植物激素考題中定量思想應用面面觀

吳浩

《普通高中生物課程標準（實驗）》在實施建議中提到：“在重視定性實驗的同時，也應重視定量實驗，讓學生在量的變化中了解事物的本質。”植物生命活動的調節是近幾年高考命題的熱點之一，尤其在命題中滲透定量思想比較突出，如2015年全國卷ⅡT29、2015年四川卷10題和2014年北京卷29題等。

1 角度1：生長素兩重性的判斷

生長素的兩重性指在低濃度下促進與高濃度下抑制。實驗中若同時體現這兩種現象，則說明體現生長素的兩重性。

【例1】 為驗證生長素和赤霉素對植物生長的影響，某同學將胚芽鞘尖端以下的切段浸入蒸餾水中1 h，然后分別轉入5種不同濃度的生長素和赤霉素溶液中，同時以含糖的磷酸鹽緩沖液作對照，在23 ℃的條件下培養24 h后，逐一測量切段長度。實驗重復5次，結果取平均值，并繪制成圖1。請回答：

（1） 生長素和赤霉素是對植物生長發育具有重要 作用的一類化合物；赤霉素的主要合成部位有 （未成熟的/成熟的/萌發的）種子、幼根和幼芽。

（2） 某同學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 對實驗結果的影響。要得到5種濃度的溶液，應將生長素和赤霉素溶解于

中。

（3） 該生物興趣小組的同學在分析實驗結果時發現，濃度為0.1 mg·L-1的赤霉素實驗所進行的5次實驗中，有一次的結果與其他4次有明顯差異，從而導致該濃度下的平均值偏差較大。你認為在做原始記錄時，對該次的實驗數據 （應該/不應該）舍棄。本次實驗結果 （能/不能）體現生長素作用的兩重性。

解析：（1） 生長素和赤霉素是對植物生長發育具調節作用的物質。赤霉素的主要合成部位有未成熟的種子、幼根和幼芽。（2） 為排除內源激素對實驗結果的干擾，實驗前宜先用蒸餾水浸泡處理，以清除內源激素，由于對照組為含糖的磷酸鹽緩沖液處理組，則實驗組中生長素或赤霉素均應用含糖的磷酸鹽緩沖液配制。（3） 由于每次實驗均可能帶有偶然性，對于原始記錄，應保留所有記錄結果。該實驗結果不能體現“抑制”作用，故不能表明兩重性。

答案：（1） 調節 未成熟的 （2） 內源植物激素 含糖的磷酸鹽緩沖液 （3） 不應該 不能

2 角度2：向光（地）性、植物的頂端優勢的判斷

植物不同器官對生長素的敏感性不同，若濃度過高會出現抑制現象。如根的向性與植物的頂端優勢中均涉及高濃度抑制問題。

【例2】 下列有關生長素生理作用（如圖2）的敘述中，錯誤的是（ ）

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

B. 若某水平放置的植物幼苗表現出根向地性、莖背地性，莖的近地側生長素濃度為2f，則莖的遠地側生長素濃度范圍應為小于f

C. 某些除草劑除草的原理是使雜草中生長素類似物濃度處于大于h狀態下

D. 若某植物產生了頂端優勢，其頂芽生長素濃度為g，則側芽生長素濃度可能大于h

解析：植物幼苗向光生長時，向光側生長素濃度小于背光側，且背光側生長速度大于向光側，因此若向光側生長素濃度為f，則背光側生長素濃度的范圍是（f，2f）；將植物幼苗水平放置，莖的近地側生長素濃度高于遠地側，且近地側生長速度大于遠地側，因此若莖的近地側生長素濃度為2f，則莖的遠地側生長素濃度小于f；除草劑除草的原理是使雜草中生長素類似物濃度處于大于h狀態，抑制雜草的生長；頂端優勢是頂芽優先生長，側芽生長受抑制的現象，因此若植物產生頂端優勢，頂芽生長素濃度為g，則側芽生長素濃度可能大于h。

答案：A。

3 角度3：向光性機理的研究

一般認為植物向光性是生長素分布不均勻造成的，但有的研究結果不支持。通過實驗定量測定，進行機理探討是命題中常見的題型之一。

【例3】 植物在單側光照射下彎向光源生長。這個現象被解釋為“光線能夠使生長素在背光一側比向光一側分布多”。為什么生長素在背光一側比向光一側分布多？是因為向光側的生長素在光的影響下被分解了，還是向光側的生長素向背光側轉移了。為此，有人做了下述實驗：

（1） 實驗步驟：將生長狀況相同的胚芽鞘尖端切下來，放在瓊脂切塊上，分別放在黑暗中和單側光下（圖3）。

（2） 實驗結果：如圖3所示。

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

（1） 圖a和b說明什么？

（2） 圖c和d說明什么？

（3） 圖e和f說明什么？

（4） 通過上述實驗可得出什么結論？

解析：本題屬于實驗分析，通過圖與圖之間的比較，找出對照中的實驗變量，再分析原因。比較圖3中a和b，明確是否進行光照是自變量，結果在瓊脂切塊上收集到生長素是相同的，說明光并未影響生長素的分解和生長素的向下運輸。比較圖c和d，發現涉及是否光照和是否有玻璃片分隔兩個自變量。結果在瓊脂切塊上收集到生長素是相同的，說明胚芽鞘被玻璃片分隔成兩半，不影響生長素向下運輸和瓊脂塊中收集的生長素量。分析圖3中e和f，知自變量是尖端是否被玻璃片分隔，結果左右側收集到的生長素不同，說明單側光照射促使生長素向背光側轉移。根據上述一系列實驗可以得出：單側光照射下，向光側的生長素向背光側轉移，而不是向光側的生長素被分解。

答案：（1） 光并未影響生長素的分解和生長素的向下運輸 （2） 胚芽鞘被玻璃片分隔成兩半，不影響生長素向下運輸和瓊脂塊中收集的生長素數量 （3） 單側光照射促使生長素向背光側轉移 （4） 單側光照射下，向光側的生長素向背光側轉移，而不是向光側的生長素被分解

【例4】 閱讀以下材料回答問題。

材料1：20世紀20年代起，溫特等人通過實驗方法測得玉米胚芽鞘生長素的側向再分配如圖4所示。

材料2：20世紀80年代以來，有學者利用氣相—質譜等物理化學法測得向日葵下胚軸、蘿卜下胚軸和黃化燕麥芽鞘的生長素分布如表1所示。用同樣方法還測得蘿卜下胚軸的蘿卜寧、向日葵下胚軸的黃質醛等物質向光側多于背光側。

解析：本題屬材料分析型題，根據題干提供的信息，通過比較、分析與推理得出結論。材料1揭示了在單側光的作用下生長素向背光側轉移了。材料2的表格中揭示了向光側和背光側的生長素含量基本相同，與材料1揭示的結果不同，很顯然不支持材料1，材料2說明向光性生長可能與生長抑制劑有關。

答案：（1） 由向光側向背光側轉移，促進生長 （2） 對照作用 不支持 用現代物理化學方法測得向光側和背光側的生長素含量基本相同 （3） 蘿卜寧、黃質醛等物質可能是生長抑制劑，從而抑制了向光側的生長

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）對某種植物主根長度及側根數的影響。下列敘述錯誤的是（ ）

A. 促進側根數量增加的IAA溶液，會抑制主根的伸長

B. 施用IAA對誘導側根的作用表現為低濃度促進、高濃度抑制

C. 將未施用IAA的植株除去部分芽和幼葉，會導致側根數量增加

D. 與施用10-4 mol·L-1的IAA相比，未施用的植株主根長而側根數量少

解析：本題考查生長素的作用。根據第一幅圖可知，隨著生長素濃度增大，主根長度不斷變短，A選項正確。根據第二幅圖可知，隨著生長素濃度增大，側根數量增加，超過一定濃度后側根數量比對照組少，B選項正確。生長素有促進生根的作用，生長素的產生部位有芽和幼葉，如將其去掉，將導致運輸到根部的生長素含量降低，會導致側根數量減少，C選項錯誤。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，側根數量比未施用的多，D選項正確。

答案：C。

5 角度5：激素綜合作用的研究

【例6】 （2014年北京卷29題節選）為研究赤霉素（GA3）和生長素（IAA）對植物生長的影響，切取菟絲子莖頂端2.5 cm長的部分（莖芽），置于培養液中無菌培養（圖6）。實驗分為A、B、C三組。分別培養至第1、8、15 d，每組再用適宜濃度的激素處理30d，測量莖芽長度，結果見圖7。

從圖7中B組（或C組）的數據可知，兩種激素聯合處理對莖芽伸長生長的促進作用是GA3單獨處理的 倍、IAA單獨處理的 倍，由此可以推測GA3和IAA在對莖芽伸長生長的作用上存在

的關系。

解析：圖7中B組（或C組）赤霉素和生長素聯合處理對莖芽伸長生長的促進作用是GA3單獨處理的（13-4）÷（6.5-4）=3.6[（10-4）÷（6-4）=3]倍，是IAA單獨處理的（13-4）÷（4.5-4）=18[（10-4）÷（4.1-4）=60]倍，可以推測GA3和IAA在莖芽的伸長生長中存在協作的關系。

答案：（5） 3.6（3） 18（60） 協作

在復習中對定量實驗進行專題復習和訓練，可幫助學生樹立量化意識，使學生學會分析數據、用數據表達實驗結果，有利于進行邏輯思維的培養。