植物对周围环境的反应，最奇妙的莫过于它的生长方向，比如从一粒小小的植物种子萌发开始，它就知道根应该往地下生长，而茎干则伸向天空。这是一个极为普通的现象，然而植物为什么要这样呢？它是怎样懂得“上”和“下”的概念呢？又是由什么力量促使它选择根朝下、茎朝上的生长方向呢？怎样解释这种生理机制？对此怀着强烈的兴趣。
　　科学家们首先想到的是重力，他们从物理学想到，地球的引力一定是影响植物生长方向的重要因素。当时，进化论的鼻祖达尔文曾观察到，植物的芽和根在改变生长方向时，各部分细胞的生长速度不同，但这一切又是由谁来决定的呢？达尔文无法做出更进一步的解释。
　　到１９２６年，美国植物生理学家弗里茨·温特，做了一个这样的实验。他使植物的胚芽鞘一面受光照，另一面对着无光的黑暗处；结果胚芽鞘的生长发生了有趣的变化，渐渐朝着有光的方向弯曲。后来温特从胚芽鞘中分离出一种化合物——植物生长素，它具有促使植物生长的功能。当胚芽鞘受到光照时，生长素就聚集到遮荫的一侧，而生长素的积累使遮荫部分生长加快，受光部分则由于缺少生长素而生长较慢，结果导致弯曲发生。于是温特认为，植物茎或叶片的弯曲是由于生长素在组织内的不对称分布而靠成的。当植物受到重力刺激时，在植物组织下部的生长素含量会大大增加，于是就使植物的根朝下生长，而茎则朝上生长了。