向地性

发生的部位

向地性发生在根与茎的生长区域，当幼苗被横放、使重力作用于其长度方向而非沿着其长度时表现得最为明显。

有两个区域很重要。重力在尖端被感知：根的根冠和茎的顶端分生组织，生长素也在这里产生。

弯曲本身发生在尖端后方不远处的伸长区，那里的细胞仍在伸长，能对生长素作出反应。切除根尖的幼苗仍会继续生长，但不再朝重力方向弯曲，这说明感知与反应发生在不同部位。

输入与输出

• 输入：刺激，即作用于根尖或茎尖的重力。
• 输入：生长素，一种在顶端分生组织产生并通过组织向下运输的植物激素。
• 输入：伸长区的细胞，当细胞壁松弛并通过渗透吸水时能够伸长。
• 输出：生长素分布不均，两种器官的下侧浓度都较高。
• 输出：细胞伸长不均，从而产生弯曲。
• 输出：根向下生长（正向地性），茎向上生长（负向地性）。

步骤

1. 幼苗被水平放置，重力现在横向作用于根和茎，而不是沿着它们的长度方向。
2. 尖端感知这一变化：根冠和茎尖细胞中致密的淀粉粒沉降到细胞的下侧。
3. 生长素重新分布，使茎与根的下侧都积聚更多生长素。
4. 在茎中，下侧较高的生长素浓度促进该侧细胞比上侧伸长得更多。
5. 茎的下侧比上侧生长得快，因此茎向上弯曲，远离重力方向，这是负向地性。
6. 在根中，下侧同样较高的生长素浓度反而抑制细胞伸长，因为根细胞对生长素的敏感度远高于茎细胞。
7. 根的上侧比下侧生长得快，因此根向下弯曲，朝向重力方向，这是正向地性。
8. 当每个器官重新与重力方向一致后，生长素恢复均匀分布，重新开始直线生长。

为何重要及如何调控

向地性确保根向下生长进入土壤，从而固定植物并获取水分与矿物质离子，而茎则向上生长朝向光与空气，使叶片能进行光合作用。即使种子在土壤中倒置或横向萌发，这种反应仍能正确发生。

这一反应由生长素浓度以及两种器官不同的敏感度所调控。在植物体内出现的浓度范围内，生长素浓度越高，茎细胞伸长越多。

根细胞对低得多的浓度就有反应，而能刺激茎的浓度对根却起抑制作用。因此，同一种激素在其本身不发生任何改变的情况下，产生了方向相反的弯曲。

向地性与向光性相互作用。窗边生长的茎同时受到来自一侧的光和来自下方的重力影响，两者都作用于生长素的分布，最终方向是两者的平衡。

在根中，重力占主导，因为根对光的敏感度很弱。

如何考查

你可能被要求解释为何根与茎对相同的生长素分布作出相反的反应、预测水平放置的幼苗的生长方向，或比较向地性与向光性。

图示题会给出一株横放的幼苗，用阴影标出生长素的分布，要求画出或描述两天后根与茎的弯曲情况。实验题会用到回转器，这是一种缓慢旋转的转筒，能抵消重力的单侧作用；你需要解释为何回转器上的幼苗直线生长，并指出它是对照组。

论述题常要求列出向地性与向光性的比较表，涵盖刺激、器官、方向和激素。

常见误解

考试风格例题

题目。 三株豆苗种植在湿润的锯木屑中。

幼苗 A 保持直立。幼苗 B 在黑暗中水平放置。

幼苗 C 在黑暗中水平放置，并固定在绕其长轴缓慢旋转的回转器上。三天后观察每株幼苗的根和茎。

(a) 描述幼苗 B 的根和茎的外观。(b) 解释幼苗 B 的根出现这一现象的原因。

(c) 预测幼苗 C 的外观，并解释回转器的用途。

参考答案。 (a) 根向下弯曲，茎向上弯曲。

(b) 重力使生长素积聚在根的下侧。根细胞对生长素高度敏感，因此这一较高浓度抑制下侧的细胞伸长。

上侧伸长较快，所以根向下弯曲，表现出正向地性。(c) 幼苗 C 的根和茎沿水平方向直线生长。

回转器使幼苗旋转，让重力均等地作用于各个侧面，生长素均匀分布，没有哪一侧伸长得更快。它作为对照组，说明 B 的弯曲是由重力的单侧作用造成的，而不是由水平放置或黑暗造成的。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题