2025届高三生物一轮复习课件5.3环境因素参与调节植物的生命活动

5.4 环境因素参与调节植物的生命活动 一、光对植物生长发育的调节 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 三、植物生长发育的整体调控 1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？ 茎向上生长 是由重力因素调节的 茎和根很可能会继续横向生长；因为太空中几乎没有重力。 种子萌发后，根向地生长、茎背地生长。如果将幼苗横过来，茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长。 2.如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它的根、茎可能 怎样生长？为什么？ 问题探讨 01 02 03 光 温度 重力 少数植物（如烟草、莴苣）的种子，需要有光的条件下才能萌发。 有些植物（如早熟稻、毛蕊花）的种子在有光条件发的更好； 有些植物（如洋葱、番茄）种子的萌发，则受光的抑制。 研究发现：萌发需要光的种子一般较小，储存的营养物质也很少。 思考：那些需要光才能萌发的种子是需要光照给种子萌发提供能量吗? 不是。推测：光本身是植物萌发过程中的一种调节因子。 一 光对植物生长发育的调节 资料1 思考: 从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响? 光既促进叶绿素的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态。 豆芽是在黑暗的环境中培育的，它的细胞中不含有叶绿素，茎（实际上很大一部分是下胚轴）比在光下要长很多。豆芽一旦见光，就会发生形态变化并长成豆苗。 一 光对植物生长发育的调节 资料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小时才开花；菊、水稻则是白天短于一定时长才开花。 也有植物的开花与昼夜长短无关系，如黄瓜、棉花、向日葵等。 3.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？这与植物激素的分泌有关系吗？ 一 光对植物生长发育的调节 资料3 植物开花与光照时长有关。 与植物激素的分泌有关 推测： 一个周期中连续黑暗时间决定是否开花 短日照（长夜）植物 长日照（短夜）植物 光照时长对植物开花的影响 思考：植物开花与光照时间长度有关，那么开花与否到底是由进行光照的时间长短 还是黑暗的时间长短决定？ 红光与红外光对植物开花的影响 结论： 红光——打破连续黑暗 红外光——抵消红光作用 长日照(短夜）植物 短日照（长夜）植物 （1）萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应——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“饿死”； （2）植株在生长、开花过程中，跟随着光照的节奏，能保证生命活动正常进行，能保证正常地繁行后代，这也是植物对环境的适应。 （2）光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 1、光对植物生长发育的作用 （1）光是植物进行光合作用的能量来源； 思考：植物能够对光作出反应，表明植物可以感知光信号， 并据此调整生长发育，那么植物是怎样感受到光照的呢？ 一 光对植物生长发育的调节 2、 植物具有接受光信号的分子——光敏色素（其中的一种） （1）化学本质： （2）分布： 蛋白质（色素——蛋白复合体） （3）吸收光的类型： 植物的各个部位， 主要是红光和红外光。 其中在分生组织的细胞内比较丰富。 一 光对植物生长发育的调节 相关信息 光敏色素主要吸收红光和红外光。 植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光 的受体。可以认为，环境中的红光、蓝光，对于植物的生长发育来说，是非常 关键的。 光敏色素 3、光调控植物生长发育的反应机制 一 光对植物生长发育的调节 1. 光敏色素被激活，结构发生变化 2. 信号经过转导，传递到细胞核内 3. 特定基因转录 翻译 4. 表现出生物学效应 思考： 光敏色素与光合色素有哪些区别？ 光 光敏色素 信号转导 生物学效应 信号转导 基因表达 思考：树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？ 年轮的形成，是树木生长对年中不同时期环境温度反应的结果。 温带地区，树木年复一年的加粗，构成一圈圈的年轮， 表现出季节周期性变化。年轮形成的原因是： ① 春夏季：细胞分裂快、细胞体积大，形成颜色较浅的带； ② 秋冬季：细胞分裂慢、细胞体积小，形成颜色较深的带。 二 参与调节植物生命活动的其他环境条件 资料1 1.温度参与植物生长发育的调节 有些植物在生长期需要经历一段时期的低温之后才能开花。这种经历低温诱导促使植物开花的作用，称为春化作用。冬小麦、冬大麦，蕙兰等就是这样。 思考：有的植物需要经过春化作用才能开花，这对于它们适应所生存的环境有什么意义？ 这样可以避免出现在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。 二 参与调节植物生命活动的其他环境条件 资料2 1.温度参与植物生长发育的调节 冰雪下的冬小麦 光合作用: 夏日正午光照充足，但因蒸腾作用强，气孔关闭， CO2进入叶片受阻，光合作用反而弱。 叶片变黄、脱落: 落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。 思考：关于温度参与调节植物生长发育的实例，你还能举出一些吗？ 二 参与调节植物生命活动的其他环境条件 1.温度参与植物生长发育的调节 西双版纳热带季雨林 亚热带常绿阔叶林 落叶阔叶林 针叶林 植物的地域性分布 温度可以通过影响 种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落 等生命活动，从而参与调节植物的生长发育。 植物所有生理活动都是在一定的温度范围内进行。 二 参与调节植物生命活动的其他环境条件 1.温度参与植物生长发育的调节 温度参与植物生长发育的调节的具体表现 （1）随着季节轮回，气温_____________，植物_____、_____、______、______，生命活动的节奏追随着季节的步伐。 （2）随着昼夜交替，气温__________，植物的______也会有_______和______之分。 （3）植物的所有生理活动都是在______________________进行； （4）温度可以通过影响__________、__________、__________和__________、_______等生命活动，从而参与调节植物的生长发育。 （5）植物分布的_________很大程度上就是由温度决定的； 周期性变化 发芽 开花 落叶 休眠 午高夜低 代谢 旺盛 缓慢 一定的温度范围内 种子萌发 植株生长 开花结果 叶的衰老 脱落 地域性 二 参与调节植物生命活动的其他环境条件 正向重力性：根顺着重力方向向下生长（根的向地性） 负向重力性：茎背着重力方向向上生长（茎的背地性） 根向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐； 茎背地生长，可以将枝条伸向天空，利于吸收阳光进行光合作用 思考：根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？ 二 参与调节植物生命活动的其他环境条件 外因: 内因： 重力引起生长素在植物体内分布不均匀; 根对生长素敏感，浓度高抑制生长； 茎对生长素不敏感，浓度高促进生长。 如何解释？ 2.重力参与植物生长发育的调节 淀粉—平衡石假说： 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。 重力方向改变 平衡石细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降 引起一系列信号分子的改变 如通过影响生长素的运输导致生长素沿着重力刺激的方向不对称分布 对植物生长产生影响 二 参与调节植物生命活动的其他环境条件 2.重力参与植物生长发育的调节 在根冠、胚芽鞘尖和茎的内皮层细胞中有比重比较大的淀粉体分布，受重力影响而沉积在细胞底部，起平衡石的作用。 平衡石细胞 根横放时，淀粉体下沉在细胞近地侧的内质网上，诱导内质网释放Ca2+到细胞质基质，Ca2+与钙调蛋白结合后活化Ca2+泵和IAA泵（均为ATP驱动泵），使近地侧积累较多的Ca2+和IAA。 优化小本P58 5 高等植物是由许多细胞组成的高度复杂的有机体，它的正常生长发育需要各个器官、组织和细胞之间的协调和配合。 基因表达调控：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需要作调整。 1 植物的生长、发育、繁殖、休眠等都处在基因适时选择性表达的调控之下。 三 植物发育的整体调控 高等植物是由许多细胞组成的高度复杂的有机体，它的正常生长发育需要各个器官、组织和细胞之间的协调和配合。 基因表达调控：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需要作调整。 1 激素调节：对于多细胞植物体来说，细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调，需要通过激素传递信息 2 激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是基因表达调控的作用的结果，也受到环境因素的影响。 三 植物发育的整体调控 高等植物是由许多细胞组成的高度复杂的有机体，它的正常生长发育需要各个器官、组织和细胞之间的协调和配合。 基因表达调控：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需要作调整。 1 激素调节：对于多细胞植物体来说，细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调，需要通过激素传递信息 2 环境因素影响：植物响应环境变化，调控基因表达以及激素产生、分布，最终表现在器官和个体水平上的变化。 3 三 植物发育的整体调控 基因表达调控 激素 调节 环境因素调节 三 植物发育的整体调控 植物生长发育 基因表达调控 激素 调节 环境因素调节 植物细胞里储存着全套基因 基因适时选择性表达 植物的生长、发育、繁殖、休眠等。 调控 激素是信息分子 传递信息 细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调 影响 调控激素产生和分布 环境变化 植物响应 调控基因表达以及激素的产生、分布 器官和个体水平上的变化 三 植物发育的整体调控 课外实践：验证植物根向地性的感受部位在根冠 已有的研究表明：植物的根是靠根冠中的细胞感受重力，从而引起根的向地生长。 提示：实验可以用刚刚萌发的玉米粒（实际上是颖果，农业上称为种子）为材料，为了便于观察，可在培养皿中铺上湿棉花，将刚萌发的玉米粒放在其中培养。 实验组：去除根冠的刚刚萌发玉米种子 对照组：完整的刚刚萌发玉米种子 自变量: 是否有根冠 因变量: 根是否出现向地生长 可采用切除根冠的方法进行处理 可通过观察玉米根尖是否向下弯曲生长来对因变量进行观测 四 验证植物根向地性的感受部位在根冠 发芽的玉米粒 处理 预期结果 切去不同长度的根尖端 仅切掉0.5 mm，根依然失去了向地性 硝酸银灼烧根尖 结果类似 ——减法原理 处理 预期结果 待切去尖端后的根尖重新长出尖端 恢复向地性 四 验证植物根向地性的感受部位在根冠 ——加法原理 (1)春化作用是指植物开花需经一定光照时长的诱导(　　) (2)重力可调节植物生长发育，但与植物形态建成无关(　　) (3)高等植物正常生长发育需要各个器官、组织、细胞之间的协调和配合(　　) (4)植物的生长发育完全由植物激素调控(　　) × × √ × 判断正误 1.下面关于光调控植物生长发育的反应机制的说法，不正确的是 A.光敏色素的本质是蛋白质 B.光敏色素主要吸收红光、蓝光 C.光通过影响光敏色素的结构影响特定基因的表达 D.光作为一种信号，影响、调控植株的生长、开花等 B 即时练习 2.下面关于温度参与植物生长发育的调节的叙述，不正确的是 A.温度可影响种子萌发、植株生长、开花结果等生命活动 B.冬小麦在生长期需要经历一段时期的低温之后才能开花 C.温度能影响代谢的快慢 D.温度不能决定植物分布的区域性 D 即时练习 3.下列关于植物生长发育的整体调控的叙述，错误的是 A.植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处在基因适时选择性表达的 调控之下 B.激素的产生和分布是基因表达调控的结果 C.激素的产生和分布不受环境因素影响 D.光照、温度等环境因子变化对植物激素的合成和分解具有调节作用 C 即时练习 练习与应用 一、概念检测 1. 一颗小小的望天树种子可以生长发育成参天大树。判断下列相关表述是否正确。 (1) 它的生长发育完全由植物激素控制。( ) (2) 调控它生长发育的环境因素有光照、温度、重力等。 ( ) (3) 它的生长发育是基因表达调控的结果。( ) 2. 昙花一般夜间开花，受昼夜交替节律的影响。如果要让昙花白天开花，可尝试采取哪些措施？ × √ √ 【答案】可尝试进行遮光处理。 植物开花与光周期有关，在24h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才能开花的植物称为短日照植物。 如下图所示 实验中植物去掉了顶端的全部叶子， A、D植株分别接受长日照、短日照； B、C植株方框内为受短日照处理的部分。 （1）对照实验，A、D可说明该植物 属于________（填“长日照”或“短日照”）植物。 （2）根据B、C实验，填写下表结果分析的有关内容： 短日照 叶； 叶； 顶端 （1）对照实验，A、D可说明该植物 属于________（填“长日照”或 “短日照”）植物。 （2）根据B、C实验，填写下表 结果分析的有关内容： 短日照 （3）依据以上所有 实验得出的结论是 ________________________________。 叶； 短日照可诱导该植物的叶产生开花激素， 促使其开花 叶； 顶端 （4）菊花是一种短日照植物， 根据以下实验，若想延迟菊花 的开花时间，你的建议是：________________________。 在夜晚进行闪光照射 (或增加每天的光照时间） （5）借鉴“生长素的发现”的科学实验方法，设计一简单的实验，证明B株产生的开花激素可使A株条件下的同种植物开花。 第一步：切取一小段B株带叶枝条放置在琼脂块上一段时间。 第二步：____________________________________________________________， 第三步：____________________________________________________________， 第四步：___________________________________________________________。 预期结果：_________________________________________________________。 将（长日照条件下的）生长状况一致的A植株平均分成甲乙两组， 并将枝条切口 甲组植株开花；乙组植株不开花 甲组植株切口上放置经B植株处理过的琼脂块， 乙组植株上放置没处理过的琼脂块 将两组植株置于长日照条件下（其他条件相同且适宜）培养， 一段时间后观察比较两组植株开花情况。 “每朵花都有自己的花期， 每朵花都会在属于它的时刻出场。” 自然界中同一地区的同种植物一般都是在固定的季节开花 梅子金黄杏子肥， 麦花雪白菜花稀。 待到秋来九月八， 我花开后百花杀。 3. 研究人员进行了多种植物激素对豌豆植株侧芽生长影响的实验，结果如图所示。 (1) 比较曲线a、b、c与d可知_________对侧芽的生长有抑制作用，其中起作用的主要激素是_________，而且_____________（激素）能解除这种激素的抑制作用。在保留顶芽的情况下，除了c所采用的措施，还可通过喷施_________ 的化合物促进侧芽生长。 顶芽 生长素 细胞分裂素 赤霉素 3. 研究人员进行了多种植物激素对豌豆植株侧芽生长影响的实验，结果如图所示。 （2） 比较曲线a与b可知，赤霉素能明显促进 __________ 。推测：在完整豌豆植株的顶芽中，赤霉素产生于_________组织。 （3） 据图中信息，推测侧芽生长速度不同的原因是侧芽内______________________浓度或比例的改变。 侧芽生长 分生 生长素与赤霉素、细胞分裂素 4. 当干旱发生时，植物之间是否会交流信息呢？如果有信息交流，是通过地上信号还是地下信号呢？为了探究这些问题，有研究者设计了如下实验。将11株盆栽豌豆等距排列，6〜11号植株在根部有管子相通，这样在不移动土壤的情况下，化学信息可以通过管子进行交流；1〜6号的根部不联系（如下图）。 用高浓度的甘露醇浇灌（高渗透压，模拟 干旱）来刺激6号植株，15 min后，测定所 有植株 的气孔开放度。对照组是用水浇灌 6号植株。结果如右图所示。 （1） 对照组的实验结果说明了什么？ （2） 在干旱条件下，6〜8号植株与9〜11号植株相比，气孔的开放度有什么不一样？ （3） 这些数据支持“当干旱发生时，植物之间会交流信息”这一观点吗？如果会，是通过地 上部分还是地下部分交流信息的？ （4） 在对6号植株进行干旱诱导后1 h,再次测定所有植株的气孔开放度，发现6 ~ 11号植株的气孔大多数都关闭了。这是为什么？ 【答案】对照组的结果说明，在不受干旱胁迫时，各植株的气孔开放度无显著差异。 【答案】在于旱条件下，6~8号植株的气孔开放度显著低于9~11号，且越远离6号的植株的气孔开放度越大。 【答案】这些数据支持该观点。植物可以通过地下部分交流信息。 【答案】对6号植株进行持续1h的干旱胁迫，该植株根部会源源不断地产生胁迫信号，通过地下通路传递给7~11号植株；这些植株的根部感知到该信号，作出关闭气孔的响应，以避免散失不必要的水分。 【习题1】（21福建高考18）一般情况下，植物开花时间与传粉动物的活跃期会相互重叠和匹配。全球气候变化可能对植物开花时间或传粉动物活跃期产生影响，导致原本时间上匹配关系发生改变，称为物候错配。物候错配会影响植物的传粉和结实，可引起粮食减产，甚至发生生态安全问题。生产上为了减轻物候错配造成的影响，常通过人工授粉提高产量。回答下列问题: （1）光和温度属于生态系统信息传递中的____________信息。 （2）延胡索是一种依靠熊蜂传粉的早春短命药用植物。全球气温升高会使延胡索提前开花起始时间统计结实率（如图），测数据延胡索开花起始时间并统计结实率（如图），监测数据表明__________。从物候错配的角度分析延胡索结实率降低的原因是__________。 （3）为进一步验证物候错配会影响延胡索的传粉和结实。科研人员在物候错配的区域设置同等条件的A和B两个样地。其中，A样地中的延胡索保持自然状态生长；B样地中的延胡索则进行_______，分别统计两样地延胡索的结实率。支持“物候错配会造成延胡索自然结实率降低”观点的实验结果为__________。 【习题2】（2022.5月厦门质检）我国江淮地区的玉米开花期常与一年中的梅雨期（６月中旬到７月初）重合，阴雨连绵造成光照不足，导致玉米产量下降。为研究不同时期弱光胁迫对玉米产量的影响，科研人员选用江淮２号玉米进行大田实验，实验分组及结果如表１所示。 （１）由表１数据得出的结论是① ② 。 （２）为进一步研究弱光胁迫下玉米减产的原因，科研人员测定了玉米净光合速率，结果如图１所示。遮光期玉米净光合速率下降的主要原因是 。实验组遮光处理结束后恢复自然光照，其净光合速率也无法恢复到ＣＫ组的水平，可能的原因是 。 （３）针对江淮地区玉米减产的问题，请提出一条提高大田玉米产量的对策 自变量： 各组光照处理时长+黑暗处理时长 对照组黑暗处理时长 1 2 3 4 5 6 7 8 1和2对照说明： 1、2、3对照说明： 结论： 思考：该实验是否证明博思威克等 发现了感光物质？ 是否光照/光波类型/R 与IR交替次数 红光促进莴苣种子发芽 IR能降低R的促进作用 思考：巴特勒的实验是否说明黄化玉米幼苗既能吸收红光又能吸收远红光？能否认定植物体内存在两种可转换的吸光物质？ 植物生长发育的整体调控 课堂小结 $$