“植物根的生长”教学设计及实施（精选6篇）
“植物根的生长”教学设计及实施 篇1
“植物根的生长”教学设计及实施 设计依据和构想
本节教学主要内容是通过前面一节的学习，使学生进一步了解植物是通过什么器官来吸收外界的水、无机盐、矿物质等营养物质，根的吸收作用与它的结构有何密切关系；在此基础上要求学生识别植物根尖的基本结构，说出根尖结构中各部分的主要功能以及植物是如何生长的。教师要求学生在学习过程中能够了解到根对植物的重要性，并且向学生宣传如何保护好生活在人类周围的植物的根。本案例力求激发学生的求知欲和好奇心，使学生对所探究的知识产生浓厚的兴趣，以达到新的《生物课程标准》的要求和培养学生探究意识的目的。通过探究性实验，激发学生因渴望了解而产生探究的愿要引导学生主动进行探究性学习。培养学生的实验操作能力和对问题的分析处理能力，培养学生实事求是的科学探究态度，领略科学探究的魅力。教材分析
2．1 教学目标
知识目标：识别根尖的基本结构，说出各部分的主要功能：描述植物根生长的部位及生长的原因。
能力目标：通过使用放大镜和显微镜观察根尖，培养学生的观察能力；经过2～3d根的生长的长度测量比较。培养学生科学探究的能力。
情感态度价值观：培养学生勇于探索、大胆实践、科学探究的思想；培养学生关心植被，增强环境保护意识的好习惯。
2．2 教学重点
识别根尖的基本结构，说出各部分的主要功能；探究根的生长部位，描述根生长的原因。
2．3 教学难点
描述根尖每一部分的细胞结构特点及其各部分的主要功能；探究根的生长部位实验。课前准备
教师准备：制作有关根的多媒体课件；查询书籍录像等，搜集有关根结构、功能、生长发育过程的资料；准备实验材料：放大镜，显微镜，根尖纵切模式图，根尖的纵切玻片标本，萌发的小麦种子，培养出幼根的大豆，油性记号笔。、学生准备：按平时学习小组，每组提前一周准备好用透明塑料瓶培育的幼苗(玉米或小麦等)，油性记号笔；预习教材有关根的生长部位探究试验；上网查询有关根贮存营养、保持水土和吸收无机盐等方面的资料。教学流程
4．1 导入新课
同学们可能听说过“树有多高根有多深”，也就是说植物生长在土壤里的根与地上部分的生长是同时进行的。土壤中的根不断地长长，长到一定的程度便伸出分支，形成庞大的根系。出示图片资料：这是一株长在果园的苹果树，大家可以数一数，看看苹果树的枝条有多少呢?是不是最多也就十多根啊!但是如果把苹果树地下部分的根挖出来看，你会发现，根的分支多达50000多条，为树枝的5000多倍!原来植物稳固的扎根在土壤中，是因为植物有那么多的“手”在抓握土壤啊。植物靠根深埋于土壤中。所以就有这样一句话，根深叶茂，根锦果肥。前一节学习了种子萌发首先是长出根，今天我们就来共同研究根是如何生长的；根的结构又是怎样的?
设计思想：通过这样的导入，调动学生的积极性，学生迫切想知道，在黑暗地下，根是怎样生长的，导人的语言激发学生的探究欲望。学生在疑问好奇中主动走进探究学习的乐园。
4．2 讲授新课
活动一：根尖的结构。
方案一：展示多媒体课件“根尖模式图”，当学生掌握各部分结构以后，按照教材第60页的观察试验。用放大镜观察根尖结构，教师指导学生尝试用压片法制作根尖临时装片，再用显微镜观察根尖临时装片和永久切片标本。在观察时要提醒学生，注意显微镜的使用方法，要用低倍镜观察。观察过程中，教师巡回指导，针对出现的问题及时指导，并对共性的问题及时进行讲解，有些问题可以提出由各小组讨论，让学生自己找出解决的办法和自己做答。
观察结束，以小组为单位，回答所观察到的根尖结构与教材上模式图比较有什么不同。并讨论：出现不同的原因；讨论镜下自己制作的临时装片与永久切片为何不同；讨论根尖各部分的功能。
方案二：学生用肉眼、放大镜观察根尖，对根尖的形态有一个大致的认识。再用显微镜观察自己动手做的根尖临时装片、根尖永久纵切片。对比书上根尖模式图，总结出根尖的基本结构。讨论回答的问题和方案一基本相同，并完成表1，以巩固学到的知识。
设计思想：通过教师进行多媒体课件展示，使学生对根尖结构有了初步认识后，再观察实验，通过对根尖临时装片和永久装片实物标本观察进一步理解根尖结构。同时通过本活动还可以复习显微镜的使用，通过小组讨论总结出根尖的结构，培养了学生的观察能力、动手操作能力和归纳总结能力。
活动二：探究根的生长部位。
方案一：学生按小组进行探究。首先对前一天切去根毛以下部分根尖生长情况与正常根尖进行对比，讨论为什么切去根毛以下部分的根不再生长?教师展示课件根的生长有关视频资料，使学生懂得根生长最快的主要部位，总结出根伸长的原因。观看视频资料“根毛的形成”。让学生懂得根毛是吸收水和无机盐的主要部位，小组讨论：为什么根具有向水性和向肥性?
方案二：由每个小组选出多个发育健壮的玉米根，用油性记号笔在上面做上记号，并且按照原来的培养方法继续培养2～3 d进行观察，测量生长的长度，作好记录并填入表2。
小组进行测量时，教师要巡回指导，最重要是指导学生如何做上标记，不要损伤根毛，指导学生思考，从测量后填好的记录表可以总结出什么结论，这个实验说明了什么问题。
探究结束后，教师安排学生完成实验探究报告，重点写出自己小组探究的问题、提出的假设、设计的实验方案、得出的结论，总结本次实验的体会及学到的知识、掌握的能力、获得的收获。
小组讨论的问题：如何证明根生长最快的部位是分生区和伸长区?为什么成熟区是吸收水和无机盐的主要部位?我们在移栽花木时为什么根要带土?请学生举例说明具有经济价值的根，提醒学生要把地下茎和根分开。
设计思想：通过向学生展示多媒体课件，让学生懂得根生长最快的部位是伸长区，根毛是根吸水的主要部位。通过探究实验，让学生在自己的研究与探索中掌握科学知识，感悟客观规律的存在，同时通过自己的观察、思考、探讨等活动感悟科学知识和科学规律。
活动三：评价升华。
教师通过多媒体投影投放出教材第62页的“自我评价”，并对各组抢答进行小组加分，鼓励学生回答问题积极性，调动课堂气氛。
教师展示多媒体资料：海南的红树林、植物根系对于防止水土流失的作用，观看完资料由小组讨论植物的根还有哪些作用。
设计思想：通过各组抢答的方式，培养学生的竞争意识，使每位学生都能参与活动；此活动中还能够锻炼学生的小组协作能力。同时活跃课堂气氛，使学生主动参与教学活动。通过资料的学习让学生认识植物根的其他作用。丰富学生的知识内涵，开阔学生的知识视野。
课堂小结：同学进行总结归纳本节课自己通过观察和探究活动的收获，学到的知识，并纳入知识体系。教师特别要指导学生总结出生物结构与功能相适应的关系。
课外延伸：体会这句歌词――绿叶对根的敬意，谈谈你的理解。
设计思想：在让学生总结归纳的过程中，不但让学生对所学知识进行归纳总结，同时又锻炼学生的语言表达能力。通过“绿叶对根的敬意”这句歌词，让学生把所学的知识应用于实践，培养学生关心植被，增强环境保护意识的好习惯。教学感悟
在探究活动中，要求教师尽可能地放手，不能包办代替。但这并不等于要忽视教师指导作用的发挥，事实上，教师适时、适度、恰到好处地指导，在探究性学习中是十分重要、必不可少的，它决定着探究活动的走向和深度。因此，在这节课的教学活动中，教师应加强对探究活动指导策略的研究，提高对探究学习的指导能力，保证探究活动高效而有序地进行。例如：学生在自主研究“根的哪一部分与生长有关”时，教师若介入探究的时间过早，学生还没有充分地展开自主探究，教师就介入进来，往往会使学生丧失自己去发现问题、寻找答案的机会，造成包办代替的后果。反之，如果教师介入的时间过晚，在学生迷失探究方向或探究不得法而急需教师的指导和引导时，教师没有给予及时的帮助，往往会使学生处于盲目探究状态，影响探究的效率和结果。再如，如果教师对学生不敢放手，介入太多。就会剥夺学生探究的机会。如果教师过于放手，指导不到位、不充分，也常常会导致探究活动偏离目标和方向，或使学生不知所措，从而降低探究效率。因此在探究过程中，教师应注重把握介入的时机和指导的分寸，适时、适度、适当地发挥指导作用。
“植物根的生长”教学设计及实施 篇2
1.知识与技能。
(1) 概述植物生长素的发现过程。
(2) 解释植物向光性的原因。
(3) 体验发现生长素的过程和方法。
2.过程与方法。
(1) 引导启发学生提出问题、做出假设, 设计植物的向光性实验及胚芽鞘尖端产生某种物质实验并预期、观察、记录、分析实验结果并得出结论。通过对实验和问题的讨论, 逐步提高分析实验、评价实验的能力。
(2) 培养学生实验设计探究能力及训练学生逻辑思维的严密性。
3.情感、态度与价值。
通过实验的分析评价与设计, 体验感知科学探究的曲折, 提高科学素养, 端正科学研究的态度和形成勇于探索精神, 拓展知识视野;植物的向光性运动原因的解释, 能养成“由表及里、从现象到本质”分析问题的思维习惯;能评价实验设计和结论;能养成逻辑思维的严密性, 提高学生的科学素养。
重点难点
1.教学重点:概述植物生长素的发现过程、解释原因。
2.教学难点:理解实验设计的严谨性。
教学方法
1.教师的启发式引导与学生自主探索、合作交流相结合。
2.教师多媒体展示与学生板书、提问等常规教学手段相结合。
教学用具
“生长素的发现”多媒体课件。
教学过程
1.创设情境, 提出课题。
生物最基本的特征是新陈代谢, 生物体随时都在进行着复杂的生命活动, 这些活动能够顺利进行, 又能对外界刺激变化做出非常精确的反应:向日葵的幼茎随着太阳转动, 植物的幼苗破土而出, 秋天的树叶随风飘落。这些都依靠生物体自身的调节作用。那么植物生命活动调节的奥秘是什么?
教师活动1:展示向光性图片引课。
学生活动1:指出向光现象的特点, 思考:植物为什么具有向光性?从而导入新课。
2.自主探究, 归纳发现。
教师活动2:许多人可能对植物向光性的现象熟视无睹, 但正是对向光性的研究, 引导人们揭示了植物生命活动调节的奥秘, 发现了第一种植物激素——生长素。
简介 (多媒体) 在植物生长素发现过程中做出重大贡献的科学家
从1880年至1934年, 前后经过五十四年的研究, 最终发现了生长素。我们不仅要理解科学家的科学方法、实验过程和逻辑思维特点, 更要有科学家的探索精神和毅力, 现在让我们一起来探索。
学生活动2:自学课本P46-47
今天我们不局限于课本, 以实验设计的形式, 一起来探究一下植物向光生长的原因。
知识点一:生长素五大发现实验
(一) 达尔文实验
实验1:胚芽鞘受单侧光照射, 弯向光源生长。
实验2:切去胚芽鞘尖端, 胚芽鞘既不生长, 又不弯曲。
实验3:用锡箔小帽罩住胚芽鞘尖端, 胚芽鞘直立生长。
实验4:用锡箔套住胚芽鞘尖端下面一段, 单侧光只照射胚芽鞘尖端, 胚芽鞘仍然弯向光源生长。
教师活动3:设问:
(1) 1组和2组对照能得到什么“推测”?胚芽鞘的向光生长和尖端有关。
(2) 1组和3组对照能得到什么“推测”?胚芽鞘尖端感受单侧光刺激。
(3) 3组和4组对照能得到什么“推测”?更充分说明感光部位是胚芽鞘尖端。
课堂活动1:
如何确定以上“推测”的正确性?我们通过科学实验进行论证。
回顾必修1——生物科学研究的基本方法:
观察确定实验题目→分析假设→设计实验方案 (设计对照实验, 控制单一变量) →预测实验结果→观察实验结果→对比分析得出结论。尤其是“控制单一变量原则”。
提示:通过达尔文4组实验现象设置合适的探究题目, 注意自变量的选择。
学生活动3:设计“实验报告” (由学生补充完成。)
植物向光性探究实验报告
一、实验题目:
二、实验材料:
三、实验过程: (强调变量的设置)
四、实验现象:
五、实验结论:
教师活动4:提出3个探究实验题目, 由学生分组完成。
☆探究实验一
题目:植物是否具有向光性。
变量:有无单侧光的照射
实验材料:完整胚芽鞘 (其余略)
预期结果、实验结果、分析结论 (略)
结论:植物具有向光性, 能对单侧光刺激做出反应。
提出问题:胚芽鞘能对光刺激做出反应, 向光弯曲与胚芽鞘哪个部位有关?
如何证明?——探究实验二
☆探究实验二
题目:探究与胚芽鞘向光弯曲有关的部位。
变量:有无胚芽鞘尖端
实验材料:胚芽鞘、刀片 (其余略)
预期结果、实验结果、分析结论 (略)
结论:胚芽鞘的向光性弯曲与尖端有关。
提出问题:单侧光引起胚芽鞘向光弯曲生长是单侧光对植物的哪一部位起作用?感受光刺激的部位是哪?是尖端还是尖端下方?
如何证明?——探究实验三
☆探究实验三
题目:探究胚芽鞘感光部位。
变量:锡箔片罩盖部位分别为胚芽鞘尖端或胚芽鞘尖端下方
实验材料:完整胚芽鞘、锡箔帽 (其余略)
预期结果、实验结果、分析结论 (略)
结论:胚芽鞘的生长与弯曲与尖端有关, 尖端是感受光刺激的部位
学生活动4:和老师一起尝试设计实验, 初步体会变量的确定及实验过程的分析。
(教师点评上述实验中用了研究问题的常用方法——对照实验, 对照实验通常只能有一个变量, 如果实验结果不同, 就说明是由这一变量引起的, 这是生物学实验的基本原则。)
教师活动5:提问:尖端感光, 尖端下方弯曲生长, 它们之间存在什么关系?
达尔文推想胚芽鞘尖端可能产生某种物质在单侧光照射下对胚芽鞘尖端下方的部分产生某种影响。
达尔文之后, 科学家又进行了一系列的实验。
学生活动5:自学教材, 理解分析。
(二) 詹森实验
结论:该刺激是一种化学物质而且能透过琼脂传递到下部。
实验证明胚芽鞘尖端产生的刺激可以透过琼脂片传递给尖端下方。
思路分析:
借助达尔文实验思路 (尖端及尖端下方) 将胚芽鞘“尖端”及“尖端下方”用琼脂隔开。考查尖端与尖端下方物质运输的联系。
(三) 拜尔实验
结论:胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的刺激在尖端下面一段分布不均造成的。
实验证明胚芽鞘的弯曲生长, 是因为尖端产生的刺激在尖端下方分布不均匀造成的。
思路分析:
无单侧光刺激下, 尖端放在切面一侧造成生长素在尖端下方分布不均, 也出现弯曲生长现象。
说明:尖端放置在切面一侧相当于单侧光刺激。
总结:尖端通过产生的某种物质影响下部生长。
如果尖端确实通过产生某种物质来影响下部生长, 那么这种物质应该可以转移到另一种“物质”中, 从而使该“物质”具有与尖端同样的效应。——温特实验
(四) 温特实验
教师活动6:简述实验过程及实验现象, 提问:如果实验就这样完成, 你是否有质疑?
学生活动6:讨论本实验目的:验证胚芽鞘尖端下面一段的弯曲生长是由尖端产生的物质引起的, 而不是由琼脂块本身引起的, 完善实验。
课堂活动2:
实验步骤:
1.取10个新鲜的胚芽鞘平均分为A、B两组, 切去尖端;准备两块大小相同的琼脂块M、N;
2.将切去的尖端置于琼脂块M上, N不做处理, 一段时间后, 把M、N各均分为5块, M放在A组切去尖端的胚芽鞘的一侧, N放在B组的一侧;
3.将两组胚芽鞘置于相同且适宜的环境下培养, 一段时间后, 观察两组胚芽鞘的生长弯曲情况。
预期结果:A组:朝向琼脂块对侧弯曲生长, B组:既不生长又不弯曲。
教师点评:本实验设计有两个关键:
(1) 如何验证尖端是否产生了某种物质, 实验处理应将尖端与下部分离;能否找到一种吸附该物质的基质, 该基质应该有相应的特点, 即吸附物质并向下运输。
(2) 强调生物实验的对照性原则。
结论:胚芽鞘顶端确实可以产生某种向下运输的并能引起胚芽鞘生长的物质。
思路分析:
设置对照实验, 对比尖端产生的“某物质”在不均匀分布条件下对生长是否有影响。
温特认为这可能是和动物激素类似的物质, 并把这种物质命名为:生长素。
(五) 郭葛实验
教师活动7:生长素究竟是什么物质呢?
1934年, 荷兰科学家郭葛等人首先从人尿中分离出了这种物质, 经过鉴定知道它叫吲哚乙酸。
直到1942年, 人们才从高等植物中分离出了生长素, 并确认它就是IAA。生长素的发现, 是从研究植物向光性开始的, 通过几代科学家经过50多年的研究完成的。
学生活动7:总结生长素发现过程的关键点
向光性
——→向光性与尖端有关
——→尖端感受光刺激
——→尖端产生某种物质
——→分离鉴定这种物质
知识点二:植物向光性的解释
教师活动8:展示多媒体, 引导学生分析
学生活动8:归纳:生长素分布不均匀。
单侧光照射后, 胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧, 引起两侧生长不均匀, 造成向光弯曲。
课堂拓展:胚芽鞘向光性的另一种可能解释
20世纪80年代以来有学者用向日葵、萝卜等做向光性研究的时候, 对向光侧和背光侧的IAA浓度进行了精确的测量, 结果发现两侧的IAA浓度基本相等。这样就无法用生长素的机理来解释向光性了, 另一种可能原因:在单侧光的刺激下, 生长抑制物 (可能是黄质醛) 在向光一侧积累, 导致向光侧生长受到抑制而背光侧生长正常, 引起向光性。
根据本节所学有关知识, 设计一个造型独特的盆景方案。
课后反思
本节课的教学内容涉及的实验, 在现有的实验室条件下不可能短期完成, 需要一定的培养周期。在传统的教学中, 都是老师滔滔不绝地讲, 学生默默地听, 课堂气氛沉闷, 教学效率低下, 更谈不上培养学生自主学习的能力和探究能力。我采用了引导探究式的教学方法后, 通过创设自主合作的学习情境, 调动学生的学习积极性, 体现以下教学特点:
1.教学过程注重培养学生的科学素质。
教学过程的设计强调学生的参与, 从中培养学生的创造能力。学生设计实验时教师提供部分实验材料, 并着重介绍第1次接触到的材料及用具, 使学生理解材料及用具在实验中所起的作用, 由学生对比分析做出选择或由学生思考提出替代性实验材料 (如有的学生提出用盖玻片代替云母片) 。极大地解放了学生的思想, 培养了学生思维的创造性、广阔性和独立性;同时学生的学习积极性、主动性增强。
2.教学过程中培养了学生的科学态度。
在探究的过程中, 实验的分析假设有可能是正确的, 也有可能是错误的。假设是否正确应该用实验来证明而不能凭空臆测, 从中培养了学生实事求是的科学实验态度。
3.培养了学生的团队精神与协作意识。
在教师的引导下, 学生互相帮助共同思考用科学实验的基本方法学习, 设计了10多个实验, 从中培养了学生团结协作的精神和意识。
“植物根的生长”教学设计及实施 篇3
活动目标：
1、对植物的盘曲弯绕现象产生兴趣，认识集中攀缘植物。
2、更主动地关注各种特定的形状，体验发现的乐趣。
3、培养幼儿对事物的好奇心，乐于大胆探究和实验。
4、愿意大胆尝试，并与同伴分享自己的心得。
5、培养探索自然的兴趣。
活动准备：
1、挂图第14号，幼儿活动材料第三册第29—30页。
2、在幼儿园附近事先寻找有弯绕植物的场所。
3、记录纸和笔。
活动过程：
1、植物为什么会有弯绕。
——出示挂图。你看到了什么?你知道它们的名称吗?这些植物长得怎样?
——爬山虎长得怎样?为什么会爬得这么高呢?(引导幼儿说出爬山虎是依靠弯弯绕绕的藤蔓及叶片上的“脚”，向上攀缘的)
——牵牛花是怎样生长的呢?(引导幼儿观察牵牛花茎的攀附缠绕现象，即卷须及茎附着在别的东西上蔓延生长)
——西瓜长在地里时有一根长长的“辫子”，这根“辫子”又是怎样的呢?[.来源快思老师教案网](帮助幼儿理解瓜藤都是弯弯绕绕的)
——这些植物的生长、开花、结果，都离不开弯弯绕绕的藤蔓。
2、找找身边弯弯绕绕的植物。
——弯弯绕绕的植物还有许多，让我们去找找看吧。
——幼儿结伴寻找攀缘植物，并记录。绘画记录不必强调画面的逼真，只要能表现植物的盘曲弯绕现象即可。
——你找到的是什么植物?它的藤蔓(茎、须)是怎样长的?
活动结束：
小朋友一起探讨。
教学反思：
在整个活动中利用幼儿的好奇心引起他们的学习兴趣，并且达到了预期目标，效果非常好，甚至超过了预期效果。整个活动既让幼儿体验了实验成功时的快乐、增强了自信心，也知道了保护环境的必要性，同时也培养了幼儿的观察力及动手操作的能力，这个活动在中班开展是非常有意义和有必要的。
植物生长调节剂种类及应用 篇4
植物生长调节剂种类及应用
一、种类 1.生长促进剂.为人工合成的类似生长素、赤霉素、细胞分裂素类物质.能促进细胞分裂和伸长、新器官的分化和形成,防止果实脱落.包括:2,4-D、吲哚乙酸、吲哚丁酸、萘乙酸、2,4,5-T、2,4,5-TP、胺甲萘(西维因)、增产灵、GA3赤霉素、激动素、6-BA、PBA、玉米素等.
作 者：辛丰 作者单位：吉林大安市龙沼镇动植物诊所,131300刊 名：农村新技术英文刊名：NEW RURAL TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(21)分类号：S1关键词：
“植物根的生长”教学设计及实施 篇5
采用人工模拟小试系统,研究了沙田人工湿地9种植物的长势、生物量变化及对污染物的去除能力,分析了各种植物的生长特性、环境适应性和在系统中的作用.结果表明,在深圳的气候条件下,植物生长期可贯穿全年,但长势受 季节等环境因素的影响仍非常明显.植物茎叶的生物量受收割季节和周期的影响较大,根系的`生物量及根区范围随植物收割呈周期性变化.在热带砾石床中,红花美人蕉(Cannaindica)、水葱(S. tabernaemotani Gmel)难以适应环境,芦苇(Ph.australisTrin)、再力花(Thalia dealbata)、荻(M.sacchariflorus)一直生长旺盛,但荻的除污能力较差;纸莎草(Cyperus papyrus)和美人蕉长速较快,较适合于需快速启动的湿地系统.
作 者：石雷 王宝贞 曹向东 王进 刘正应 吕炳南 作者单位：石雷,王宝贞,王进,吕炳南(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江,哈尔滨,150006)
曹向东(深圳市龙岗区环保局,广东,深圳)
刘正应(深圳市龙田污水处理有限公司,广东,深圳)
植物生长调节剂的应用现状及前景 篇6
1 植物生长调节剂的应用现状
1.1 植物生长促进剂
人工合成的生长促进剂可分为生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、油菜素内脂类等。
1.1.1 生长素类
生长素最明显的作用是促进生长, 但对茎、芽、根生长的促进作用因浓度而异。三者的最适浓度大小顺序是茎>芽>根, 大约分别为10-5、10-8、10-10毫克/升, 例如生产豆芽菜时用适宜茎生长的浓度来处理豆芽, 使根和芽都受到抑制, 而下胚轴发育成的茎很发达。生长素其他生理功能为:可诱导和促进植物细胞分化, 尤其是促进植物维管组织的分化;高浓度 (>10-8毫克/升) 时能促进植物侧根和不定根的发生, 低浓度 (10-10~10-9毫克/升) 时能促进根系的伸长生长;调节开花和性别分化;调节坐果和果实发育;控制顶端优势, 表现为较低浓度促进生长, 较高浓度抑制生长。此外, 双子叶植物比单子叶植物对生长素更敏感, 因此可用高浓度生长素来杀死双子叶杂草而不会伤害单子叶作物。生产中应用较为普遍的生长素类调节剂有吲哚丁酸、萘乙酸等。吲哚丁酸主要用于番茄、辣椒、黄瓜等, 促进坐果、单性结实和黄瓜性型分化、菠萝开花等。萘乙酸可用于小麦、大豆、烟草等作物浸渍处理, 可促使发芽长根;减少棉花蕾铃脱落, 增桃增重, 提高质量;增加谷类作物分蘖, 提高成穗率和千粒重;果树用可起到疏花作用, 防止采前落果;瓜果类蔬菜防止落花;可以作为柞树、水杉、番茄等苗木、作物的生根剂。
1.1.2 赤霉素类
赤霉素最显著的生理效应是促进细胞分裂和伸长, 可促进植物茎节的伸长和生长, 特别是对遗传型和生理型的矮生植物有明显的促进作用;赤霉素还可打破种子、块茎、鳞茎等植物器官的休眠, 促进发芽, 如用2~3毫克/升的赤霉素处理休眠状态的马铃薯能使其很快发芽。赤霉酸 (GA3、九二○) 可明显增加水稻、芹菜产量, 能代替莴苣、烟草等种子萌发所需要的光照和低温条件, 从而促进发芽;苄氨基嘌呤与GA4、GA7混用可促进坐果、调节果型。
1.1.3 细胞分裂素类
细胞分裂素的生理作用主要是引起细胞分裂促进细胞扩大诱导芽的形成促进芽的生长消除顶端优势和延缓叶片衰老。细胞分裂素类调节剂主要有6-苄氨基腺嘌呤、糠氨基嘌呤、苄氨基嘌呤和氯吡脲。6-苄氨基腺嘌呤常用于组织培养中, 与生长素按一定比例的混合 (通常比例高时, 有利于芽的分化;比例低时, 有利于根的分化) , 以促进愈伤组织细胞分裂、增大与伸长, 诱导组织 (形成层) 的分化和器官 (芽和根) 的分化。糠氨基嘌呤由于生产成本高, 活性不如苄氨基嘌呤, 主要用于组织培养, 与生长素配合促进细胞分裂, 诱导愈伤组织及组织分化。氯吡脲活性却较6-苄氨基嘌呤高10~100倍, 可以促进细胞分裂, 增加细胞数量, 增大果实, 提高花粉可育性, 诱导果树单性结实, 促进坐果, 改善果实品质。加速疏果和落叶作用。疏果可增加果实产量, 提高品质, 使果实大小均匀。对棉花和大豆而言, 落叶可使收获易行。此外可用于棉花的干枯作用, 甜菜和甘蔗增加糖分等。
1.1.4 油菜素甾醇类
BRs可以使植物对冷、冻、病、盐害以及除草剂等自然灾害及环境胁迫的防御力大大增强, 还可以协调植物体内多种内源激素的相对水平, 改变组织细胞化学成分的含量, 激发RNA与DNA多聚酶、A C C合成酶、A T P酶等酶的活性, 使基因表达受到了一定的影响, 还能使DNA、RNA的复制合成以及蛋白质的合成, 细胞分裂及生长增强, 还能维持植物生长速率、顶端优势、种子活力的增强, 调节光信号, 对光周期反应和植物光形态建成也有一定的促进作用, 降低果实败育和脱落等。BRs被广泛应用于粮、棉、油、蔬菜、茶、桑、瓜果、花卉和树木等产业, 并且收到了很好的效果, 使用BRs的产品的产量和质量都有大幅度的提高并且没有任何毒副作用。例如, BRs应用在蔬菜上, 可以改变叶菜类的品质、提高叶菜类的产量, 还可保花、保果、增大果实等。此外, BRs还可以调控植物株型的大小、植物种植的密度等。对作物使用油菜素内酯能够很大程度上的提高作物对冷、热胁迫以及干旱等环境胁迫的耐受性。三十烷醇、核苷酸、复硝酚钠、复硝酚钾和氯化胆碱等植物生长调节剂都有促进植物生长的功能, 而且这些植物生长调节剂的生理功能都很相似。
1.2 植物生长延缓剂
生长延缓剂指那些对植物茎端亚顶端分生细胞或初生分生细胞的细胞分裂有抑制作用的人工合成的有机物。它对叶、花和果实的形成没有影响。除B9外, 其他均能阻碍赤霉素的生物合成。如施以赤霉素, 可以不同程度地解除延缓剂的作用。常用的生长延缓剂有矮壮素、B9、助壮素、多效唑等。
1.2.1 矮壮素 (氯化氯代胆碱, CCC)
矮壮素生理功能是控制植株营养生长, 促进生殖生长, 抑制作物细胞伸长, 但不抑制细胞分裂, 可使被处理的植物茎部缩短, 减少节间距, 从而使植株变矮, 茎秆变粗, 叶色变绿, 叶片加宽、加厚, 增强耐旱耐涝、耐寒和耐碱能力, 防止徒长倒伏。
1.2.2 丁酰肼 (比久, B9)
丁酰肼具有杀菌作用, 可用作矮化剂、坐果剂、生根剂与保鲜剂等, 最初效应是抑制细胞分裂素和生长素的活性, 干扰赤霉素的合成。从而抑制细胞分化, 使纵向细胞变短, 横向细胞增大, 从而使植物变矮, 叶片浓绿, 小而厚。丁酰肼用于幼树新梢生长的抑制, 使苹果树节间缩短, 枝条增粗, 促进花芽分化, 早结果。增加作物叶绿素含量, 延缓叶绿体衰老, 光合净同化率高, 有利于干物质积累。促进花青素生物合成, 改善果实的色泽, 减少果实在贮存期脱色。还可防止花生、马铃薯徒长。使菊花植株矮化, 株型紧凑, 也可用于蔬菜。
1.2.3 甲哌鎓 (助壮素, 缩节胺)
甲哌鎓可降低植株体内的赤霉素活性, 从而抑制细胞的伸长, 顶芽长势减弱, 抑制茎叶疯长、控制侧枝、塑造理想株型, 叶色深厚, 叶面积减少, 并增加叶绿素的合成, 提高根系数量和活力, 可防止植株旺长, 推迟封行等。甲哌鎓性情温和, 在花期没有副作用。
1.2.4 多效唑 (PP333)
多效唑是内源赤霉素合成的抑制剂。通过抑制赤霉素的合成, 减少细胞的分裂和伸长。植物主要表现为延缓生长、矮化植株、促进植物分蘖、花芽分化。另外, 多效唑还可增加叶绿素、核酸、蛋白质含量, 阻滞或延迟植物衰老, 增加抗逆性。适用于水稻、麦类、花生等作物, 使用效果显著。多效唑也是一种杀菌剂, 可以用来防治锈病、白粉病。
1.3 植物生长抑制剂
植物生长抑制剂是能够抑制顶端分生组织组织生长, 使其细胞的核酸和蛋白质合成受阻, 细胞分裂慢, 导致植物丧失顶端优势, 植物形态发生很大变化 (如侧枝数目增加, 叶片变小等) 的植物生长调节剂。这种抑制作用不是由抑制赤霉素引起的, 外施生长素等可以逆转这种抑制效应, 而外施赤霉素无效。常用的生长抑制剂有:脱落酸、三碘苯甲酸、乙烯、整形素、青鲜素等。
1.3.1 脱落酸 (ABA)
脱落酸是一种抑制生长的植物激素, 因能促使叶子脱落而得名。ABA对生长的作用与IAA, GA和C T K相反, 它对细胞的分裂与伸长起抑制作用, 是一种较强的生长抑制剂, 可抑制整株植物或离体器官的生长。除了促进脱落外, A B A的生理功能还包括: (1) 促进芽和种子的休眠。ABA处理马铃薯可延长其休眠期;秋季短日条件, 许多木本植物叶子A B A含量增加, 促进芽进入休眠。 (2) 增加植物抗逆性。如诱导植物产生抗旱性、抗寒性、抗病性、耐盐性等, 因此, A B A被称为应激激素或胁迫激素。 (3) 影响性分化。赤霉素能使大麻的雌株形成雄花, 此效应可被脱落酸逆转, 但脱落酸不能使雄株形成雌花。 (4) 促进种子、果实的贮藏物质, 特别是贮藏蛋白和糖分的积累。 (5) 低浓度脱落酸能促进不定根的形成与再分化, 组织培养前景广阔。由于脱落酸的发酵成本较高, 在农业生产上应用的实验很少。
1.3.2 乙烯
乙烯在植物激素中分子量最小, 可促进果实、细胞扩大, 果实、籽粒成熟, 促进叶、花、果脱落, 也可诱导花芽分化、打破休眠、促进发芽、抑制开花、器官脱落, 矮化植株及促进不定根生成等作用。鉴于乙烯的促进作用生理功能, 也有人把它归类于生长促进剂中。生产上应用的有乙烯利、吲熟酯、乙烯硅和脱果硅等植物生长调节剂。其中乙烯利应用最为普遍, 广泛用于番茄、黄瓜、苹果、烟草、棉花等作物催熟;棉花采收前脱叶和促进棉铃开裂吐絮等。
1.3.3 三碘苯甲酸 (TIBA)
三碘苯甲酸也被称为抗生长素。可抑制植物生长素的传导或减低植株体内的生长素浓度, 因而可抑制茎尖和侧枝的形成, 使顶端优势受阻, 节间缩短, 植株变矮, 分蘖增加, 叶片浓绿增厚, 对植株有整形的作用。毛豆开花期可防止徒长, 增加分枝, 提高结荚数, 桑树生长旺盛期可促进侧枝生长, 增加叶片数。木本观赏植物促进侧枝生长改善株型。高浓度时抑制生长, 防止大豆徒长, 增加抗倒伏能力;低浓度促进生根, 可提高花生质量、增加马铃薯产量;在适当浓度下, 具有促进开花和诱导花芽形成的作用。
1.3.4 整形素
整形素是一种植物生长素传导抑制剂, 其阻碍内源激素从顶芽向下传导, 提高吲哚乙酸氧化酶活性, 使生长素含量下降, 减弱顶端优势, 促进侧芽生长, 形成丛生株, 并抑制侧根形成。此外, 整形素还具有使植株不受地心引力和光影响的特性。整形素可提高乳胶产量, 促进菜花花球提前成熟, 减少萝卜空心。葡萄组织培养中可诱导愈伤组织和不定根形成。诱导无籽番茄、黄瓜果实等。
1.3.5 抑芽丹 (青鲜素)
主抑芽丹又称马拉酰肼或青鲜素。是一种选择性除草剂和暂时性的植物生长抑制剂。主要生理作用是抑制细胞分裂, 但不妨碍细胞膨大, 从而抑制植物芽的生长。防止贮藏期马铃薯、洋葱、萝卜等作物, 发芽变质, 防止甜菜、甘薯发芽、空心;也用于棉花、玉米杀雄, 增加西瓜雌花。对核桃、女贞等可起到打尖、修剪作用。
除上述介绍的植物生长抑制剂外, 生产上应用的生长抑制剂还有氟节胺、疏果安、调节膦、增甘膦、吲熟酯等。
2 植物生长调节剂的发展前景
随着生物技术科学的快速发展, 人类对植物生长物质的研究逐渐深入, 不仅更多的、功能性更优的新型的生长调节物质被发现, 而且其错综复杂的生理机制即将被完全揭示, 这将极大地促进植物生长调节剂研究与应用的快速发展, 前景也将十分广阔。就目前而言, 研制新品种, 发展多功能的混合制剂和发展绿色安全植物生长调节剂将是今后发展的主要方向。
2.1 新型植物激素的发现及植物生长调节剂的更新换代
在1998年国际植物生长物质学会第16届大会上, 茉莉酸类和水杨酸类与油菜素甾醇类一同被加入植物激素名单。随后多胺类和一部分肽类、独脚金内酯和一氧化氮也曾被提名为植物激素。另外还有两类候选的植物激素:成花素和壳梭孢素类。多种植物激素的发现及其生理功能的探索, 为新型植物生长调节剂的生产和应用提供了更广阔的发展空间, 同时也加速了植物生长调节剂更新换代, 即新型的、适应性更广的、功能更突出的替换原有的、单一的、功能弱的。如缩节胺取代了矮壮素, 在调节棉花生长上, 使用浓度低, 作用时间长, 副作用小, 比矮壮素更具有优越性;吲熟脂取代乙烯利, 在催熟的同时不降低果实的商品性;茉莉酸将取代一些生长促进剂和生长抑制剂, 能够更好的提高产量, 增强作物的抗病、抗虫、抗逆能力等。总之, 新型的天然植物生长调节物质的发现和高效力植物生长调节剂的开发研究将成为重要发展方向。
2.2 植物生长调节剂的复合使用
植物生长调节剂的使用有从单一化向复合化发展的趋势。很多生理学研究证明不同的植物生长调节剂复配使用后, 将产生意想不到的效果。复合使用可分为顺序配合使用和混合配合使用。顺序配合使用如:在微型花卉的矮化控制中, 先喷施C C C, 再喷施多效唑, 可使株型好, 叶色深, 花多。原因是矮壮素抑制GA合成, 但不影响现有GA的作用;多效唑阻断G A前体的氧化转化过程, 干扰G A生理作用, 生产上可根据实际情况喷施, 达到控制理想株型的目的。混合使用是将两种或多种生长调节剂混合后使用, 能获得相加或相乘效果的方法。目前, 植物生长调节剂复配制剂机理研究研究尚浅, 因此, 新配方的筛选及其互作机理研究将是植物生长调节剂未来发展的一个重要方向。
2.3 绿色、安全的植物生长调节剂
随着生活水平的提高, 人们对食品安全的意识越来越高, 这与目前农业生态环境的日益恶化及农药、化肥残留所带来的土壤退化, 农产品安全可靠性差形成了尖锐的矛盾, 绿色环保逐渐受到各国政府的重视。植物生长调节剂, 特别是化工合成的调节剂都属于具有一定毒性的化合物, 因此应用生长调节剂的生态和遗传安全性成为将来发展的关键问题。