從兩道高考題再談生長素作用兩重性的問題

文件編號：1003—7586(2010)04—0044—02

植物生長素作用的兩重性是高中生物教學(xué)的一個重要知識點，也是歷來高考的重點。關(guān)于生長素作用兩重性的討論無論在教學(xué)過程中，還是在諸多生物學(xué)雜志上出現(xiàn)得頗多。2009年廣東省高考和福建省高考中兩道類似的選擇題又一次在生物教師之間以及在網(wǎng)上引起大量的爭論。下面借助這兩道高考題再談?wù)勆L素作用兩重性的問題。

1 高考原題重現(xiàn)

題目1：(2009年廣東省高考試題)在5個相同的瓊脂塊上分別放置1～5個水稻胚芽鞘尖端，幾小時后將這些瓊脂塊分別緊貼于5個切去尖端的胚芽鞘切面一側(cè)，經(jīng)暗培養(yǎng)后，測定胚芽鞘彎曲角度(如圖1所示)。正確的結(jié)果是( )

參考答案：A。

題目2：(2009年福建省理綜試題)某研究小組探究避光條件下生長素濃度對燕麥胚芽鞘生長的影響。胚芽鞘去頂靜置一段時間后，將含有不同濃度生長素的瓊脂塊分別放置在不同的去頂胚芽鞘一側(cè)，一段時間后測量并記錄彎曲度(α)。圖2為實驗示意圖。圖3曲線中能正確表示實驗結(jié)果的是(

)

A.a

B.b

C.c

D.d

參考答案：B。

這兩道題爭論的焦點在于，題目1中5個相同的瓊脂塊上分別放置1-5個水稻胚芽鞘尖端，一段時間后分別作用于5個切去尖端的胚芽鞘切面一側(cè)，結(jié)果都是促進胚芽鞘的生長，而且隨著瓊脂塊上放置的胚芽鞘尖端越多，促進生長的程度越大，胚芽鞘的彎曲程度也越大，那什么時候存在抑制生長的現(xiàn)象，胚芽鞘彎曲程度由小到大再到小呢?題目2中，隨著瓊脂塊中生長素濃度的增大，生長素對燕麥胚芽鞘的生長是先促進后抑制，所以胚芽鞘的彎曲度(兩條題目的彎曲度表示方法不同)先減小后增大。這兩道題本質(zhì)差別到底在哪里?

2 生長素作用兩重性的分析

在人教版必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中有這樣的描述：生長素的作用表現(xiàn)出兩重性，既能促進生長，也能抑制生長。一般情況下，生長素在濃度較低時促進生長；在濃度過高時則會抑制生長。教材中還用“生長素濃度與所起作用的關(guān)系”的圖示(圖4)來直觀地說明這一問題。很多教師和學(xué)生對上述教材中語言描述以及圖示的疑問集中在：①圖示中的生長素到底是內(nèi)源生長素，還是外源生長素?②高濃度的生長素能抑制生長，抑制生長到底怎么理解?

在《新編植物生理學(xué)——綠色植物的生活》一書中就指出：“IAA的活性也可以在由植物中取出的一小片組織中看到，如果將植物例如豌豆莖的生長部分切下，并放置于含有蔗糖和無機鹽的培養(yǎng)皿中，生長將非常緩慢；然而，如果加入少量的IAA，就會大大促進生長，這種效應(yīng)在一定范圍內(nèi)與加入的生長素濃度呈正比例。通常能得到一種最適的濃度，超過這一濃度生長又會變慢，并最終完全被抑制?！惫P者還查閱了多本植物生理學(xué)的書，都有類似的描述，所以教材圖示中表示的是外源生長素對植物器官生長的影響。

抑制生長時，植物到底能不能生長的問題，筆者認為這是相對對照實驗而言的。例如把生長狀況相同、等長的某種植物胚芽鞘分成若干組，置于相同的培養(yǎng)液中，對照組中加入適量的蒸餾水，各實驗組中加入等量的不同濃度的生長素，然后避光的相同條件下培養(yǎng)。一段時間后，測定每組胚芽鞘長度的平均值。如果某生長素濃度下胚芽鞘的平均長度比對照組的長，說明該生長素濃度是促進生長；如果某生長素濃度下胚芽鞘的平均長度比對照組的短，說明該生長素濃度是抑制生長。所以，高濃度的生長素抑制生長，并不是植物不長，而是該濃度下生長得比沒有添加外源生長素的還要慢。

事實上，植物體內(nèi)本身也產(chǎn)生生長素，因此，在不添加外源生長素的情況下，植物也能正常生長。但植物體內(nèi)真正由于生長素濃度過高而導(dǎo)致植物死亡的情況極少發(fā)生，但抑制某些部位的生長是經(jīng)常發(fā)生的，如頂端優(yōu)勢現(xiàn)象?，F(xiàn)代研究表明，植物的生命活動是多種植物激素相互協(xié)調(diào)、共同作用的結(jié)果，如果把植物抑制生長的現(xiàn)象就理解成植物生長素兩重性的表現(xiàn)，也是不科學(xué)的。

3 上述兩道高考題的分析

生長素是在1928年由荷蘭科學(xué)家F.W.Went首次分離出來的。Went把切下的燕麥胚芽鞘頂端在明膠塊上放置一段時間，讓胚芽鞘頂端的物質(zhì)滲入明膠塊內(nèi)，然后將這些明膠塊放在去頂?shù)呐哐壳室粋?cè)，發(fā)現(xiàn)胚芽鞘會發(fā)生向放置明膠塊一側(cè)相反的方向彎曲生長，并且這種彎曲生長的幅度與明膠塊中活性物質(zhì)含量成正相關(guān)的關(guān)系。Wem的試驗不僅確切地證明了胚芽鞘頂端產(chǎn)生的是一種具有生物活性的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，而且建立了生長素的第一種定量的生物測定方法——燕麥胚芽鞘彎曲試驗法(如圖5)。

從圖5中的左下圖曲線可知，一般在明膠塊上放置0-9個胚芽鞘頂端范圍內(nèi)，隨著放置胚芽鞘頂端數(shù)目的增多，胚芽鞘的彎曲程度越來越大，也就是說這時明膠塊中的生長素濃度都是促進生長的，而且濃度越大，促進程度越大。當(dāng)超過9個胚芽鞘頂端后，胚芽鞘彎曲程度變小，這時明膠塊中所含的生長素開始抑制生長。從右下圖曲線可知，明膠塊中IAA濃度在0～0.25mg／L范圍內(nèi)，隨著IAA濃度的增加，IAA促進胚芽鞘生長的程度逐漸增強，胚芽鞘彎曲程度也逐漸增加。當(dāng)IAA超過0.25 mg／L后，IAA抑制胚芽鞘的生長，而且濃度越大，抑制程度越高，胚芽鞘彎曲度越小。

因此，題目1中瓊脂塊上放置1～5個胚芽鞘尖端，都是促進胚芽鞘的生長，而且放置數(shù)目越多，胚芽鞘彎曲程度越大，并沒有抑制生長。如果考生和教師不知道燕麥胚芽鞘彎曲試驗法的話，顯然是很難理解的。但這道高考題設(shè)置了一個陷井，選項中沒有出現(xiàn)胚芽鞘彎度先增大后減小的曲線，考生正常分析也只能選A，要不然錯選的情況就太多了。當(dāng)然，如果出現(xiàn)了該選項，似乎超范圍嫌疑更重了。

題目2比較容易理解，考生也容易選對。隨著瓊脂塊中生長素濃度的增大，先促進生長，后抑制生長，所以彎曲度(α)先減小后增大。這兩條題目最本質(zhì)的區(qū)別在于瓊脂塊中生長素的容納方法不同。

題目1中是用胚芽鞘尖端處理瓊脂塊，由于每個尖端中生長素的量是極其微量的，尖端越多，不一定瓊脂塊中生長素濃度的總和就是抑制生長，但到底多少個尖端才引起抑制生長，考生是不知道的。

題目2只是說將含有不同濃度生長素的瓊脂塊分別放置在不同的去頂胚芽鞘一側(cè)，考生必然會想到高濃度抑制生長的問題。但也有教師對題目2有疑問：題目中的瓊脂塊到底有多大，能容納多少量的生長素?