人教版“生长素类调节剂”的7个释疑

 

作者：吕召志　杨慧敏

摘要：生长素类调节剂是高中生物学新课程中的重要内容，与2007年人教版普通高中课程标准实验教科书《生物·必修3·稳态与环境》相比较，2019年人教版普通高中教科书《生物学·选择性必修1·稳态与调节》从若干个方面进行了删减和补充，针对师生热议的生长素类调节剂、吲哚丁酸、α-萘乙酸等7个问题进行简要解析。

作者简介:吕召志（1984—），男，硕士研究生学历，高级教师，E-mail:117408435@qq.com;

常见的人工合成的生长素类调节剂包括吲哚丁酸（IBA）、吲哚丙酸（IPA）、2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）、α-萘乙酸（NAA）等。比较2007年人教版《生物·必修3·稳态与环境》（以下简称“原教材”）与2019年人教版《生物学·选择性必修1·稳态与调节》（以下简称“新教材”），新教材对生长素类调节剂相关内容进行了适当删减及补充，笔者查阅相关高校教材及文献，将有关生长素类调节剂热议的疑点整理成文，希望能对同行有所帮助。

1 生根粉是生长素类调节剂吗

属于。原教材在“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”实验中阐述：常见的生长素类似物有NAA、2,4-D、IPA、IBA和生根粉等。新教材删除了“生根粉”，部分师生误认为生根粉不属于生长素类调节剂。国外的生根粉大多是生长素，或者以某一种生长素为核心另添加碳水化合物及真菌抑制剂。我国广泛使用的生根粉也是一种复合型调节剂，除含有多种生长素类调节剂外，还加入了其他营养素或者填充剂。笔者认为新教材将生根粉删除，避免了生根粉是单一型调节剂的误导，在描述调节剂种类上更具有逻辑性，而且也体现了实验设计的科学性原则。

2 生长素类调节剂均能促进细胞伸长吗

不一定。新教材阐述：在植物体内，生长素在细胞水平上起着促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用。部分师生误认为生长素类调节剂与吲哚乙酸的生理效应是相同的。笔者查阅文献发现，不同类型的生长素类调节剂的作用并不相同，如烟草细胞中高浓度的NAA可以促进细胞分裂，低浓度的NAA却可以促进细胞伸长；2,4-D只能促进细胞分裂，无法促进细胞的伸长。

3 吲哚丁酸（IBA）是人工合成的吗

不一定。新教材在“植物生长素”中阐述：植物体内具有与IAA相同效应的物质还有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA）等，它们都属于生长素。新教材在“植物生长调节剂的应用”中阐述：植物生长调节剂分为两类，一类分子结构和生理效应与植物激素类似，如吲哚丁酸。由此可见，IBA既能植物自身产生，又能人工合成。笔者认为，吲哚乙酸（IAA）在高等植物中分布很广，只有少数植物含有IBA（豌豆、山黧豆等）和PAA（烟草、番茄等），因此，上述新教材中的“植物激素”特指生长素中的IAA，“吲哚丁酸”特指“人工合成”的吲哚丁酸，两者均含有吲哚环（图1），结构具有一定的相似性。

图1 IAA和IBA分子结构式

4 α-萘乙酸（NAA）与吲哚乙酸（IAA）的分子结构完全不同吗

否。新教材阐述：另一类植物生长调节剂分子结构与植物激素完全不同，但具有植物激素类似的生理效应，如α-萘乙酸（NAA）、矮壮素。NAA不含有吲哚环，含有苯环，除此之外，2,4-D和PAA也含有苯环（图2），吲哚环或苯环均属于“芳香环”。笔者认为，若从“芳香环”角度分析，NAA分子结构与IAA相似，若从“吲哚环”结构分析，两者结构不同，因此，教材中的“分子结构”仅仅是个相对概念。

图2 NAA、2,4-D和PAA分子结构式

5 矮壮素（CCC）与吲哚乙酸（IAA）生理效应相同吗

不一定。新教材描述NAA和CCC具有植物激素类似的生理效应，因此部分师生会误认为CCC也能像生长素一样，具有“低浓度促进，高浓度抑制”的生理效应。笔者查阅高校教材发现，生长素和受体结合必需的结构特征有：一个平面的芳香环结构（生长素和受体结合的平台），一个羧基结合位点，以及一个疏水侧链将上述两个结合基团隔离并维持固定的距离（0.5nm)。与上述生长素及其调节剂结构进行对比，CCC分子结构（图3）不具备这些特征。由此，笔者推断，矮壮素与IAA相比，起的生理效应不具备“促进”，但具备“抑制”，其作用机理是抑制赤霉素的合成，使植物内源IAA水平降低，从而抑制茎部近端分生组织细胞延长，使节间缩短，株型紧凑，可导致植物矮化。

图3 矮壮素（CCC）分子结构式

6 生长素类调节剂能否进行极性运输

否。在植物幼嫩部位生长素可进行单向、短距离、速度较慢的极性运输，由于细胞基部的质膜上不含有调节剂输出载体，因此生长素类调节剂不能进行极性运输，但其可通过质外体和共质体进行运输。质外体途径是指生长素类调节剂通过细胞壁纤维素之间的空隙与细胞壁以外的细胞间隙以及导管等质外体进行传导到达韧皮部。共质体途径是生长素调节剂从共质体（细胞质）经胞间连丝到达韧皮部的过程。一般施用于根部的调节剂，可以通过质外体传导（有时需要共质体配合），运送到植物体的不同部位，该途径依赖蒸腾作用所产生的蒸腾拉力或粒子的扩散作用，不必克服通过质膜与原生质体的阻力；施于地上部分的生长调节剂，其传导与光合产物相同，即通过质外体与共质体交替、相互配合（图4）。

图4 生长素类调节剂在植物韧皮部运输途径

7 生长素类调节剂对人体有害吗

有一定的毒性。由于人体内缺乏相应的生长素类调节剂受体，因此部分师生推测生长素类调节剂对人体无害。正常情况下调节剂浓度较低，毒性很小，不会引发疾病，但在农作物生产过程中，为了缩短生长周期，可能会使用大剂量的调节剂，其残留在果蔬或迁移到水中，通过食物链在人体内富集，造成机体代谢失调，可能引发疾病，因此具有一定的毒性。例如，大量的2,4-D可能引起免疫系统、生殖系统和神经系统的损伤；大量的IPA和IBA进入人体后与人血清白蛋白结合并运载到全身各处，并与DNA相互作用，可能引发遗传毒性，因此，仅依据植物生长调节剂的作用机理就推断其对人体无毒性是不严谨的。

来源：吕召志,杨慧敏.人教版“生长素类调节剂”的7个释疑[J].中学生物教学,2025,(10):55-57.