生长素的生理作用研究

2019-06-26赵艳萍魏佳乐

乡村科技 2019年9期

关键词：生长素促进作用区间

赵艳萍魏佳乐

（山西省孝义中学校，山西吕梁 032300）

1 生长素的生理作用

生长素在植物体内起作用的方式与动物体内的激素相似，其不直接参与细胞代谢，而是给细胞传达一种调节代谢的信息。

2 生长素的两重性

生长素的作用表现出两重性：既能促进生长，也能抑制生长；既能促进发芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。

图1 生长素对根生长作用的函数曲线

若运用数学知识，把描述根的图像看作函数f（x）的图像，即表示生长素对根生长的作用f（x）随生长素浓度x的变化情况。求导函数f（x）得其导函数f’（x），分别令导函数f’（x）＞0、f’（x）＜0，即可得到函数f（x）的单调递增区间、单调递减区间。如图1所示，B点处为f’（x）=0的情况。在AC段内，f（x）始终大于0，用生物术语来讲，在此区间内生长素一直促进根的生长。而且在AB段，随生长素浓度x的增大，生长素对根生长的促进作用越来越强，并在B点达到最强，即B点对应生长素促进根生长的最适浓度。而在BC段，随生长素浓度x的增大，生长素对根生长的促进作用越来越弱。直至C点处f（x）=0，即所谓函数f（x）零点处，生长素对根的生长既不促进也不抑制。而后，f（x）＜0，随x增大，f（x）函数值越来越小，转为生物术语，即为生长素对根的生长不再促进转为抑制。而且随着生长素浓度x的增大，生长素对根生长的抑制作用越来越强。以上分析对于芽和茎同样适用。

3 生长素发挥作用的影响因素

3.1 生长素浓度

如图2所示，不同生长素浓度x对应的每一个函数，其函数值都不同，即生长素浓度不同，其发挥的作用也不同。

3.2 器官种类

3.2.1 同一生长素浓度对不同器官发挥的作用不同。如图2所示，将3个函数结合起来看，对于同一个生长素浓度x，3个函数对应的函数值不同，即同一生长素浓度对不同器官（根、芽、茎等）发挥的作用不同。

3.2.2 不同器官最适生长素浓度不同。如图2所示，点A、B、C分别对应3个函数的最大函数值，此时对应的3个生长素浓度x即为根、芽、茎生长的最适生长素浓度，且根＞芽＞茎。将此规律推广开来，可得出不同器官最适生长素浓度不同。

3.3 植物细胞的成熟情况

幼嫩细胞敏感度大于衰老细胞敏感度。

3.4 植物种类

如图3所示，对于不同种类的双子叶植物和单子叶植物，对应不同自变量生长素浓度x有不同的函数值f（x），即对应不同生长素浓度，不同种类植物受到生长素的调节作用不同。

图3 不同种类植物对应的函数

3.5 根的向地性和茎的背地性

图4 根的向地性和茎的背地性

首先，由于重力的因素，使得d点生长素浓度大于c点，同理，b点生长素浓度大于a点。而茎的敏感度小于根。结合图2，在一定范围内对应的函数中，随生长素浓度x的增大，茎所对应的函数值越来越大，即生长素随浓度的增大对茎的促进作用越来越强，所以生长素对茎的b端促进作用大于a端，使得茎背地生长；而根所对应的函数中，随生长素浓度x的增大，函数值一直减小直至为负，即生长素对根的促进作用越来越弱，直至变为抑制根的生长，所以生长素促进根的c端生长，抑制根的d端生长，使得根向地生长（见图4）。

如图5所示，若b端对应生长素浓度为m，那么a端生长素浓度应小于b端，且生长素对其促进作用小于b端，即a端自变量x和函数值f（x）均小于b端，所以推测a端对应生长素浓度应属于区间[0，m）。同理，若b端对应生长素浓度为g，那么a端生长素浓度应小于b端，且生长素对其促进作用小于b端，即a端自变量x和函数值f（x）均小于b端，所以推测a端对应生长素浓度应属于区间[0，g）。若b端对应生长素浓度为n，那么a端生长素浓度应小于b端，且生长素对其促进作用小于b端，即a端自变量x和函数值f（x）均小于b端，所以推测a端对应生长素浓度应属于区间[0，m）。若c端对应生长素浓度为n，那么d端生长素浓度应大于c端，且生长素对其为抑制作用，即d端自变量x大于c端，而函数值f（x）小于c端，所以推测d端对应生长素浓度应属于区间（i，+∞）。

图5 不同生长素浓度对植物不同部位的促进作用

4 生长素在实际生产生活中的应用

4.1 顶端优势的解除

一般生长素在浓度较低时促进植物生长，在浓度较高时抑制植物生长，甚至杀死植物。幼嫩的细胞对生长素敏感，老细胞则比较迟钝。不同的器官对生长素的反应敏感程度也不一样。例如，顶芽产生的生长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽附近生长素浓度较高。由于侧芽对生长素浓度比较敏感，因此其发育受到抑制，植株因而表现出顶端优势。去掉顶芽后，侧芽附近的生长素来源暂时受阻，浓度降低，于是抑制就被解除，侧芽萌动，加快生长。

顶端对侧芽的抑制程度随距离增加而减弱。因此，对下部侧芽的抑制比对上部侧芽的轻，许多树木因此形成宝塔形树冠。顶端优势强弱与表现方式的不同，造成植物生长姿态的差异。顶端优势在匍匐茎、块茎、球茎、鳞茎和根的生长上也有明显表现。顶端优势的强弱随植株年龄而变化，同时受营养和环境条件的影响。幼龄植物顶端优势强，老龄时减弱；光强过低，土壤通气不良或水分亏缺，顶端优势增强；氮素供应充足，顶端优势减弱。