Question

植物的要具有向重力生長的特性，下列是研究根向重力生長機(jī)理的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)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Ga²⁺．

將胚根水平放置培養(yǎng)一定時(shí)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(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

 

．
實(shí)驗(yàn)二：水平放置的胚根彎曲向下生長，與根冠近地側(cè)的Ca²⁺濃度明顯高于遠(yuǎn)地側(cè)有關(guān)．研究表明，根總是朝著Ca²⁺濃度高的方向彎曲生長．為驗(yàn)證這一結(jié)論，有人設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)方案．請(qǐng)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)材料和用具，寫出第二步及以后的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并回答問題．
（1）實(shí)驗(yàn)材料和用具：胚根等長的萌發(fā)玉米種子，含EDTA的瓊脂帽，含Ca²⁺的瓊脂塊，空白瓊脂塊，培養(yǎng)皿等．
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
第一步：取若干個(gè)培養(yǎng)皿，在每個(gè)培養(yǎng)皿中放置適量的萌發(fā)玉米種子，按實(shí)驗(yàn)一中乙組的方法處胚根一定時(shí)間后，移去根冠外的瓊脂帽．
第二步：
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

 

．
（4）科學(xué)家進(jìn)一步證實(shí)，根冠中生長素的分布受Ca²⁺濃度影響，當(dāng)胚根水平放置時(shí)，重力誘導(dǎo)Ca²⁺向根冠下側(cè)移動(dòng)，導(dǎo)致近地側(cè)的生長素濃度比遠(yuǎn)地側(cè)高．請(qǐng)分析胚根的生長素分布與向重力生長的關(guān)系：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：生長素的產(chǎn)生、分布和運(yùn)輸情況,生長素的作用以及作用的兩重性

專題：

分析：實(shí)驗(yàn)一是根據(jù)已知實(shí)驗(yàn)推測實(shí)驗(yàn)結(jié)論，難度中等，結(jié)合題目“提示”即可得出正確結(jié)論．胚根具有向重力生長的特性，但是當(dāng)胚根的根冠外的EDTA去除了與其鄰接部位的Ca²⁺，根的向重力性就表現(xiàn)不出來了，說明胚根向重力生長與根冠部位的Ca²⁺有關(guān)．為了驗(yàn)證根總是朝著Ca2+濃度高的方向彎曲生長，而根冠近地側(cè)的Ca²⁺濃度明顯高于遠(yuǎn)地側(cè)，所以首先要去除根冠上的Ca²⁺，用EDTA處理根冠，然后應(yīng)在根冠的遠(yuǎn)地側(cè)放置有Ca²⁺的瓊脂塊，使根遠(yuǎn)地側(cè)Ca²⁺高于近地側(cè)，從而顯現(xiàn)出根彎曲向上生長的現(xiàn)象．當(dāng)然實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意要設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)．

解答： 解：（1）本題重在研究Ca²⁺、生長素分布與作用原理（而本題用胚根做試驗(yàn)材料），首先要搞清楚已知的試驗(yàn)一中甲、乙兩組的試驗(yàn)不同條件和引起的不同現(xiàn)象．甲組沒有改變胚根的任何物質(zhì)（比如Ca²⁺）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Ca²⁺，胚根水平生長，由此可知胚根向重力生長與否與胚根尖端Ca²⁺分布和含量有關(guān)．
（2）根據(jù)題目要求由已知的結(jié)論要做論證試驗(yàn)，必須注意試驗(yàn)所用材料、用具的選擇及設(shè)計(jì)過程中對(duì)比試驗(yàn)的作用．
已知水平放置的胚根彎曲向下生長與根冠近地側(cè)的Ca²⁺濃度明顯高于遠(yuǎn)地側(cè)有關(guān)，研究表明根總是朝著Ca²⁺濃度高的方向彎曲生長．那么設(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)將根制造出兩側(cè)不同Ca²⁺濃度的材料，并且要對(duì)照即兩側(cè)濃度仍相同的情況．需要突破的是對(duì)于未處理的相同胚芽鞘而言，可能其根冠均有Ca²⁺分布，會(huì)造成試驗(yàn)的誤差與結(jié)論的錯(cuò)誤，試驗(yàn)第一步已經(jīng)處理，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Ca²⁺．
試驗(yàn)中要有對(duì)照處理，即一組要使胚根兩側(cè)Ca²⁺濃度不同，一組則相同．所以第二步：將培養(yǎng)皿均分成兩組，編號(hào)為A組和B組，在A組的胚根上方放一個(gè)空白瓊脂塊（仍保持兩側(cè)Ca²⁺濃度一致），在B組的胚根上方放一個(gè)含Ca²⁺的瓊脂塊（使上側(cè)遠(yuǎn)地側(cè)Ca²⁺濃度高于近地側(cè)）．最后將胚根水平放置培養(yǎng)一段時(shí)間，觀察胚根的生長方向．
（3）試驗(yàn)結(jié)果預(yù)測的是：A組胚根仍水平生長，B組已彎曲向上生長．此時(shí)應(yīng)該注意的是所得結(jié)果應(yīng)該符合需要論證得試驗(yàn)結(jié)果．否則試驗(yàn)就是失�。�
（4）把生長素與Ca²⁺關(guān)聯(lián)起來，生長素的作用具有雙重性，即在一定范圍內(nèi)隨著生長素濃度的升高，表現(xiàn)出促進(jìn)植物生長，超過這個(gè)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(duì)根的生長表現(xiàn)為抑止，而對(duì)莖的生長則是促進(jìn)；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(shí)，重力誘導(dǎo)Ca²⁺向根冠下側(cè)移動(dòng)，導(dǎo)致胚根近地側(cè)生長素濃度比遠(yuǎn)地側(cè)高，則可以得出胚根的生長素分布與向重力生長的關(guān)系簡述如下：生長素對(duì)根生長的作用具有兩重性，低濃度生長素可促進(jìn)生長，高濃度則抑止生長．對(duì)根來說，生長素的最適濃度低，近地側(cè)的生長素濃度過高，生長慢；遠(yuǎn)地側(cè)的生長素濃度較低，生長快，因而胚根彎曲向下生長．
故答案為：
實(shí)驗(yàn)一結(jié)論：胚根向重力（下）生長與（根冠部位的）Ca²⁺有關(guān)．
實(shí)驗(yàn)二
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
第二步：將培養(yǎng)皿均分成兩組，編號(hào)為A組、B組．
第三步：在A組的胚根上方放一個(gè)空白瓊脂塊，在B組的胚根上方放一個(gè)含Ca²⁺的瓊脂塊．

第四步：將胚根水平放置培養(yǎng)一定時(shí)間后，觀察胚根的生長方向．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)A組胚根仍在水平生長時(shí)，B組胚根已彎曲向上生長．
（4）生長素對(duì)根生長的作用具有兩重性，低濃度生長素可促進(jìn)生長，高濃度則抵制生長．對(duì)根來說，生長素的最適濃度低，近地側(cè)的生長素濃度過高，生長慢；遠(yuǎn)地側(cè)的生長素濃度較低，生長快，因而胚根彎曲向下生長．

點(diǎn)評(píng)：該題目通過創(chuàng)設(shè)一個(gè)新情境，考查分析、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，體現(xiàn)了高考命題“源于課本，高于課本”的理念．