生长素的偏转
备课素材：生长素极性运输的机理2022-2023学年高二上学期生物人教版选择性必修1
生长素极性运输的机理高中生物学选择性必修一植物激素调节介绍，生长素是最重要的植物激素，主要合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子，通过极性运输分配到植物各处组织，调控生长发育——低浓度生长素促进生长，高浓度生长素抑制生长。
生长素的极性运输对生长素的分配至关重要。
那么，生长素极性运输是如何实现的呢？原来，生长素转运蛋白PIN介导生长素极性运输。
19世纪末，英国著名生物学家、进化论的奠基人达尔文在研究植物向性运动时，发现植物胚芽鞘的尖端受单侧光刺激后，向下面的伸长区传递了某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，胚芽鞘出现向光性弯曲（图1）。
这就是中学生物教科书上被大家广为熟知的达尔文向光性实验。
1928年，荷兰科学家温特证实胚芽鞘弯曲生长是由一类化学物质引起的，并命名为生长素（auxin）。
1946年，科学家从高等植物中首次分离出生长素，其主要成分为吲哚乙酸IAA。
生长素不仅与植物向光性相关，还与植物向地性（向重力性）、向化性（包括向肥性）等相关。
植物受单向的环境刺激而呈现的定向反应统称为向性（tropism）。
这种向性主要是由生长素在植物体内极性分配造成的。
因此，生长素的极性运输在这一过程中就变得非常关键。
图1. 达尔文植物向光性实验示意图生长素极性运输主要依赖于三种定位于细胞膜上的转运蛋白：AUX/LAX家族蛋白、PIN家族蛋白和ABCB家族蛋白，其中生长素外排蛋白PIN起最主要作用。
pin突变体通常表现出相应组织生长素极性运输缺陷的表型，如向光性、向重力性受损等。
PIN如何识别和转运生长素？通过拟南芥PIN3（AtPIN3）在未结合配体（AtPIN3apo）和结合IAA （AtPIN3IAA）两种状态的高分辨率结构解析，发现AtPIN3以二聚体形式存在，每个亚基包含10个跨膜螺旋（TM1–10），TM1–5和TM6–10组成反向重复结构（图2a）。
AtPIN3apo与AtPIN3IAA结构类似，且均为向内开放状态。
生长素分布不均匀原因
生长素分布不均匀原因1）生长素分布不均匀假说（Cholodny－Went Theory）Cholodny（1927）＆Went（1928）以燕麦胚芽鞘为材料研究发现在单侧蓝光作用下，背光侧胚芽鞘顶端扩散到琼脂中的生长刺激物质活性高于向光侧，并认为该物质是生长素，据此提出向光性运动是由于在单侧光作用下生长素分布不均匀引起的Thimann等（1937）称之为Choodny－Went学说，并应用该学说解释植物向光性及向重力性运动现象，沿用至今，成为解释向光性运动的经典理论。
然而Bruinsum等（1975）以向日葵幼苗为材料研究植物向光性运动特性时发现，单侧蓝光处理并未引起生长素分布不均匀，因而对该假说提出质疑。
Hasagawa（1989）重复Went试验发现Went测得的胚芽鞘弯曲度是生长素和生长抑制物质两类化合物总反应的结果，认为Went的结果是一种假象。
但lino（1991）以玉米为材料，对玉米胚芽鞘向光测和背光测内源生长素含量的测定表明，单侧蓝光引起生长素分布不均匀，从而引起胚芽鞘向光弯曲，此结果支持了Cholodny－Went学说。
（2）抑制物质分布不均匀假说（Bruinsum－Hasagawa Theory）Hasagawa 等（1980～1986）以萝卜等为材料，对向光性运动机理进行了详细的研究，获得了与Brunsum相同的结果，同时发现单侧光引起向光侧积累生长抑制物质，从而提出Brunsum－Hasagawa学说（1990），认为植物向光性运动是由于单侧光引起生长抑制物质分布不均匀所致。
一些研究表明，在不同植物中引起向光性运动的抑制物质有所不同。
引起绿色向日葵幼苗下胚轴向光弯曲的抑制物质是黄质醛等（Franssen ＆Bruinsma，1981），引起萝卜下胚轴向光弯曲的抑制物质是顺式萝卜宁、反式萝卜宁和萝卜酰胺（Hasagawa等，1986）。
燕麦胚芽鞘中的抑制物质至今未鉴定出，但根据色谱分析，它不是脱落酸。
生长素的运输有三种形式
生长素的运输有三种形式IAA在植物体中的运输形式有两种：一种是和其他有机物一样，通过韧皮部运输，运输的方向取决于两端IAA的浓度差。
另一种是只能从形态学上的上端到下端的极性运输，是一种耗能的主动运输过程。
极性运输是一种局部运输方式，如胚芽鞘、幼茎、幼根的薄壁细胞之间的短距离单向运输过程，这种运输方式对植物的生命活动调节更具意义。
生长素的运输有三种形式：一是需要能量的且单方向的极性运输，二被动的通过韧皮部的非极性运输，三是横向运输的。
1、极性运输所谓“极性运输”，是指生长素总从形态学上端向形态学下端运输，不能颠倒。
需要指出的是，这里的“形态学上端”和“形态学下端”与地理方位上的“上”和“下”无必然联系。
“形态学上端”通常指茎尖、根尖等。
生长素的极性运输属于一种主动运输．需要能量和载体蛋白，而携带生长素的载体蛋白位于细胞底部细胞膜上，顶部则没有，这就促使IAA分子(生长素分子)在薄壁组织中(或韧皮部中)顺序穿过一个个细胞向植株下部运行，不断从细胞底部由载体带出再进入下一个细胞．若倒过来则由于细胞顶端无IAA载体而运不出去，不能进行下一个细胞．如顶端优势就是一个很好的极性运输的例子。
生长素极性运输的速度大约1-2.4cm/h，比扩散速度约快10倍，并且要消耗能量，在缺氧或有呼吸抑制剂存在的条件下，极性运输会受到抑制，生长素还可以逆着浓度梯度运输。
因此，生长素的极性运输实际上是一个主动运输的过程，其极性运输的强弱与植物体生活的状态有关，如在较老的胚芽鞘、茎和叶肉内，极性运输就有所减弱。
目前已知的植物激素中只有生长素独有这种特性，在高等植物的茎和根中，生长素的极性运输其实是一种很正常的生理现象。
2、非极性运输实际上，生长素在植物体内除了极性运输之外，也发现在植物体中存在被动的、在韧皮部中无极性的生长素运输现象，成熟叶子合成的生长素可能就是通过韧皮部进行非极性的被动运输。
这已经能够通过实验得到证实，即在叶面施加外源性的生长素，在根的基部能够检测得到;在根部施用外源性的生长素，在叶子上能够检测得到。
高中生物第一轮备考生长素知识点
2019高中生物第一轮备考生长素知识点生长素是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内源激素，查字典生物网总结了生长素知识点，希望考生掌握。
一、生长素发展的历史：1880年，达尔文发现植物在单侧光照下会向光弯曲。
1913年，杰逊用实验证明了达尔文于是提交了化学信号假说。
1926年，荷兰植物学家温特对杰逊的实验进行改善。
(运用了琼脂来代替生长素)1934年，荷兰科学家郭蔼等人从笸箩嫩枝，燕麦胚芽鞘等植物种分离出了生长素(吲哆已酸)小结：植物生长素发现的过程：1.提出问题，做出假使，设计实验，得出结论。
2.达尔文的实验的单一变量是尖端有无，温特实验的单一变量是琼脂快是否与芽鞘接触过。
二、生长素的作用1.作用：生长素的作用具有两重性，生长素既能促进生长，也能抑制生长。
一般来说，低浓度促进生长，高浓度抑制生长。
考试用书2.应用：向光性和顶端优势3.生长素的不同浓度产生的效果;不同浓度的生长素作用于同一器官上，引起的生理功效不同。
同一浓度的生长素作用于不同器官上，引起的生理功效也不同。
三、生长素的运输生长素的运输分为：横向运输和极性运输方式是主动运输四、五种植物的激素：生长素，赤霉素，细胞分裂素：生长旺盛的组织器官中含量较高能促进细胞的生长和分裂。
脱落酸，乙烯：在成熟衰老的组织器官中含量较高，抑制细胞生长和分裂。
五、生长素在农业上的应用1.促进纤插的枝条生根2.促进果实的发育3.防止落花落果生长素知识点的全部内容就是这些，查字典生物网希望考生可以保持好的心态。
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高二知识点：生物之植物激素的调节
高二知识点：生物之植物激素的调节高二生物必修三知识点第三章的要紧内容是植物激素的调剂。
下面是查字典生物网为考生总结关于高二知识点：生物之植物激素的调剂。
1、在胚芽鞘中感受光刺激的部位在胚芽鞘尖端向光弯曲的部位在胚芽鞘尖端下部产生生长素的部位在胚芽鞘尖端2、胚芽鞘向光弯曲生长缘故①：横向运输(只发生在胚芽鞘尖端)：在单侧光刺激下生长素由向光一侧向背光一侧运输②：纵向运输(极性运输)：从形状学上端运到下端，不能倒运③：胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧(生长素多生长的快,生长素少生长的慢)，因而引起两侧的生长不平均，从而造成向光弯曲。
3、植物激素：由植物体内产生、能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著阻碍的微量有机物。
植物生长调剂剂：人工合成的对植物的生长发育有调剂作用的化学物质4、色氨酸通过一系列反应可转变成生长素在植物体中生长素的产生部位：幼嫩的芽、叶和发育中的种子生长素的分布：植物体的各个器官中都有分布，但相对集中在生长旺盛的部分5、植物体各个器官对生长素的忍耐能力不同：茎芽根6、生长素的生理作用：两重性，既能促进生长，也能抑制生长;既能促进发芽也能抑制发芽;既能防止落花落果，也能疏花疏果在一样情形下：低浓度促进生长，高浓度抑制生长7、生长素的应用：无籽蕃茄：花蕊期去掉雄蕊(未授粉)，用适宜浓度的生长素类似物涂抹柱头顶端优势：顶端产生的生长素大量运输给侧芽抑制侧芽的生长去除顶端优势确实是去除顶芽用低浓度生长素浸泡扦插的枝条下部促进扦插的枝条生根8、赤霉素合成部位：未成熟的种子、幼根、幼叶要紧作用：促进细胞伸长，从而促进植株增高;促进种子萌发、果实的成熟。
脱落酸合成部位：根冠、萎焉的叶片分布：将要脱落的组织和器官中含量较多要紧作用：抑制细胞的分裂，促进叶和果实的衰老和脱落细胞分裂素合成部位：根尖要紧作用：促进细胞的分裂乙烯合成部位：植物体各个部位要紧作用：促进果实的成熟以上确实是高二知识点：生物之植物激素的调剂，更多杰出请进入高中频道。
生长素旋转类向心力
生长素旋转类向心力生长素旋转类向心力是一种具有重要生物学意义的现象。
当生长素在植物茎的一侧积累时，会导致该侧细胞的伸长，从而使茎向另一侧弯曲。
这种向心力使植物能够对环境变化做出积极的反应，并调整自身的生长方向。
生长素旋转类向心力在植物生长过程中发挥着重要的作用。
植物的茎、根和叶片都可以受到生长素的调控，从而对外界环境做出适应性的变化。
在茎的生长过程中，生长素的积累会导致茎向另一侧弯曲，使植物能够更好地获取阳光。
而在根的生长过程中，生长素的分布则可以控制根的向下生长，从而帮助植物更好地吸收水分和养分。
叶片的生长也受到生长素的调控，使其能够适应不同光照条件下的生长需求。
生长素旋转类向心力的产生是由于生长素在植物体内的不均匀分布。
生长素主要由茎尖和根尖等部位产生，并通过细胞间的转运来实现其在植物体内的分布。
当生长素在植物的一侧积累时，会刺激该侧细胞的伸长，从而使植物向另一侧弯曲。
这种现象是由于生长素的促细胞伸长作用和抑制侧向生长作用在不同侧面的不平衡所引起的。
生长素的积累和分布受到多种因素的调控，包括光照、温度、水分和重力等。
生长素旋转类向心力的研究对我们理解植物的生长机制和适应性进化具有重要意义。
通过研究生长素在植物体内的分布和调控机制，我们可以更好地了解植物对环境的响应和适应性变化。
此外，生长素旋转类向心力的研究还可以为农业生产和植物育种提供理论基础和实践指导，帮助我们改善农作物的产量和品质。
生长素旋转类向心力是一种重要的生物学现象，它在植物的生长和适应性进化中起着关键作用。
通过研究生长素在植物体内的分布和调控机制，我们可以更好地了解植物的生长机制，并为农业生产和植物育种提供理论基础和实践指导。
生长素旋转类向心力的研究将进一步推动我们对植物的认识和应用。
关于旋转导致植物生长变向的问题讨论
关于旋转导致植物生长变向的问题讨论生长素能够促进生长，生长素分布不均匀，就会导致植物生长方向的改变，如植物的向光生长，茎背地生长等。
影响生长素分布不均匀的因素很多，本文我们主要讨论旋转对生长素分布的影响，从而导致对植物生长方向的影响。
1．在方形暗箱的右侧开一小窗，暗箱外的右侧有一固定光源，在暗箱内放一盆幼苗，随着转动物体的不同（转动速度要慢），幼苗应如何生长：（1）花盆匀速转动，暗箱不动：（1）幼苗受光均匀，幼苗直立生长不弯曲（2）暗箱匀速转动，花盆不动：（2）花盆不转，暗箱转动，每次旋转到对光部位，都能够得到短暂的单侧光，所以向光生长（3）花盆与暗箱沿同一方向，按照同一速率匀速转动：（3）花盆与暗箱沿同一方向按照同一速率匀速转动，也可以得到单侧光定期照射，所以可以受到光照影响，由于是同步旋转，所以幼苗一直对着小孔方向（4）花盆与暗箱沿不同方向，按照同一速率匀速转动：_________（5）花盆与暗箱转动速率不同（也不是整数倍）：___________________________对于上面这个问题，如果我们仔细分析，还是很容易得出结论的：由于是慢速转动，可以忽略转动离心力带来的影响。
（4）花盆与暗箱沿不同方向，按照同一速率匀速转动，每次得到光照都是幼苗的同一部位同一方向，所以幼苗弯曲，由于一直旋转，又不是对着小孔，不便明确表述方向（5）花盆与暗箱转动速率不同（也不是整数倍），每次转到向光区，光照射部位不同，所以应该直立生长，不弯曲2．把栽有小麦幼苗的小花盆放在右图所示的装置中，装置按图示方向作匀速圆周运动，则一段时间后，整个小麦幼苗的形状在图示位置时为（ B ）花盆放在圆盘上，匀速转动，由于离心作用，远心侧生长素浓度高，近心侧生长素浓度低，茎生长素浓度高，生长快，而根正好相反，所以植物的生长应该如B。
3．对燕麦胚芽鞘进行如右图处理：若电机以低速匀速旋转，一星期后胚芽鞘能够发生弯曲的是（ D ）A．胚芽鞘尖端套上不透光的锡箔小帽B．胚芽鞘下部用锡箔纸遮住C．在胚芽鞘尖端插入云母片（不透水）D．胚芽鞘放在一侧开有一小窗的暗箱内本题是一个综合性比较强的题目。
植物产生向光性弯曲的原因
植物产生向光性弯曲的原因
植物的向光性是由于生长素在光照下从顶部向背光侧运输，使背光侧的生长素浓度高于光照侧，生长更快，导致茎叶向光弯曲。
1.向光性:根系对生长激素的敏感性高于芽尖。
通过分析植物的二重性，可以知道根的形成机制。
但在弱光环境下，当生长素浓度低于抑制浓度时，会加速植物的生长，从而导致根系的生长。
2、生长素：生长素是一种直接控制根系生长的激素。
植物生长素是一种具有极性传递的荷尔蒙，它以一种形式在维管束中沿着形态向上和向下运动，但是在茎尖分生区，是一种非常特殊的细胞，它们紧密地排列在一起，没有分化，形成维管束。
所以，在光照条件下，植株会在茎尖上进行一系列的生理反应（也有研究表明，光照也会破坏生长激素）。
你所知道的应该是“茎尖是植物的感光部分”，其实植物的尖端都有感光的作用，也就是说，根尖也有同样的感觉。
3.逆光生长:单侧光照使根尖生长素从光照侧运输到逆光侧，根对生长素浓度敏感。
背光面生长素浓度高抑制生长，而光照面生长素浓度低促进生长，所以植物的根在背光中生长。
植物根系逆光生长的现象一般只能在实验条件下观察到，自然界中植物的根系一般是看不到光的。
扩充：生长素，也就是吲哚乙酸，它的分子式是C10H9NO2，是最早被发现的一种促进植物生长的荷尔蒙。
英文源自希腊文auxein。
吲哚乙酸是一种在水中不易溶解的白色晶体。
在乙醇和乙醚等有机溶剂中溶解。
在光照条件下容易发生氧化，使其呈现出玫瑰色，其生理活性也随之下降。
在植物中，有的存在着自由的或被束缚的。
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一、植物向性运动的人工实验方法归类
1．暗盒开孔类(如右图)
2．云母片插入类(如下图
①右弯曲生长；②直立生长；③向光弯曲生长；④向左弯曲生长。
3．切割移植类(如下图)
①直立生长；②向左弯曲生长；
③④：a＝b＋c，b>c(a、b、c为琼脂块中生长素含量)；
⑤向右弯曲生长。
4．锡纸遮盖类(如右图)
5．旋转类(如下图)
6．幼苗横置类(如下图)
7．失重类
幼苗移到太空后，其向光性仍保留，但因无重力作用而失去了根的向重力性和茎的负向重力性。
二、与生长素有关的实验设计分析
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)。
2．验证胚芽鞘生长部位在尖端下段
实验组：在胚芽鞘尖端与下段间插入云母片(如图甲)。
对照组：胚芽鞘不做处理(如图乙)。
3．验证生长素的横向运输发生在尖端
(1)实验操作(如图)
(2)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。
4．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。
5．探究重力和单侧光对生长素分布的影响程度
(1)实验操作：如图所示(注：A盒下侧有开口，可以进光)。
(2)结果预测及结论
①若A、B中幼苗都向上弯曲生长，只是B向上弯曲程度大，
说明重力对生长素分布的影响大于单侧光。
②若A幼苗向下弯曲生长，B中幼苗向上弯曲生长，说明单侧光对生长素分布的影响大于重力。
①向中央弯曲生长；
②直立生长；
③向开孔处弯曲生
①根向下弯曲生长；
②茎向上弯曲生长；
③向左弯曲生长。