5.4 环境因素参与调节植物的生命活动-【帮课堂】2024-2025学年高二生物同步学与练（人教版2019选择性必修1）

第5章 植物生命活动的调节 第4节 环境因素参与调节植物的生命活动 1.概述光、温度、重力对植物生长发育的调节。 2.举例说明植物生长发育的整体调控。 3.基于光照、重力和温度等环境因素对植物生长发育的影响的认识，分析和解决生产和生活中的一些实际问题。 学习重点：光对植物生长发育的调节作用及植物生长发育调控的复杂性和整体性 学习难点：植物生长发育的调控的复杂性和整体性 一、光对植物生长发育的调节 1．光是植物进行光合作用的 。 2．光作为一种信号， 植物生长、发育的全过程。 3．植物能够对光作出反应的原因 ①植物可以 光信号。 ②植物具有能够接受光信号的分子， 是其中的一种。 ③光敏色素是一类 ，分布在植物 ，其中在 的细胞内比较丰富。 4.光对植物生长发育的调节的实例 ①少数植物的种子需要在 的条件下才能萌发。 ②豆芽是在 的环境中培育的。 ③很多植物的开花与 有关。 5．植物对光作出反应的过程 在受到光照射时，光敏色素的 会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到 内，影响 的表达，从而表现出生物学效应。 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 1．温度 ①温度可以通过影响 、植株生长、开花结果和叶的 等生命活动，从而参与调节植物的生长发育。 ②植物分布的 性很大程度上就是由 决定的。 2．重力 ①重力是调节植物生长发育和 的 环境因素。 ②重力作用的原理 植物的根、茎中具有感受重力的 ，可以将重力信号转换成运输生长素的信号，造成 ，从而调节植物的生长方向。 三、植物生长发育的整体调控 1.植物生长发育的调控，是 调控、 调节和 调节共同构成的网络。 2.植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据 。 3.激素作为信息分子，会影响细胞的 ，从而起到调节作用。激素的 是基因表达调控的结果，也受到 的影响。 4.在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上，是植物响应 ，调控 以及激素 ，最终表现在器官和个体水平上的变化。 1.种子萌发后，根向地生长、茎背地生长。如果将幼苗横过来。 （1）根和茎将怎样生长？ （2）根的向地生长和茎的背地生长主要受哪种环境因素调节的？ （3）如果将该幼苗放在爱“天宫二号”内，它的根、茎将会如何生长？原因是什么？ 2.很多植物的开花与昼夜长短有关。如菠菜只有白天长度超过13小时时才开花；菊花、水稻则需要白天短于一定的时间长度才能开花；也有一些植物，如黄瓜、棉花、向日葵等，与昼夜长短没有关系。 （1）有些植物根据昼夜长短“决定”是否开花，是哪种环境因素在起作用？光调节植物开花的调节的一般过程是怎样的？ （2）种子萌发，植株生长、开花接受光的调控，是如何体现植物对环境适应的？ 1.光敏色素将红光和远红光的信号经过转导后传递到细胞核。（ ） 2.温带地区树木中的年轮表现出季节周期性变化。（ ） 3.光敏色素的本质是蛋白质，主要吸收红光和远红光。（ ） 4.光敏色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上。（ ） 5.植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行。（ ） 6.植物分布的地域性很大程度上由水分决定的。（ ） 7.植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将重力信号转换成运输生长素的信号，造成生长素分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。（ ） 8.植物对重力的感受是通过体内一类富含“淀粉体”的细胞，即平衡石细胞来实现的。（ ） 9.植物生长发育的调控，是由基因表达调控和激素调节共同完成的。（ ） 10.激素的产生和分布是基因表达调控的结果，不受环境因素的影响。（ ） 探究一 植物激素和环境因素共同对植物的生长发育发挥调节作用 植物激素和环境因素共同对植物的生长发育发挥重要的调节作用。 (1)干旱时，植物的某些部位易合成 ，促进气孔关闭，该过程的适应性意义是 。 (2)玉米是一种单子叶植物，农田里杂草的生长会影响玉米的产量，农业上常采用喷洒一定浓度的生长素类生长调节剂的方法除去玉米田中的双子叶杂草。如图甲中的曲线分别代表玉米和双子叶杂草对不同浓度生长素类生长调节剂的反应。由图中曲线可知，代表双子叶杂草的曲线是 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”），试剂浓度为a时，对I曲线所代表的植物产生的调节效应是 （填“促进”或“抑制”）。 (3)研究人员用脱落酸（ABA）及其合成抑制剂分别处理采摘后的番茄，研究乙烯释放量的变化情况，结果如图乙所示（CK处理为对照）。由图可以看出，ABA可以 （填“抑制”或“诱导”）乙烯的生成。除ABA外，高浓度的 也能诱导乙烯合成。 (4)阳生植物受到周围植物遮蔽时，茎伸长速度加快，使株高和节间距增加，叶柄伸长，这种现象称为避阴反应，而阴生植物通常无此反应。自然光被植物滤过后，其中红光（R）/远红光（FR）的值会下降，光敏色素B可感知R/FR的变化，调控某些基因表达，如激活生长素（IAA）、赤霉素（GA）合成相关基因的转录，促进茎秆伸长。GA还可作用于D蛋白（抑制植物生长蛋白），参与植物的避阴反应。依据上述信息，完善避阴反应中相关物质的相互关系及作用模式图 。方框中选填“IAA”“GA”“D蛋白”，括号中选填“+”“-”（+表示促进，-表示抑制）。 探究二 光受体 隐花色素（CRY1）是一种能够感受光的受体，通过介导光信号在植物体内的传导而发挥作用。某研究小组利用无法合成CRY1的突变型拟南芥种子和野生型拟南芥种子作为实验材料，分别放在MS培养基和含有不同浓度脱落酸（ABA）的MS培养基中，然后在适宜条件下培养一段时间，测得种子的发芽率如题图。回答下列问题： (1)本实验的自变量是 。 (2)据图分析，在一定浓度范围内，ABA浓度的高低与种子发芽率的大小呈 （正相关/负相关），据此推测ABA的作用是： 。 (3)据图推测，隐花色素（CRY1）的作用是： 。有人提出，光不是本实验的自变量，因此在有光无光条件下均可以进行实验，请你给出反驳的理由 。 (4)植物生长发育的调控，是基因表达调控、激素调控和环境因素共同完成的。请尝试用箭头表示这三者之间的关系 。 探究三 隐蔽胁迫 在农业生产中，高低作物间作时，会引起植物相互遮阴导致植物感受到的光照质量发生改变，称作荫蔽胁迫。某些植物受到荫蔽胁迫时会做出避阴反应，主要表现为植物茎节和叶柄伸长的速度加快。对“避阴反应”的调控机理进行研究，可为间作植物品种的选择提供理论依据。图1为某科研团队以拟南芥为材料进行的相关研究成果，请回答有关问题： 注：“＋”表示促进，“－”表示抑制 (1)光是植物进行光合作用的能量来源，也可以作为一种 ，影响、调控植物的生长、发育的全过程。 (2)上述避阴反应的机理表明，下胚轴、茎秆等伸长是由 、激素调节和环境因素调节共同完成的，且各种激素表现为 作用。 (3)高低作物间作时，低位植物易受到荫蔽胁迫，接受的远红光/红光的比值会 ，原因是 。 (4)对番茄不同光受体的突变体实施荫蔽胁迫并进行表型检测，结果如图2。由此推测：荫蔽胁迫下，调控番茄幼苗节间伸长的主要光受体是 ，原因是 。 注：①WL为对照组，SH为荫蔽胁迫组；②friop、friself、tri/phyB1、phyB2为光敏色素、cry1为蓝光受体。 · 基础过关练 1．某一品种的菊花通常在秋季开花，若使其在夏季开花，应当采取的关键措施是适当时期(　　) A．补充光照使光照时间延长 B．适当提高温度 C．遮光使光照时间缩短 D．适当多浇水 2.下列说法不正确的是(　　) A．植株生长、开花接受光的调控，都体现了植物对环境的适应 B．光敏色素主要吸收红外光 C．光敏色素分布在植物的各个部位 D．光调控植物生长发育的机制是感受信号→传导信号→发生反应 3．自然界中，植物开花需要光信息刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能开花。下列叙述错误的是(　　) A．植物对日照时间的感知跟光敏色素有关，与植物激素无关 B．该现象说明信息的来源可以是外界环境 C．日照时间对植物开花的调节本质上是对基因程序性表达的调控 D．可以通过人为控制光照时间达到使花卉分批上市的目的 4．如表是交替地暴露在红光和远红光下的莴苣种子的萌发率(26 ℃下，连续1 min的红光和4 min的远红光照射，R表示红光，FR表示远红光)。下列叙述正确的是(　　) 光处理 萌发率% R 70 R—FR 6 R—FR—R 74 R—FR—R—FR 6 R—FR—R—FR—R 76 R—FR—R—FR—R—FR 6 A.该实验的主要目的是探究种子的萌发是否需要光 B．光照处理时间越长，莴苣种子的萌发率越高 C．莴苣种子萌发率的高低以最后一次照射的光的波长为准 D．光是莴苣种子萌发的必需条件，远红光下萌发率高，红光下萌发率低 5．下列有关叙述正确的是(　　) A．茎与根对重力刺激的反应不同是因为它们对生长素的敏感程度不同 B．生长素的横向运输与单侧光照无关 C．影响从巴基斯坦北移到我国湖北的黄麻开花延迟的主要因素是温度 D．植物根向地性的感受部位是根尖分生区 6.将一玉米幼苗固定在支架上，支架固定在温度、湿度适宜且底部有一透光孔的暗室内(光源通过小孔只能照射到茎的一侧)。从下图所示状态开始，光源随暗室同步缓慢匀速旋转，几天后停止于起始位置。此时，幼苗的生长情况是(　　) A．根水平生长，茎向上弯曲生长 B．根水平生长，茎向下弯曲生长 C．根向下弯曲生长，茎向上弯曲生长 D．根向下弯曲生长，茎向下弯曲生长 7．下列有关植物生命活动调节的叙述正确的是(　　) A．生长素和乙烯对果实的发育和成熟均有促进作用 B．光照、温度等环境因素的变化，可影响植物体内基因组的表达 C．单侧光照射后，胚芽鞘向光一侧的生长素含量多于背光一侧，从而造成向光弯曲 D．植物激素可以通过直接参与细胞代谢进行植物生命活动的调节 8．下列关于植物激素调节正确的是(　　) A．植物激素通过直接参与细胞的代谢过程来影响生命活动 B．用适宜浓度的生长素处理番茄花，可获得四倍体果实 C．各种植物激素都是由植物特定的内分泌腺分泌的 D．光照、温度等环境因子的变化会影响植物激素的合成 9.根的向地性和茎的背地性均和生长素分布不均匀有关，然而造成此种分布差异的原因尚不清楚，不过科学家发现Ca2＋似乎和生长素分布差异有关。如图为垂直放置的玉米芽，Ⅰ、Ⅱ中黑色小方块含Ca2＋，但Ⅰ中置于伸长区，Ⅱ中置于根冠，Ⅲ中白色小方块含Ca2＋抑制剂，抑制Ca2＋的移动，置于根冠，实验结果如图。关于这组实验的叙述正确的是(　　) A．伸长区无法吸收Ca2＋ B．Ca2＋的有无会造成根的弯曲 C．若将Ⅲ中白色小方块置于伸长区，则预期根会弯曲 D．根冠部位的Ca2＋浓度差异和根的弯曲有关 10.植物的生命活动受植物激素的调节，如图为某植物感知外界光照、温度等变化，通过调节激素的合成促进植物冬天休眠、夏天生长过程示意图。分析最合理的是 (　　) A．长日照能促进过程②④，短日照能促进过程⑤⑥ B．10 ℃有利于过程②④，30 ℃有利于过程⑤⑥ C．10 ℃有利于过程①②③④，30 ℃有利于过程①③⑤⑥ D．长日照能促进所有过程，短日照能抑制所有过程 11．冬小麦是我市重要的粮食作物，农业科技人员不断进行研究以期获得高产抗病的新品种。冬小麦经过低温环境才能开花，这是由于幼苗感受低温刺激产生某种特殊蛋白质所致，该作用称为春化作用，高温、低氧、缺水等均可解除春化作用而导致冬小麦最终不能抽穗开花。请分析材料并结合所学知识回答下列问题。 （1）春化作用导致特定蛋白质的产生，说明____________________________________________________。 （2）某研究小组发现经过严寒之后，部分二倍体野生小麦突变成了四倍体小麦，合理的解释是____________________。突变后的四倍体小麦与二倍体野生小麦是否为同一个物种？并请简要说明理由。________________________________________________________________________________________。 （3）在育种过程中，一科研人员发现小麦早熟性状个体全为杂合子，欲探究小麦早熟性状是否存在显性纯合致死现象(即EE个体无法存活)，研究小组设计了以下实验，请补充有关内容。 实验方案：让早熟小麦自交，统计后分析比较__________________________________________。预期实验结果及结论： ①如果__________________________________________，则小麦早熟性状存在显性纯合致死现象； ②如果__________________________________________，则小麦早熟性状不存在显性纯合致死现象。 12．科学家研究发现，紫外光可抑制植物生长，原因是紫外光增加了植物体内吲哚乙酸氧化酶(有铁才能合成该酶)的活性，而吲哚乙酸在吲哚乙酸氧化酶的作用下可被分解为3­亚甲基氧化吲哚(不能促进细胞伸长)。为验证紫外光抑制植物生长与吲哚乙酸的氧化有关，请补充下列实验设计并完成相关的实验分析。(不考虑缺铁对植物生长其他方面的影响) （一）材料用具： 燕麦幼苗、完全培养液、缺铁的完全培养液(溶液浓度均适宜)、蒸馏水、琼脂块、刀片等。 （二）实验步骤： （1）准备4个配有培养支架的烧杯，分别标记为A、B、C、D； （2）向A和B烧杯中加入等量适量的完全培养液，C和D烧杯中加入等量适量的缺铁培养液； （3）选取________，平均分成四组，分别放在A～D4组烧杯中培养一段时间； （4）给予A、C适宜的可见光光照，给予B、D____________光照，继续培养一段时间； （5）切下幼苗的胚芽鞘尖端，分别用琼脂块收集生长素，并对应标记为a、c、b、d； （6）培养一段时间后，观察胚芽鞘的弯曲情况。 （三）实验分析： （1）请预测上图中第①、⑥组胚芽鞘的生长情况： ①________________________，⑥________________________。 （2）图中________组胚芽鞘的生长情况可证明紫外光抑制植物的生长与吲哚乙酸的氧化有关。 · 能力提升练 1．下列有关植物生命活动调节的叙述正确的是(　　) A．生长素和乙烯对果实的发育和成熟均有促进作用 B．光照、温度等环境因素的变化，可影响植物体内基因组的表达 C．单侧光照射后，胚芽鞘向光一侧的生长素含量多于背光一侧，从而造成向光弯曲 D．植物激素可以通过直接参与细胞代谢进行植物生命活动的调节 2．植物地上部分向光生长，根背光生长。取正在萌发的种子贴附在琼脂板上，再将琼脂板插入透明盒内培育，五面遮光，仅从一侧给予光照，如下图所示。幼苗根的生长方向将是(　　) A．↓ B．→ C．↘　　　　 D．↙ 3.下列有关植物生命活动调节的叙述，错误的是( ) A.重力可作为一种信号来调节植物的生长 B.细胞分裂素主要通过促进细胞核的分裂来促进细胞分裂 C.在植物的生长发育过程中，不同激素的调节有顺序性 D.光敏色素能感受光的变化，从而影响基因的表达 4.人们发现，植物开花与光周期有关，其中在24 h昼夜周期中，日照长度长于一定时数才能开花的植物称为长日照植物；日照长度短于一定时数就能开花的植物称为短日照植物。某生物研究性学习小组将菊花顶部花芽附近的叶片去掉，并对顶部花芽和下部的叶片作以下四组不同处理，结果如图所示。下列对此实验的分析有误的是( ) A.该实验的目的是探究菊花感受光周期刺激的部位是顶部的花芽还是下部的叶片 B.由上述实验结果可以推知，菊花感受光刺激的部位是下部的叶片 C.由上述实验结果可以推知，菊花是长日照植物，要使其提前开花，可以延长光照 D.菊花的开花从根本上看是基因组在一定时间和空间程序性表达的结果 5.自然界中，植物开花需要光信号刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能开花，下列相关说法错误的是( ) A.植物对日照时间的感知跟光敏色素有关 B.植物生长发育只受基因表达和环境的影响 C.日照时间对植物开花的调节本质上是受基因程序性表达的调控 D.可以通过人为地控制光照时间达到花卉分批上市的目的 6.植物的生命活动除了直接受到化学物质的调节之外，也会受环境因素的影响。下列有关叙述错误的是( ) A.原产于热带地区的玉米适应短日照条件，在从热带地区引种至温带地区时，可能出现不适应的现象 B.冬小麦的正常开花离不开春化作用，实验室夏季种植冬小麦时，可合理使用冷库，调节冬小麦的开花 C.环境因素和植物激素对植物的影响是相互独立的，但二者都具有重要的影响 D.由于光敏色素的存在，光照可调节植物体内有关基因的表达，进而调节植物的生命活动 7．实验发现，物质甲可促进愈伤组织分化出丛芽；乙可解除种子休眠；丙浓度低时促进植株生长，浓度过高时抑制植株生长；丁可促进叶片衰老。上述物质分别是生长素、脱落酸、细胞分裂素和赤霉素四种中的一种。下列说法正确的是(　　) A．甲的合成部位是根冠、萎蔫的叶片 B．乙可通过发酵获得 C．成熟的果实中丙的作用增强 D．夏季炎热条件下，丁可促进小麦种子发芽 8．(多选)水平放置的蚕豆幼苗，一段时间后根向下弯曲生长，茎则向上弯曲生长。这是因为(　　) A．重力影响，使生长素移到靠近地面的一边 B．光线影响，使生长素移到靠近地面的一边 C．根对生长素浓度的反应敏感 D．茎对生长素浓度的反应敏感 9.(多选)是近年来新发现的一类植物激素。SL合成受阻或SL不敏感突变体都会出现顶端优势缺失。现有拟南芥SL突变体1(max1)和SL突变体2(max2),其生长素水平正常,但植株缺失顶端优势,与野生型(W)形成明显区别;在幼苗期进行嫁接试验,培养后植株形态如图所示。据此分析,下列叙述正确的是 (　　) 注:R代表根,S代表地上部分,“+”代表嫁接。 A.SL不能在产生部位发挥调控作用 B.max1不能合成SL,但对SL敏感 C.max2对SL不敏感,但根能产生SL D.推测max2_S+max1_R表现顶端优势缺失 10.关于植物激素的叙述,正确的是 (　　) A.基因突变导致脱落酸受体与脱落酸亲和力降低时,种子休眠时间比野生型延长 B.赤霉素受体表达量增加的大麦种子萌发时,胚乳中淀粉分解速度比野生型更快 C.细胞分裂素受体表达量增加的植株,其生长速度比野生型更快 D.插条浸泡在低浓度NAA溶液中,野生型比生长素受体活性减弱的株系更易生根 11.研究人员鉴定到一个控制大豆籽重的关键基因D，在长日照和短日照处理条件下分别检测了正常植株籽重、基因D功能缺失突变体植株（突变基因用d表示）籽重以及种子中D表达水平。结果表明：长日照条件下D对大豆籽重起抑制作用，而短日照条件下对大豆籽重不起作用。以下实验结果能为上述结论提供证据的有 （多选）。 A.长日照条件下，D在种子中表达水平很高 B.短日照条件下，D在种子中不表达或表达水平很低 C.长日照条件下，正常植株籽重明显高于突变体植株 D.短日照条件下，正常植株籽重和突变体植株无明显差异 12．科学家研究发现，紫外光可抑制植物生长，原因是紫外光增加了植物体内吲哚乙酸氧化酶(有铁才能合成该酶)的活性，而吲哚乙酸在吲哚乙酸氧化酶的作用下可被分解为3­亚甲基氧化吲哚(不能促进细胞伸长)。为验证紫外光抑制植物生长与吲哚乙酸的氧化有关，请补充下列实验设计并完成相关的实验分析。(不考虑缺铁对植物生长其他方面的影响) (一)材料用具： 燕麦幼苗、完全培养液、缺铁的完全培养液(溶液浓度均适宜)、蒸馏水、琼脂块、刀片等。 (二)实验步骤： (1)准备4个配有培养支架的烧杯，分别标记为A、B、C、D； (2)向A和B烧杯中加入等量适量的完全培养液，C和D烧杯中加入等量适量的缺铁培养液； (3)选取________________________，平均分成四组，分别放在A～D4组烧杯中培养一段时间； (4)给予A、C适宜的可见光光照，给予B、D________________________光照，继续培养一段时间； (5)切下幼苗的胚芽鞘尖端，分别用琼脂块收集生长素，并对应标记为a、c、b、d； (6)培养一段时间后，观察胚芽鞘的弯曲情况。 ①　　　②　　③　　④　　⑤　　　⑥ (三)实验分析： (1)请预测上图中第①、⑥组胚芽鞘的生长情况： ①________，⑥________。 (2)图中________组胚芽鞘的生长情况可证明紫外光抑制植物的生长与吲哚乙酸的氧化有关。 · 思维拓展练 1．大豆是一种光周期敏感作物，产量受日照长短变化影响较大。籽重是决定大豆产量的关键性状之一。为探究控制大豆籽重的关键基因及其光周期效应机制，科研人员展开如下研究。 (1)光不仅作为信号调节大豆种子的发育，还为植物的光合作用提供 。 (2)已知S是一种介导蔗糖从种皮转运到胚的载体蛋白，在长日照条件下，可能与D基因表达的D蛋白存在相互作用。为研究正常植株中D蛋白与S蛋白对大豆种子积累有机物的作用，研究人员设计下图所示流程，获得下表结果。 组别 导入载体 荧光检测情况 黄色荧光 红色荧光 1 　nY和cY 　- 　+ 2 　nY-D和S-cY 　+ 　+ 3 　nY-d和S-cY 　- 　+ 4 　Ⅰ、 　- 　+ 5 　Ⅱ、 　- 　+ ①I和II导入的载体分别为 。 ②若第2组出现 荧光，则说明D蛋白和S蛋白在大豆种子质膜中存在相互作用。 ③为进一步确定D蛋白调控籽重的机制，用C蔗糖处理正常植株和突变体植株的种子12小时，检测种皮和胚中C蔗糖含量。若实验结果为 ，则支持“D蛋白抑制S蛋白功能，进而抑制蔗糖从种皮到胚的转运”。 (3)请结合本研究阐释“我国春大豆主产区是东北地区，而非长江以南地区”的原因 。 2．植物的气孔由两个保卫细胞构成，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。研究发现，不同光质可通过控制气孔开度来影响植物对CO2的吸收和蒸腾作用。如蓝光照射下，保卫细胞中的蓝光受体被激活，进而通过信号转导途径活化保卫细胞膜上的质子泵（H+-ATP酶），水解ATP将H+分泌到细胞外，K+依赖于建立的H+电化学梯度大量进入保卫细胞，有利于保卫细胞吸水气孔开放。回答下列问题： (1)对于保卫细胞来说，蓝光的作用是 。 (2)叶绿素能吸收、传递、转化光能。通过有关实验测定叶绿素的含量：先用有机溶剂 提取绿叶中的色素，然后将提取到的色素溶液置于 （填“红光”、“蓝紫光”或“白光”）下测定吸光值进而计算出含量。使用该种光源的原因是 。 (3)H+-ATP酶是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性。根据以上信息，设计实验证实H+-ATP酶逆浓度梯度将H+转运至细胞外的过程中，能量不是由蓝光直接提供的。请补充以下实验思路（已知物质M可抑制H+-ATP酶的水解作用）。 实验思路：将某植机物（孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中（假设细胞内的pH高于细胞外），置于暗处一段时间后，溶液的pH不变。再将含有保卫细胞的该溶液均分为A、B组， 。 3．气孔是由两个保卫细胞围成的空腔，主要分布在植物叶片表皮。研究者对气孔开闭的条件和机理进行了相关的研究。请回答下列问题。 (1)研究表明，可见光会刺激气孔开放，在此过程中，淀粉水解为麦芽糖，并进一步转化为苹果酸进入液泡。据此推测：光照介导细胞液渗透压 ，加快保卫细胞 水分，导致气孔开度增加。 (2)研究者分别用拟南芥淀粉酶基因BAM1和BAM2的突变体进行实验，通过显微拍照检测保卫细胞叶绿体中淀粉粒的总面积（总体积）以及气孔开度，结果见图1。 保卫细胞叶绿体中的色素存在于 上，主要吸收 光。由图1结果可知， （填“BAM1”或“BAM2”）基因控制的淀粉酶是保卫细胞中催化淀粉水解的主要酶，判断的依据是：与夜晚结束时相比，光照1h后， 。 (3)已知保卫细胞接受蓝光信号后能加快淀粉分解。研究者用野生型拟南芥和蓝光受体突变型为实验材料，照射蓝光后，检测保卫细胞中的淀粉粒面积，结果如图2所示。 光受体的化学本质是 ，进一步检测植物叶肉细胞中的淀粉含量，发现突变体低于野生型，分析其原因是：蓝光受体突变型植株无法感受蓝光信号，保卫细胞内淀粉分解受阻，导致 ，叶肉细胞淀粉合成减少。 (4)为进一步研究蓝光介导淀粉水解的信号通路，在正常光照下对植物进行了下列实验并得到相应结果： ①H+泵突变体与野生型相比在原有的光照信号下无法有效动员分解保卫细胞中的淀粉 ②对野生型个体施用适宜浓度的H+泵化学激活剂Fc，淀粉粒消失加快，气孔开度更大 ③对BAM1突变型施用适宜浓度的H+泵化学激活剂Fc，淀粉粒降解速度与突变型无差异 ④对BAM1突变型保卫细胞显微注射苹果酸溶液，无法激活淀粉酶但可造成气孔开度增大 其中，支持“蓝光信号通过激活H+泵提高胞内pH进而增强淀粉酶BAM1的活性”这一观点的组别包括 （填“序号”）。 4．光周期是指昼夜交替变化中光照期和暗期的长短。光周期敏感植物主要分为长日照诱导开花的长日照植物（如百脉根、豌豆等）和短日照诱导开花的短日照植物（如大豆、赤小豆等）。光周期是否会影响种子的大小？为探究这一问题，研究人员在开花后以原有光周期下继续培养为对照组处理，以改变光周期继续培养为实验组处理，对几种光周期敏感植物进行实验，所得种子大小的统计结果如图1。请回答： (1)光作为一种 ，调控植物生长、发育的全过程。根据图1的实验结果，可以得出结论：光周期改变使光周期敏感植物的种子变 （大/小）。 (2)CO是响应日照长度、调控植物开花的重要基因，AP2是种子发育的调控基因。为探究CO和AP2在光周期调控种子大小中的作用，研究人员以野生型拟南芥、CO缺失突变型拟南芥、AP2缺失突变型拟南芥开展相关实验，实验结果如图2、图3所示。 由图2可知，拟南芥属于 （填“长日照”或“短日照”）植物。根据图2、图3结果在小方框中填入适当的“参考符号”，将光周期调控拟南芥种子大小的假说模型补充完整。 (3)黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比值决定了花的分化，若比值较高有利于分化形成 （雌/雄）花。综合以上所有信息可以说明，植物生长发育的调控是由 、 、和 共同完成的。 5．我国学者在研究水稻栽培时，首次发现水稻根的负向光性，即水稻根在单侧光照射时向背光侧生长。为解释水稻根负向光性的机制，某课题组进行相关实验，实验装置如图甲所示，其实验结果如下。 光照和生长素琼脂块对水稻种子根生长的效应 处理方式 弯曲度（°） 现象 单侧光照 39.6 负向光性生长 对贴有适量IAA琼脂的一侧照光 43.7 负向光性生长加剧 黑暗 0 直立生长 黑暗（一侧贴有5mg/LIAA的琼脂） 41.3 向含有IAA的琼脂块方向生长 黑暗（一侧贴有1mg/LIAA的琼脂） 37.5 回答下列问题： (1)水稻种子根的负向光性生长，是水稻对光刺激的反应，参与调节水稻生长发育的环境因素还有 、 等。 (2)由表中结果可知，根尖的生长方向受 的调控，并随着 ，弯曲度增加。在黑暗条件下，水稻种子的根向含有IAA的琼脂块方向生长，说明高浓度IAA （填“抑制”或“促进”）根的生长。 (3)图乙结果表明，单侧光照后根尖中的IAA含量显著低于黑暗对照，推测光照使部分IAA ；而单侧光照后，向光侧IAA的含量低于背光侧，推测其原因是 。 (4)某同学设计了实验方案以验证水稻根尖感受光的部位是根冠。在①环节的选项中，选择1-2项，填入方案中的空格，完善实验方案，使之可行。 ①在学者研究的基础上，可增加的实验处理： ； A．对根冠2mm以上的部位遮光，即对根冠照单侧光 B．对根冠2mm以上的部位照单侧光，即对根冠遮光 C．完全剥除根冠，对根部照单侧光 D．不完全剥除根冠（残留根冠原始细胞），对根部照单侧光 ②预测实验结果和得出实验结论。若 ，说明水稻根尖感受光的部位是根冠。 ③结合课题组的实验结果，推测水稻根负向光性形成的机理是 。 6．在拟南芥的幼根中，根尖产生的生长素很少，根所需的生长素主要来自地上部分，地上部分产生的生长素通过中柱只能向根尖运输，然后根尖的生长素再通过皮层回流。在幼根的中柱和皮层细胞中，无论生长素以什么方式进入细胞，运出细胞时必须依赖运输载体PIN蛋白，见图1。将拟南芥横放后，其根冠中的平衡石细胞感受到重力信号，细胞内的淀粉体就会沿着重力方向沉降，通过一系列调控使根向地生长，见图2。      (1)生长素在细胞水平上具有 和诱导细胞分化的作用。少量的生长素即可对植物的生长发育有显著影响，但是植物体还要源源不断合成生长素的原因是 。生长素是由 经过一系列转化而来的。 (2)图1中，生长素在中柱只能向根尖运输的原因是 。 (3)将拟南芥横放后，拟南芥根冠的平衡石细胞和淀粉体可将 信号转换成运输生长素的信号，造成生长素分布不均，从而引起根的向地生长。某兴趣小组想利用刚萌发的玉米粒验证植物向地性的感受部在根冠，请完善实验思路。刚萌发的玉米粒随机分为2组，处理分别为 ，分别放在两个铺有湿棉花的培养皿中，置于温度适宜的 （“黑暗”或“有光”）环境中培养，观察是否出现 （实验现象）。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第5章 植物生命活动的调节 第4节 环境因素参与调节植物的生命活动 1.概述光、温度、重力对植物生长发育的调节。 2.举例说明植物生长发育的整体调控。 3.基于光照、重力和温度等环境因素对植物生长发育的影响的认识，分析和解决生产和生活中的一些实际问题。 学习重点：光对植物生长发育的调节作用及植物生长发育调控的复杂性和整体性 学习难点：植物生长发育的调控的复杂性和整体性 一、光对植物生长发育的调节 1．光是植物进行光合作用的 。 2．光作为一种信号， 植物生长、发育的全过程。 3．植物能够对光作出反应的原因 ①植物可以 光信号。 ②植物具有能够接受光信号的分子， 是其中的一种。 ③光敏色素是一类 ，分布在植物 ，其中在 的细胞内比较丰富。 4.光对植物生长发育的调节的实例 ①少数植物的种子需要在 的条件下才能萌发。 ②豆芽是在 的环境中培育的。 ③很多植物的开花与 有关。 5．植物对光作出反应的过程 在受到光照射时，光敏色素的 会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到 内，影响 的表达，从而表现出生物学效应。 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 1．温度 ①温度可以通过影响 、植株生长、开花结果和叶的 等生命活动，从而参与调节植物的生长发育。 ②植物分布的 性很大程度上就是由 决定的。 2．重力 ①重力是调节植物生长发育和 的 环境因素。 ②重力作用的原理 植物的根、茎中具有感受重力的 ，可以将重力信号转换成运输生长素的信号，造成 ，从而调节植物的生长方向。 三、植物生长发育的整体调控 1.植物生长发育的调控，是 调控、 调节和 调节共同构成的网络。 2.植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据 。 3.激素作为信息分子，会影响细胞的 ，从而起到调节作用。激素的 是基因表达调控的结果，也受到 的影响。 4.在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上，是植物响应 ，调控 以及激素 ，最终表现在器官和个体水平上的变化。 【答案】 一、1.能量来源 2.影响、调控 3.感知 光敏色素 蛋白质 各个部位 分生组织 4.有光 黑暗 昼夜长短 5.结构 细胞核 特定基因 二、1. 种子萌发 衰老、脱落 地域 温度 2.形态建成 重要 物质和细胞 生长素分布的不均衡 三、1.基因表达 激素 环境因素 2.需要作调整 3.基因表达 产生和分布 环境因素 4.环境变化 基因表达 产生、分布 1.种子萌发后，根向地生长、茎背地生长。如果将幼苗横过来。 （1）根和茎将怎样生长？ （2）根的向地生长和茎的背地生长主要受哪种环境因素调节的？ （3）如果将该幼苗放在爱“天宫二号”内，它的根、茎将会如何生长？原因是什么？ （1）根仍然向地生长，茎仍然背地生长。 （2）根的向地生长和茎的背地生长主要受重力因素影响。 （3）根和茎会继续横向生长，因为太空中没有重力。 2.很多植物的开花与昼夜长短有关。如菠菜只有白天长度超过13小时时才开花；菊花、水稻则需要白天短于一定的时间长度才能开花；也有一些植物，如黄瓜、棉花、向日葵等，与昼夜长短没有关系。 （1）有些植物根据昼夜长短“决定”是否开花，是哪种环境因素在起作用？光调节植物开花的调节的一般过程是怎样的？ （2）种子萌发，植株生长、开花接受光的调控，是如何体现植物对环境适应的？ （1）植物根据昼夜长短“决定”是否开花，是光照时长（或黑暗时长）在起作用。光调节植物开花调节的一般过程是光照时长刺激→被光敏受体等受体识别→光敏色素等受体被激活→信号经过转导，传导细胞核内→导致细胞核内特定基因的转录变化→表现出生物学效应。 （2）①萌发需要光照的种子一般较小，萌发后能立即进行光合作用，从而避免在无光条件下萌发后因不能进行光合作用而缺少有机物，这是对环境的适应。 ②植株在生长、开花过程中，跟随光照的节奏，能保证生命活动正常进行，能保证正常地繁衍后代，这是植物对环境的适应。 1.光敏色素将红光和远红光的信号经过转导后传递到细胞核。（ ） 2.温带地区树木中的年轮表现出季节周期性变化。（ ） 3.光敏色素的本质是蛋白质，主要吸收红光和远红光。（ ） 4.光敏色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上。（ ） 5.植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行。（ ） 6.植物分布的地域性很大程度上由水分决定的。（ ） 7.植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将重力信号转换成运输生长素的信号，造成生长素分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。（ ） 8.植物对重力的感受是通过体内一类富含“淀粉体”的细胞，即平衡石细胞来实现的。（ ） 9.植物生长发育的调控，是由基因表达调控和激素调节共同完成的。（ ） 10.激素的产生和分布是基因表达调控的结果，不受环境因素的影响。（ ） 【答案与提示】 1、2、3、5、7、8√ 4.× 分布在植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富 6.× 植物分布的地域性很大程度上由温度决定的。 9.× 植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。 10.× 激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受环境因素的影响 探究一 植物激素和环境因素共同对植物的生长发育发挥调节作用 植物激素和环境因素共同对植物的生长发育发挥重要的调节作用。 (1)干旱时，植物的某些部位易合成 ，促进气孔关闭，该过程的适应性意义是 。 (2)玉米是一种单子叶植物，农田里杂草的生长会影响玉米的产量，农业上常采用喷洒一定浓度的生长素类生长调节剂的方法除去玉米田中的双子叶杂草。如图甲中的曲线分别代表玉米和双子叶杂草对不同浓度生长素类生长调节剂的反应。由图中曲线可知，代表双子叶杂草的曲线是 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”），试剂浓度为a时，对I曲线所代表的植物产生的调节效应是 （填“促进”或“抑制”）。 (3)研究人员用脱落酸（ABA）及其合成抑制剂分别处理采摘后的番茄，研究乙烯释放量的变化情况，结果如图乙所示（CK处理为对照）。由图可以看出，ABA可以 （填“抑制”或“诱导”）乙烯的生成。除ABA外，高浓度的 也能诱导乙烯合成。 (4)阳生植物受到周围植物遮蔽时，茎伸长速度加快，使株高和节间距增加，叶柄伸长，这种现象称为避阴反应，而阴生植物通常无此反应。自然光被植物滤过后，其中红光（R）/远红光（FR）的值会下降，光敏色素B可感知R/FR的变化，调控某些基因表达，如激活生长素（IAA）、赤霉素（GA）合成相关基因的转录，促进茎秆伸长。GA还可作用于D蛋白（抑制植物生长蛋白），参与植物的避阴反应。依据上述信息，完善避阴反应中相关物质的相互关系及作用模式图 。方框中选填“IAA”“GA”“D蛋白”，括号中选填“+”“-”（+表示促进，-表示抑制）。 【解析】（1）干旱时，若植物的气孔开放，则其蒸腾作用旺盛，易失水过多，不利于植物自身生长，而脱落酸可促进气孔关闭，减少水分蒸腾散失，避免植物体过度缺水死亡。 （2）玉米是一种单子叶植物，农田里杂草的生长会影响玉米的产量，农业上常采用喷洒一定浓度的生长素类生长调节剂的方法除去玉米田中的双子叶杂草，说明单子叶植物玉米比双子叶杂草对生长素类生长调节剂更不敏感，故代表双子叶杂草的曲线是I。据图甲可知，试剂浓度为a时，对I曲线所代表的植物产生的调节效应是促进。 （3）与CK处理相比，ABA处理组的乙烯释放量相对值更高，说明ABA可以诱导乙烯的生成。除ABA外，高浓度的生长素也能诱导乙烯合成，因此高浓度的生长素抑制生长。 （4）分析题意可知，光敏色素B感知R/FR的变化，调控、促进某些基因表达，如激活生长素（IAA）、赤霉素（GA）合成相关基因的转录，生长素和赤霉素可以协同作用，共同促进细胞伸长，促进茎秆伸长，由于D蛋白为抑制植物生长蛋白，故GA合成之后还可抑制D蛋白的作用，降低D蛋白对避阴反应的抑制效应，故避阴反应中相关物质的相互关系及作用模式图如下： 【答案】(1)脱落酸 减少水分蒸腾散失，避免植物体过度缺水死亡 (2)I 促进 (3)诱导 生长素 (4) 探究二 光受体 隐花色素（CRY1）是一种能够感受光的受体，通过介导光信号在植物体内的传导而发挥作用。某研究小组利用无法合成CRY1的突变型拟南芥种子和野生型拟南芥种子作为实验材料，分别放在MS培养基和含有不同浓度脱落酸（ABA）的MS培养基中，然后在适宜条件下培养一段时间，测得种子的发芽率如题图。回答下列问题： (1)本实验的自变量是 。 (2)据图分析，在一定浓度范围内，ABA浓度的高低与种子发芽率的大小呈 （正相关/负相关），据此推测ABA的作用是： 。 (3)据图推测，隐花色素（CRY1）的作用是： 。有人提出，光不是本实验的自变量，因此在有光无光条件下均可以进行实验，请你给出反驳的理由 。 (4)植物生长发育的调控，是基因表达调控、激素调控和环境因素共同完成的。请尝试用箭头表示这三者之间的关系 。 【解析】（1）图中显示本题有两个自变量分别是添加不同浓度ABA的培养基和拟南芥种子的种类。 （2）在添加0.5及0.8mol/L浓度范围的ABA的MS培养基与不添加ABA的MS培养基相比，种子萌发率都有降低，且ABA浓度高的种子萌发率降低幅度更大，说明在一定浓度范围内，ABA浓度的高低与种子发芽率的大小呈负相关，ABA具有抑制种子萌发的作用。 （3）在添加了ABA的实验组中，可看到野生型种子比无法合成CRY1的突变型种子发芽率高，可推测CRY1具有促进种子萌发的作用；CRY1是能够感受光的受体，故该实验应在适宜的光下进行，否则将无法证明隐花色素的作用。 （4）植物生长发育的调控中，激素作为信息分子会影响基因的表达；激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受环境因素的影响；植物通过光敏色素响应环境变化调控基因表达及激素的产生和分布，因此环境因素、植物激素和基因表达三者之间的关系为： 【答案】(1)添加不同浓度ABA的培养基和拟南芥种子的种类 (2)负相关 ABA具有抑制种子萌发的作用 (3)CRY1具有促进种子萌发的作用 CRY1是能够感受光的受体，故该实验应在适宜的光下进行，否则将无法证明隐花色素的作用 (4) 探究三 隐蔽胁迫 在农业生产中，高低作物间作时，会引起植物相互遮阴导致植物感受到的光照质量发生改变，称作荫蔽胁迫。某些植物受到荫蔽胁迫时会做出避阴反应，主要表现为植物茎节和叶柄伸长的速度加快。对“避阴反应”的调控机理进行研究，可为间作植物品种的选择提供理论依据。图1为某科研团队以拟南芥为材料进行的相关研究成果，请回答有关问题： 注：“＋”表示促进，“－”表示抑制 (1)光是植物进行光合作用的能量来源，也可以作为一种 ，影响、调控植物的生长、发育的全过程。 (2)上述避阴反应的机理表明，下胚轴、茎秆等伸长是由 、激素调节和环境因素调节共同完成的，且各种激素表现为 作用。 (3)高低作物间作时，低位植物易受到荫蔽胁迫，接受的远红光/红光的比值会 ，原因是 。 (4)对番茄不同光受体的突变体实施荫蔽胁迫并进行表型检测，结果如图2。由此推测：荫蔽胁迫下，调控番茄幼苗节间伸长的主要光受体是 ，原因是 。 注：①WL为对照组，SH为荫蔽胁迫组；②friop、friself、tri/phyB1、phyB2为光敏色素、cry1为蓝光受体。 【解析】（1）光不仅是植物进行光合作用的能量来源，还可以作为一种信号，影响、调控植物生长发育的全过程。 （2）从上述植物避阴反应的机理可知，下胚轴、茎秆等伸长中有由激素引起的特定基因的表达，有光照等环境因素的影响，因此下胚轴、茎秆等伸长是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的，据图可知，赤霉素和乙烯促进PIFs的生成，进而促进生长素的生成，油菜素内酯促进BZR1基因的表达，进而促进生长素的作用，即四种激素均能促进植物幼苗下胚轴、茎秆伸长，表现为协同作用。 （3）根据图示可知，荫蔽胁迫下，Pfr在远红光作用下形成Pr，即此时接受的远红光/红光的比值会增加。 （4）根据图示可知，除tri/phyB1突变组在荫蔽胁迫下幼苗节间长度短于对照组外，其余各组均为突变组在荫蔽胁迫下幼苗节间长度大于对照组，因此可判断荫蔽胁迫下，调控番茄幼苗节间伸长的主要光受体是tri/phyB1。 【答案】(1)信号 (2)基因表达的调控 协同 (3)增加 荫蔽胁迫下，Pfr在远红光下更多的转化为Pr (4)tri/phyB1 只有tri/phyB1突变体的幼苗节间长度小于对照组，其余突变体的幼苗节间长度均大于对照组 · 基础过关练 1．某一品种的菊花通常在秋季开花，若使其在夏季开花，应当采取的关键措施是适当时期(　　) A．补充光照使光照时间延长 B．适当提高温度 C．遮光使光照时间缩短 D．适当多浇水 【解析】C 菊花是短日照植物，若使其在夏季开花，则应缩短光照。 2.下列说法不正确的是(　　) A．植株生长、开花接受光的调控，都体现了植物对环境的适应 B．光敏色素主要吸收红外光 C．光敏色素分布在植物的各个部位 D．光调控植物生长发育的机制是感受信号→传导信号→发生反应 【解析】B 光敏色素主要吸收红光和远红光，B错误。 3．自然界中，植物开花需要光信息刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能开花。下列叙述错误的是(　　) A．植物对日照时间的感知跟光敏色素有关，与植物激素无关 B．该现象说明信息的来源可以是外界环境 C．日照时间对植物开花的调节本质上是对基因程序性表达的调控 D．可以通过人为控制光照时间达到使花卉分批上市的目的 【解析】A 植物对日照时间的感知跟光敏色素有关，通过调节植物激素的含量影响植物开花，A错误；题目中的现象说明信息的来源(光)可以是外界环境，B正确；日照时间的长短变化是环境因素，外界环境因素的变化通过影响植物的代谢进而影响植物的开花，而植物代谢的调节本质上是由基因来调控的，C正确；根据题意可以通过人为控制光照时间控制植物开花的时间，达到使花卉分批上市的目的，D正确。 4．如表是交替地暴露在红光和远红光下的莴苣种子的萌发率(26 ℃下，连续1 min的红光和4 min的远红光照射，R表示红光，FR表示远红光)。下列叙述正确的是(　　) 光处理 萌发率% R 70 R—FR 6 R—FR—R 74 R—FR—R—FR 6 R—FR—R—FR—R 76 R—FR—R—FR—R—FR 6 A.该实验的主要目的是探究种子的萌发是否需要光 B．光照处理时间越长，莴苣种子的萌发率越高 C．莴苣种子萌发率的高低以最后一次照射的光的波长为准 D．光是莴苣种子萌发的必需条件，远红光下萌发率高，红光下萌发率低 【解析】C 由题干信息可知，该实验的主要目的是探究红光和远红光交替照射对莴苣种子萌发率的影响，A错误。分析表中6组数据可知，种子的萌发与光照处理时间无关，B错误。由表可知，种子萌发率的高低与最后一次照射的光的波长有关，最后一次照射红光的种子萌发率高，最后一次照射远红光的种子萌发率低，C正确、D错误。 5．下列有关叙述正确的是(　　) A．茎与根对重力刺激的反应不同是因为它们对生长素的敏感程度不同 B．生长素的横向运输与单侧光照无关 C．影响从巴基斯坦北移到我国湖北的黄麻开花延迟的主要因素是温度 D．植物根向地性的感受部位是根尖分生区 【解析】A 茎具有背地生长的特点，根具有向地生长的特性，是由于茎与根对生长素的敏感程度不同导致的，A项正确；单侧光影响生长素的横向运输，背光侧生长素含量高，生长快，B项错误；黄麻为短日植物，从巴基斯坦北移到我国的湖北，日照时间相对较短，又因为植物必须积累一定的日照才能开花，所以开花推迟，生长期延长，可以增加植株高度，提高纤维产量，因此主要影响因素是光照，C项错误；植物根向地性的感受部位是根冠，D项错误。 6.将一玉米幼苗固定在支架上，支架固定在温度、湿度适宜且底部有一透光孔的暗室内(光源通过小孔只能照射到茎的一侧)。从下图所示状态开始，光源随暗室同步缓慢匀速旋转，几天后停止于起始位置。此时，幼苗的生长情况是(　　) A．根水平生长，茎向上弯曲生长 B．根水平生长，茎向下弯曲生长 C．根向下弯曲生长，茎向上弯曲生长 D．根向下弯曲生长，茎向下弯曲生长 【解析】B 对茎来说，由于一直匀速旋转，从重力角度考虑，各个部位生长素都均匀分布，但由于一侧始终有光源，因此最终向光生长；对根来说，由于一直匀速旋转，各个部位生长素都均匀分布，因此水平生长。 7．下列有关植物生命活动调节的叙述正确的是(　　) A．生长素和乙烯对果实的发育和成熟均有促进作用 B．光照、温度等环境因素的变化，可影响植物体内基因组的表达 C．单侧光照射后，胚芽鞘向光一侧的生长素含量多于背光一侧，从而造成向光弯曲 D．植物激素可以通过直接参与细胞代谢进行植物生命活动的调节 【解析】B 生长素促进果实的发育，乙烯促进果实的成熟，A错误；光照、温度等环境因素的变化，可影响植物体内基因组的表达，B正确；单侧光照射后，胚芽鞘向光一侧的生长素含量少于背光一侧，从而造成向光弯曲，C错误；植物激素具有调节作用，不能直接参与细胞代谢，D错误。 8．下列关于植物激素调节正确的是(　　) A．植物激素通过直接参与细胞的代谢过程来影响生命活动 B．用适宜浓度的生长素处理番茄花，可获得四倍体果实 C．各种植物激素都是由植物特定的内分泌腺分泌的 D．光照、温度等环境因子的变化会影响植物激素的合成 【解析】D 激素是传递改变细胞代谢的信息，它本身并不直接参与细胞代谢，A错。生长素没有抑制纺锤体形成的作用，所以施用它不会使植物细胞内染色体加倍，B错。植物体内没有特定的内分泌腺，C错。激素的合成受基因间接控制，同时也受环境因素的影响，D正确。 9.根的向地性和茎的背地性均和生长素分布不均匀有关，然而造成此种分布差异的原因尚不清楚，不过科学家发现Ca2＋似乎和生长素分布差异有关。如图为垂直放置的玉米芽，Ⅰ、Ⅱ中黑色小方块含Ca2＋，但Ⅰ中置于伸长区，Ⅱ中置于根冠，Ⅲ中白色小方块含Ca2＋抑制剂，抑制Ca2＋的移动，置于根冠，实验结果如图。关于这组实验的叙述正确的是(　　) A．伸长区无法吸收Ca2＋ B．Ca2＋的有无会造成根的弯曲 C．若将Ⅲ中白色小方块置于伸长区，则预期根会弯曲 D．根冠部位的Ca2＋浓度差异和根的弯曲有关 【解析】D 结合题图和题干信息知，三者生长的差异在于小方块所放位置和所含物质的差异，由Ⅰ、Ⅱ对比可知：含有Ca2＋的小方块在根冠部位时，可能是Ca2＋促进了根冠部位的生长素向Ca2＋浓度较高的部位集中，使未放置小方块的一侧生长快、放置小方块的一侧生长受抑制，而伸长区的生长素分布不受Ca2＋的影响；Ⅱ与Ⅲ相比，小方块中所含物质不同，可能是Ⅲ中小方块中的抑制剂影响了Ca2＋的移动，使未放置的一侧Ca2＋浓度较高，生长素分布较多，抑制生长，使放置的一侧生长素浓度低，促进生长，使根弯向未放置小方块的一侧，D项正确。 10.植物的生命活动受植物激素的调节，如图为某植物感知外界光照、温度等变化，通过调节激素的合成促进植物冬天休眠、夏天生长过程示意图。分析最合理的是 (　　) A．长日照能促进过程②④，短日照能促进过程⑤⑥ B．10 ℃有利于过程②④，30 ℃有利于过程⑤⑥ C．10 ℃有利于过程①②③④，30 ℃有利于过程①③⑤⑥ D．长日照能促进所有过程，短日照能抑制所有过程 【解析】A 夏季长日照、温度高，植物生长旺盛，细胞分裂素和赤霉素分泌增多，所以长日照、较高温度能促进过程②④；冬季短日照、气温低，叶和果实的衰老和脱落，生长受到抑制，所以短日照、低温能促进过程⑤⑥，A正确，B、C、D错误。 11．冬小麦是我市重要的粮食作物，农业科技人员不断进行研究以期获得高产抗病的新品种。冬小麦经过低温环境才能开花，这是由于幼苗感受低温刺激产生某种特殊蛋白质所致，该作用称为春化作用，高温、低氧、缺水等均可解除春化作用而导致冬小麦最终不能抽穗开花。请分析材料并结合所学知识回答下列问题。 （1）春化作用导致特定蛋白质的产生，说明____________________________________________________。 （2）某研究小组发现经过严寒之后，部分二倍体野生小麦突变成了四倍体小麦，合理的解释是____________________。突变后的四倍体小麦与二倍体野生小麦是否为同一个物种？并请简要说明理由。________________________________________________________________________________________。 （3）在育种过程中，一科研人员发现小麦早熟性状个体全为杂合子，欲探究小麦早熟性状是否存在显性纯合致死现象(即EE个体无法存活)，研究小组设计了以下实验，请补充有关内容。 实验方案：让早熟小麦自交，统计后分析比较__________________________________________。预期实验结果及结论： ①如果__________________________________________，则小麦早熟性状存在显性纯合致死现象； ②如果__________________________________________，则小麦早熟性状不存在显性纯合致死现象。 【解析】（1）春化作用导致特定蛋白质的产生，说明春化作用(低温)激活了决定该蛋白质的基因(环境影响基因的表达)。 （2）低温抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，因此经过严寒之后，部分二倍体野生小麦突变成了四倍体小麦，突变后的四倍体小麦与二倍体野生小麦之间存在生殖隔离，杂交产生的后代是不育的，因此突变后的四倍体小麦与二倍体野生小麦不是同一个物种。 （3）让早熟小麦自交，统计后分析比较子代的表现型及比例。如果子代表现型为早熟和晚熟，比例为2∶1，则小麦早熟性状存在显性纯合致死现象；如果子代表现型为早熟和晚熟，比例为3∶1，则小麦早熟性状不存在显性纯合致死现象。 【答案】（1）春化作用(低温)激活了决定该蛋白质的基因(环境影响基因的表达) （2）低温抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍 不是，与原品种之间存在生殖隔离，杂交产生的后代是不育的 （3）子代的表现型及比例 子代表现型为早熟和晚熟，比例为2∶1 子代表现型为早熟和晚熟，比例为3∶1 12．科学家研究发现，紫外光可抑制植物生长，原因是紫外光增加了植物体内吲哚乙酸氧化酶(有铁才能合成该酶)的活性，而吲哚乙酸在吲哚乙酸氧化酶的作用下可被分解为3­亚甲基氧化吲哚(不能促进细胞伸长)。为验证紫外光抑制植物生长与吲哚乙酸的氧化有关，请补充下列实验设计并完成相关的实验分析。(不考虑缺铁对植物生长其他方面的影响) （一）材料用具： 燕麦幼苗、完全培养液、缺铁的完全培养液(溶液浓度均适宜)、蒸馏水、琼脂块、刀片等。 （二）实验步骤： （1）准备4个配有培养支架的烧杯，分别标记为A、B、C、D； （2）向A和B烧杯中加入等量适量的完全培养液，C和D烧杯中加入等量适量的缺铁培养液； （3）选取________，平均分成四组，分别放在A～D4组烧杯中培养一段时间； （4）给予A、C适宜的可见光光照，给予B、D____________光照，继续培养一段时间； （5）切下幼苗的胚芽鞘尖端，分别用琼脂块收集生长素，并对应标记为a、c、b、d； （6）培养一段时间后，观察胚芽鞘的弯曲情况。 （三）实验分析： （1）请预测上图中第①、⑥组胚芽鞘的生长情况： ①________________________，⑥________________________。 （2）图中________组胚芽鞘的生长情况可证明紫外光抑制植物的生长与吲哚乙酸的氧化有关。 【解析】（二）（3）实验中要符合等量、对照原则，故应选生长状况相同的燕麦幼苗若干株。 （4）实验设计应保证单一变量原则，和A、C相比较，B、D的不同在于多了紫外光照射。 （三）（1）由于A正常，B组另加紫外光照射，吲哚乙酸氧化酶活性最高，生长素含量低，a生长素含量多，生长快，所以①中向b侧弯曲生长。由于C和D烧杯中加入等量适量的缺铁培养液，不能合成吲哚乙酸氧化酶，生长素含量高，且c、d含生长素相同，故⑥直立生长。 【答案】（二）（3）生长状况相同的燕麦幼苗若干株 （4）同等强度的可见光和一定强度的紫外光 （三）（1）向b侧(右)弯曲生长　直立生长 （2）①、⑤ · 能力提升练 1．下列有关植物生命活动调节的叙述正确的是(　　) A．生长素和乙烯对果实的发育和成熟均有促进作用 B．光照、温度等环境因素的变化，可影响植物体内基因组的表达 C．单侧光照射后，胚芽鞘向光一侧的生长素含量多于背光一侧，从而造成向光弯曲 D．植物激素可以通过直接参与细胞代谢进行植物生命活动的调节 【解析】B 生长素促进果实的发育，乙烯促进果实的成熟，A错误；光照、温度等环境因素的变化，可影响植物体内基因组的表达，B正确；单侧光照射后，胚芽鞘向光一侧的生长素含量少于背光一侧，从而造成向光弯曲，C错误；植物激素具有调节作用，不能直接参与细胞代谢，D错误。 【知识拓展】植物体能正常生长发育需要各器官、组织、细胞之间的协调和配合，而这就需要通过作为信息分子的激素来传递信息，而激素的产生和分布是受基因表达调控的结果，也受到环境的影响。 2．植物地上部分向光生长，根背光生长。取正在萌发的种子贴附在琼脂板上，再将琼脂板插入透明盒内培育，五面遮光，仅从一侧给予光照，如下图所示。幼苗根的生长方向将是(　　) A．↓ B．→ C．↘　　　　 D．↙ 【解析】C　由于仅有左侧受光照，根部背光生长，向右生长；其次受重力影响，会向下生长，综合考虑可得根部向右侧斜向下生长，故选C。 3.下列有关植物生命活动调节的叙述，错误的是( ) A.重力可作为一种信号来调节植物的生长 B.细胞分裂素主要通过促进细胞核的分裂来促进细胞分裂 C.在植物的生长发育过程中，不同激素的调节有顺序性 D.光敏色素能感受光的变化，从而影响基因的表达 【解析】B 重力可以作为一种物理信号来调节植物的生长，A正确；在促进细胞分裂完成方面，生长素能促进细胞核的分裂，但细胞分裂素主要促进细胞质分裂，B错误；植物生物生命受多种激素的调节，在植物生长发育的不同阶段起主导作用的激素不同，即不同激素的调节有顺序性，C正确；光敏色素能感受光的变化，从而调控基因的表达，D正确。 4.人们发现，植物开花与光周期有关，其中在24 h昼夜周期中，日照长度长于一定时数才能开花的植物称为长日照植物；日照长度短于一定时数就能开花的植物称为短日照植物。某生物研究性学习小组将菊花顶部花芽附近的叶片去掉，并对顶部花芽和下部的叶片作以下四组不同处理，结果如图所示。下列对此实验的分析有误的是( ) A.该实验的目的是探究菊花感受光周期刺激的部位是顶部的花芽还是下部的叶片 B.由上述实验结果可以推知，菊花感受光刺激的部位是下部的叶片 C.由上述实验结果可以推知，菊花是长日照植物，要使其提前开花，可以延长光照 D.菊花的开花从根本上看是基因组在一定时间和空间程序性表达的结果 【解析】C 根据实验的单因子变量原则，自变量是光周期和光周期处理部位，因变量是植物是否开花，本实验探究的是菊花感受光周期刺激的部位是顶部的花芽还是下部的叶片，A正确；从图中可知，无论是长日照还是短日照处理顶部，只要用短日照处理下部叶片，植物都开花，说明菊花开花感受光周期刺激的部位是植物体的下部叶片，B正确；由图中实验结果可以推知，菊花是短日照植物，要使其提前开花，应该缩短光照时间，C错误；植物的生长发育从根本上看是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果，菊花的开花亦是如此，D正确。 5.自然界中，植物开花需要光信号刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能开花，下列相关说法错误的是( ) A.植物对日照时间的感知跟光敏色素有关 B.植物生长发育只受基因表达和环境的影响 C.日照时间对植物开花的调节本质上是受基因程序性表达的调控 D.可以通过人为地控制光照时间达到花卉分批上市的目的 【解析】B 科学家研究发现，植物细胞中具有接受光信号的分子，光敏色素就是其中的一种，A正确；植物生长发育的调控，是基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同构成的网络，B错误；日照时间通过影响植物的代谢进而影响植物的开花，而植物代谢的调节本质上是由基因来调控的，C正确；根据题意可以通过人为地控制光照时间来控制植物开花的时间，达到花卉分批上市的目的，D正确。 6.植物的生命活动除了直接受到化学物质的调节之外，也会受环境因素的影响。下列有关叙述错误的是( ) A.原产于热带地区的玉米适应短日照条件，在从热带地区引种至温带地区时，可能出现不适应的现象 B.冬小麦的正常开花离不开春化作用，实验室夏季种植冬小麦时，可合理使用冷库，调节冬小麦的开花 C.环境因素和植物激素对植物的影响是相互独立的，但二者都具有重要的影响 D.由于光敏色素的存在，光照可调节植物体内有关基因的表达，进而调节植物的生命活动 【解析】C 光照条件会影响植物的生长，与热带地区相比，温带地区夏季日照时间较长，原产于热带的玉米更适应短日照条件，可能会不适应温带地区的环境，A正确。春化作用是指某些植物在生长过程中需要经过一段时期的低温才能开花，冬小麦的正常开花受到春化作用影响，B正确。植物激素的产生和分布是基因表达调控的结果，会受到环境因素影响，环境因素与植物激素并非相互独立地发挥作用，C错误。光敏色素介导了光照对植物细胞内基因表达的调控，D正确。 7．实验发现，物质甲可促进愈伤组织分化出丛芽；乙可解除种子休眠；丙浓度低时促进植株生长，浓度过高时抑制植株生长；丁可促进叶片衰老。上述物质分别是生长素、脱落酸、细胞分裂素和赤霉素四种中的一种。下列说法正确的是(　　) A．甲的合成部位是根冠、萎蔫的叶片 B．乙可通过发酵获得 C．成熟的果实中丙的作用增强 D．夏季炎热条件下，丁可促进小麦种子发芽 【解析】B 甲是细胞分裂素，合成部位主要是根尖，故A项错误。乙是赤霉素，可通过某些微生物发酵获得，故B项正确。丙是生长素，丁是脱落酸，成熟的果实中，丙的作用减弱，丁的作用增强，故C项错误。乙是赤霉素，夏季炎热条件下，乙可促进小麦种子发芽，丁抑制发芽，故D项错误。 8．(多选)水平放置的蚕豆幼苗，一段时间后根向下弯曲生长，茎则向上弯曲生长。这是因为(　　) A．重力影响，使生长素移到靠近地面的一边 B．光线影响，使生长素移到靠近地面的一边 C．根对生长素浓度的反应敏感 D．茎对生长素浓度的反应敏感 【解析】AC　重力的影响使生长素由远地侧移向近地侧；近地侧生长素浓度高，由于根对生长素浓度的反应更为敏感，所以对根来说近地侧抑制生长，对茎来说近地侧促进生长，所以根会向地生长，茎会背地生长。 9.(多选)是近年来新发现的一类植物激素。SL合成受阻或SL不敏感突变体都会出现顶端优势缺失。现有拟南芥SL突变体1(max1)和SL突变体2(max2),其生长素水平正常,但植株缺失顶端优势,与野生型(W)形成明显区别;在幼苗期进行嫁接试验,培养后植株形态如图所示。据此分析,下列叙述正确的是 (　　) 注:R代表根,S代表地上部分,“+”代表嫁接。 A.SL不能在产生部位发挥调控作用 B.max1不能合成SL,但对SL敏感 C.max2对SL不敏感,但根能产生SL D.推测max2_S+max1_R表现顶端优势缺失 【解析】BCD　根据野生型W和③④的生长情况进行分析,W可以产生SL,且W和③④地上部分都表现出了顶端优势,说明SL可以在产生部位(地上部位)发挥调节作用,A项错误;根据分析,max1没有表现出顶端优势,但当其地上部分和W植株的根进行嫁接后(①),就表现出了顶端优势,说明其自身不能产生SL,由于野生型可产生的SL从根运输至地上部分,所以max1接受了SL,表现出顶端优势,因此对SL敏感,B项正确;根据分析,②中max2的地上部分和野生型的根结合,没有恢复顶端优势,说明max2对SL不敏感,又从⑤中(max1不能产生SL,但当其与max2结合后,表现出了顶端优势)可以看出,max2的根产生了SL,运输至地上部分,使地上部分表现出顶端优势,C项正确;当max2的地上部分和max1的根结合后由于max2对SL不敏感,因此不会表现出顶端优势,即表现为顶端优势缺失,D项正确。 10.关于植物激素的叙述,正确的是 (　　) A.基因突变导致脱落酸受体与脱落酸亲和力降低时,种子休眠时间比野生型延长 B.赤霉素受体表达量增加的大麦种子萌发时,胚乳中淀粉分解速度比野生型更快 C.细胞分裂素受体表达量增加的植株,其生长速度比野生型更快 D.插条浸泡在低浓度NAA溶液中,野生型比生长素受体活性减弱的株系更易生根 【解析】BCD　脱落酸有促进种子休眠的作用,基因突变导致脱落酸受体与脱落酸亲和力降低时,种子休眠时间比野生型缩短,A项错误;赤霉素能促进大麦种子产生α⁃淀粉酶,进而催化淀粉分解,赤霉素受体表达量增加的大麦种子,有利于赤霉素发挥作用,能产生更多的α⁃淀粉酶,胚乳中淀粉分解速度比野生型更快,B项正确;细胞分裂素能促进细胞分裂,故细胞分裂素受体表达量增加的植株,其生长速度比野生型更快,C项正确;NAA是生长素类似物,能促进插条生根,生长素受体活性减弱的株系对生长素不敏感,所以野生型比生长素受体活性低的株系更易生根,D项正确。 11.研究人员鉴定到一个控制大豆籽重的关键基因D，在长日照和短日照处理条件下分别检测了正常植株籽重、基因D功能缺失突变体植株（突变基因用d表示）籽重以及种子中D表达水平。结果表明：长日照条件下D对大豆籽重起抑制作用，而短日照条件下对大豆籽重不起作用。以下实验结果能为上述结论提供证据的有 （多选）。 A.长日照条件下，D在种子中表达水平很高 B.短日照条件下，D在种子中不表达或表达水平很低 C.长日照条件下，正常植株籽重明显高于突变体植株 D.短日照条件下，正常植株籽重和突变体植株无明显差异 【解析】ABD 长日照条件下D对大豆籽重起抑制作用，而短日照条件下对大豆籽重不起作用，以下实验结果能为上述结论提供证据的有，a，长日照条件下，D在种子中表达水平很高；因为长日照条件下D对大豆籽重起抑制作用；b、短日照条件下，D在种子中不表达或表达水平很低，因为短日照条件下对大豆籽重不起作用；d、短日照条件下，正常植株籽重和突变体植株无明显差异，因为短日照条件下对大豆籽重不起作用。 12．科学家研究发现，紫外光可抑制植物生长，原因是紫外光增加了植物体内吲哚乙酸氧化酶(有铁才能合成该酶)的活性，而吲哚乙酸在吲哚乙酸氧化酶的作用下可被分解为3­亚甲基氧化吲哚(不能促进细胞伸长)。为验证紫外光抑制植物生长与吲哚乙酸的氧化有关，请补充下列实验设计并完成相关的实验分析。(不考虑缺铁对植物生长其他方面的影响) (一)材料用具： 燕麦幼苗、完全培养液、缺铁的完全培养液(溶液浓度均适宜)、蒸馏水、琼脂块、刀片等。 (二)实验步骤： (1)准备4个配有培养支架的烧杯，分别标记为A、B、C、D； (2)向A和B烧杯中加入等量适量的完全培养液，C和D烧杯中加入等量适量的缺铁培养液； (3)选取________________________，平均分成四组，分别放在A～D4组烧杯中培养一段时间； (4)给予A、C适宜的可见光光照，给予B、D________________________光照，继续培养一段时间； (5)切下幼苗的胚芽鞘尖端，分别用琼脂块收集生长素，并对应标记为a、c、b、d； (6)培养一段时间后，观察胚芽鞘的弯曲情况。 ①　　　②　　③　　④　　⑤　　　⑥ (三)实验分析： (1)请预测上图中第①、⑥组胚芽鞘的生长情况： ①________，⑥________。 (2)图中________组胚芽鞘的生长情况可证明紫外光抑制植物的生长与吲哚乙酸的氧化有关。 【解析】　(二)(3)实验中要符合等量、对照原则，故应选生长状况相同的燕麦幼苗若干株。 (4)实验设计应保证单一变量原则，和A、C相比较，B、D的不同在于多了紫外光照射。 (三)(1)由于A正常，B组另加紫外光照射，吲哚乙酸氧化酶活性最高，生长素含量低，a生长素含量多，生长快，所以①中向b侧弯曲生长。 由于C和D烧杯中加入等量适量的缺铁培养液，不能合成吲哚乙酸氧化酶，生长素含量高，且c、d含生长素相同，故直立生长。 【答案】　(二)(3)生长状况相同的燕麦幼苗若干株 (4)同等强度的可见光和一定强度的紫外光 (三)(1)向b侧(右)弯曲生长　直立生长 (2)①、⑤ 【易错提醒】植物的生长必须在可见光下，因此本题尽管自变量是紫外光的有无，但一定要有一定的可见光。 · 思维拓展练 1．大豆是一种光周期敏感作物，产量受日照长短变化影响较大。籽重是决定大豆产量的关键性状之一。为探究控制大豆籽重的关键基因及其光周期效应机制，科研人员展开如下研究。 (1)光不仅作为信号调节大豆种子的发育，还为植物的光合作用提供 。 (2)已知S是一种介导蔗糖从种皮转运到胚的载体蛋白，在长日照条件下，可能与D基因表达的D蛋白存在相互作用。为研究正常植株中D蛋白与S蛋白对大豆种子积累有机物的作用，研究人员设计下图所示流程，获得下表结果。 组别 导入载体 荧光检测情况 黄色荧光 红色荧光 1 　nY和cY 　- 　+ 2 　nY-D和S-cY 　+ 　+ 3 　nY-d和S-cY 　- 　+ 4 　Ⅰ、 　- 　+ 5 　Ⅱ、 　- 　+ ①I和II导入的载体分别为 。 ②若第2组出现 荧光，则说明D蛋白和S蛋白在大豆种子质膜中存在相互作用。 ③为进一步确定D蛋白调控籽重的机制，用C蔗糖处理正常植株和突变体植株的种子12小时，检测种皮和胚中C蔗糖含量。若实验结果为 ，则支持“D蛋白抑制S蛋白功能，进而抑制蔗糖从种皮到胚的转运”。 (3)请结合本研究阐释“我国春大豆主产区是东北地区，而非长江以南地区”的原因 。 【解析】（1）光不仅作为信号调节大豆种子的发育、还为植物的光合作用提供能量。 （2）①通过表格对比，可以得到I和Ⅱ导入的载体分别为nY和S-cY、nY-D和cY； ②因为nY和cY不能自组装发出黄色荧光，但它们分别连接的蛋白相互靠近时，nY和cY这两部分在空间上彼此靠近，才能被激发出荧光，所以若第2组出现质膜处为叠加的红色和黄色（或“质膜处为橙色”）则说明D蛋白和S蛋白在大豆种子质膜中存在相互作用； ③为进一步确定D蛋白调控籽重的机制，用13C蔗糖处理正常植株和突变体植株的种子12小时，检测种皮和胚中13C蔗糖含量。若实验结果为正常植株种皮中的13C蔗糖含量高于突变体，但胚中的13C蔗糖含量低于突变体则说明D蛋白和S蛋白在大豆种子质膜中存在相互作用。 “我国春大豆主产区是东北地区，而非长江以南地区”的原因：春季，自北向南，日照时间变长（或“大豆为短日照植物”）；长江以南地区在春季日照时间长，D基因对大豆籽重起抑制作用；而东北地区此季节日照时间短，D基因对大豆籽重不起作用。 【答案】(1)能量 (2) nY和S-cY、nY-D和cY 质膜处为叠加的红色和黄色（或“质膜处为橙色”） 正常植株种皮中的13C蔗糖含量高于突变体，但胚中的13C蔗糖含量低于突变体 (3)春季，自北向南，日照时间变长（或“大豆为短日照植物”）；长江以南地区在春季日照时间长，D基因对大豆籽重起抑制作用；而东北地区此季节日照时间短，D基因对大豆籽重不起作用 2．植物的气孔由两个保卫细胞构成，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。研究发现，不同光质可通过控制气孔开度来影响植物对CO2的吸收和蒸腾作用。如蓝光照射下，保卫细胞中的蓝光受体被激活，进而通过信号转导途径活化保卫细胞膜上的质子泵（H+-ATP酶），水解ATP将H+分泌到细胞外，K+依赖于建立的H+电化学梯度大量进入保卫细胞，有利于保卫细胞吸水气孔开放。回答下列问题： (1)对于保卫细胞来说，蓝光的作用是 。 (2)叶绿素能吸收、传递、转化光能。通过有关实验测定叶绿素的含量：先用有机溶剂 提取绿叶中的色素，然后将提取到的色素溶液置于 （填“红光”、“蓝紫光”或“白光”）下测定吸光值进而计算出含量。使用该种光源的原因是 。 (3)H+-ATP酶是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性。根据以上信息，设计实验证实H+-ATP酶逆浓度梯度将H+转运至细胞外的过程中，能量不是由蓝光直接提供的。请补充以下实验思路（已知物质M可抑制H+-ATP酶的水解作用）。 实验思路：将某植机物（孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中（假设细胞内的pH高于细胞外），置于暗处一段时间后，溶液的pH不变。再将含有保卫细胞的该溶液均分为A、B组， 。 【解析】（1）对于保卫细胞来说，蓝光的作用是光信号，传递气孔开闭的信号。 （2）由于叶绿素能溶于有机溶剂，一般用无水乙醇提取叶绿素，然后将提取到的色素溶液置于红光，因为叶绿素既吸收蓝紫光和红光，而类胡萝卜素只吸收蓝紫光，用红光就可以直接测定叶绿素的含量，而不受类胡萝卜素的影响。 （3）为证实H+-ATP酶逆浓度梯度将H+转运至细胞外的过程中，能量不是由蓝光直接提供的，可将含有保卫细胞的该溶液分成A、B组，A组照射蓝光；B组先在溶液中加入 H﹢ -ATPase 抑制剂（抑制 ATP水解），再用蓝光照射，检测两种溶液的 pH 的变化。 【答案】(1)光信号 (2)无水乙醇 红光 叶绿素既吸收蓝紫光和红光，而类胡萝卜素只吸收蓝紫光，用红光就可以直接测定叶绿素的含量，而不受类胡萝卜素的影响。 (3)A组照射蓝光；B组先在溶液中加入 H﹢ -ATPase 抑制剂（抑制 ATP水解），再用蓝光照射，检测两种溶液的 pH 的变化。 3．气孔是由两个保卫细胞围成的空腔，主要分布在植物叶片表皮。研究者对气孔开闭的条件和机理进行了相关的研究。请回答下列问题。 (1)研究表明，可见光会刺激气孔开放，在此过程中，淀粉水解为麦芽糖，并进一步转化为苹果酸进入液泡。据此推测：光照介导细胞液渗透压 ，加快保卫细胞 水分，导致气孔开度增加。 (2)研究者分别用拟南芥淀粉酶基因BAM1和BAM2的突变体进行实验，通过显微拍照检测保卫细胞叶绿体中淀粉粒的总面积（总体积）以及气孔开度，结果见图1。 保卫细胞叶绿体中的色素存在于 上，主要吸收 光。由图1结果可知， （填“BAM1”或“BAM2”）基因控制的淀粉酶是保卫细胞中催化淀粉水解的主要酶，判断的依据是：与夜晚结束时相比，光照1h后， 。 (3)已知保卫细胞接受蓝光信号后能加快淀粉分解。研究者用野生型拟南芥和蓝光受体突变型为实验材料，照射蓝光后，检测保卫细胞中的淀粉粒面积，结果如图2所示。 光受体的化学本质是 ，进一步检测植物叶肉细胞中的淀粉含量，发现突变体低于野生型，分析其原因是：蓝光受体突变型植株无法感受蓝光信号，保卫细胞内淀粉分解受阻，导致 ，叶肉细胞淀粉合成减少。 (4)为进一步研究蓝光介导淀粉水解的信号通路，在正常光照下对植物进行了下列实验并得到相应结果： ①H+泵突变体与野生型相比在原有的光照信号下无法有效动员分解保卫细胞中的淀粉 ②对野生型个体施用适宜浓度的H+泵化学激活剂Fc，淀粉粒消失加快，气孔开度更大 ③对BAM1突变型施用适宜浓度的H+泵化学激活剂Fc，淀粉粒降解速度与突变型无差异 ④对BAM1突变型保卫细胞显微注射苹果酸溶液，无法激活淀粉酶但可造成气孔开度增大 其中，支持“蓝光信号通过激活H+泵提高胞内pH进而增强淀粉酶BAM1的活性”这一观点的组别包括 （填“序号”）。 【解析】（1）苹果酸进入液泡中，即液泡中溶质增加，会导致细胞液渗透压升高，从而促进水分进细胞，促进气孔开度的增加。 （2）色素位于叶绿体类囊体薄膜上，主要吸收蓝紫光和红光。淀粉酶可以催化淀粉水解。分别用拟南芥淀粉酶基因BAM1和BAM2的突变体进行实验（野生型作为对照组、BAM1和BAM2的突变体作为实验组），通过显微拍照检测保卫细胞叶绿体中淀粉粒的总面积（总体积）以及气孔开度，与夜晚结束时相比，照光1h后，野生型和BAM2突变体保卫细胞中的淀粉粒明显减少，但BAM1突变体淀粉粒仍大量存在，说明BAM1基因控制的淀粉酶是保卫细胞中催化淀粉水解的主要酶。 （3）光受体的化学本质是蛋白质。由图2可知，在蓝光照射后，蓝光受体突变型植株（不能感受蓝光信号）的保卫细胞中淀粉粒面积没有明显变化，而野生型植株（能感受蓝光信号）保卫细胞中淀粉粒面积明显下降。结合（1）可知，若植物感受到蓝光后，保卫细胞中的淀粉粒会被淀粉酶水解，进一步转化为苹果酸进入液泡中，导致细胞液渗透压升高促进水分进细胞，促进气孔开度的增加，吸收二氧化碳的量增加，以提高光合速率。检测植物叶肉细胞淀粉含量，发现突变体低于野生型，原因是蓝光受体突变型植株无法感受蓝光信号，保卫细胞内淀粉分解受阻导致气孔开度较小，CO2吸收少，光合速率下降，导致叶肉细胞内淀粉合成减少。 （4）①说明缺乏H+泵无法有效动员分解保卫细胞中的淀粉，①符合题意； ②说明在H+泵存在的前提下，施用适宜浓度的H+泵化学激活剂Fc，可以加速淀粉粒的分解，②符合题意； ③对BAM1突变型施用适宜浓度的H+泵化学激活剂Fc，由于BAM1突变型体内缺乏催化淀粉水解的主要酶，淀粉粒降解速度与突变型无差异，③符合题意； ④对BAM1突变型保卫细胞显微注射苹果酸溶液，可以导致细胞液渗透压升高促进水分进细胞，促进气孔开度的增加，与H+泵的作用无关，④不符合题意。 故支持“蓝光信号通过激活H+泵提高胞内pH进而增强淀粉酶BAM1的活性”这一观点的组别包括①②③。 【答案】(1)升高 吸收 (2)类囊体膜 红光和蓝紫 BAM1 野生型和BAM2突变体保卫细胞中的淀粉粒明显减少，但BAM1突变体淀粉粒仍大量存在 (3)蛋白质 气孔开度较小，CO2吸收少，光合速率下降 (4)①②③ 4．光周期是指昼夜交替变化中光照期和暗期的长短。光周期敏感植物主要分为长日照诱导开花的长日照植物（如百脉根、豌豆等）和短日照诱导开花的短日照植物（如大豆、赤小豆等）。光周期是否会影响种子的大小？为探究这一问题，研究人员在开花后以原有光周期下继续培养为对照组处理，以改变光周期继续培养为实验组处理，对几种光周期敏感植物进行实验，所得种子大小的统计结果如图1。请回答： (1)光作为一种 ，调控植物生长、发育的全过程。根据图1的实验结果，可以得出结论：光周期改变使光周期敏感植物的种子变 （大/小）。 (2)CO是响应日照长度、调控植物开花的重要基因，AP2是种子发育的调控基因。为探究CO和AP2在光周期调控种子大小中的作用，研究人员以野生型拟南芥、CO缺失突变型拟南芥、AP2缺失突变型拟南芥开展相关实验，实验结果如图2、图3所示。 由图2可知，拟南芥属于 （填“长日照”或“短日照”）植物。根据图2、图3结果在小方框中填入适当的“参考符号”，将光周期调控拟南芥种子大小的假说模型补充完整。 (3)黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比值决定了花的分化，若比值较高有利于分化形成 （雌/雄）花。综合以上所有信息可以说明，植物生长发育的调控是由 、 、和 共同完成的。 【解析】（1）光是一种信号，影响调控植物生长发育的全过程；由图1可知，百脉根、豌豆是长日照诱导开花的长日照植物，当改为短日照时，百脉根、豌豆的种子变小，大豆、赤小豆为短日照诱导开花的短日照植物，当改为长日照时，大豆、赤小豆的种子变小，故光周期改变对光周期敏感植物种子大小的影响是：光周期改变使光周期敏感植物的种子变小。 （2）由图2可知，野生型的拟南芥在短日照时种子变小，故拟南芥属于长日照植物。根据图2、图3结果可知，光周期调控种子大小与CO、AP2均有关，短日照时，种子变小（原理是短日照会抑制CO表达，从而AP2表达不受影响，AP2表达产物会抑制种子发育），长日照时，种子变大（理是长日照会促进CO表达，CO表达产物会抑制AP2表达，从而解除AP2表达产物对种子发育的抑制），将光周期调控拟南芥种子大小的分子假说模型如下：   （3）在植物各器官中同时存在着多种植物激素，决定器官生长、发育的往往不是某种激素的绝对含量，而是不同激素的相对含量，黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比值决定了花的分化，若比值较高有利于分化形成雌花。综上所述可知植物生长发育的调控是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成。 【答案】(1)信号 小 (2)长日照 (3) 雌 基因表达调控 激素调节 环境因素调节 5．我国学者在研究水稻栽培时，首次发现水稻根的负向光性，即水稻根在单侧光照射时向背光侧生长。为解释水稻根负向光性的机制，某课题组进行相关实验，实验装置如图甲所示，其实验结果如下。 光照和生长素琼脂块对水稻种子根生长的效应 处理方式 弯曲度（°） 现象 单侧光照 39.6 负向光性生长 对贴有适量IAA琼脂的一侧照光 43.7 负向光性生长加剧 黑暗 0 直立生长 黑暗（一侧贴有5mg/LIAA的琼脂） 41.3 向含有IAA的琼脂块方向生长 黑暗（一侧贴有1mg/LIAA的琼脂） 37.5 回答下列问题： (1)水稻种子根的负向光性生长，是水稻对光刺激的反应，参与调节水稻生长发育的环境因素还有 、 等。 (2)由表中结果可知，根尖的生长方向受 的调控，并随着 ，弯曲度增加。在黑暗条件下，水稻种子的根向含有IAA的琼脂块方向生长，说明高浓度IAA （填“抑制”或“促进”）根的生长。 (3)图乙结果表明，单侧光照后根尖中的IAA含量显著低于黑暗对照，推测光照使部分IAA ；而单侧光照后，向光侧IAA的含量低于背光侧，推测其原因是 。 (4)某同学设计了实验方案以验证水稻根尖感受光的部位是根冠。在①环节的选项中，选择1-2项，填入方案中的空格，完善实验方案，使之可行。 ①在学者研究的基础上，可增加的实验处理： ； A．对根冠2mm以上的部位遮光，即对根冠照单侧光 B．对根冠2mm以上的部位照单侧光，即对根冠遮光 C．完全剥除根冠，对根部照单侧光 D．不完全剥除根冠（残留根冠原始细胞），对根部照单侧光 ②预测实验结果和得出实验结论。若 ，说明水稻根尖感受光的部位是根冠。 ③结合课题组的实验结果，推测水稻根负向光性形成的机理是 。 【解析】（1）水稻种子根的负向光性生长，是水稻对光刺激的反应，温度影响酶的活性，重力影响物质的运输，所以温度、重力等环境因素也可参与调节水稻生长发育。 （2）据图可知，单侧光照引起根负向光性生长，对贴有适量IAA琼脂的一侧照光，负向光性生长加剧，黑暗（一侧贴有5mg/LIAA的琼脂），向含有IAA的琼脂块方向生长，IAA的浓度越高弯曲度越大，则说明光、IAA浓度可调控根尖的生长方向。黑暗条件下贴上含有IAA的琼脂的一侧生长的快，且IAA的浓度越高弯曲度越大。在黑暗条件下，水稻种子的根向含有IAA的琼脂块方向生长，说明高浓度IAA抑制根的生长。 （3）图乙结果表明，单侧光照后根尖中的IAA含量显著低于黑暗对照，推测光照使部分IAA被降解导致IAA含量减少；而单侧光照后，向光侧IAA的降解比背光侧多，导致向光侧IAA的含量低于背光侧。 （4）①验证水稻根尖感受光的部位是根冠，则可设对根冠2mm以上的部位遮光，即对根冠照单侧光；对根冠2mm以上的部位照单侧光，即对根冠遮光分别形成对照；或者完全剥除根冠，对根部照单侧光，不完全剥除根冠（残留根冠原始细胞），对根部照单侧光形成对照。 故选AB或CD。 ②如果A负向光性生长，B直立生长或C直立生长，D一段时间后出现负向光性生长，可说明水稻根尖感受光的部位是根冠。 ③水稻根负向光性的原因是生长素分布不均匀引起的，所以水稻根负向光性形成的机理是水稻根受到单侧光照射，背光侧的生长素含量大于向光侧，背光侧生长受抑制，从而造成向背光侧生长。 【答案】(1)温度 重力 (2)光、IAA浓度 IAA浓度的增加 抑制 (3)被降解 向光侧IAA的降解比背光侧多 (4)AB或CD A负向光性生长，B直立生长或C直立生长，D一段时间后出现负向光性生长 水稻根受到单侧光照射，背光侧的生长素含量大于向光侧，背光侧生长受抑制，从而造成向背光侧生长 6．在拟南芥的幼根中，根尖产生的生长素很少，根所需的生长素主要来自地上部分，地上部分产生的生长素通过中柱只能向根尖运输，然后根尖的生长素再通过皮层回流。在幼根的中柱和皮层细胞中，无论生长素以什么方式进入细胞，运出细胞时必须依赖运输载体PIN蛋白，见图1。将拟南芥横放后，其根冠中的平衡石细胞感受到重力信号，细胞内的淀粉体就会沿着重力方向沉降，通过一系列调控使根向地生长，见图2。      (1)生长素在细胞水平上具有 和诱导细胞分化的作用。少量的生长素即可对植物的生长发育有显著影响，但是植物体还要源源不断合成生长素的原因是 。生长素是由 经过一系列转化而来的。 (2)图1中，生长素在中柱只能向根尖运输的原因是 。 (3)将拟南芥横放后，拟南芥根冠的平衡石细胞和淀粉体可将 信号转换成运输生长素的信号，造成生长素分布不均，从而引起根的向地生长。某兴趣小组想利用刚萌发的玉米粒验证植物向地性的感受部在根冠，请完善实验思路。刚萌发的玉米粒随机分为2组，处理分别为 ，分别放在两个铺有湿棉花的培养皿中，置于温度适宜的 （“黑暗”或“有光”）环境中培养，观察是否出现 （实验现象）。 【解析】（1）生长素具有促进生长的作用，在细胞水平上具有促进细胞伸长生长和诱导细胞分化的作用；少量的生长素即可对植物的生长发育有显著影响，但是生长素发挥作用后即被灭活，所以植物体需要源源不断合成生长素满足调节生命活动的需求。生长素是由色氨酸经过一系列转化而来的，其产生部位主要是幼嫩的芽、叶和发育的种子。 （2）题中指出“无论生长素以什么方式进入细胞，运出细胞时必须依赖运输载体PIN蛋白”，说明生长素运出时需要载体PIN蛋白。生长素通过中柱向根尖运输，生长素就必须出细胞然后再进入下一个细胞，所以推测生长素运输载体PIN蛋白位于细胞靠近根尖的一侧，而其他部位没有该载体分布，因此，生长素通过中柱只能向根尖运输，且要不断的穿过构成中柱的细胞才能到达根尖。 （3）将拟南芥横放后，拟南芥根冠的平衡石细胞和淀粉体可将重力信号转换成运输生长素的信号，造成生长素分布不均，从而引起根的向地生长。某兴趣小组想利用刚萌发的玉米粒验证植物向地性的感受部在根冠，根据该实验的目的可知该实验的自变量应该为根冠的有无，因变量是根的向地性情况，因此实验思路为：将刚萌发的玉米粒随机分为2组，一组去除根冠，另一组不作处理，分别放在两个铺有湿棉花的培养皿中，置于温度适宜的“黑暗”环境中培养（实验过程中胚乳中的营养足够），观察是否出现根的向地生长，本实验中去除根冠组不出现向地生长，而正常组出现向地生长即可达到验证的目的。 【答案】(1)促进细胞伸长生长 生长素是信息分子，作用后即被灭活 色氨酸 (2)细胞内的生长素运出细胞时，必须依赖运输载体PIN蛋白，而PIN蛋白只位于细胞靠近根尖的一侧 (3)重力 一组去除根冠，另一组不作处理 黑暗 根是否出现向地生长 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学 2 学科网（北京）股份有限公司 $$