃度； 點(diǎn)表示側(cè)生長素濃度。此時，植物莖將 生長。b或df處(頂芽)產(chǎn)生的生長素向下運(yùn)輸積累在(側(cè)芽)處，抑制生長去除頂芽106molL1向右彎曲cg或k(3)將該植物向左側(cè)放倒水平放置一段時間，可表示側(cè)生長素濃度的最可能是乙圖中 點(diǎn)濃度，表示側(cè)生長素濃度的最可能是乙圖中 點(diǎn)濃度，因此根將 生長。表示側(cè)生長素濃度的是點(diǎn)濃度，表示側(cè)生長素濃度的是 點(diǎn)濃度，所以 側(cè)生長快，莖將 生長。(4)能夠促進(jìn)莖生長的生長素濃度范圍是 ，能夠同時促進(jìn)根、莖、芽生長的生長素濃度范圍是 。ea向重力彎曲g或kc向上(背重力)彎曲10101021010108molL1molL1(1)根據(jù)甲圖所示，表示頂芽，表示側(cè)芽，頂芽產(chǎn)生的生長素向下運(yùn)輸，在側(cè)芽部位積累。頂芽處生長素濃度處于促進(jìn)生長的濃度范圍內(nèi)，乙圖中b、d兩點(diǎn)對應(yīng)濃度處于該范圍內(nèi)；側(cè)芽處生長素濃度過高抑制側(cè)芽生長，乙圖中f點(diǎn)濃度處于抑制生長范圍內(nèi)，所以導(dǎo)致植物具有頂端優(yōu)勢，解除方法是去除頂芽，這樣側(cè)芽處生長素濃度將會低于106molL1。(2)植物在單側(cè)光照射下，引起頂芽產(chǎn)生生長素向背光側(cè)橫向運(yùn)輸，造成向光側(cè)濃度低于背光側(cè)濃度，所以側(cè)生長素濃度高于側(cè)，促進(jìn)程度大，側(cè)生長素濃度可處于g或k點(diǎn)，側(cè)生長素濃度可處于c點(diǎn)，此時植物的莖向光彎曲生長?！窘馕觥?3)當(dāng)植物水平放置時，由于受到重力作用，近地側(cè)生長素濃度高于遠(yuǎn)地側(cè)生長素濃度，近地側(cè)生長素濃度促進(jìn)莖生長，抑制根的生長，遠(yuǎn)地側(cè)生長素濃度促進(jìn)莖生長，但促進(jìn)程度小，同時也促進(jìn)根生長，所以側(cè)可用e點(diǎn)表示，側(cè)用a表示，所以根向重力彎曲生長。側(cè)生長素濃度可用g或k點(diǎn)表示，側(cè)用c點(diǎn)表示。所以莖側(cè)生長快，莖背重力生長。(4)由乙圖可看出，促進(jìn)莖生長的生長素濃度范圍是1010102 molL1，同時促進(jìn)莖、芽、根生長的生長素濃度范圍是1010108 molL1?！窘馕觥?