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AHL: 植物激素相互作用

IB 生物 高级水平· 主题 C：相互作用与相互依存，单元 3 AHL· 20 分钟阅读

1. 协同相互作用 vs 拮抗相互作用★★☆☆☆HL 专属⏱ 5 min

植物响应很少依赖单一激素。相反，多种激素相互作用产生协调的结果。根据组合效应与单个激素效应的比较，相互作用可分为不同类型。

📘 定义

激素相互作用

多种植物激素对某一生物过程的组合效应，不同于任一单一激素单独作用产生的效应。

例:

生长素和赤霉素协同作用，促进茎伸长。

📐 例题

研究者测量矮生豌豆植株的茎伸长量：仅生长素处理后伸长4 cm，仅赤霉素处理后伸长5 cm，两种激素共同处理后伸长11 cm。请对该相互作用进行分类。

  1. 1

    步骤1：将组合效应与单个效应的总和进行比较

  2. 2

    单个伸长量总和 = 4 cm + 5 cm = 9 cm。组合效应（11 cm）大于单个效应的总和。

  3. 3

    步骤2：对相互作用分类：任何组合效应大于单个激素单独效应的都归类为协同相互作用。

Exam tip:

解读实验数据时，始终要将组合响应与单个响应进行比较，才能对相互作用类型分类。

2. 生长素与细胞分裂素的相互作用★★★☆☆HL 专属⏱ 6 min

生长素与细胞分裂素的相互作用是记录最充分的激素相互作用之一，它调控顶端优势和植物组织培养中的器官发生。

📘 定义

比例依赖性器官发生

组织培养中根或芽的发育取决于生长素与细胞分裂素的比例，而非仅它们的绝对浓度。

例:

生长素浓度相对高于细胞分裂素时会形成根，而细胞分裂素浓度相对高于生长素时会形成芽。

📐 例题

预测将植物外植体培养在以下培养基上的结果：(a) 生长素:细胞分裂素比例高 (b) 生长素:细胞分裂素比例低 (c) 生长素和细胞分裂素浓度相等。

  1. 1

    步骤1：回忆器官发生中生长素-细胞分裂素相互作用的核心规则：高生长素促进根发育，高细胞分裂素促进芽发育。

  2. 2

    (a) 生长素:细胞分裂素比例高：该比例有利于生长素，因此会发育出根组织。

  3. 3

    (b) 生长素:细胞分裂素比例低（细胞分裂素浓度高）：该比例有利于细胞分裂素，因此会发育出芽组织。

  4. 4

    (c) 生长素和细胞分裂素比例相等：两种激素都不占优势，因此会生长出未分化的愈伤组织。

Exam tip:

该相互作用是常见的3-5分简答题，一定要记住比例规则。

3. 种子萌发中赤霉素与ABA的拮抗作用★★★☆☆HL 专属⏱ 7 min

赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）通过拮抗作用共同调控种子休眠和萌发。这种相互作用确保种子只在环境条件适宜时萌发。

📐 例题

解释吸水后GA和ABA如何相互作用调控大麦种子萌发。

  1. 1

    步骤1：休眠的干种子ABA浓度高，ABA维持休眠并抑制胚生长。

  2. 2

    步骤2：种子吸水后，大麦胚产生赤霉素，扩散到种子的糊粉层。

  3. 3

    步骤3：赤霉素触发糊粉层产生淀粉酶，将储存的淀粉分解为葡萄糖，为胚生长提供能量。

  4. 4

    步骤4：ABA通过抑制淀粉酶产生对抗赤霉素。当适宜条件下ABA水平下降后，GA的作用占主导，萌发开始进行。

4. 脱落过程中生长素与乙烯的相互作用★★☆☆☆HL 专属⏱ 4 min

叶片和果实脱落（自然脱落）受生长素和乙烯的相互作用调控。这种相互作用依赖衰老，因此只有老组织会脱落。

幼嫩健康叶片持续产生生长素，生长素运输到叶柄基部的离层区，抑制脱落并使离层区对乙烯不敏感。随着叶片衰老，生长素合成下降。

📐 例题

解释为什么将未成熟苹果和成熟香蕉密封在袋子中储存会加速苹果成熟。

  1. 1

    步骤1：成熟果实会产生大量乙烯，这是一种气态激素，可触发果实成熟。

  2. 2

    步骤2：乙烯刺激未成熟果实产生更多乙烯，形成正反馈循环，加速成熟过程。

  3. 3

    步骤3：密封袋会留住乙烯气体，提高未成熟苹果周围的乙烯浓度，从而加速成熟过程。

5. 常见陷阱

错误做法:

认为ABA直接导致叶片脱落

原因:

ABA在脱落过程中没有直接作用；脱落由生长素和乙烯调控

正确做法:

将脱落描述为：低生长素使离层区对乙烯敏感，乙烯触发脱落

错误做法:

记住组织培养中高生长素会形成芽

原因:

比例是反过来的：细胞分裂素相对生长素浓度更高时促进芽生长

正确做法:

使用记忆口诀：'高生长素长根，高细胞分裂素长芽'来记住比例规则

错误做法:

将协同作用定义为等于单个效应的总和

原因:

协同作用要求组合效应大于每种激素单独作用的效应

正确做法:

将协同作用表述为：组合效应大于任一单个效应的相互作用

错误做法:

认为赤霉素和ABA始终是拮抗关系

原因:

它们仅在种子休眠的情境下是拮抗关系，并非在所有过程中

正确做法:

仅在种子萌发（大纲核心案例）中描述它们的拮抗作用

6. 速查表

相互作用类型

激素

过程

结果

协同

Auxin + Gibberellin

茎伸长

生长增强

比例依赖性

Auxin:Cytokinin

组织培养

高生长素 = 根；高细胞分裂素 = 芽

平衡协同

Auxin + Cytokinin

组织培养

未分化愈伤组织生长

拮抗

Gibberellin:ABA

种子萌发

GA = 打破休眠；ABA = 维持休眠

拮抗

Auxin:Ethylene

叶片脱落

生长素 = 抑制；乙烯 = 促进

正协同

Ethylene

果实成熟

加速相邻果实的成熟过程

7. 常见问题

我需要为考试记住所有可能的激素相互作用吗？

不需要，你只需要掌握本主题涵盖的核心相互作用：生长素-细胞分裂素、赤霉素-ABA、生长素-乙烯。重点关注它们的相互作用如何调控核心过程，而非罕见的次要相互作用。

真题中的出现

AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。

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    组织培养中生长素与细胞分裂素的相互作用

  • 2023 · 1

    休眠中赤霉素与ABA的相互作用

  • 2022 · 2

    叶片脱落的激素调控

深入阅读

下一步

理解植物激素相互作用是探索植物对非生物胁迫的响应、农业生物技术应用以及植物与环境生态相互作用的基础。本主题建立在你已有的基础激素功能和细胞信号知识之上，为你进一步学习植物适应和现代作物改良做好准备。掌握核心激素相互作用和实验数据解读是在IB生物HL拓展回答题中取得高分的关键。