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植物對周圍環(huán)境的反應，最奇妙的莫過于它的生長方向，比如從一粒小小的植物種子萌發(fā)開始，它就知道根應該往地下生長，而莖干則伸向天空。這是一個極為普通的現(xiàn)象，然而植物為什么要這樣呢？它是怎樣懂得“上”和“下”的概念呢？又是由什么力量促使它選擇根朝下、莖朝上的生長方向呢？怎樣解釋這種生理機制？對此懷著強烈的興趣。
科學家們首先想到的是重力，他們從物理學想到，地球的引力一定是影響植物生長方向的重要因素。當時，進化論的鼻祖達爾文曾觀察到，植物的芽和根在改變生長方向時，各部分細胞的生長速度不同，但這一切又是由誰來決定的呢？達爾文無法做出更進一步的解釋。
到１９２６年，美國植物生理學家弗里茨·溫特，做了一個這樣的實驗。他使植物的胚芽鞘一面受光照，另一面對著無光的黑暗處；結(jié)果胚芽鞘的生長發(fā)生了有趣的變化，漸漸朝著有光的方向彎曲。后來溫特從胚芽鞘中分離出一種化合物——植物生長素，它具有促使植物生長的功能。當胚芽鞘受到光照時，生長素就聚集到遮蔭的一側(cè)，而生長素的積累使遮蔭部分生長加快，受光部分則由于缺少生長素而生長較慢，結(jié)果導致彎曲發(fā)生。于是溫特認為，植物莖或葉片的彎曲是由于生長素在組織內(nèi)的不對稱分布而靠成的。當植物受到重力刺激時，在植物組織下部的生長素含量會大大增加，于是就使植物的根朝下生長，而莖則朝上生長了。