植物的向光性

　　植物生長器官受單方向光照射而引起生長彎曲的現(xiàn)象稱為向光性。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向著有陽光的方向生長嗎？我在《我們愛科學》雜志上提到植物會向著有光的方向生長，為了證實這個說法，我決定親自做實驗來驗證。

　　首先，我準備了一顆綠豆種子，一只裝有泥土的植被、一個小紙箱和三塊硬紙板，接著把綠豆種子埋進泥土中，再用硬紙板在紙杯里隔幾個方格，形成一個簡單的迷宮，在紙箱的一面開一個窗口，把紙杯放在紙箱里面遠離窗口的一角，最后把紙箱封好并放在陽臺上。兩個星期后綠豆芽從小紙箱窗口探出頭來了！我急忙打開紙箱，被那一幕給驚呆了，原來，綠豆芽竟彎彎曲曲地繞過圍成迷宮的硬紙板到達窗口。

　　這是為什么呢？原來，植物是具有向光性的。植物的向光性是因為生長素不均勻。生長素也指植物體內(nèi)的生長激素，能促進植物的生長速度，可它不喜歡陽光，所以總是藏在植物背光的一面。背光的一面生長素過多，植物的生長速度就加快，植物就會向光彎曲。

　　還有些植物自己會“追”著陽光生長，如向日葵，它的莖上的葉子就能得到更多陽光，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，吸引更多的昆蟲來傳授花粉。

　　植物身上對光最敏感的部分是嫩莖尖，胚芽梢和幼苗。哪怕在我們?nèi)庋劾锟雌饋砟屈c點微弱的光線，他們也能捕捉到。這就是植物向著陽光生長的秘密！

　　擴展資料：

　　定義

　　向光性是向性的一種，指生物的生長受光源的方向而影響的性質(zhì)，常見于植物之中。植物向光生長，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。

　　解釋

　　達爾文根據(jù)實驗提出，胚芽鞘尖端受單側(cè)光刺激后，就會向下面的伸長區(qū)傳遞某種“影響”，造成伸長區(qū)背光面比向光面生長快，因而會有胚芽鞘向光性彎曲。

　　1910年，鮑森詹森的實驗證明，胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下端。胚芽鞘是可以直接傳遞（生長素），但是無法直接證明是傳遞了某種化學物質(zhì)，也許是產(chǎn)生了某種刺激。而通過瓊脂就可以證明是產(chǎn)生了一種化學物質(zhì)

　　1914年拜爾的實驗證明，初步證明“影響”是一種化學物質(zhì)。頂尖產(chǎn)生的刺激可能是一種化學物質(zhì)，這種化學物質(zhì)的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長。

　　1928年荷蘭科學家溫特的實驗證明了“影響”確實是一種化學物質(zhì)。溫特在實驗中，把切下的胚芽尖端放在瓊脂塊上，幾小時以后，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)，結果發(fā)現(xiàn)這個胚芽會向放瓊脂塊的對側(cè)彎曲生長，如果把沒有接觸過胚芽尖端的瓊脂小塊，放在切去尖端的胚芽切面的一側(cè)，結果發(fā)現(xiàn)這個胚芽既不生長也不彎曲，由此說明，胚芽鞘的尖端確實產(chǎn)生了某種物質(zhì)，這種物質(zhì)從尖端運輸?shù)较虏�，并且能夠促使胚芽鞘下面某些部分的生長。

　　1931年科學家首次提取成功生長素-吲哚乙酸。

　　實例

　　植物的向光性以嫩莖尖、胚芽鞘和暗處生長的幼苗最為敏感。生長旺盛的向日葵、棉花等植物的莖端還能隨太陽而轉(zhuǎn)動。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，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行光合作用。

　　分類

　　正向光性

　　植物的上部分受光照影響引起生長趨向于光照一側(cè)的現(xiàn)象。

　　負向光性

　　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，也觀察到根具有負向光性，即種子根向背光的一面傾斜生長(與水平面夾角約60°)。

　　實驗與研究表明，根具有負向光性，且負向光性與向重性的控制機構相互獨立存在。(石黑和岡田，1994)

　　橫向光性

　　植物器官與射來的光線垂直的特性。

　　溫特假說

　　傳統(tǒng)的觀點認為，植物的向光性反應是由于生長素濃度的差異分布而引起的。溫特用生物測定法顯示生長素活性的分布比率為向光面32%，背光面68%(相對比值為27∶57)。這是喬羅尼－溫特假說的主要依據(jù)。這個假說認為，植物向光性是由于光照下生長素自頂端向背光側(cè)運輸，背光側(cè)的生長素濃度高于向光側(cè)，使背側(cè)生長較快而導致莖葉向光彎曲的緣故。

　　20世紀70年代，有人分別采用生物測定法和物理化學方法重復了溫特的實驗，用生物測定法得到了與溫特類似的數(shù)據(jù)，但物理化學方法顯示，向光側(cè)和背光側(cè)的生長素含量沒有明顯差異。這使人推測，溫特采用的生物測定法由于專一性差，所測出瓊脂塊中的刺激生長的物質(zhì)可能不單純是IAA，還可能包括生長抑制物質(zhì)。

　　光源選擇

　　對向光性起主要作用的光是420～480nm的藍光，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，其光敏受體為藍光受體。

　　各向光性

　　真菌向光性

　　以綠色向日葵為材料的測定結果指出，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)處理可導致黃化蘿卜苗下胚軸生長失衡，處理側(cè)生長受抑；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含量無明顯差異；外施MBOA或類似物，能導致胚芽鞘發(fā)生類似向光彎曲生長的現(xiàn)象，處理側(cè)生長慢。另外，還發(fā)現(xiàn)這些抑制劑的濃度不僅在向光側(cè)增加，而且與光強呈正相關。由此表明，向光性反應并非是背光側(cè)IAA含量大于向光側(cè)所致，而是由于向光側(cè)的生長抑制物質(zhì)多于背光側(cè)，向光側(cè)的生長受到抑制的緣故。生長抑制劑抑制生長的原因可能是妨礙了IAA與IAA受體結合，減少IAA誘導與生長有關的mRNA的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的合成。還有試驗表明，生長抑制物質(zhì)能阻止表皮細胞中微管的排列，引起器官的不均衡生長。

　　向日葵向光性

　　向日葵的生長素主要在莖尖形成，并向基部運輸。生長素的分布受到光的影響：向光的一側(cè)生長素濃度低，背光的一側(cè)濃度高。這樣，向光的一側(cè)生長區(qū)生長較慢，背光的一側(cè)生長區(qū)生長較快，由此莖就產(chǎn)生了向光性彎曲。向日葵的莖的生長區(qū)內(nèi)含有較高濃度的葉黃氧化素。這種物質(zhì)與生長素相反，會抑制細胞生長。科學實驗表明：當光由一側(cè)照射30分鐘后，在向日葵幼苗生長區(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。這正好與生長素的濃度分布規(guī)律相反。所以，向日葵的向光性是生長素與葉黃氧化素共同作用的結果。

　　主要影響

　　植物的向光性是植物向性運動之一。植物器官的向光性又分為正向光性、負向光性、橫向光性（指器官與射來的光線垂直的特性），但一般植物的莖向光彎曲，呈正向光性。實驗證明，正向光性運動與生長素分布有關，高級中學《生物》（全一冊）中對此作了說明：光線能使生長素在背光一側(cè)比向光一側(cè)分布多，因此，背光側(cè)比向光側(cè)生長得快，……使植物的莖顯示出向光性。但是，光是如何造成生長素分布不均勻的，在一些教學輔導書及高校教材中對此說法各異，至今尚無定論。主要有以下幾種觀點：

　　側(cè)向運輸觀點

　　在單側(cè)光作用下，生長素自莖的頂端向背光面?zhèn)认蜓乇”诮M織向下運輸，背光側(cè)的生長素濃度高于向光側(cè)，背光側(cè)的細胞生長大于向光的一側(cè)，這一生長差異引起向光彎曲。溫特（1928年）證明燕麥胚芽鞘經(jīng)單側(cè)照光后，背光一側(cè)胚芽鞘尖擴散到瓊脂的生長素含量差不多等于向光一側(cè)的2倍。并推測，生長素移動是由于單向光導致胚芽鞘尖不同部位產(chǎn)生電勢差，向光的一側(cè)帶負電荷，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，使背光側(cè)生長素含量高，生長較快，植株就呈現(xiàn)向光性生長。但這一途徑至今還沒有被證實。

　　橫向轉(zhuǎn)移觀點

　　W.Briggs和他的同事們用玉米胚芽鞘做實驗，結果說明，在單方向照光下，生長素從照光一側(cè)向背光側(cè)移動。換言之，單側(cè)光對生長素的分布影響就在于能促進生長素沿薄壁組織從向光一側(cè)轉(zhuǎn)移到背光一側(cè)，結果背光側(cè)的生長素比向光側(cè)的多。

　　生長抑制劑作用觀點

　　Hasegawa等（1975年）提出了不同的看法。他們重復了溫特的試驗，結果證明，用生物測定法測出燕麥胚芽鞘背光一側(cè)擴散的生長素確是多于向光一側(cè)的，兩者相對活性與溫特的數(shù)據(jù)相同，但用物理化學法測定兩側(cè)擴散的生長素含量并沒有區(qū)別。經(jīng)過層析分析，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)生長素含量大于向光一側(cè)，而是由于向光一側(cè)的生長抑制物比背光一側(cè)的多，造成生長速度差異而引起向光彎曲。近年來，一些科學家提出，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

　　也有人認為，向光性產(chǎn)生的原因是：在單側(cè)光刺激下，生長素在向光側(cè)和背光側(cè)的不對稱運輸及向光側(cè)生長抑制物質(zhì)活性增強兩種現(xiàn)象同時存在，造成了莖的向光側(cè)生長較慢。也就是說，植物的向光性不純粹是生長素的作用，而是生長促進物和生長抑制物兩種化合物作用的總反應。LamS.L和A.C.Leopld通過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解，他們認為，在照光的和遮蔭的葉片中生長素以及生長素運輸抑制劑的實驗表明，在綠色幼苗中向光彎曲主要是由葉片提供的極性運輸?shù)纳�長素所調(diào)節(jié)的，而不需要側(cè)向的生長素運輸。

　　上述幾種觀點都能在一定程度上對植物的向光性作出解釋，但都缺乏更有說服力的證據(jù)。向光性產(chǎn)生的機理仍在研究之中，隨著科學的發(fā)展和科技手段的現(xiàn)代化，這一疑難問題將會得到科學而圓滿的解釋。

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