植物生长素作用两重性特点及试题分析

浙江 温作周

植物生长素作用两重性特点及试题分析

浙江 温作周

植物生长素的生理作用广泛，其作用之一就是促进细胞的生长（包括纵向伸长），从而促使茎切段或根的伸长，并且表现出两重性的作用特点，即在低浓度生长素条件下可促进生长，浓度较高则会抑制生长，如果浓度更高，则会使植物受伤。生长素作用两重性特点是高中生物学必修3的一个教学重难点，也是高考一个热点，如何正确理解生长素作用两重性特点，本文将结合典型例题，就生长素作用两重性特点和应用做一简要分析。

一、促进生长的低浓度生长素浓度范围

以浙江科技出版社出版的高中生物学必修3教材内容为例，如图1所示，生长素对根细胞的生长作用存在一个最适浓度，即B点所对应的浓度，其中A、B、C点所对应的浓度对根的生长均为促进作用，D点所对应的浓度对根细胞既没有促进作用，也没有抑制作用。因此该图中的A、B、C点浓度均为生长素低浓度范围，而不是只有A点浓度才属于低浓度范围。常见的错误判断就是把C点所对应的浓度判断为高浓度范围，实际上C点浓度只是超过了最适浓度B点的浓度，但对根细胞的生长依然是促进作用，因此还是属于低浓度范围。

图1 生长素浓度对根和茎细胞生长的影响

二、不添加外源生长素的对照组细胞能生长一段时间

图1中的纵坐标“促进生长”和“抑制生长”是指植物根或茎生长的相对趋势，由图1可见，不添加外源生长素的对照组表现为不促进也不抑制的作用，那么这代表什么含义？是不生长还是自然生长？如图2所示，若通过其绝对长度来表示，则不添加外源生长素的对照组也在生长，这里的蔗糖为细胞生长过程中维持膨压提供必要的渗透活性物质。通常，生长素处理组细胞将不断生长，表现为切段或胚芽鞘不断伸长，但随着时间的延长，生长素处理组不再伸长，也就是生长素处理组细胞是否能够生长与实验时间有关，这是由生长素消耗引起的。

图2 生长素诱导燕麦胚芽鞘切段生长的时程图

【例1】（原创）为探究2，4-D对插枝生根的作用，实验者设置1号和2号烧杯内分别装等量不同浓度的2，4-D溶液，3号烧杯内装等量蒸馏水，并将3组从同一植株上剪下的长势相同且等量的枝条，分别插入上述3只烧杯中，每天测量这些枝条上根的总长度，即将几条根的长度加在一起，单位为毫米（mm）。实验结果如表1所示：

表1 记录2，4-D对插枝生根作用的测量数据

请根据表1记录测量数据在图3绘出1、2、3号烧杯中各插枝上根的生长曲线，横坐标为时间（天），纵坐标为总长度（mm）。

图3 不同生长素浓度处理的插枝上根的生长曲线

【解析】本题考查了学生对实验结果处理的能力，同时也直观地说明了对照组3号烧杯中也有自然的生根情况。根据表中数据分别在图3坐标图中对应的坐标中描点，再将点连接成曲线即为根生长曲线，如图4所示。

【答案】如图4所示。

三、高浓度生长素抑制生长的含义

如图1所示，E点所对应的生长素浓度条件下，根细胞生长情况比不添加外源生长素条件下对照组要差，即生长受到抑制，这种浓度的生长素对植物的根来说属于高浓度生长素。随着生长素浓度的上升，这种抑制作用越明显，直到无法生长，甚至对植物带来伤害，但不会出现“负增长”现象。例如图4中的2号烧杯即为高浓度生长素作用下插枝生根的作用受到抑制，但表现为有生根，只不过生根效果不如3号烧杯（对照组）插枝生根情况。

【例2】（2012·四川卷）为研究根背光生长与生长素的关系，将水稻幼苗分别培养在含不同浓度生长素或适宜浓度NPA（生长素运输抑制剂）的溶液中，用水平单侧光照射根部（如图），测得根的弯曲角度及生长速率如下表：

外源生长素（mg/L）__NPA（μmol/L）0__0.001__0.01_0.1____________________3_弯曲角度α（度）_____3_7_____40__________3_1__22____________________16生长速率（mm/天）_15_____17__________1_3__11_____________________8处理方式测定指标

据此实验的结果，不能得出的结论是 （ ）

A. 根向光一侧的生长速率大于背光一侧

B. 生长素对水稻根生长的作用具有两重性

C. 单侧光对向光一侧生长素的合成没有影响

D. 单侧光照射下根的背光生长与生长素的运输有关

【解析】A. 据图可知，根的向光一侧生长速率大于背光一侧，才导致根背光弯曲生长；B.据表分析，在外源生长素为0.001 mg/L浓度下，弯曲角度α及生长速率均大于0外源生长素的对照组，而当外源生长素浓度为0.01 mg/L或0.1 mg/L条件下，弯曲角度α及生长速率均小于0外源生长素的对照组，说明0.01 mg/L或0.1 mg/L浓度的外源生长素对水稻根的生长具有抑制作用，因此表现为两重性；C. 本实验及数据没有显示与生长素的合成相关内容，因此C项描述错误；D. 据表可知，生长素运输抑制剂可影响弯曲角度α和生长速率，说明单侧光照射下根的背光生长与生长素的运输有关。

【答案】C

【例3】（2009·福建卷）某研究小组探究避光条件下生长素浓度对燕麦胚芽鞘生长的影响。胚芽鞘去顶静置一段时间后，将含有不同浓度生长素的琼脂块分别放置在不同的去顶胚芽鞘一侧，一段时间后测量并记录弯曲度（α）。左下图为实验示意图。右下图曲线中能正确表示实验结果的是（ ）

【解析】生长素促进细胞伸长作用具有两重性作用特点，即低浓度生长素促进植物（细胞）的生长，题中左图去顶胚芽鞘放置琼脂块的一侧生长快，随着生长素的浓度上升，该侧生长加快，于是弯曲度（α）首先变小，随后随着生长素浓度达到最适浓度，弯曲度（α）不再继续变小，而是向之前的弯曲度（α）恢复，当生长素浓度继续上升到高浓度，开始抑制该侧生长时，其生长情况比对照组——放置不含生长素琼脂块的对侧要差，由于试题背景是胚芽鞘去顶静置一段时间后进行实验，不含内源生长素，因此对照组一侧并不伸长，而放置琼脂块一侧虽然因为存在这高浓度的生长素，但也不会“负增长”，因此两侧将都停止生长，弯曲度（α）将无限趋向于90°（曲线b）。

【答案】B

生物高考试题依然是以核心概念为基础，如何正确理解生物学相关现象并能够正确应用，应在复习过程中引起每位教师和学生的重视。生长素作用的一个重要特点就是“作用两重性”，是近些年来全国各地高考热点也是难点，考生只有正确理解作用两重性特点含义以及浓度范围，才能有效解决高考过程中本考点的相关问题。

（作者单位：浙江省平阳中学）