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理的兩個實驗．
實驗一：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．根據上述實驗結果，得出實驗結論：

 

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實驗二：水平放置的胚根彎曲向下生長，與根冠近地側的Ca²⁺濃度明顯高于遠地側有關．研究表明，根總是朝著Ca²⁺濃度高的方向彎曲生長．為驗證這一結論，有人設計了下列實驗方案．請根據提供的實驗材料和用具，寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結果，并回答問題．
（1）實驗材料和用具：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）實驗步驟：
第一步：取若干個培養(yǎng)皿，在每個培養(yǎng)皿中放置適量的萌發(fā)玉米種子，按實驗一中乙組的方法處胚根一定時間后，移去根冠外的瓊脂帽．
第二步：
（3）實驗結果：

 

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（4）科學家進一步證實，根冠中生長素的分布受Ca²⁺濃度影響，當胚根水平放置時，重力誘導Ca²⁺向根冠下側移動，導致近地側的生長素濃度比遠地側高．請分析胚根的生長素分布與向重力生長的關系：

 

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Answer 1

考點：生長素的產生、分布和運輸情況,生長素的作用以及作用的兩重性

專題：

分析：實驗一是根據已知實驗推測實驗結論，難度中等，結合題目“提示”即可得出正確結論．胚根具有向重力生長的特性，但是當胚根的根冠外的EDTA去除了與其鄰接部位的Ca²⁺，根的向重力性就表現不出來了，說明胚根向重力生長與根冠部位的Ca²⁺有關．為了驗證根總是朝著Ca2+濃度高的方向彎曲生長，而根冠近地側的Ca²⁺濃度明顯高于遠地側，所以首先要去除根冠上的Ca²⁺，用EDTA處理根冠，然后應在根冠的遠地側放置有Ca²⁺的瓊脂塊，使根遠地側Ca²⁺高于近地側，從而顯現出根彎曲向上生長的現象．當然實驗中應注意要設計對照實驗．

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材料），首先要搞清楚已知的試驗一中甲、乙兩組的試驗不同條件和引起的不同現象．甲組沒有改變胚根的任何物質（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．
（2）根據題目要求由已知的結論要做論證試驗，必須注意試驗所用材料、用具的選擇及設計過程中對比試驗的作用．
已知水平放置的胚根彎曲向下生長與根冠近地側的Ca²⁺濃度明顯高于遠地側有關，研究表明根總是朝著Ca²⁺濃度高的方向彎曲生長．那么設計一個試驗將根制造出兩側不同Ca²⁺濃度的材料，并且要對照即兩側濃度仍相同的情況．需要突破的是對于未處理的相同胚芽鞘而言，可能其根冠均有Ca²⁺分布，會造成試驗的誤差與結論的錯誤，試驗第一步已經處理，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⁺．
試驗中要有對照處理，即一組要使胚根兩側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，編號為A組和B組，在A組的胚根上方放一個空白瓊脂塊（仍保持兩側Ca²⁺濃度一致），在B組的胚根上方放一個含Ca²⁺的瓊脂塊（使上側遠地側Ca²⁺濃度高于近地側）．最后將胚根水平放置培養(yǎng)一段時間，觀察胚根的生長方向．
（3）試驗結果預測的是：A組胚根仍水平生長，B組已彎曲向上生長．此時應該注意的是所得結果應該符合需要論證得試驗結果．否則試驗就是失敗．
（4）把生長素與Ca²⁺關聯(lián)起來，生長素的作用具有雙重性，即在一定范圍內隨著生長素濃度的升高，表現出促進植物生長，超過這個濃度則抑止生長．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，對根的生長表現為抑止，而對莖的生長則是促進；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，重力誘導Ca²⁺向根冠下側移動，導致胚根近地側生長素濃度比遠地側高，則可以得出胚根的生長素分布與向重力生長的關系簡述如下：生長素對根生長的作用具有兩重性，低濃度生長素可促進生長，高濃度則抑止生長．對根來說，生長素的最適濃度低，近地側的生長素濃度過高，生長慢；遠地側的生長素濃度較低，生長快，因而胚根彎曲向下生長．
故答案為：
實驗一結論：胚根向重力（下）生長與（根冠部位的）Ca²⁺有關．
實驗二
（2）實驗步驟：
第二步：將培養(yǎng)皿均分成兩組，編號為A組、B組．
第三步：在A組的胚根上方放一個空白瓊脂塊，在B組的胚根上方放一個含Ca²⁺的瓊脂塊．

第四步：將胚根水平放置培養(yǎng)一定時間后，觀察胚根的生長方向．
（3）實驗結果：當A組胚根仍在水平生長時，B組胚根已彎曲向上生長．
（4）生長素對根生長的作用具有兩重性，低濃度生長素可促進生長，高濃度則抵制生長．對根來說，生長素的最適濃度低，近地側的生長素濃度過高，生長慢；遠地側的生長素濃度較低，生長快，因而胚根彎曲向下生長．

點評：該題目通過創(chuàng)設一個新情境，考查分析、綜合運用所學知識及實驗設計能力，體現了高考命題“源于課本，高于課本”的理念．