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2022版高考生物一轮复习 第8单元 生命活动的调节 素养加强课9 植物激素调节相关实验探究学案

2022版高考生物一轮复习 第8单元 生命活动的调节 素养加强课9 植物激素调节相关实验探究学案

年级：
姓名：

- 10 -

植物激素调节相关实验探究
类型一　与生长素有关的实验设计

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(分别记作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
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。

图2
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。

[审题指导]　该题通过实验考查生长素的产生部位、运输及影响运输的因素等。解答本题需关注3个关键点：
(1)明确该实验的目的在于探究胚芽鞘向光性的原因。
(2)明确生长素的横向运输发生在胚芽鞘的尖端。
(3)欲说明单侧光引起了生长素由向光侧向背光侧运输，需设置“把玻璃片插入琼脂块中间”的两组实验。
[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。如图所示：

[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)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

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)。

甲　　　　　　　　　　　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。

1．(2020·福州市高三质检)为验证“某种植物向光生长的原因是单侧光使生长素向背光面集中，但不影响生长素的合成”观点，请利用胚芽鞘和琼脂块设计实验，下列实验设计思路正确及能支持该观点的结果是(　　)

设计思路
结果
黑暗处理
左单侧光处理
生长素相对含量
A
1
2、3、4
a≈b，c≈d，e﹤f
B
1、4
2、3
a≈b≈c＋d≈e＋f
C
1、3
2、4
a≈b c＋d≈e＋f
D
1、2、3
4
a≈b，c≈d，e﹤f
A　[验证“某种植物向光生长的原因是单侧光使生长素向背光面集中，但不影响生长素的合成”观点，自变量是单侧光，所以给予1组黑暗处理，2组单侧光照射，且1、2的生长素含量相同能说明单侧光不影响生长素的合成。要证明单侧光使生长素向背光面集中，需设置3、4组实验，且第4组实验结果应为e＜f。]
2．GR24是一种人工合成的可抑制侧芽生长的化学物质。科研人员作出了一种假设：顶芽产生的生长素向下运输时，GR24可抑制侧芽的生长素向下运输。为了验证该假设，研究人员进行了如图所示操作并进行了相关实验，实验部分过程见下表。请回答下列问题：

(1)生长素在植物体内从形态学上端向形态学下端运输时，跨膜运输的方式为________。
组别
处理
检测
实验组
在琼脂块A中加适量NAA
在侧芽处涂抹适量放射性标记的NAA
在A中①GR24
琼脂块B中放射性标记物含量
对照组
在琼脂块A中加适量NAA
同上
在A中②GR24
(2)表中①、②分别为________(填“加入、加入”“加入、不加入”或“不加入、加入”)GR24。
(3)若检测结果为__________________________，则假设成立。
(4)科学家在植物体内找到了与GR24作用相似的物质，从而可以解释侧芽生长素浓度高于顶芽的原因，进而解释植物体生长的____________现象。
[解析]　(1)生长素在植物体内从形态学上端向形态学下端运输时，是从低浓度向高浓度运输，跨膜运输的方式为主动运输。(2)本实验是验证顶芽产生的生长素向下运输时，GR24可抑制侧芽的生长素向下运输，自变量为是否加GR24，放射性标记的NAA可以跟踪激素的运输情况，所以实验组中①应为加入GR24；对照组②应为不加入GR24。(3)若检测结果为对照组主茎下端放射性标记物含量高于实验组，说明GR24可抑制侧芽的生长素向下运输，即假设成立。(4)顶芽产生的生长素向下运输，并积累在侧芽，使侧芽的生长素浓度高于顶芽，使顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象为顶端优势。所以科学家在植物体内找到了与GR24作用相似的物质，从而可以解释侧芽生长素浓度高于顶芽的原因，进而解释了植物体生长的顶端优势现象。
[答案]　(1)主动运输　(2)加入、不加入　(3)对照组主茎下端放射性标记物含量高于实验组　(4)顶端优势
类型二　植物激素相关实验的结果分析与预测

植物激素调节在植物的生长发育过程中起着非常重要的作用。回答下列问题：
(1)某同学探究生长素对月季幼苗茎生长的影响时，不选用带芽的幼苗茎，主要原因是_____________________。为避免实验结果出现偶然性，研究者重复实验5次，取5次实验的____________作为实验结果。
(2)某同学发现水平放置的植物幼苗一段时间后根向地弯曲生长。对此现象作出的解释是__________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)某同学将经过生长素溶液处理的琼脂块置于去尖端胚芽鞘的左侧，发现胚芽鞘弯曲程度与生长素溶液浓度的关系如图所示。现将一未知浓度的生长素溶液处理的琼脂块置于去尖端胚芽鞘的左侧，测得弯曲角度为β。从图中可查到两个生长素浓度(低浓度A和高浓度B)对应的弯曲角度都是β。请采用上述操作方式利用提供的实验材料(蒸馏水、空白琼脂块、去尖端胚芽鞘)进行实验设计来进一步确定待测溶液的实际浓度。

生长素浓度/μmol·L－1
简要写出实验思路：_____________________________________
_____________________________________________________。
[审题指导]　第(3)小题的实质是测定生长素溶液的浓度，即测定弯曲角度为β时，这一未知生长素溶液的浓度是低于最适浓度还是高于最适浓度。
(1)知识联想：生长素作用的两重性。低于或高于最适浓度，可以产生相同的作用效应。
(2)推理分析：
①假设待测生长素溶液的浓度为A，将待测溶液稀释至原浓度的80%→稀释后的生长素溶液的浓度远离最适浓度，其促进生长的作用减弱→产生的弯曲角度应小于β。
②假设待测生长素溶液的浓度为B，将待测溶液稀释至原浓度的80%→稀释后的生长素溶液的浓度靠近最适浓度，其促进生长的作用增强→产生的弯曲角度应大于β。
[解析]　(1)为避免芽产生的生长素对实验结果的干扰，进行实验时，不选用带芽的幼苗茎探究生长素对月季幼苗茎生长的影响。为避免实验结果出现偶然性，研究者重复实验5次，取5次实验的平均值作为实验结果。(2)重力作用使得根尖部位的生长素分布不均匀，向地侧浓度高于背地侧，由于根对生长素敏感，导致向地侧生长速度慢于背地侧，因而根向地生长。(3)由于生长素的生理作用具有两重性，在最适生长素浓度的两侧，不同浓度的生长素对同一器官的作用可相同，从而弯曲角度相同；将该未知生长素浓度适度稀释后，将空白琼脂块浸没在其中，然后将经过生长素溶液处理的琼脂块置于去尖端胚芽鞘的左侧，一段时间后，测量胚芽鞘弯曲程度。若弯曲角度小于β，则该待测生长素溶液的浓度为A；若弯曲角度大于β，则该待测生长素溶液的浓度为B。
[答案]　(1)避免芽产生的生长素对实验结果的干扰　平均值　(2)重力作用使得根尖部位的生长素分布不均匀，向地侧浓度高于背地侧，由于根对生长素敏感，导致向地侧生长速度慢于背地侧，因而根向地生长　(3)将待测溶液用蒸馏水稀释至原浓度的80%(适当稀释)，将空白琼脂块浸没在其中，然后将经过生长素溶液处理的琼脂块置于去尖端胚芽鞘的左侧，一段时间后测量胚芽鞘弯曲角度。若弯曲角度小于β，则该待测生长素溶液的浓度为A；若弯曲角度大于β，则该待测生长素溶液的浓度为B

1．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
2．干旱可促进植物体内脱落酸(ABA)的合成，而ABA又能促进根的伸长。为验证上述理论，请以处在干旱程度下的时间作为植物受旱严重程度的指标，完善实验分组设计和实验思路，预测实验结果并进行分析讨论。
材料与用具：野生型正常小麦幼苗若干，ABA缺失突变体小麦幼苗若干，一定浓度的ABA溶液，光照培养架等。
(要求与说明：各种指标的具体测量的过程均不做要求，干湿处理的方式、过程不做要求，不考虑ABA溶液的浓度的影响和添加ABA溶液对湿度的影响。实验条件适宜)
(1)实验分组设计：
甲组：将野生型小麦幼苗种植在干旱条件下。
乙组：将ABA缺失突变体幼苗种植在________下。
丙组：将ABA缺失突变体幼苗种植在干旱条件下，添加
__________________________________________________。
(2)完善实验思路：
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(3)预测实验结果(以坐标曲线图表现实验结果)

(4)分析和讨论：配制ABA溶液母液时，可仿照配制NAA溶液的方法，加入少量________帮助溶解。
[解析]　(1)根据题意可知，甲组实验为空白对照组，乙组为相同干旱条件处理的ABA缺失突变体，目的是与甲组比较突变体根的伸长变化量，丙组为相同干旱条件处理的ABA缺失突变体和适量ABA溶液处理组，目的是探究补充外源性ABA对根伸长的影响。(2)该实验的目的是验证干旱时通过促进体内脱落酸(ABA)的合成来促进根的伸长，实验的自变量是时间与幼苗的种类和处理方式，因变量为根长度的增加量，所以除(1)的分组设计实验外，应控制温度、
干旱程度、光照等无关变量适宜且相同，分别测定各组不同时间的小麦根的长度变化量作为实验的观察指标，并求其平均值。(3)根据题意可知，突变体由于缺少ABA，根的伸长增加量变化较小(乙组)，野生型可以产生ABA，根伸长增加量明显(甲组)，ABA缺失突变体和适量ABA溶液处理组根的伸长增加量接近野生型组，曲线如图：

(4)ABA和NAA不易溶于水，易溶于酒精，所以配制ABA溶液母液时，可仿照配制NAA溶液的方法，加入少量酒精帮助溶解。
[答案]　(1)干旱　适量ABA溶液　(2)①分别将甲、乙、丙组小麦幼苗若干种植在盛有相同土壤的若干个花盆中，并使它们均处于相同的缺水状态。②将三组小麦幼苗置于光照培养架上，在相同且适宜的温度、光照等条件下种植一段时间。③每隔一定时间测定各组小麦根的长度变化量，并求其平均值
(3)

(4)(95%)酒精