5.4 环境因素参与调节植物的生命活动-2024-2025学年高二生物同步高效教学课件（人教版2019选择性必修1）

5.4 环境因素参与调节植物的生命活动 【问题探讨】 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。 光、温度、重力对植物生长发育都有调节作用！ 讨论： 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？ 01 02 03 光 温度 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。 结论：莴苣种子在光照一段时间后的发芽率明显高于黑暗条件。 资料1：少数植物（如烟草和莴苣）的种子需要在有光的条件下才能萌发，有些植物（如早熟禾和毛蕊花）的种子在有光条件下萌发得好一些，还有一些植物（如洋葱和番茄）的种子萌发，则受光的抑制。研究发现，萌发的需要光的种子一般比较小，储藏的营养物质也很少。 1.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。 有些植物种子萌发，则会受到光的抑制（番茄、洋葱、西瓜等） 番茄种子 洋葱种子 西瓜种子 有些植物种子需要在有光条件下才能萌发（烟草、莴苣、草莓等） 烟草种子 莴苣种子 草莓种子 讨论: 资料2：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。 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。 2. 从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响？ ① 很多植物的开花与昼夜长短有关； ② 有些植物的开花与昼夜长短无关。 资料3： 资料4：光调节植物开花的具体机制 讨论: 是光照时长(黑暗时长)在起作用；与植物激素的分泌有关。 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？ 萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应一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”；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。 讨论: 4. 种子发芽，植株生长、开花接受光的调控，是如何体现植物对环境的适应的？ 6 1.光是植物进行光合作用的能量来源； 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？ 2.光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 上午 下午 上午 下午 一. 光对植物生长发育的影响 (1)化学本质： (2)分布： 蛋白质（色素——蛋白复合体） 植物的各个部位， 在分生组织的细胞内比较丰富。 【相关信息】 光敏色素主要吸收红光和远红光。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。 红光 远红光 Pr Pfr 光敏色素 3.植物具有接受光信号的分子—— (其中的一种) 光敏色素 化学本质 作用 分布 合成条件 光合色素 光敏色素 不是蛋白质 蛋白质 吸收、传递、转化光能 光的受体，信号分子 叶绿体类囊体薄膜 各个器官，尤其是分生组织细胞中 叶绿素的合成需要光照 有无光均可 8 (1)感受信号：光敏色素被激活，其结构发生变化 (2)传导信号：信号经过转导传递到细胞核内 (3)发生反应：细胞核内特定基因转录变化 (4)表现出生物学效应：相应mRNA翻译出特定蛋白质 光调控植物生长发育的反应机制示意图 (4)光信号转换过程模型 一. 光对植物生长发育的影响 资料1：年轮形成的原因是: 在春夏季细胞分裂快、细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带；在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积小，树干上形成颜色较深的带。 年轮的形成，是树木生长对一年中不同时期环境温度反应的结果。 二.温度对植物生长发育的影响 资料2 有些植物在生长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、蕙兰就是这样。对于它们适应所生存的环境有什么意义？ 可避免出现在冬季来临之前开花, 无法正常结果的情况。 年轮形成的原因？ 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？ ③光合午休: 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。 ④叶片变黄、脱落: 落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。 阔叶植物 针叶植物 三.重力参与植物生长发育的调节实例 1.重力是调节植物________和__________的重要环境因素 生长发育 形态建成 茎的背地性 根的向地性 【思考】根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？ 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。 2.调节方式：植物的根、茎中具有感受重力的 ，可以将重力信号转换成 的信号，造成 ，从而调节植物的生长方向。 物质和细胞 运输生长素 生长素分布的不均衡 3. 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——平衡石细胞 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。 胚芽鞘的向光性 根的向地性 ①光敏色素是感光分子 ②胚芽鞘尖端感光，生长素发生横向运输，分布不均等，使得尖端以下部位向光侧生长慢，背光侧生长快 ①根冠存在一种感受重力的分子或结构 ②引起生长素的重新分布，分布不均的生长素传递到伸长区后，使根出现向地性 光敏色素 设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠 —减法原理 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 实验步骤？ 1.取大小、萌发程度大致相同的刚刚萌发的同种玉米粒若干,随机分成数量相同的甲、乙两组； 2.去除甲组玉米粒的根冠,乙组玉米粒不作处理,分别放在两个含有湿棉花的培养皿中； 3.置于温度适宜的暗室中培养一段时间； 4.观测两组玉米粒根尖是否出现向地弯曲生长。 预期结果、得出结论: 如果甲组玉米根尖不出现向地弯曲生长,乙组均出现向地弯曲生长,即可证明植物根向地性的感受部位在根冠。 植物 激素 基因表达 环境因素 影响 影响分布 影响 影响产生、分布 光、温度、重力等 四. 植物生长发育的整体调控 调节植物的生命活动 信息分子 根本原因 四. 植物生长发育的整体调控 植物生长发育 基因表达 激素 调节 环境因素 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 植物响应环境变化 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 根本原因 光、温度、重力等 B 1.(2023·北京朝阳区期中)如图为植物开花所需的光照条件示意图，下列表述错误的是(　　) A.植物可以感知光信号并据此调整生长发育 B.长夜闪光对于植物能否开花并无影响 C.短日照植物一般在日照时间短于一定数值时开花 D.通过人为控制光照时间可以有效调控植物的花期 D 2.(2023·广东湛江调研)将豌豆的幼苗水平放置，它的根会向下弯曲。若将根冠全部切除，实验过程及现象如表，下列描述错误的是(　　) A.甲组为对照组，乙组为实验组 B.依实验现象可知，决定根向地生长的部位是根冠 C.此实验应在黑暗条件下进行 D.由表可知在重力作用下根冠产生了抑制近地端细胞生长的物质 1.(2022·浙江6月选考)新采摘的柿子常常又硬又涩。若将柿子与成熟的苹果一起放入封闭的容器中，可使其快速变得软而甜。这主要是利用苹果产生的(　　) A.乙烯 B.生长素 C.脱落酸 D.细胞分裂素 A 2.(2021·山东卷)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，浓度过高则抑制植株生长；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 B 3.(2021·广东卷)乙烯可促进香蕉果皮逐渐变黄、果肉逐渐变甜变软的成熟过程。同学们去香蕉种植合作社开展研学活动，以乙烯利溶液为处理剂，研究乙烯对香蕉的催熟过程，设计的技术路线如图。下列分析正确的是(　　) C A.对照组香蕉果实的成熟不会受到乙烯影响 B.实验材料应选择已经开始成熟的香蕉果实 C.根据实验安排第6次取样的时间为第10天 D.处理组3个指标的总体变化趋势基本一致 4.(2021·河北卷)关于植物激素的叙述，错误的是(　　) 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 A A.与第1组相比，第2组结果说明干旱处理促进侧根生长 B.与第2组相比，第3组结果说明缺少ABA时主根生长加快 C.本实验中自变量为干旱和ABA合成抑制剂 D.设置第4组的目的是验证在干旱条件下ABA对主根生长有促进作用 5.(2021·海南卷)某课题组为了研究脱落酸(ABA)在植物抗旱中的作用，将刚萌发的玉米种子分成4组进行处理，一段时间后观察主根长度和侧根数量，实验处理方法及结果如图所示。下列有关叙述 正确的是(　　) C 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。( ) × √ √ 练习与应用 一、概念检测 2. 请用恰当的方式表示调节植物生长发育的环境因素、植物激素和基因表达的关系。 答案： 二、拓展应用 1. 科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批莴苣种子进行处理，然后置于暗处。一段时间后，这些萬苣种子的发芽情况如下表所示。 （1）由上述实验结果可以得出什么结论? 答案：红光促进莴苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽。 二、拓展应用 (2 )萬苣种子对红光的反应远比红外光敏感, 如果经过红光和红外光处理后，将萬苣种子置于自然光下而不是黑暗条件下，萬苣种子的发芽情况会如何？ 答案：莴苣种子会发芽，因为自然光包含红光和红外光，莴苣种子对红光更敏感，因此在自然光照射下会发芽。 二、拓展应用 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。 复习与提高 二、非选择题 1.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 （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。 侧芽 分生区 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。 生长素与赤霉素、细胞分裂素 2.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。结果如下图所示。 （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？ 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。 在干旱条件下，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。 这些数据支持该观点。植物可以通过地下部分交流信息。 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。 $$