Question

植物的根具有向重力生長的特性，下列是研究根向重力生長機理的兩個實驗。

實驗一：將空白瓊脂和含EDTA的瓊脂做成帽狀，分別套在甲、乙兩組玉米胚根的根冠外（示意圖如下）。提示：EDTA的作用是去除與其臨接部位的Ca²⁺。

（1）將胚根水平放置培養一定時間后，觀察到甲組胚根向重力(下)生長，乙組胚根水平生長。

根據上述實驗結果，得結論：                                           。

（2）實驗二：水平放置的胚根彎曲向下生長，與根冠近地側的Ca²⁺濃度明顯高于遠地側有關。研究表明，根總是朝著Ca²⁺濃度高的方向彎曲生長。為驗證這一結論，有人設計了下列實驗方案。請根據提供的實驗材料和用具，寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結果，并回答問題。

實驗材料和用具：胚根等長的萌發玉米種子，含EDTA的瓊脂帽，含Ca²⁺的瓊脂塊，空白瓊脂塊，培養皿等。

實驗步驟：

第一步：取若干個培養皿，在每個培養皿中放置適量的萌發玉米種子，按實驗一中乙組的方法處理胚根一定時間后，移去根冠外的瓊脂帽。

第二步：                                                           

第三步：                                                            

第四步：                                                           

請作圖輔助說明：                                                   

（3）實驗結果：                                                    。

(4)科學家進一步證實，根冠中生長素的分布受Ca²⁺濃度影響。當胚根水平放置時，重力誘導Ca²⁺向根冠下側移動，導致近地側的生長素濃度比遠地側高。請分析胚根的生長素分布與向重力生長的關系：                             。

 

Answer 1

【答案】

（1）胚根向重力（下）生長與（根冠部位的）Ca²⁺有關。

(2)實驗步驟：

第二步：將培養皿均分為兩組，編號為A組、B組。

第三步：在A組的胚根上方放一個空白瓊脂塊，在B組的胚根上方放一個含Ca²⁺的瓊脂塊。

第四步：將胚根水平放置培養一定時間后，觀察胚根的生長方向。

(3)實驗結果：當A組胚根仍在水平生長時，B組胚根已彎曲向上生長。

(4)生長素對根生長的作用具有兩重性，低濃度生長素可促進生長，高濃度則抑制生長。對根來說，生長素的最適濃度低，近地側的生長素濃度過高，生長慢;遠地側的生長素濃度較低，生長快，因而胚根彎曲向下生長。

【解析】

試題分析：

（1）本題重在研究Ca^2＋   、生長素分布與作用原理（而本題用胚根做試驗材料），首先要搞清楚已知的試驗一中甲、乙兩組的試驗不同條件和引起的不同現象。甲組沒有改變胚根的任何物質（比如Ca^2＋）的含量和分布，胚根向重力（下）生長；乙組中含EDTA的瓊脂帽除去了胚根尖端周圍與之臨接部位的Ca^2＋，胚根水平生長，由此可知胚根向重力生長與否與胚根尖端Ca^2＋分布和含量有關。

（2）根據題目要求由已知的結論要做論證試驗，必須注意試驗所用材料、用具的選擇及設計過程中對比試驗的作用。

已知水平放置的胚根彎曲向下生長與根冠近地側的Ca^2＋濃度明顯高于遠地側有關，研究表明根總是朝著Ca^2＋濃度高的方向彎曲生長。那么我么就要設計一個試驗將根制造出兩側不同Ca^2＋濃度的材料，并且要對照即兩側濃度仍相同的情況。好在需要突破的是對于未處理的相同胚芽鞘而言，可能其根冠均有Ca^2＋分布，這會造成試驗的誤差與結論的錯誤，試驗第一步已經處理了，就是所有的胚根都用含EDTA的瓊脂帽處理胚根，去除根冠周圍的Ca^2＋。

那么接下來就要繼續做的是試驗中要有對照處理，即一組要使胚根兩側Ca^2＋濃度不同，一組則相同。所以第二步：將培養皿均分成兩組，編號為A組和B組，在A組的胚根上方放一個空白瓊脂塊（仍保持兩側Ca^2＋濃度一致），在B組的胚根上方放一個含Ca^2＋的瓊脂塊（使上側遠地側Ca^2＋濃度高于近地側）。最后將胚根水平放置培養一段時間，觀察胚根的生長方向。

試驗結果預測的是：A組胚根仍水平生長，B組已彎曲向上生長。此時應該注意的是所得結果應該符合需要論證得試驗結果。否則試驗就是失敗得。這就是論證性研究試驗與在不知結論情況下做的研究試驗的不同處了。前者要符合已知結論才能算試驗的成功，后者則是不定向的，據正確的試驗過程所得結果而定。

最后，把生長素與Ca^2＋關聯起來就要注意了。我們知道生長素的作用由雙重性，即在一定范圍內隨著生長素濃度的升高，表現出促進植物生長，超過這個濃度則抑止生長。植物的不同部位生長素作用的最適濃度不同（根所要求得最適濃度10^－10mol/l %，莖要求的最適濃度10^－4mol/l）,即一定濃度的生長素，對根的生長表現為抑止，而對莖的生長則是促進；超過一定濃度，莖的生長亦將受到抑止。）由上胚根水平放置時，重力誘導Ca^2＋向根冠下側移動，導致胚根近地側生長素濃度比遠地側高，則我們可以得出胚根的生長素分布與向重力生長的關系簡述如下：生長素對根生長的作用具有兩重性，低濃度生長素可促進生長，高濃度則抑止生長。對根來說，生長素的最適濃度低，近地側的生長素濃度過高，生長慢；遠地側的生長素濃度較低，生長快，因而胚根彎曲向下生長

考點：主要考查植物生長素的發現、植物的向性運動及科學研究方法等的相關內容。意在考查考生能運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結論的能力；理論聯系實際，綜合運用所學知識解決自然界和社會生活中的一些生物學問題的能力。