2021高三生物人教版一轮教师用书：必修3第8单元素养加强课9植物激素调节相关实验探究

实验结果的分析与预测

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)，将茎段自顶端向下对称纵切至约3/4处后，浸没在不同浓度的生长素溶液中，一段时间后，茎段的半边茎会向切面侧弯曲生长形成弯曲角度(α)，如图甲，α与生长素浓度的关系如图乙。请回答：

甲　　　　　　　　　　乙

(1)从图乙可知，在两个不同浓度的生长素溶液中，茎段半边茎生长产生的弯曲角度可以相同，请根据生长素作用的特性，解释产生这种结果的原因是______________________________________。

(2)将切割后的茎段浸没在一未知浓度的生长素溶液中，测得其半边茎的弯曲角度α1，从图乙中可查到与α1对应的两个生长素浓度，即低浓度(A)和高浓度(B)。为进一步确定待测溶液中生长素的真实浓度，有人将待测溶液稀释至原浓度的80%，另取切割后的茎段浸没在其中，一段时间后测量半边茎的弯曲角度将得到α2。请预测α2与α1相比较的可能结果，并得出相应的结论：____________________________________。

[审题指导]　第(2)小题的实质是测定生长素溶液的浓度，即测定产生α1的这一未知生长素溶液的浓度是低于最适浓度(假设为A浓度)还是高于最适浓度(假设为B浓度)。本题应先做出假设后分别进行讨论。

(1)知识联想：生长素作用的两重性。低于或高于最适浓度，可以产生相同的作用效应。

(2)推理分析：

①假设待测生长素溶液的浓度为A，将待测溶液稀释至原浓度的80%→稀释后的生长素溶液的浓度远离最适浓度，其促进生长的作用减弱→产生的α2应小于α1。

②假设待测生长素溶液的浓度为B，将待测溶液稀释至原浓度的80%→稀释后的生长素溶液的浓度靠近最适浓度，其促进生长的作用增强→产生的α2应大于α1。

[解析]　(1)两个不同浓度的生长素溶液使半边茎的弯曲产生了相同的效应，根据图乙及生长素作用的两重性的特点，不难看出，低于或高于最适生长素浓度，可以有相同的作用效应。

(2)A与B分别应该是低于与高于最适生长素浓度而又具有相同作用效应的两个不同浓度。某未知浓度的生长素溶液所对应的生长效应可以有两个浓度，即低浓度(A)与高浓度(B)，但具体是哪一个不清楚。现将待测溶液稀释至原浓度的80%，假设原溶液浓度是低浓度(A)，则稀释后，其促进作用将减弱，那么α2将小于α1；假设原溶液浓度是高浓度(B)，则原浓度是因为浓度过高而使其促进作用减弱的，浓度稀释80%后，其作用将趋近最适浓度，其促进作用得到加强，其结果是α2将大于α1。

[答案]　(1)生长素的生理作用具有两重性，最适生长素浓度产生最大α值，高于最适浓度时有可能出现与低于最适浓度相同的弯曲生长，从而产生相同的α值

(2)若α2小于α1，则该溶液的生长素浓度为A；若α2大于α1，则该溶液的生长素浓度为B

分析解释实验现象或预测实验结果得出实验结论，是实验探究中的基本要求。从现象入手分析原因属于由果推因，这种推测通常需要运用所学的知识，同时要注意试题条件与要求对推理过程的限制。需知，仅就某一现象来分析，形成的原因可能是多种多样的，试题必然需要通过条件与要求，限定形成原因的可能性，否则就会出现答案过多或过于开放的情况。

预期实验结果并得出结论的类型属于由因推果。在实验探究过程中，实验的结果是通过实验操作观察得到的，然后根据观察到的结果来分析得出结论。但在书面考试中，实验的结果如果没有给予，我们只能依据假设推测得出，然后根据推测的结果分析假设是否成立，即得出结论。

1．赤霉素作用的发挥也同动物激素一样，需要受体。现有赤霉素突变矮生玉米品种，初步确定其产生的原因有两种可能：一是植株不能产生赤霉素(或赤霉素水平低)，二是受体异常(不能与赤霉素结合发挥作用)。请设计实验来探究该突变矮生玉米品种产生的原因属于上述哪一种。材料：突变矮生玉米幼苗若干株、赤霉素溶液、根据需要的其他用品自选。

(要求：写出实验思路，预期实验结果和结论)

(1)设计思路：_______________________________________。

(2)预期结果和结论：

①___________________________________________________，

②___________________________________________________。

[解析]　(1)探究该突变矮生玉米品种产生的原因，实验的自变量是赤霉素的有无，因变量是玉米幼苗的生长情况。因此可选取生长状况相同的突变矮生玉米幼苗若干株平均分为两组，一组用赤霉素处理，另一组不做处理作对照实验，在相同的适宜的环境条件下，培养一段时间后测量并比较两组植株的平均高度。

(2)预期结果和结论：

①若两组植株高度一致，则突变矮生玉米品种由受体异常引起；

②若实验组高于对照组，则突变矮生玉米品种由植株不能产生赤霉素引起。

[答案]　(1)选取生长状况相同(相似)的突变矮生玉米幼苗若干株平均分为两组，一组用(适量)赤霉素溶液处理，另一组不做处理(或用等量蒸馏水处理)作对照实验，在相同的适宜的环境条件下，培养一段时间后测量并比较两组植株的平均高度(或生长情况，或长势)

(2)①若两组植株高度一致，则突变矮生玉米品种由受体异常引起　②若实验组高于对照组，则突变矮生玉米品种由植株不能产生赤霉素引起

2．在一定范围内，胚芽鞘切段的伸长与生长素浓度呈正相关。为探究“萌发的小麦种子中生长素的含量”，取胚芽鞘尖端下部的切段(4 mm)，分别浸入6种浓度的生长素溶液和萌发种子提取液(待测样液)中，在适宜条件下培养24小时后，测量切段长度，结果见如图。分析并回答下列问题：

用不同浓度的生长素溶液处理切段的结果

(1)与浓度为1 mg/L的结果相比，浓度为10 mg/L的溶液对切段的影响是________，由上述实验结果________(填“能”或“不能”)说明生长素的生理作用具有两重性，原因是___________________。

(2)为确定待测样液中的生长素浓度是0.1 mg/L还是10 mg/L，请根据上述实验原理及方法，写出实验思路，并预测实验结果及结论。

实验思路：________________________________。

预测结果及结论：____________________________________。

[解析]　(1)通过观察图像可以看出，浓度为10 mg/L时切段平均长度比浓度为1 mg/L时短，说明浓度为10 mg/L的溶液时切段伸长的作用减弱。上述实验结果不能说明生长素的生理作用具有两重性，原因是本实验只体现了低浓度促进生长，没有体现高浓度抑制生长(与空白对照组相比，仍具有促进作用)。

(2)由于不同浓度的生长素的促进作用不同，改变待测样液的浓度(比如稀释10倍)，然后处理植物切段，观察生长情况并与图像中的数据做对比即可知道待测样液的浓度。若切段长度小于10 mm(切段比原来的短)，则待测样液中生长素的浓度为0.1 mg/L；反之，待测样液中生长素的浓度为10 mg/L。

[答案]　(1)促进伸长的作用减弱　不能　本实验只体现了低浓度促进生长，没有体现高浓度抑制生长(与空白对照组相比，仍具有促进作用)　(2)将待测样液稀释，重复上述实验　若切段长度小于10 mm(切段比原来的短)，则待测样液中生长素的浓度为0.1 mg/L；反之，待测样液中生长素的浓度为10 mg/L

实验方案的设计与完善

某研究性学习小组进行“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的实验。

(1)如果对要研究的植物有关情况所知不多，可以先设计一组浓度梯度比较大的________进行检验实验设计的科学性、可行性，以免由于设计不周，盲目开展实验而造成浪费。为此，该小组设计了一组生长素类似物浓度分别为2 ppm、4 ppm、6 ppm、8 ppm、10 ppm的实验。请简要分析该设计的不合理之处是____________________，造成无法判断其他实验组是否促进生根。

(2)在实验中，出现了两种浓度的生长素类似物促进插条生根的效果基本相同。请简要说说应如何进一步确定最适浓度：__________________________________。

[审题指导]　这是一道实验设计的评价题，从规避误差、对照原则等角度去分析存在不合理的具体原因，并提出整改方案。

(1)该实验的目的、自变量、因变量及无关变量是什么？

(2)给定的数据是否符合对照原则？

[解析]　(1)对要研究的植物有关情况所知不多，可以先设计一组梯度比较大的预实验，这样可以为进一步的实验摸索和创造条件。由题干中给出的数据可以看出，其中缺少了一组对照，即生长素类似物浓度为0 ppm的对照组。

(2)由生长素的作用特点：低浓度促进生长，高浓度抑制生长可以判断出现了两种浓度的生长素类似物促进插条生根的效果基本相同，说明这两个浓度之间应有生长素的最适浓度，要进一步确定最适浓度，可以在这两个浓度之间按浓度梯度配制生长素类似物溶液进行实验，统计各浓度的生根效果(可以具体表述为相同时间生根数量或相同时间生根长度)，生根效果最佳的浓度即最适浓度。

[答案]　(1)预实验　缺乏空白对照组(或缺少生长素类似物浓度为0 ppm的对照组)　(2)在作用效果相同的两种浓度之间按浓度梯度配制生长素类似物溶液进行实验，统计各浓度的生根效果(可以具体表述为相同时间生根数量或相同时间生根长度)，生根效果最佳的浓度即最适浓度

1．植物激素类实验的操作流程

(1)分组编号

①实验材料的生长状况要相同，每组中个体的大小、数量要相同。

②所分组数要视具体情况而定，一般情况下，组数＝实验组个数＋1。如“验证幼叶产生的生长素有抑制叶柄脱落的作用”，需要设置三组：带幼叶的枝条(空白对照组)、切除幼叶叶片而带叶柄的枝条(实验组)、在叶柄切口处涂有一定浓度生长素的枝条(实验组)。

(2)自变量处理

将人工控制的自变量条件施加在实验材料上，要遵循单一变量原则。

(3)控制无关变量

除自变量外，其他条件应尽可能满足植物的生长所需，不能对植物的生长造成影响，各组施加的量、部位、方法(浸泡、喷洒或沾蘸法)均相同，即无关变量要相同且适宜。

(4)观察实验结果，得出实验结论

①要注意观察的指标是什么，如果是生长量，则需要用到测量工具。另外，还要考虑如何设计记录表格。

②实验结论的得出，要结合实验目的，通过分析实验结果，得出结论。

2．植物调节实验探究中“对照实验”的设置

明确实验目的方可轻松设置对照实验：

(1)要证明两种激素“各自”的作用，就应该将“分别加有两种激素”的实验组与“无激素”的空白对照组进行比较。

(2)要证明两种激素的“协同作用”，就应该将“同时加两种激素”的实验组与“加单一激素”的实验组进行对照(此时仍需设置“蒸馏水”处理的空白对照)。

1．某同学取一段玉米胚芽鞘，切去顶端2 mm，在上端放一块含有生长素的琼脂块，下端放一块不含生长素的琼脂块(如图甲所示，胚芽鞘形态学上端朝上)。过一段时间检测，发现下端的琼脂块逐渐有了生长素(如图乙所示)。该同学就此实验做出结论：①下端琼脂块上的生长素来自上端的琼脂块；②生长素在胚芽鞘内只能由形态学的上端运输到形态学的下端。关于这个实验与结论的评价正确的是(　　)

甲　　　　　　乙

A．从该实验不能得出结论①，也不能得出结论②

B．这个实验设计严密，实验与结论推理正确

C．如果增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验就可以得出结论②

D．这个实验结论是“生长素不能从形态学上端运输到形态学下端”

C　[此实验只做了生长素可以从形态学上端运输到形态学下端的情况，但没有对照实验，不能得出结论②，要想得到结论②，应设置对照实验，把形态学的上端和下端倒放，再观察下部的琼脂块能否收集到生长素。]

2．某科研人员为了探究生长素类似物萘乙酸对萝卜幼苗生长的影响做了如下实验：

①将长势一致的萝卜幼苗随机分为若干组，每组2株。

②配制四组不同浓度的萘乙酸溶液：A组，2.500 mg/L；B组，3.125 mg/L；C组，4.165 mg/L；D组，6.250 mg/L。

③用不同浓度的萘乙酸溶液分别处理四组萝卜幼苗，并置于相同且适宜的环境条件下培养一段时间。

④对幼苗叶绿素含量进行测量，所得数据如图所示。

请分析回答下列问题。

(1)据图可知，在一定浓度范围内，随着萘乙酸浓度的升高，萝卜幼苗的叶绿素含量逐渐________。

(2)有同学指出本实验的操作步骤①②均存在缺陷，不仅无法证明萘乙酸的作用，也不能保证实验数据的准确性。请你提出修改意见：

①___________________________________________________；

②___________________________________________________。

[解析]　(1)据图可知，在一定浓度范围内，随着萘乙酸浓度的升高，萝卜幼苗的叶绿素含量逐渐增加。

(2)步骤①中，可将每组2株幼苗改为20株，以减少实验中偶然性因素产生的误差；实验设计要遵循对照原则，该实验应该增加空白对照组，即蒸馏水处理组。

[答案]　(1)增加　(2)①将2株改为20株(合理即可)　②增加空白对照组，即蒸馏水处理组