植物的反应，复习笔记

概览

植物主要通过朝向或背离刺激而生长来对环境作出反应，因为它们无法像动物那样从一处迁移到另一处。本章讲授称为向性的植物反应类型、控制这些反应的植物激素（如生长素），以及这些激素如何应用于农业以控制生根、结果与除草。

向光性（对光的反应）与向地性（对重力的反应）是最常考的反应，通常通过标注图或描述实验来考查，例如把幼苗放在只有单一光源的箱中生长，或把幼苗横放。

所有向性都共享相同的基本机制：生长素在茎或根两侧分布不均，导致细胞伸长不均，因此一侧比另一侧生长得更快，器官因而弯曲。在根中，根冠细胞内含淀粉的致密细胞器，平衡石，会沉降到细胞的下侧，一般认为这有助于根感知重力的方向。

向性容易与感性运动混淆，例如含羞草受触碰时叶片迅速合拢，因为两者都是植物对刺激的反应。关键区别在于向性是有方向性的生长反应，其方向取决于刺激的方向，而感性运动没有方向性，是由细胞内膨压的快速变化而非生长引起的。

20.1 向性：类型与生长方向

向性是植物某器官对来自特定方向的刺激所作出的定向生长反应，每种向性都以引起它的刺激命名：向光性对应光，向地性对应重力，向水性对应水，向触性对应触碰。由于向性是一种生长反应，它是逐渐发展的，器官一侧的细胞比另一侧的细胞伸长得更快，使器官因而弯曲。

朝向刺激生长称为正向性，背离刺激生长称为负向性。朝光生长的茎为正向光性，而背离光、深入土壤生长的根则同时为负向光性与正向地性。

茎与根这种相反的配对意味着同一种刺激可因反应的器官不同而产生不同方向的生长，也取决于该器官在为整株植物提供光、水与固着方面所担当的角色。

20.1 向性与感性运动的比较

感性运动，例如含羞草小叶受触碰时迅速合拢，或气孔每日的开闭，同样是植物对刺激的一种反应，因此在考试作答中容易与向性混淆。两者的关键区别在于感性运动没有方向性：无论刺激来自哪个方向，植物都作出相同的反应，因为它是由特定运动细胞内膨压的快速变化引起的，而非细胞伸长不均。

由于不依赖生长，感性运动可在数秒内发生，而向性通常要经过数小时或数天才会明显可见。这种速度使感性反应适合用于防御，例如合拢以躲避取食的昆虫，这是缓慢的向性生长无法做到的。

20.2 植物激素与向光性的机制

植物激素是在植物某一部分（通常是正在生长的顶端）产生、并以极微量移动到另一部分以控制生长与反应的化学信使。生长素是与向性关系最密切的植物激素，而其他植物激素则分别控制果实成熟、休眠与衰老等过程。

当光从一侧照射茎时，茎尖产生的生长素会横向移动，并聚集在背光侧而非受光侧。由于生长素能促进茎细胞的伸长，背光侧的细胞比受光侧的细胞伸长得更多，这种不均等的生长使茎朝光弯曲，这是一种正向光性反应，帮助植物为光合作用捕获更多的光。

20.2 向地性、平衡石假说与其他向性

当根被横放时，重力使根冠细胞内含淀粉的致密细胞器，平衡石沉降到下侧。一般认为这种沉降会触发生长素的重新分布，使更多生长素积聚在根的下侧，这一解释称为平衡石假说。

根细胞对生长素的反应与茎细胞不同：在下侧达到的浓度下，生长素抑制而非促进根细胞的伸长，因此下侧比上侧生长得慢，根因而向下弯曲，这是一种正向地性反应。横放的茎则表现出相反的模式，向上弯曲，因为其下侧同样较高的生长素浓度反而促进了该处额外的伸长。

另外两种向性较少被考查。向水性是根朝向水分来源的生长反应，在极干燥的土壤中可能超过向地性，使根朝一侧向水生长而非笔直向下。

向触性是对触碰的生长反应，见于攀缘植物的卷须在一侧受到接触刺激后缠绕支撑物生长。

20.3 植物激素在农业上的应用

由于以生长素为基础的合成植物激素能重现天然激素的生长效应，它们被以严格控制的浓度商业化应用于农业与园艺，主要有以下四项用途。

须掌握的关键概念

• 反应的类型, 向性是植物某器官对来自特定方向的刺激所作出的定向生长反应：向光性对应光、向地性对应重力、向水性对应水、向触性对应触碰，每种向性都以引起它的刺激命名。
• 正向性与负向性, 朝向刺激生长称为正向性，背离刺激生长称为负向性；例如茎为正向光性和负向地性，而根为负向光性和正向地性，每个器官都朝最有利于整株植物存活的方向生长。
• 植物激素, 植物激素是在植物一部分产生、移动到另一部分、通常以极微量发挥作用以控制生长与反应的化学信使；生长素是与向性关系最密切的植物激素，其他激素则控制果实成熟、休眠与衰老等过程。
• 生长素与向光性, 当光从一个方向照射时，茎尖产生的生长素会移动并聚集在背光侧而非受光侧，使背光侧细胞比受光侧细胞伸长更多，因此茎朝光源弯曲。
• 植物激素的应用, 以生长素为基础的合成植物激素被商业化用于促进插条生根后再种植、通过在未受精情况下诱发子房发育来产生无籽果实、控制果实成熟的时间以便运输与销售，以及在浓度高得多的情况下作为选择性除草剂。
• 反应的重要性, 向性反应帮助植物调整叶片与茎的位置以捕获更多光进行光合作用，引导根系伸向富含水分与矿物质的土壤，并使植株牢固扎根，这些都提高了植物在固定位置存活与繁殖的机会。
• 向地性的机制, 当根被横放时，重力使根冠细胞内致密的平衡石沉降到下侧，一般认为这会触发生长素的重新分布，使更多生长素积聚在根的下侧；由于根细胞在此浓度下的生长素受到抑制而非促进，下侧伸长较少，根因而向下弯曲。
• 向水性与向触性, 向水性是根朝向水分来源的生长反应，在极干燥的土壤中可能超过向地性，使根朝一侧向水生长而非笔直向下；向触性是对触碰的生长反应，见于攀缘植物的卷须在一侧受到接触刺激后缠绕支撑物生长。
• 感性运动与向性的比较, 感性运动，例如含羞草受触碰时叶片迅速合拢，或气孔的开闭，是植物对刺激的一种反应，其表现不取决于刺激来自哪个方向，而是由特定细胞内膨压的快速变化而非生长不均引起的，这与向性不同。

快速回想清单

1. 你能定义并解释反应的类型吗？
2. 你能定义并解释正向性与负向性吗？
3. 你能定义并解释植物激素吗？
4. 你能定义并解释生长素与向光性吗？
5. 你能定义并解释植物激素的应用吗？
6. 你能定义并解释反应的重要性吗？
7. 你能定义并解释向地性的机制吗？
8. 你能定义并解释向水性与向触性吗？
9. 你能定义并解释感性运动与向性的比较吗？

常见问题

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来源:SRC-DSKP-EN