2024届人教版高中生物一轮复习素养加强课10植物激素调节相关实验设计学案1

提升点1　与生长素有关的实验设计

1．验证生长素的产生部位在尖端

实验组：取放置过胚芽鞘尖端的琼脂块，置于去掉尖端的胚芽鞘一侧(如图甲)。

对照组：取未放置过胚芽鞘尖端的空白琼脂块，置于去掉尖端的胚芽鞘一侧(如图乙)。

图甲　　　　　　　　　　图乙

2．验证生长素的横向运输发生在尖端

(1)实验操作(如图)

a　　　　　　b　　　　　c

(2)实验现象：装置a中胚芽鞘直立生长；装置b和c中胚芽鞘弯向光源生长。

3．验证生长素的极性运输只能从形态学上端向形态学下端运输

(1)实验操作(如图)

(2)实验现象：A组中去掉尖端的胚芽鞘向右弯曲生长，B组中去掉尖端的胚芽鞘不生长也不弯曲。

4．顶端优势产生原因的实验探究

(1)实验过程：取生长状况相同的某种植物，随机均分为3组(如图中A、B、C)。

(2)实验结果分析：

A组自然生长→顶芽优先生长，侧芽受抑制。

B组去掉顶芽→侧芽生长快，成为侧枝。

C组去掉顶芽，切口放含生长素的羊毛脂→侧芽生长受抑制。

5．探究重力和单侧光对生长素分布的影响程度

(2022·山东济南高三专题练习)某校生物兴趣小组把一个胚芽鞘尖端放在一块琼脂块上，琼脂块的中央被云母片隔开，同时被一个纸盒罩住，纸盒的一侧开口，有单侧光照(如图1所示)。经过以下三种方法处理一段时间：仅纸盒转动、仅胚芽鞘和琼脂块转动、整个装置同时转动，然后分别把甲、乙所示琼脂块放在三个切去尖端胚芽鞘的切口上(如图2)。胚芽鞘的生长状况分别是(　　)

图1　　　　　　　　图2

A．向右弯曲生长、向右弯曲生长、向右弯曲生长

B．向左弯曲生长、直立生长、向右弯曲生长

C．向左弯曲生长、向右弯曲生长、直立生长

D．向右弯曲生长、直立生长、向右弯曲生长

D　[仅纸盒转动时，胚芽鞘始终只有右侧受到单侧光照射，所以甲所含的生长素浓度高于乙，图2中胚芽鞘向右弯曲生长；仅胚芽鞘和琼脂块转动时，相当于胚芽鞘的每一侧都均匀受光，所以甲所含的生长素浓度等于乙，图2中胚芽鞘直立生长；整个装置同时转动时，始终是靠近开口的一侧受到光照，所以甲所含的生长素浓度高于乙，图2中胚芽鞘向右弯曲生长。]

(教师用书独具)

植物在单侧光照射下弯向光源生长。这个现象被解释为“单侧光照能够使生长素在背光一侧比向光一侧分布多”。为什么生长素在背光一侧比向光一侧分布多呢？是因为向光侧的生长素在光的影响下被分解了，还是向光侧的生长素向背光侧转移了？为此，有人做了以下实验：

实验一：将生长状况相同的同种植物胚芽鞘尖端切下来，放在等体积琼脂切块上(分别记为1、2)，分别置于黑暗中和单侧光下一段时间。然后，取下琼脂块，分别放在切除尖端的胚芽鞘一侧，过一段时间之后，同时观察并测量胚芽鞘弯曲度(分别用α1和α2表示)，实验过程如图1所示。

实验结果：α1＝α2。

图1　　　　　　　胚芽鞘弯曲度

图2

实验二：用生长素不能透过的薄玻璃片纵向插入胚芽鞘，使其分割为向光侧和背光侧两等分，再用与实验一相同的方法进行实验，实验过程如图2所示。

实验结果：α3＝α1；α4＝α2。

请根据以上实验及其结果，分析回答下列问题：

(1)实验一结果表明：_______________________________________________

_____________________________________________________________________。

(2)实验二探究的问题是____________________________________________

_____________________________________________________________________。

(3)结合题干中实验的目的，进一步完成实验三：

①探究的问题是_________________________________________

_____________________________________________________________________。

②实验设计：绘出玻璃片的插入位置，并标注实验条件。

[解析]　(1)实验一中，根据α1＝α2可知，琼脂块1中生长素含量＝琼脂块2中生长素含量，说明向光侧的生长素在光下没有被分解。(2)实验二中，根据“α3＝α1；α4＝α2”，可知琼脂块中生长素的浓度关系为1＝3,2＝4，其探究的问题是在暗处和在光下用生长素不能透过的薄玻璃片纵向插入胚芽鞘是否会影响生长素的产生和运输。(3)本实验的目的是探究为什么生长素在背光一侧比向光一侧分布多呢？可能的原因有2个，实验一证明光照没有引起生长素的分解，故实验三的目的是探究单侧光照射胚芽鞘是否会引起向光侧的生长素向背光侧转移。结合实验二可知，玻璃片不影响生长素的产生和运输，故实验三应该把玻璃片插入琼脂块中间，对两组胚芽鞘尖端分别给予黑暗处理、单侧光照射，分别测定各琼脂块的生长素的含量。若单侧光照射组，向光侧琼脂块生长素含量少于背光侧琼脂块且光照组琼脂块中生长素含量＝黑暗组琼脂块中生长素含量，说明单侧光引起了生长素由向光侧向背光侧运输。图示见答案。

[答案]　(1)向光侧的生长素在光下没有被分解　(2)在暗处和在光下用生长素不能透过的薄玻璃片纵向插入胚芽鞘是否会影响生长素的产生和运输　(3)①单侧光照射胚芽鞘是否会引起向光侧的生长素向背光侧转移

②

提升点2　设计和完善植物激素类实验

1．(2022·四川成都七中模拟)阳生植物受到周围植物遮蔽时，茎伸长速度加快，使株高和节间距增加，叶柄伸长，这种现象称为避阴反应(如图)，而阴生植物通常无此反应。

(1)自然光被植物滤过后，其中红光(R)/远红光(FR)的比例下降，原因是___________________________________________________________________。

R/FR的变化引起植物的避阴反应，从适应环境的角度分析其生理意义是_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

(2)研究发现，光敏色素使植物感知其他植物的遮阴。现有野生型和光敏色素B突变型(缺乏有功能的光敏色素B)拟南芥若干，利用这两种拟南芥验证光敏色素B使植物具有避阴反应，请用表格写出实验设计思路并预测实验结果。

(3)光敏色素B感知R/FR的变化，调控某些基因表达，如激活生长素(IAA)、赤霉素(GA)合成相关基因的转录，促进茎秆伸长。在避阴反应的植物中检测到乙烯含量增加。乙烯在避阴反应中促进生长的实现，部分依赖于提高植物对赤霉素信号的敏感度，试推测其可能的机制：

_____________________________________________________________________。

(4)脱落的叶片中脱落酸含量明显增加。科研人员推测脱落酸能通过诱导乙烯的合成促进脱落，为验证该推测是否正确，可以利用________________(填“脱落酸”或“乙烯”)缺失突变体植株进行研究。进一步研究发现，在叶片脱落过程中生长素含量下降。由此说明植物的生长发育和适应环境变化的过程是__________的结果。

[解析]　(1)叶片中的叶绿素进行光合作用时，主要吸收红光和蓝紫光。自然光被植物滤过后，由于植物叶片中的叶绿素吸收红光，导致红光(R)与远红光(FR)的比例下降。R与FR的比值的变化引起植物的避阴反应。避阴反应利于植物捕获更多的光，提高植物遮阴时光合作用强度，为植物生长发育提供物质能量。(2)由题意知，该实验是验证光敏色素B使植物具有避阴反应，实验材料是野生型和光敏色素B突变型(缺乏有功能的光敏色素B)拟南芥若干。该实验的自变量是拟南芥的种类和是否遮阴。可通过在实验一段时间后，观察茎伸长速度是否加快、株高和节间距是否增加、叶柄是否伸长等现象，来验证光敏色素B使植物具有避阴反应。据以上分析，实验设计思路、预测实验结果可以如下：

(3)乙烯通常具有缩短节间距、降低株高等抑制生长的作用，赤霉素能促进细胞伸长，从而引起植株增高。避阴反应中存在增长节间距、增高株高的现象，而在避阴反应的植物中检测到乙烯含量增加，乙烯在避阴反应中促进生长功能的实现，部分依赖于提高植物对赤霉素信号的敏感度，其机制可能是乙烯提高了GA与受体结合能力或促进GA信号转导途径的某个环节。(4)为验证脱落酸能通过诱导乙烯的合成促进脱落，实验的自变量是脱落酸诱导下植物体内乙烯的含量，可以利用乙烯缺失突变体植株进行研究，以正常植株作为对照。进一步研究发现，在叶片脱落过程中生长素含量下降。由此说明植物的生长发育和适应环境变化的过程不是单一激素的作用，而是多种激素相互作用共同调节。

[答案]　(1)植物叶片中的叶绿素吸收红光　利于捕获更多的光，提高植物遮阴时光合作用强度，为植物生长发育提供物质能量

(2)

(3)提高了GA与受体结合能力(促进GA信号转导途径的某个环节)　(4)乙烯　多种激素相互作用共同调节

2．赤霉素作用的发挥也同动物激素一样，需要受体。现有赤霉素突变矮生玉米品种，初步确定其产生的原因有两种可能：一是植株不能产生赤霉素(或赤霉素水平低)，二是受体异常(不能与赤霉素结合发挥作用)。请设计实验来探究该突变矮生玉米品种产生的原因属于上述哪一种。材料：突变矮生玉米幼苗若干株、赤霉素溶液、根据需要的其他用品自选。

(要求：写出实验思路，预期实验结果和结论)

设计思路：_____________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

预期结果和结论：

①__________________________________________________；

②___________________________________________________。

[解析]　探究该突变矮生玉米品种产生的原因，实验的自变量是赤霉素的有无，因变量是玉米幼苗的生长情况。因此可选取生长状况相同的突变矮生玉米幼苗若干株，平均分为两组，一组用赤霉素处理，另一组不作处理作对照实验，在相同的适宜的环境条件下，培养一段时间后测量并比较两组的植株平均高度。预期结果和结论：若两组株高一致，则突变矮生玉米品种由受体异常引起；若实验组高于对照组，则突变矮生玉米品种由植株不能产生赤霉素引起。

[答案]　选取生长状况相同(相似)的突变矮生玉米幼苗若干株，平均分为两组，一组用(适量)赤霉素溶液处理，另一组不作处理(或用等量蒸馏水处理)作对照实验，在相同的适宜的环境条件下，培养一段时间后测量并比较两组的植株平均高度(或生长情况，或长势)　①若两组株高一致，则突变矮生玉米品种由受体异常引起　②若实验组高于对照组，则突变矮生玉米品种由植株不能产生赤霉素引起