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向性运动是植物由于受单一方向的刺激,使植物向单一方向定向运动的过程。例如,向日葵的生长(向光性),向日葵始终向着太阳生长,植物根的生长(向地性),根始终向地下生长等。
一、生长素的发现
(一)达尔文的实验(如下图一所示)
1、取胚芽鞘,给予正常的单侧光照射,胚芽鞘弯向光源生长;
2、取胚芽鞘,去其尖端,单侧光照射,胚芽鞘既不生长也不弯曲;
3、取胚芽鞘,尖端带上锡箔小帽(质轻,不透光),给右单侧光照射,仍直立生长;
4、取胚芽鞘,在其中部包裹锡箔纸,单侧光照射,弯向光源生长。
结论:胚芽鞘的尖端能感受到光的刺激,然后把这个刺激传下去,传到生长部位,背光侧比向光侧生长的快,所以植物就会弯向光源生长。
1、取胚芽鞘,尖端切掉,附一层琼脂片或明胶片(化学物质和水能通过),单侧光照射,胚芽鞘弯向光源生长;
2、取胚芽鞘,尖端切掉,附一层云母片(化学物质和水不能通过),单侧光照射,胚芽鞘不弯曲不生长。
取一段胚芽鞘,切掉尖端,把尖端安放在左侧,照射右侧单侧光,胚芽鞘向右侧弯曲;把尖端放回右侧,胚芽鞘向右侧弯曲。
结论:胚芽鞘尖端两侧刺激分布不同,刺激多的一侧生长快,少的一侧生长慢。
1、取燕麦胚芽鞘若干,切下尖端,把尖端放在一个大的琼脂块上,过一段时间后,把尖端拿掉,并把琼脂块切成小块,把小的琼脂块放在其中一个去尖端的胚芽鞘的左侧,并从右侧照射光,,观察胚芽鞘向右弯曲;
2、如果把琼脂块放在去尖端的胚芽鞘的右侧,照射单侧光,发现胚芽鞘向左弯曲;
3、为了试验严谨,还设计了一个对照试验,去尖端的胚芽鞘放一块没被处理的琼脂块,照射单侧光,胚芽鞘既不生长也不弯曲。
温特实验说明,琼脂块不能使胚芽鞘弯曲,能使胚芽鞘弯曲的是滞留在琼脂块中的化学信号(化学物质),因为电信号不会滞留,而化学信号一定会滞留在琼脂块中,当时温特给这种物质起了一个名字——生长素(吲哚乙酸IAA)。
二、植物激素
1、植物激素:在产生部位产生,运输到作用部位起作用,生物体内含量特别少,对植物生长发育有显著的调节作用的化合物。
(1)内源性:在植物细胞内产生;
(1)生长素的合成:在植物的尖端、幼叶、发育中的种子等。
(2)生长素的运输(如下图五、六、七所示)
①运输方向:胚芽鞘尖端,横向运输(由向光侧向背光侧运输),由两个因素决定光和力(重力和向心力)。
胚芽鞘尖端以下,极性运输(从形态学上端运输到形态学的下端)。其中,形态学的上下端是不以地理位置的改变而改变的,对于植物来说,我们规定植物生长的方向就是其形态学上端。
图五根尖的分区及生长素运输方式
图七竖直放置根尖生长素的运输方向
4、生长素的分布:生长旺盛的部位。
1、两重性:低浓度促进生长,而高浓度抑制生长。
2、植物不同部位对生长素的敏感度不同
图十不同器官对生长素的敏感度不同
具体的体现实例分析(如图十一,十二所示):根的向地性和茎的背地性
根尖,茎尖都能合成生长素,根尖生长素在重力的作用下由1→2运输,同时生长素的极性运输由3→4,但是,根的上部运输的比下部运输的要少,而对于根来说生长素多起抑制作用,生长素少起促进作用(体现了生长素的两重性),也就是说A部分比A′部分生长的快一些,所以表现为根的向地性;同理茎在重力的作用下由5→6运输,由生长素的极性运输7→8运输,并且B′部分的生长素多于B部分的,但是对于茎来说,生长素越多起促进作用,生长素越少起抑制作用,所以B′部的生长速度要比B部生长的要快一些,茎表现为背地性。
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