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植物的向光性
植物生長(zhǎng)器官受單方向光照射而引起生長(zhǎng)彎曲的現(xiàn)象稱(chēng)為向光性。以下是小編為大家收集的植物的向光性，歡迎大家借鑒與參考，希望對(duì)大家有所幫助。
你知道植物的向光性嗎？你知道植物為什么會(huì)向著有陽(yáng)光的方向生長(zhǎng)嗎？我在《我們愛(ài)科學(xué)》雜志上提到植物會(huì)向著有光的方向生長(zhǎng)，為了證實(shí)這個(gè)說(shuō)法，我決定親自做實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。
首先，我準(zhǔn)備了一顆綠豆種子，一只裝有泥土的植被、一個(gè)小紙箱和三塊硬紙板，接著把綠豆種子埋進(jìn)泥土中，再用硬紙板在紙杯里隔幾個(gè)方格，形成一個(gè)簡(jiǎn)單的迷宮，在紙箱的一面開(kāi)一個(gè)窗口，把紙杯放在紙箱里面遠(yuǎn)離窗口的一角，最后把紙箱封好并放在陽(yáng)臺(tái)上。兩個(gè)星期后綠豆芽從小紙箱窗口探出頭來(lái)了！我急忙打開(kāi)紙箱，被那一幕給驚呆了，原來(lái)，綠豆芽竟彎彎曲曲地繞過(guò)圍成迷宮的硬紙板到達(dá)窗口。
這是為什么呢？原來(lái)，植物是具有向光性的。植物的向光性是因?yàn)樯L(zhǎng)素不均勻。生長(zhǎng)素也指植物體內(nèi)的生長(zhǎng)激素，能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)速度，可它不喜歡陽(yáng)光，所以總是藏在植物背光的一面。背光的一面生長(zhǎng)素過(guò)多，植物的生長(zhǎng)速度就加快，植物就會(huì)向光彎曲。
還有些植物自己會(huì)“追”著陽(yáng)光生長(zhǎng)，如向日葵，它的莖上的葉子就能得到更多陽(yáng)光，加速光合作用，花追著向光的一面就能讓自己更加鮮艷芬芳，吸引更多的昆蟲(chóng)來(lái)傳授花粉。
植物身上對(duì)光最敏感的部分是嫩莖尖，胚芽梢和幼苗。哪怕在我們?nèi)庋劾锟雌饋?lái)那點(diǎn)點(diǎn)微弱的光線，他們也能捕捉到。這就是植物向著陽(yáng)光生長(zhǎng)的秘密！
擴(kuò)展資料：
定義
向光性是向性的一種，指生物的生長(zhǎng)受光源的方向而影響的性質(zhì)，常見(jiàn)于植物之中。植物向光生長(zhǎng)，有利于獲得更大面積、更多的光照，有利于光合作用，維持植物更好的生長(zhǎng)。
解釋
達(dá)爾文根據(jù)實(shí)驗(yàn)提出，胚芽鞘尖端受單側(cè)光刺激后，就會(huì)向下面的伸長(zhǎng)區(qū)傳遞某種“影響”，造成伸長(zhǎng)區(qū)背光面比向光面生長(zhǎng)快，因而會(huì)有胚芽鞘向光性彎曲。
1910年，鮑森詹森的實(shí)驗(yàn)證明，胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過(guò)瓊脂片傳遞給下端。胚芽鞘是可以直接傳遞（生長(zhǎng)素），但是無(wú)法直接證明是傳遞了某種化學(xué)物質(zhì)，也許是產(chǎn)生了某種刺激。而通過(guò)瓊脂就可以證明是產(chǎn)生了一種化學(xué)物質(zhì)
1914年拜爾的實(shí)驗(yàn)證明，初步證明“影響”是一種化學(xué)物質(zhì)。頂尖產(chǎn)生的刺激可能是一種化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長(zhǎng)。
1928年荷蘭科學(xué)家溫特的實(shí)驗(yàn)證明了“影響”確實(shí)是一種化學(xué)物質(zhì)。溫特在實(shí)驗(yàn)中，把切下的胚芽尖端放在瓊脂塊上，幾小時(shí)以后，移去胚芽的尖端，再將這塊瓊脂切成小塊，放在切去尖端的胚芽切面的一側(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這個(gè)胚芽會(huì)向放瓊脂塊的對(duì)側(cè)彎曲生長(zhǎng)，如果把沒(méi)有接觸過(guò)胚芽尖端的瓊脂小塊，放在切去尖端的胚芽切面的一側(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這個(gè)胚芽既不生長(zhǎng)也不彎曲，由此說(shuō)明，胚芽鞘的尖端確實(shí)產(chǎn)生了某種物質(zhì)，這種物質(zhì)從尖端運(yùn)輸?shù)较虏�，并且能夠促使胚芽鞘下面某些部分的生長(zhǎng)。
1931年科學(xué)家首次提取成功生長(zhǎng)素-吲哚乙酸。
實(shí)例
植物的向光性以嫩莖尖、胚芽鞘和暗處生長(zhǎng)的幼苗最為敏感。生長(zhǎng)旺盛的向日葵、棉花等植物的莖端還能隨太陽(yáng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。燕麥、小麥、玉米等禾本科植物的黃化苗以及豌豆、向日葵的上下胚軸，都常用作向光性的研究材料。向光性是植物的一種生態(tài)反應(yīng)，如莖葉的向光性，能使葉子盡量處于吸收光能的最適位置進(jìn)行光合作用。
分類(lèi)
正向光性
植物的上部分受光照影響引起生長(zhǎng)趨向于光照一側(cè)的現(xiàn)象。
負(fù)向光性
王忠（1999）用透明容器(如玻璃缸)水培剛萌發(fā)的水稻等，并以單側(cè)光照射根，也觀察到根具有負(fù)向光性，即種子根向背光的一面傾斜生長(zhǎng)(與水平面夾角約60°)。
實(shí)驗(yàn)與研究表明，根具有負(fù)向光性，且負(fù)向光性與向重性的控制機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立存在。(石黑和岡田，1994)
橫向光性
植物器官與射來(lái)的光線垂直的特性。
溫特假說(shuō)
傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，植物的向光性反應(yīng)是由于生長(zhǎng)素濃度的差異分布而引起的。溫特用生物測(cè)定法顯示生長(zhǎng)素活性的分布比率為向光面32%，背光面68%(相對(duì)比值為27∶57)。這是喬羅尼－溫特假說(shuō)的主要依據(jù)。這個(gè)假說(shuō)認(rèn)為，植物向光性是由于光照下生長(zhǎng)素自頂端向背光側(cè)運(yùn)輸，背光側(cè)的生長(zhǎng)素濃度高于向光側(cè)，使背側(cè)生長(zhǎng)較快而導(dǎo)致莖葉向光彎曲的緣故。
20世紀(jì)70年代，有人分別采用生物測(cè)定法和物理化學(xué)方法重復(fù)了溫特的實(shí)驗(yàn)，用生物測(cè)定法得到了與溫特類(lèi)似的數(shù)據(jù)，但物理化學(xué)方法顯示，向光側(cè)和背光側(cè)的生長(zhǎng)素含量沒(méi)有明顯差異。這使人推測(cè)，溫特采用的生物測(cè)定法由于專(zhuān)一性差，所測(cè)出瓊脂塊中的刺激生長(zhǎng)的物質(zhì)可能不單純是IAA，還可能包括生長(zhǎng)抑制物質(zhì)。
光源選擇
對(duì)向光性起主要作用的光是420～480nm的藍(lán)光，其峰值在445nm左右，其次是360～380nm紫外光，峰值約在370nm。從作用光譜推測(cè)，其光敏受體為藍(lán)光受體。
各向光性
真菌向光性
以綠色向日葵為材料的測(cè)定結(jié)果指出，IAA在下胚軸兩側(cè)的含量相同，但抑制物質(zhì)黃質(zhì)醛則是向光側(cè)含量高；此后從蘿卜苗下胚軸中分離與鑒定出蘿卜寧和蘿卜酰胺，用蘿卜寧單側(cè)處理可導(dǎo)致黃化蘿卜苗下胚軸生長(zhǎng)失衡，處理側(cè)生長(zhǎng)受抑；從玉米胚芽鞘中分離與鑒定出6-甲氧基-2-苯并噻唑啉酮等生長(zhǎng)抑制物質(zhì)，并發(fā)玉米胚芽鞘中向光側(cè)的MBOA含量較背光側(cè)高1.5倍，而向光側(cè)與背光側(cè)IAA含量無(wú)明顯差異；外施MBOA或類(lèi)似物，能導(dǎo)致胚芽鞘發(fā)生類(lèi)似向光彎曲生長(zhǎng)的現(xiàn)象，處理側(cè)生長(zhǎng)慢。另外，還發(fā)現(xiàn)這些抑制劑的濃度不僅在向光側(cè)增加，而且與光強(qiáng)呈正相關(guān)。由此表明，向光性反應(yīng)并非是背光側(cè)IAA含量大于向光側(cè)所致，而是由于向光側(cè)的生長(zhǎng)抑制物質(zhì)多于背光側(cè)，向光側(cè)的生長(zhǎng)受到抑制的緣故。生長(zhǎng)抑制劑抑制生長(zhǎng)的原因可能是妨礙了IAA與IAA受體結(jié)合，減少I(mǎi)AA誘導(dǎo)與生長(zhǎng)有關(guān)的mRNA的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的合成。還有試驗(yàn)表明，生長(zhǎng)抑制物質(zhì)能阻止表皮細(xì)胞中微管的排列，引起器官的不均衡生長(zhǎng)。
向日葵向光性
向日葵的生長(zhǎng)素主要在莖尖形成，并向基部運(yùn)輸。生長(zhǎng)素的分布受到光的影響：向光的一側(cè)生長(zhǎng)素濃度低，背光的一側(cè)濃度高。這樣，向光的一側(cè)生長(zhǎng)區(qū)生長(zhǎng)較慢，背光的一側(cè)生長(zhǎng)區(qū)生長(zhǎng)較快，由此莖就產(chǎn)生了向光性彎曲。向日葵的莖的生長(zhǎng)區(qū)內(nèi)含有較高濃度的葉黃氧化素。這種物質(zhì)與生長(zhǎng)素相反，會(huì)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)�？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)光由一側(cè)照射30分鐘后，在向日葵幼苗生長(zhǎng)區(qū)的兩側(cè)，其葉黃氧化素的濃度分布為：向光的一側(cè)濃度高，背光的一側(cè)濃度低。這正好與生長(zhǎng)素的濃度分布規(guī)律相反。所以，向日葵的向光性是生長(zhǎng)素與葉黃氧化素共同作用的結(jié)果。
主要影響
植物的向光性是植物向性運(yùn)動(dòng)之一。植物器官的向光性又分為正向光性、負(fù)向光性、橫向光性（指器官與射來(lái)的光線垂直的特性），但一般植物的莖向光彎曲，呈正向光性。實(shí)驗(yàn)證明，正向光性運(yùn)動(dòng)與生長(zhǎng)素分布有關(guān)，高級(jí)中學(xué)《生物》（全一冊(cè)）中對(duì)此作了說(shuō)明：光線能使生長(zhǎng)素在背光一側(cè)比向光一側(cè)分布多，因此，背光側(cè)比向光側(cè)生長(zhǎng)得快，……使植物的莖顯示出向光性。但是，光是如何造成生長(zhǎng)素分布不均勻的，在一些教學(xué)輔導(dǎo)書(shū)及高校教材中對(duì)此說(shuō)法各異，至今尚無(wú)定論。主要有以下幾種觀點(diǎn)：
側(cè)向運(yùn)輸觀點(diǎn)
在單側(cè)光作用下，生長(zhǎng)素自莖的頂端向背光面?zhèn)认蜓乇”诮M織向下運(yùn)輸，背光側(cè)的生長(zhǎng)素濃度高于向光側(cè)，背光側(cè)的細(xì)胞生長(zhǎng)大于向光的一側(cè)，這一生長(zhǎng)差異引起向光彎曲。溫特（1928年）證明燕麥胚芽鞘經(jīng)單側(cè)照光后，背光一側(cè)胚芽鞘尖擴(kuò)散到瓊脂的生長(zhǎng)素含量差不多等于向光一側(cè)的2倍。并推測(cè)，生長(zhǎng)素移動(dòng)是由于單向光導(dǎo)致胚芽鞘尖不同部位產(chǎn)生電勢(shì)差，向光的一側(cè)帶負(fù)電荷，背光的一側(cè)帶正電荷，吲哚乙酸呈弱酸性，其陰離子向背光一側(cè)移動(dòng)，使背光側(cè)生長(zhǎng)素含量高，生長(zhǎng)較快，植株就呈現(xiàn)向光性生長(zhǎng)。但這一途徑至今還沒(méi)有被證實(shí)。
橫向轉(zhuǎn)移觀點(diǎn)
W.Briggs和他的同事們用玉米胚芽鞘做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果說(shuō)明，在單方向照光下，生長(zhǎng)素從照光一側(cè)向背光側(cè)移動(dòng)。換言之，單側(cè)光對(duì)生長(zhǎng)素的分布影響就在于能促進(jìn)生長(zhǎng)素沿薄壁組織從向光一側(cè)轉(zhuǎn)移到背光一側(cè)，結(jié)果背光側(cè)的生長(zhǎng)素比向光側(cè)的多。
生長(zhǎng)抑制劑作用觀點(diǎn)
Hasegawa等（1975年）提出了不同的看法。他們重復(fù)了溫特的試驗(yàn)，結(jié)果證明，用生物測(cè)定法測(cè)出燕麥胚芽鞘背光一側(cè)擴(kuò)散的生長(zhǎng)素確是多于向光一側(cè)的，兩者相對(duì)活性與溫特的數(shù)據(jù)相同，但用物理化學(xué)法測(cè)定兩側(cè)擴(kuò)散的生長(zhǎng)素含量并沒(méi)有區(qū)別。經(jīng)過(guò)層析分析，發(fā)現(xiàn)瓊脂塊中至少有兩種抑制物，向光一側(cè)的抑制物活性高于背光一側(cè)的。因此，他們認(rèn)為，燕麥胚芽鞘在單側(cè)光照射后向光彎曲，并不是因背光一側(cè)生長(zhǎng)素含量大于向光一側(cè)，而是由于向光一側(cè)的生長(zhǎng)抑制物比背光一側(cè)的多，造成生長(zhǎng)速度差異而引起向光彎曲。近年來(lái)，一些科學(xué)家提出，這些抑制物質(zhì)主要是蘿卜寧、蘿卜酰胺、黃質(zhì)醛等。
其他觀點(diǎn)
也有人認(rèn)為，向光性產(chǎn)生的原因是：在單側(cè)光刺激下，生長(zhǎng)素在向光側(cè)和背光側(cè)的不對(duì)稱(chēng)運(yùn)輸及向光側(cè)生長(zhǎng)抑制物質(zhì)活性增強(qiáng)兩種現(xiàn)象同時(shí)存在，造成了莖的向光側(cè)生長(zhǎng)較慢。也就是說(shuō)，植物的向光性不純粹是生長(zhǎng)素的作用，而是生長(zhǎng)促進(jìn)物和生長(zhǎng)抑制物兩種化合物作用的總反應(yīng)。LamS.L和A.C.Leopld通過(guò)研究向日葵綠色幼苗的向光性后提出了綠葉調(diào)節(jié)向光性的另外一種見(jiàn)解，他們認(rèn)為，在照光的和遮蔭的葉片中生長(zhǎng)素以及生長(zhǎng)素運(yùn)輸抑制劑的實(shí)驗(yàn)表明，在綠色幼苗中向光彎曲主要是由葉片提供的極性運(yùn)輸?shù)纳L(zhǎng)素所調(diào)節(jié)的，而不需要側(cè)向的生長(zhǎng)素運(yùn)輸。
上述幾種觀點(diǎn)都能在一定程度上對(duì)植物的向光性作出解釋?zhuān)既狈Ω姓f(shuō)服力的證據(jù)。向光性產(chǎn)生的機(jī)理仍在研究之中，隨著科學(xué)的發(fā)展和科技手段的現(xiàn)代化，這一疑難問(wèn)題將會(huì)得到科學(xué)而圓滿的解釋。
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