Question

植物的根具有向重力生长的特性，下列是研究根向重力生长机理的两个实验。

实验一：将空白琼脂和含EDTA的琼脂做成帽状，分别套在甲、乙两组玉米胚根的根冠外（示意图如下）。提示：EDTA的作用是去除与其临接部位的Ca²⁺。

（1）将胚根水平放置培养一定时间后，观察到甲组胚根向重力(下)生长，乙组胚根水平生长。

根据上述实验结果，得结论：                                           。

（2）实验二：水平放置的胚根弯曲向下生长，与根冠近地侧的Ca²⁺浓度明显高于远地侧有关。研究表明，根总是朝着Ca²⁺浓度高的方向弯曲生长。为验证这一结论，有人设计了下列实验方案。请根据提供的实验材料和用具，写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，并回答问题。

实验材料和用具：胚根等长的萌发玉米种子，含EDTA的琼脂帽，含Ca²⁺的琼脂块，空白琼脂块，培养皿等。

实验步骤：

第一步：取若干个培养皿，在每个培养皿中放置适量的萌发玉米种子，按实验一中乙组的方法处理胚根一定时间后，移去根冠外的琼脂帽。

第二步：                                                           

第三步：                                                            

第四步：                                                           

请作图辅助说明：                                                   

（3）实验结果：                                                    。

(4)科学家进一步证实，根冠中生长素的分布受Ca²⁺浓度影响。当胚根水平放置时，重力诱导Ca²⁺向根冠下侧移动，导致近地侧的生长素浓度比远地侧高。请分析胚根的生长素分布与向重力生长的关系：                             。

Answer

（1）胚根向重力（下）生长与（根冠部位的）Ca2+有关。

(2)实验步骤：

第二步：将培养皿均分为两组，编号为A组、B组。

第三步：在A组的胚根上方放一个空白琼脂块，在B组的胚根上方放一个含Ca2+的琼脂块。

第四步：将胚根水平放置培养一定时间后，观察胚根的生长方向。

(3)实验结果：当A组胚根仍在水平生长时，B组胚根已弯曲向上生长。

(4)生长素对根生长的作用具有两重性，低浓度生长素可促进生长，高浓度则抑制生长。对根来说，生长素的最适浓度低，近地侧的生长素浓度过高，生长慢;远地侧的生长素浓度较低，生长快，因而胚根弯曲向下生长。

【解析】

试题分析：

（1）本题重在研究Ca2＋   、生长素分布与作用原理（而本题用胚根做试验材料），首先要搞清楚已知的试验一中甲、乙两组的试验不同条件和引起的不同现象。甲组没有改变胚根的任何物质（比如Ca2＋）的含量和分布，胚根向重力（下）生长；乙组中含EDTA的琼脂帽除去了胚根尖端周围与之临接部位的Ca2＋，胚根水平生长，由此可知胚根向重力生长与否与胚根尖端Ca2＋分布和含量有关。

（2）根据题目要求由已知的结论要做论证试验，必须注意试验所用材料、用具的选择及设计过程中对比试验的作用。

已知水平放置的胚根弯曲向下生长与根冠近地侧的Ca2＋浓度明显高于远地侧有关，研究表明根总是朝着Ca2＋浓度高的方向弯曲生长。那么我么就要设计一个试验将根制造出两侧不同Ca2＋浓度的材料，并且要对照即两侧浓度仍相同的情况。好在需要突破的是对于未处理的相同胚芽鞘而言，可能其根冠均有Ca2＋分布，这会造成试验的误差与结论的错误，试验第一步已经处理了，就是所有的胚根都用含EDTA的琼脂帽处理胚根，去除根冠周围的Ca2＋。

那么接下来就要继续做的是试验中要有对照处理，即一组要使胚根两侧Ca2＋浓度不同，一组则相同。所以第二步：将培养皿均分成两组，编号为A组和B组，在A组的胚根上方放一个空白琼脂块（仍保持两侧Ca2＋浓度一致），在B组的胚根上方放一个含Ca2＋的琼脂块（使上侧远地侧Ca2＋浓度高于近地侧）。最后将胚根水平放置培养一段时间，观察胚根的生长方向。

试验结果预测的是：A组胚根仍水平生长，B组已弯曲向上生长。此时应该注意的是所得结果应该符合需要论证得试验结果。否则试验就是失败得。这就是论证性研究试验与在不知结论情况下做的研究试验的不同处了。前者要符合已知结论才能算试验的成功，后者则是不定向的，据正确的试验过程所得结果而定。

最后，把生长素与Ca2＋关联起来就要注意了。我们知道生长素的作用由双重性，即在一定范围内随着生长素浓度的升高，表现出促进植物生长，超过这个浓度则抑止生长。植物的不同部位生长素作用的最适浓度不同（根所要求得最适浓度10－10mol/l %，茎要求的最适浓度10－4mol/l）,即一定浓度的生长素，对根的生长表现为抑止，而对茎的生长则是促进；超过一定浓度，茎的生长亦将受到抑止。）由上胚根水平放置时，重力诱导Ca2＋向根冠下侧移动，导致胚根近地侧生长素浓度比远地侧高，则我们可以得出胚根的生长素分布与向重力生长的关系简述如下：生长素对根生长的作用具有两重性，低浓度生长素可促进生长，高浓度则抑止生长。对根来说，生长素的最适浓度低，近地侧的生长素浓度过高，生长慢；远地侧的生长素浓度较低，生长快，因而胚根弯曲向下生长

考点：主要考查植物生长素的发现、植物的向性运动及科学研究方法等的相关内容。意在考查考生能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力；理论联系实际，综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题的能力。