生长素作用两重性的微专题突破郭又来

龚荣瑶

摘 要 采用微专题方式，分别从两重性曲线中点和线的数学含义、两重性曲线的实验测定、纵坐标中促进和抑制的界定、横坐标的考查、不同层次的两重性以及两重性的实例体现等多角度进行突破。

关键词 生长素 两重性 微专题

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

植物生长素具有多种生理作用，其作用往往表现出两重性，即低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用。这一考点频繁出现在高考试题中，且试题难度较大，如2007年全国卷Ⅰ第30题第Ⅱ题（参见例1）难度系数为0.21；2010年全国卷Ⅰ第31题（参见例3）难度系数为0.03。针对这一考试难点，笔者以此设立微专题，尝试从多角度进行突破，取得了较好的效果。

1 两重性曲线中点和线的数学含义

生长素的作用表现出两重性，用曲线可以表示如图1所示。

从数学的角度来看，该曲线是一个函数图像，图像中的点和线具有特定的数学含义。A点表示促进生长；B点表示最适浓度下促进作用最强；C点表示既不促进也不抑制；D点表示抑制生长。AB段表示随生长素浓度增大促进作用增强；BC段表示随生长素浓度增大促进作用减弱；CD段表示随生长素浓度增大抑制作用增强。

2 两重性曲线的实验测定

关于两重性曲线的测定，可以胚芽鞘切段为实验材料，设置一系列浓度梯度的生长素溶液（如0、10-10 mol/L、10-9 mol/L、10-8 mol/L……），分别处理胚芽鞘切段，一段时间后测定各组胚芽鞘切段长度。

该实验方案中，对照的设置：

① 设置浓度为0的空白对照，它可用于生长素作用效果是促进还是抑制的界定；

② 设置一系列浓度梯度生长素之间的相互对照，用于比较不同浓度生长素作用效果的差异，亦可用于确定生长素作用的最适浓度。

由该实验延伸出来2个值得注意的问题：最适浓度测定和预实验思想的体现。若要测定最适浓度，可沿用如下思路：在一定范围内设置一系列浓度梯度的生长素溶液，分别处理胚芽鞘切段，一段时间后测定各组长度。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的浓度即为生长素作用的最适浓度。否则，扩大浓度范围，继续实验，直到出现峰值。该实验思路不仅可用于最适浓度的测定，它对最适问题测定具有一定的普适性，如酶作用的最适温度测定、最适pH测定……

【例1】 （2007年全国卷Ⅰ，有删减）为了确定生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度，某同学用两种浓度的生长素类似物分别处理扦插枝条作为两个实验组，用蒸馏水处理作为对照组进行实验，结果发现三组扦插枝条生根无差异。回答下列问题：

参考该同学的实验，在下一步实验中你应该如何改进，才能达到本实验的目的？请说明理论依据

。

参考答案：改进方法：在某同学使用的两种浓度生长素类似物的基础上，分别在低于低浓度的范围设置一组浓度梯度、高于高浓度的范围设置一组浓度梯度，以及两浓度之间设置一组浓度梯度进行实验，从而找到促进枝条生根的适宜浓度。理论依据：生长素促进生根的浓度范围是一定的，浓度过高或过低都不能促进生根。

评析：这是一道有关实验评价与修改的试题，解答这类题目需要考生首先在自己头脑里形成一个实验方案，然后把自己的方案与题目提供的方案进行比较，之后提出自己的观点和想法。根据这一解题思路，实验目的是确定生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度，需要设计一系列浓度梯度的生长素类似物处理插条，观察其生根状况。与试题给定的方案对比，不难发现方案中实验组的组数不够，也就抓住了问题的主要矛盾。

3 纵坐标中促进和抑制的界定

关于促进和抑制的界定，它是与空白对照组（外源生长素浓度为0）对比，只要生长速率比空白对照组快，即表现为促进作用；只要生长速率比空白对照组慢，即表现为抑制作用。抑制生长不等于不生长，只是生长速率较空白对照组慢而已，只有当抑制作用达到一定程度时，才会停止生长。

【例2】 （2014年北京卷，有删减）为研究赤霉素（GA3）和生长素（IAA）对植物生长的影响，切取菟丝子茎顶端2.5 cm长的部分（茎芽），置于培养液中无菌培养（图2）。实验分为A、B、C三组，分别培养至第1、8、15 d，每组再用适宜浓度的激素处理30 d，测量茎芽长度，结果见图3。

从图3中B组的数据可知，两种激素联合处理对茎芽伸长生长的促进作用是GA3单独处理的 倍、IAA单独处理的 倍，由此可推测GA3和IAA在对茎芽伸长生长的作用上存在 的关系。

参考答案：3.6 18 协同

评析：本题主要考查考生对实验数据的处理能力，要正确处理数据，首先要对“激素处理对茎芽伸长生长的促进作用”进行界定。促进作用是与不加激素处理对照，两种激素联合处理促进生长量为（13.0-4.0），GA3单独处理促进生长量为（6.5-4.0），二者相比为3.6倍。同理可计算出后一空的答案。

4 横坐标的考查

横坐标表示的是生长素的浓度，学生认为考查横坐标最没有难度，但事实刚好相反。笔者在教学中以生长素发现中的温特实验（图4）为载体，进行设问：若增加琼脂块上放置的胚芽鞘尖端的数目，则弯曲角度与尖端数目之间的关系是怎样的？

学生很快地画出了生长素作用两重性曲线图，认为随放置的尖端数目增加，琼脂中生长素浓度越大，弯曲角度增加，当超过最适浓度时，弯曲角度变小。问题在于放置尖端数目增加，琼脂中生长素浓度范围不能完全达到两重性曲线中的取值范围，也就是说，两者的横坐标不能等同。胚芽鞘尖端能产生生长素，在尖端内是以主动运输的方式进行极性运输，但由胚芽鞘尖端切面向琼脂中运输方式是扩散作用，由高浓度向低浓度扩散，因此，无论琼脂上放置多少个胚芽鞘尖端，琼脂中的生长素浓度始终小于或等于胚芽鞘尖端中生长素浓度，而这一浓度对自然生长的胚芽鞘来说，还属于低浓度范围（见图5，图中数据为科学家实测数据）。

5 不同层次的两重性

生长素所发挥作用，除因生长素浓度不同而有较大差异外，还与其作用的对象有关。用生长素处理不同的对象（甲、乙），其表现出来的两重性也存在差异如图6所示，图中甲、乙可以代表不同层次的对象（表1）。

【例3】 （2010年全国卷Ⅰ）从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段（无叶和侧芽），自茎段顶端向下对称纵切至约3/4处。将切开的茎段浸没在蒸馏水中。一段时间后，观察到半边茎向外弯曲生长，如图所示。若上述黄化苗茎段中的生长素浓度是促进生长的，放入水中后半边茎内、外两侧细胞中的生长素浓度都不会升高。请仅根据生长素的作用特点分析半边茎向外弯曲生长这一现象，推测出现该现象的两种可能原因。

原因1是

。

原因2是

。

参考答案：（1） 内侧细胞中的生长素较外侧细胞中的高，所以内侧细胞生长较快

（2） 内外两侧细胞中的生长素浓度相同，但该浓度更有利于内侧细胞的生长

评析：本题重在考查考生提出假说的能力，合理的假说是建立在一定的理论基础之上，而非主观臆断。题目要求仅根据生长素的作用特点分析，这既是对答题角度的限定，同时又是对考生解题的提示。生长素作用的两重性与其作用的浓度有关，也与其作用的对象有关，因此，可以从浓度不同、作用对象不同两个方面提出假说，即内外侧浓度不同，内侧生长素浓度较高细胞生长快；以及内外侧细胞对生长素敏感度不同，内侧细胞更敏感生长快。

6 生长素作用两重性的实例体现

生长素分布不均匀会引起不同部位生长快慢存在差异，从而产生特定的生理现象。常见的生理现象中茎的向光生长、根的背光生长、茎的背地生长、根的向地生长、顶端优势……哪些实例是生长素作用两重性的体现？在单侧光的照射下，引起生长素分布不均匀，背光侧多向光侧少，茎对生长素不敏感，生长素起促进作用，背光侧生长快，茎向光弯曲；而根对生长素敏感，背光侧处于抵制状态生长慢，根背光生长。由此可见，茎的向光生长中未出现抑制状态，不能体现生长素作用的两重性；根的背光生长出现了抑制状态，体现了生长素作用的两重性。同样可以分析茎的背地生长也未体现生长素作用的两重性，而根的向地生长体现了两重性。顶端优势是由于顶芽产生的生长素运输到侧芽，导致侧芽部位生长素浓度过高抑制其生长，也体现了生长素作用的两重性。

通过上述实例分析，可以发现，由于茎对生长素不敏感，达到抑制程度的生长素浓度较高，而在自然状态下，植物体内生长素浓度不易达到抑制程度，难以体现生长素的两重性；而根则刚好相反。