生长素“促进插条生根”与“调节根生长的两重性”的关系辨析

 

谈雷（江苏省常州高级中学）

摘要：生长素有多重生物学作用，“探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用”实验可验证生长素的促生根作用，但这一实验的结果并不能证明生长素具有两重性，高浓度生长素抑制生根是“剂量效应”造成的。本文以高考题为例来仔细推敲“生长素调节生长的两重性”的真正含义。

《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》选择性必修课程的概念1.6.1中明确指出“生长素在调节植物生长时表现出两重性，既能促进生长，也能抑制生长”。为了帮助学生达成对选择性必修课程概念1的理解，课标在“教学提示”中指出，应开展实验“ 探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作 用”^[1](以下简称“生根实验”)。本部分内容是高中生物学教学内容的一个重点，因此在高考试题中，“生根实验”也经常被用作试题情境。

例如：(2024年江苏试卷第5题)关于“探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用”的实验，下列叙述正确的是( )

A. 选用没有芽的枝条进行扦插，以消除枝条中原有生长素对生根的影响

B. 扦插枝条应保留多个大叶片，以利用蒸腾作用促进生长调节剂的吸收

C. 对照组的扦插基质用珍珠岩，实验组的扦插基质用等体积的泥炭土

D. 用不同浓度的生长调节剂处理扦插枝条，也能获得相同的生根数

本试题D选项的表述是正确的，科研实例可以验证这样的结论。陈梦微等用生长调节剂IBA(吲哚丁酸)和NAA(萘乙酸)处理碰碰香扦插枝条，浓度为100 mg/L和200 mg/L时，可获得相近的生根结果(图1)。黄梦玲等对荩草扦插的研究结果也显示，在20℃和25℃下，生长素类调节剂(以下简称“生长素”)最佳促生根浓度为3000 mg/L,而1000 mg/L和4000 mg/L生根剂生根效果相似。

图1 两种生长调节剂对碰碰香扦插苗生根数量的影响

注：小写字母相同表示差异不显著。

对于上述高考题D选项，不少师生错误地解读为这一实验结果是“生长素调节生长具有两重性”的体现，此类误解在一些试题中屡屡出现，极有必要澄清。笔者认为“生根实验”的结果不能用来验证“生长素调节根生长的两重性”,很多人把“促进插条生根”误认为“促进根生长”。以下从三个方面来剖析这一误区。

1  “生根实验”中生长素作用的对象是非根器官

生长素调节生长的两重性是一个非常独特的生理现象，特指不同浓度下对植物根、茎、叶“生长”(主要是伸长)这一生理现象的相反的生物学效应，其作用机理与生长素诱导乙烯的产生相关。在生产实践中，处理枝条经常用较高浓度的生长素短时间(约0.5 h)或者较低浓度的生长素长时间(约20 h)浸泡，然后扦插于基质中。此时尚无不定根，生长素作用的是“茎”。待插条萌生出不定根时，新生根环境中已不存在外施的生长素了。

例如：(2020年江苏试卷第11题)为提高银杏枝条扦插成活率，采用800 mg/L吲哚丁酸(IBA)浸泡枝条1小时，然后将其插入苗床。图2为诱导生根过程的示意图，下列叙述错误的是

图2 诱导生根过程

A. 枝条下切面的愈伤组织是细胞脱分化形成的

B. 愈伤组织的形成有利于分化出更多的不定根

C. 不定根的分化是枝条内多种激素共同调控的结果

D. 新生的不定根中生长素浓度可能高于800 mg/L

本题D选项将“处理插条的IBA溶液的高浓度”与“根中生长素发挥作用的低浓度”关联在一起，提示考生800 mg/L IBA溶液只作用在插条(茎),并没有接触到新生的不定根，故新生的不定根中生长素浓度不可能高于800 mg/L。

那么生长素促进插条生根的具体生理机制是怎样的呢?事实上，是生长素诱导插条基部重新萌发出不定根的过程——即在已经分化成熟的茎器官上重新分化出根器官。插条上萌生出的新不定根有两个来源：一是由维管形成层上的部分细胞产生新的根原基；二是生长素诱导形成的愈伤组织重新分化产生不定根^[4]。在生产实践中，不同的植物，采用不同的生长调节剂，不同的处理方式都会产生不同的生根效果，需要通过实验摸索，选择合理的处理方式。

2 生长素诱导插条生根的浓度一般高于促进根生长的浓度

生长素是一类信号分子，它们以极低的浓度调控植物的生理代谢过程，超过了一定的浓度，即使在微摩尔浓度下(10^-6)也表现出对根、芽等敏感器官的生长产生抑制作用。人教版高中生物学选择性必修1教材第5章第1节中也显示根对生长素很敏感，促进根生长的最适浓度为10^-10mol/L(1.75×10^-5mg/L)。然而在运用生长素促进插条生根的生产实践中，采用的浓度却远远高于这个浓度。例如，马明月等处理桑树插条采用了200 mg/L—1000 mg/L;张立磊等用100 mg/L—250 mg/L的IBA和NAA处理黑枸杞插条。显然这些药剂的使用浓度，高于抑制根生长的浓度达几个数量级。如此高的外施浓度已超出了植物体内“低浓度促进和高浓度抑制效应”的范畴了。

不同生长素浓度对插条生根效应不同的现象，显然属于剂量效应。生长素还具有诱导雌花分化、促进果实膨大、诱导愈伤组织生长等作用，在这些生理作用中也存在“剂量效应”,和促进插条生根一样，都不属于“生长素调节生长的两重性”讨论的内涵。

3 生长素诱导生根与促进根生长作用效果的评价指标不同

生长素对根生长的促进或抑制主要根据细胞伸长生长的效果来判断；而对于诱导插条生根，在园艺生产实践中，首先要考虑生根率(能产生不定根插条的比例),同时还要根据不同的物种需求，既要评价新生根的数量——“平均生根数”,也要评价“平均根长”“不定根直径”等根的质量指标。

例如：(2018年江苏卷第7题)图3为一种植物扦插枝条经不同浓度IAA浸泡30 min后的生根结果(新生根粗细相近),对照组为不加IAA的清水。下列叙述正确的是

A. 对照组生根数量少是因为枝条中没有IAA

B. 四组实验中，300 mg/LIAA诱导茎细胞分化出根原基最有效

C. 100 mg/L与300 mg/LIAA处理获得的根生物量相近

D. 本实验结果体现了IAA对根生长作用的两重性

题图中标明的有“平均生根数”和“平均根长”两个指标，题干中还有“新生根粗细”,选项中还有“根生物量”。用某一浓度的生长素处理后，可能平均生根数少，但平均根长却很长；而另一浓度下平均生根数很多，但平均根长却很短。所以某种浓度的生长素促生根的效果，也不是单一指标来确定。

图3 不同浓度IAA浸泡后生根结果

综上所述，根据“生根实验”来说明生长素调节根生长的两重性是错误的。遇见类似问题，应作出正确的解读。

来源：谈雷.生长素“促进插条生根”与“调节根生长的两重性”的关系辨析[J].生物学教学,2025,50(09):89-91.