生長素的生理作用研究

趙艷萍 魏佳樂

（山西省孝義中學(xué)校，山西 呂梁 032300）

1 生長素的生理作用

生長素在植物體內(nèi)起作用的方式與動物體內(nèi)的激素相似，其不直接參與細(xì)胞代謝，而是給細(xì)胞傳達(dá)一種調(diào)節(jié)代謝的信息。

2 生長素的兩重性

生長素的作用表現(xiàn)出兩重性：既能促進(jìn)生長，也能抑制生長；既能促進(jìn)發(fā)芽，也能抑制發(fā)芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。

圖1 生長素對根生長作用的函數(shù)曲線

若運(yùn)用數(shù)學(xué)知識，把描述根的圖像看作函數(shù)f（x）的圖像，即表示生長素對根生長的作用f（x）隨生長素濃度x的變化情況。求導(dǎo)函數(shù)f（x）得其導(dǎo)函數(shù)f’（x），分別令導(dǎo)函數(shù)f’（x）＞0、f’（x）＜0，即可得到函數(shù)f（x）的單調(diào)遞增區(qū)間、單調(diào)遞減區(qū)間。如圖1所示，B點(diǎn)處為f’（x）=0的情況。在AC段內(nèi)，f（x）始終大于0，用生物術(shù)語來講，在此區(qū)間內(nèi)生長素一直促進(jìn)根的生長。而且在AB段，隨生長素濃度x的增大，生長素對根生長的促進(jìn)作用越來越強(qiáng)，并在B點(diǎn)達(dá)到最強(qiáng)，即B點(diǎn)對應(yīng)生長素促進(jìn)根生長的最適濃度。而在BC段，隨生長素濃度x的增大，生長素對根生長的促進(jìn)作用越來越弱。直至C點(diǎn)處f（x）=0，即所謂函數(shù)f（x）零點(diǎn)處，生長素對根的生長既不促進(jìn)也不抑制。而后，f（x）＜0，隨x增大，f（x）函數(shù)值越來越小，轉(zhuǎn)為生物術(shù)語，即為生長素對根的生長不再促進(jìn)轉(zhuǎn)為抑制。而且隨著生長素濃度x的增大，生長素對根生長的抑制作用越來越強(qiáng)。以上分析對于芽和莖同樣適用。

3 生長素發(fā)揮作用的影響因素

3.1 生長素濃度

如圖2所示，不同生長素濃度x對應(yīng)的每一個函數(shù)，其函數(shù)值都不同，即生長素濃度不同，其發(fā)揮的作用也不同。

3.2 器官種類

3.2.1 同一生長素濃度對不同器官發(fā)揮的作用不同。如圖2所示，將3個函數(shù)結(jié)合起來看，對于同一個生長素濃度x，3個函數(shù)對應(yīng)的函數(shù)值不同，即同一生長素濃度對不同器官（根、芽、莖等）發(fā)揮的作用不同。

3.2.2 不同器官最適生長素濃度不同。如圖2所示，點(diǎn)A、B、C分別對應(yīng)3個函數(shù)的最大函數(shù)值，此時對應(yīng)的3個生長素濃度x即為根、芽、莖生長的最適生長素濃度，且根＞芽＞莖。將此規(guī)律推廣開來，可得出不同器官最適生長素濃度不同。

3.3 植物細(xì)胞的成熟情況

幼嫩細(xì)胞敏感度大于衰老細(xì)胞敏感度。

3.4 植物種類

如圖3所示，對于不同種類的雙子葉植物和單子葉植物，對應(yīng)不同自變量生長素濃度x有不同的函數(shù)值f（x），即對應(yīng)不同生長素濃度，不同種類植物受到生長素的調(diào)節(jié)作用不同。

圖3 不同種類植物對應(yīng)的函數(shù)

3.5 根的向地性和莖的背地性

圖4 根的向地性和莖的背地性

首先，由于重力的因素，使得d點(diǎn)生長素濃度大于c點(diǎn)，同理，b點(diǎn)生長素濃度大于a點(diǎn)。而莖的敏感度小于根。結(jié)合圖2，在一定范圍內(nèi)對應(yīng)的函數(shù)中，隨生長素濃度x的增大，莖所對應(yīng)的函數(shù)值越來越大，即生長素隨濃度的增大對莖的促進(jìn)作用越來越強(qiáng)，所以生長素對莖的b端促進(jìn)作用大于a端，使得莖背地生長；而根所對應(yīng)的函數(shù)中，隨生長素濃度x的增大，函數(shù)值一直減小直至為負(fù)，即生長素對根的促進(jìn)作用越來越弱，直至變?yōu)橐种聘纳L，所以生長素促進(jìn)根的c端生長，抑制根的d端生長，使得根向地生長（見圖4）。

如圖5所示，若b端對應(yīng)生長素濃度為m，那么a端生長素濃度應(yīng)小于b端，且生長素對其促進(jìn)作用小于b端，即a端自變量x和函數(shù)值f（x）均小于b端，所以推測a端對應(yīng)生長素濃度應(yīng)屬于區(qū)間[0，m）。同理，若b端對應(yīng)生長素濃度為g，那么a端生長素濃度應(yīng)小于b端，且生長素對其促進(jìn)作用小于b端，即a端自變量x和函數(shù)值f（x）均小于b端，所以推測a端對應(yīng)生長素濃度應(yīng)屬于區(qū)間[0，g）。若b端對應(yīng)生長素濃度為n，那么a端生長素濃度應(yīng)小于b端，且生長素對其促進(jìn)作用小于b端，即a端自變量x和函數(shù)值f（x）均小于b端，所以推測a端對應(yīng)生長素濃度應(yīng)屬于區(qū)間[0，m）。若c端對應(yīng)生長素濃度為n，那么d端生長素濃度應(yīng)大于c端，且生長素對其為抑制作用，即d端自變量x大于c端，而函數(shù)值f（x）小于c端，所以推測d端對應(yīng)生長素濃度應(yīng)屬于區(qū)間（i，+∞）。

圖5 不同生長素濃度對植物不同部位的促進(jìn)作用

4 生長素在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

4.1 頂端優(yōu)勢的解除

一般生長素在濃度較低時促進(jìn)植物生長，在濃度較高時抑制植物生長，甚至殺死植物。幼嫩的細(xì)胞對生長素敏感，老細(xì)胞則比較遲鈍。不同的器官對生長素的反應(yīng)敏感程度也不一樣。例如，頂芽產(chǎn)生的生長素逐漸向下運(yùn)輸，枝條上部的側(cè)芽附近生長素濃度較高。由于側(cè)芽對生長素濃度比較敏感，因此其發(fā)育受到抑制，植株因而表現(xiàn)出頂端優(yōu)勢。去掉頂芽后，側(cè)芽附近的生長素來源暫時受阻，濃度降低，于是抑制就被解除，側(cè)芽萌動，加快生長。

頂端對側(cè)芽的抑制程度隨距離增加而減弱。因此，對下部側(cè)芽的抑制比對上部側(cè)芽的輕，許多樹木因此形成寶塔形樹冠。頂端優(yōu)勢強(qiáng)弱與表現(xiàn)方式的不同，造成植物生長姿態(tài)的差異。頂端優(yōu)勢在匍匐莖、塊莖、球莖、鱗莖和根的生長上也有明顯表現(xiàn)。頂端優(yōu)勢的強(qiáng)弱隨植株年齡而變化，同時受營養(yǎng)和環(huán)境條件的影響。幼齡植物頂端優(yōu)勢強(qiáng)，老齡時減弱；光強(qiáng)過低，土壤通氣不良或水分虧缺，頂端優(yōu)勢增強(qiáng)；氮素供應(yīng)充足，頂端優(yōu)勢減弱。

4.2 打頂

打頂，即掐去某些作物的頂尖，使之增產(chǎn)，也稱打尖。通常，農(nóng)民會適時摘除棉花的頂芽，解除頂端優(yōu)勢，以促進(jìn)側(cè)芽的發(fā)育，從而使其多開花、多結(jié)果。

4.3 除雙子葉雜草

如圖3所示，人們利用雙子葉植物與單子葉植株在生長素濃度上所表現(xiàn)出的差異，常在種植單子葉農(nóng)作物的農(nóng)田中噴灑適度生長素類似物來抑制雙子葉雜草的生長，從而使養(yǎng)分更多地提供給單子葉農(nóng)作物，使單子葉農(nóng)作物更好地生長。