植物激素考題中定量思想應(yīng)用面面觀

吳浩

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》在實(shí)施建議中提到：“在重視定性實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，也應(yīng)重視定量實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在量的變化中了解事物的本質(zhì)。”植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)是近幾年高考命題的熱點(diǎn)之一，尤其在命題中滲透定量思想比較突出，如2015年全國(guó)卷ⅡT29、2015年四川卷10題和2014年北京卷29題等。

1 角度1：生長(zhǎng)素兩重性的判斷

生長(zhǎng)素的兩重性指在低濃度下促進(jìn)與高濃度下抑制。實(shí)驗(yàn)中若同時(shí)體現(xiàn)這兩種現(xiàn)象，則說(shuō)明體現(xiàn)生長(zhǎng)素的兩重性。

【例1】 為驗(yàn)證生長(zhǎng)素和赤霉素對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，某同學(xué)將胚芽鞘尖端以下的切段浸入蒸餾水中1 h，然后分別轉(zhuǎn)入5種不同濃度的生長(zhǎng)素和赤霉素溶液中，同時(shí)以含糖的磷酸鹽緩沖液作對(duì)照，在23 ℃的條件下培養(yǎng)24 h后，逐一測(cè)量切段長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次，結(jié)果取平均值，并繪制成圖1。請(qǐng)回答：

（1） 生長(zhǎng)素和赤霉素是對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有重要 作用的一類(lèi)化合物；赤霉素的主要合成部位有 （未成熟的/成熟的/萌發(fā)的）種子、幼根和幼芽。

（2） 某同學(xué)將胚芽鞘尖端以下的切段浸入蒸餾水中1 h的目的是排除 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。要得到5種濃度的溶液，應(yīng)將生長(zhǎng)素和赤霉素溶解于

中。

（3） 該生物興趣小組的同學(xué)在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)發(fā)現(xiàn)，濃度為0.1 mg·L-1的赤霉素實(shí)驗(yàn)所進(jìn)行的5次實(shí)驗(yàn)中，有一次的結(jié)果與其他4次有明顯差異，從而導(dǎo)致該濃度下的平均值偏差較大。你認(rèn)為在做原始記錄時(shí)，對(duì)該次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) （應(yīng)該/不應(yīng)該）舍棄。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果 （能/不能）體現(xiàn)生長(zhǎng)素作用的兩重性。

解析：（1） 生長(zhǎng)素和赤霉素是對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)。赤霉素的主要合成部位有未成熟的種子、幼根和幼芽。（2） 為排除內(nèi)源激素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，實(shí)驗(yàn)前宜先用蒸餾水浸泡處理，以清除內(nèi)源激素，由于對(duì)照組為含糖的磷酸鹽緩沖液處理組，則實(shí)驗(yàn)組中生長(zhǎng)素或赤霉素均應(yīng)用含糖的磷酸鹽緩沖液配制。（3） 由于每次實(shí)驗(yàn)均可能帶有偶然性，對(duì)于原始記錄，應(yīng)保留所有記錄結(jié)果。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能體現(xiàn)“抑制”作用，故不能表明兩重性。

答案：（1） 調(diào)節(jié) 未成熟的 （2） 內(nèi)源植物激素 含糖的磷酸鹽緩沖液 （3） 不應(yīng)該 不能

2 角度2：向光（地）性、植物的頂端優(yōu)勢(shì)的判斷

植物不同器官對(duì)生長(zhǎng)素的敏感性不同，若濃度過(guò)高會(huì)出現(xiàn)抑制現(xiàn)象。如根的向性與植物的頂端優(yōu)勢(shì)中均涉及高濃度抑制問(wèn)題。

【例2】 下列有關(guān)生長(zhǎng)素生理作用（如圖2）的敘述中，錯(cuò)誤的是（ ）

A. 若某植物幼苗表現(xiàn)出向光性，向光側(cè)的生長(zhǎng)素濃度為f，則背光側(cè)的生長(zhǎng)素濃度范圍為（f，+∞）

B. 若某水平放置的植物幼苗表現(xiàn)出根向地性、莖背地性，莖的近地側(cè)生長(zhǎng)素濃度為2f，則莖的遠(yuǎn)地側(cè)生長(zhǎng)素濃度范圍應(yīng)為小于f

C. 某些除草劑除草的原理是使雜草中生長(zhǎng)素類(lèi)似物濃度處于大于h狀態(tài)下

D. 若某植物產(chǎn)生了頂端優(yōu)勢(shì)，其頂芽生長(zhǎng)素濃度為g，則側(cè)芽生長(zhǎng)素濃度可能大于h

解析：植物幼苗向光生長(zhǎng)時(shí)，向光側(cè)生長(zhǎng)素濃度小于背光側(cè)，且背光側(cè)生長(zhǎng)速度大于向光側(cè)，因此若向光側(cè)生長(zhǎng)素濃度為f，則背光側(cè)生長(zhǎng)素濃度的范圍是（f，2f）；將植物幼苗水平放置，莖的近地側(cè)生長(zhǎng)素濃度高于遠(yuǎn)地側(cè)，且近地側(cè)生長(zhǎng)速度大于遠(yuǎn)地側(cè)，因此若莖的近地側(cè)生長(zhǎng)素濃度為2f，則莖的遠(yuǎn)地側(cè)生長(zhǎng)素濃度小于f；除草劑除草的原理是使雜草中生長(zhǎng)素類(lèi)似物濃度處于大于h狀態(tài)，抑制雜草的生長(zhǎng)；頂端優(yōu)勢(shì)是頂芽?jī)?yōu)先生長(zhǎng)，側(cè)芽生長(zhǎng)受抑制的現(xiàn)象，因此若植物產(chǎn)生頂端優(yōu)勢(shì)，頂芽生長(zhǎng)素濃度為g，則側(cè)芽生長(zhǎng)素濃度可能大于h。

答案：A。

3 角度3：向光性機(jī)理的研究

一般認(rèn)為植物向光性是生長(zhǎng)素分布不均勻造成的，但有的研究結(jié)果不支持。通過(guò)實(shí)驗(yàn)定量測(cè)定，進(jìn)行機(jī)理探討是命題中常見(jiàn)的題型之一。

【例3】 植物在單側(cè)光照射下彎向光源生長(zhǎng)。這個(gè)現(xiàn)象被解釋為“光線(xiàn)能夠使生長(zhǎng)素在背光一側(cè)比向光一側(cè)分布多”。為什么生長(zhǎng)素在背光一側(cè)比向光一側(cè)分布多？是因?yàn)橄蚬鈧?cè)的生長(zhǎng)素在光的影響下被分解了，還是向光側(cè)的生長(zhǎng)素向背光側(cè)轉(zhuǎn)移了。為此，有人做了下述實(shí)驗(yàn)：

（1） 實(shí)驗(yàn)步驟：將生長(zhǎng)狀況相同的胚芽鞘尖端切下來(lái)，放在瓊脂切塊上，分別放在黑暗中和單側(cè)光下（圖3）。

（2） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：如圖3所示。

圖3中c、d、e和f用一生長(zhǎng)素不能透過(guò)的薄玻璃片將胚芽鞘分割；瓊脂下方的數(shù)字表示瓊脂塊收集到的生長(zhǎng)素（IAA）的量。請(qǐng)回答：

（1） 圖a和b說(shuō)明什么？

（2） 圖c和d說(shuō)明什么？

（3） 圖e和f說(shuō)明什么？

（4） 通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可得出什么結(jié)論？

解析：本題屬于實(shí)驗(yàn)分析，通過(guò)圖與圖之間的比較，找出對(duì)照中的實(shí)驗(yàn)變量，再分析原因。比較圖3中a和b，明確是否進(jìn)行光照是自變量，結(jié)果在瓊脂切塊上收集到生長(zhǎng)素是相同的，說(shuō)明光并未影響生長(zhǎng)素的分解和生長(zhǎng)素的向下運(yùn)輸。比較圖c和d，發(fā)現(xiàn)涉及是否光照和是否有玻璃片分隔兩個(gè)自變量。結(jié)果在瓊脂切塊上收集到生長(zhǎng)素是相同的，說(shuō)明胚芽鞘被玻璃片分隔成兩半，不影響生長(zhǎng)素向下運(yùn)輸和瓊脂塊中收集的生長(zhǎng)素量。分析圖3中e和f，知自變量是尖端是否被玻璃片分隔，結(jié)果左右側(cè)收集到的生長(zhǎng)素不同，說(shuō)明單側(cè)光照射促使生長(zhǎng)素向背光側(cè)轉(zhuǎn)移。根據(jù)上述一系列實(shí)驗(yàn)可以得出：?jiǎn)蝹?cè)光照射下，向光側(cè)的生長(zhǎng)素向背光側(cè)轉(zhuǎn)移，而不是向光側(cè)的生長(zhǎng)素被分解。

答案：（1） 光并未影響生長(zhǎng)素的分解和生長(zhǎng)素的向下運(yùn)輸 （2） 胚芽鞘被玻璃片分隔成兩半，不影響生長(zhǎng)素向下運(yùn)輸和瓊脂塊中收集的生長(zhǎng)素?cái)?shù)量 （3） 單側(cè)光照射促使生長(zhǎng)素向背光側(cè)轉(zhuǎn)移 （4） 單側(cè)光照射下，向光側(cè)的生長(zhǎng)素向背光側(cè)轉(zhuǎn)移，而不是向光側(cè)的生長(zhǎng)素被分解

【例4】 閱讀以下材料回答問(wèn)題。

材料1：20世紀(jì)20年代起，溫特等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得玉米胚芽鞘生長(zhǎng)素的側(cè)向再分配如圖4所示。

材料2：20世紀(jì)80年代以來(lái)，有學(xué)者利用氣相—質(zhì)譜等物理化學(xué)法測(cè)得向日葵下胚軸、蘿卜下胚軸和黃化燕麥芽鞘的生長(zhǎng)素分布如表1所示。用同樣方法還測(cè)得蘿卜下胚軸的蘿卜寧、向日葵下胚軸的黃質(zhì)醛等物質(zhì)向光側(cè)多于背光側(cè)。

解析：本題屬材料分析型題，根據(jù)題干提供的信息，通過(guò)比較、分析與推理得出結(jié)論。材料1揭示了在單側(cè)光的作用下生長(zhǎng)素向背光側(cè)轉(zhuǎn)移了。材料2的表格中揭示了向光側(cè)和背光側(cè)的生長(zhǎng)素含量基本相同，與材料1揭示的結(jié)果不同，很顯然不支持材料1，材料2說(shuō)明向光性生長(zhǎng)可能與生長(zhǎng)抑制劑有關(guān)。

答案：（1） 由向光側(cè)向背光側(cè)轉(zhuǎn)移，促進(jìn)生長(zhǎng) （2） 對(duì)照作用 不支持 用現(xiàn)代物理化學(xué)方法測(cè)得向光側(cè)和背光側(cè)的生長(zhǎng)素含量基本相同 （3） 蘿卜寧、黃質(zhì)醛等物質(zhì)可能是生長(zhǎng)抑制劑，從而抑制了向光側(cè)的生長(zhǎng)

4 角度4：激素生理作用的研究

【例5】 圖5表示施用IAA（吲哚乙酸）對(duì)某種植物主根長(zhǎng)度及側(cè)根數(shù)的影響。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）

A. 促進(jìn)側(cè)根數(shù)量增加的IAA溶液，會(huì)抑制主根的伸長(zhǎng)

B. 施用IAA對(duì)誘導(dǎo)側(cè)根的作用表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制

C. 將未施用IAA的植株除去部分芽和幼葉，會(huì)導(dǎo)致側(cè)根數(shù)量增加

D. 與施用10-4 mol·L-1的IAA相比，未施用的植株主根長(zhǎng)而側(cè)根數(shù)量少

解析：本題考查生長(zhǎng)素的作用。根據(jù)第一幅圖可知，隨著生長(zhǎng)素濃度增大，主根長(zhǎng)度不斷變短，A選項(xiàng)正確。根據(jù)第二幅圖可知，隨著生長(zhǎng)素濃度增大，側(cè)根數(shù)量增加，超過(guò)一定濃度后側(cè)根數(shù)量比對(duì)照組少，B選項(xiàng)正確。生長(zhǎng)素有促進(jìn)生根的作用，生長(zhǎng)素的產(chǎn)生部位有芽和幼葉，如將其去掉，將導(dǎo)致運(yùn)輸?shù)礁康纳L(zhǎng)素含量降低，會(huì)導(dǎo)致側(cè)根數(shù)量減少，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。由圖可知，施用了10-4 mol·L-1 IAA的植株主根要比未施用的短，側(cè)根數(shù)量比未施用的多，D選項(xiàng)正確。

答案：C。

5 角度5：激素綜合作用的研究

【例6】 （2014年北京卷29題節(jié)選）為研究赤霉素（GA3）和生長(zhǎng)素（IAA）對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，切取菟絲子莖頂端2.5 cm長(zhǎng)的部分（莖芽），置于培養(yǎng)液中無(wú)菌培養(yǎng)（圖6）。實(shí)驗(yàn)分為A、B、C三組。分別培養(yǎng)至第1、8、15 d，每組再用適宜濃度的激素處理30d，測(cè)量莖芽長(zhǎng)度，結(jié)果見(jiàn)圖7。

從圖7中B組（或C組）的數(shù)據(jù)可知，兩種激素聯(lián)合處理對(duì)莖芽伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的促進(jìn)作用是GA3單獨(dú)處理的 倍、IAA單獨(dú)處理的 倍，由此可以推測(cè)GA3和IAA在對(duì)莖芽伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的作用上存在

的關(guān)系。

解析：圖7中B組（或C組）赤霉素和生長(zhǎng)素聯(lián)合處理對(duì)莖芽伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的促進(jìn)作用是GA3單獨(dú)處理的（13-4）÷（6.5-4）=3.6[（10-4）÷（6-4）=3]倍，是IAA單獨(dú)處理的（13-4）÷（4.5-4）=18[（10-4）÷（4.1-4）=60]倍，可以推測(cè)GA3和IAA在莖芽的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)中存在協(xié)作的關(guān)系。

答案：（5） 3.6（3） 18（60） 協(xié)作

在復(fù)習(xí)中對(duì)定量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行專(zhuān)題復(fù)習(xí)和訓(xùn)練，可幫助學(xué)生樹(shù)立量化意識(shí)，使學(xué)生學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)、用數(shù)據(jù)表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有利于進(jìn)行邏輯思維的培養(yǎng)。