5.4 环境因素参与调节植物的生命活动-【生物讲堂】2024-2025学年高二生物上册同步备课课件（人教版2019选择性必修1）

第4节 环境因素参与调节植物的生命活动 学习目标： 1.说明光对植物生长发育的调节作用。 2.简述温度、重力等参与调节植物生命活动。 3.说明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系。 思考3：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? 那些需要光才能萌发的种子，光起什么作用？ 一、光对植物生长发育的调节 光对种子萌发的影响 推测：光作为一种信号，调节种子的萌发。 不是 引：各种光对种子产生的刺激一样吗？ 豆芽：无光条件 豆苗：有光条件 光对植株生长的影响 一、光对植物生长发育的调节 思考1：从豆芽和豆苗的培育条件分析，光对植物的哪些方面有影响? 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。 3 A植物需要 小时日照，才开花。 B植物需要 小时日照，才开花。 资料3：光对植物开花调节 一、光对植物生长发育的调节 光照时长 A植物 B植物 长于12 短于14 菠菜 菊、水稻 4 光对植物开花调节（日照长短） 一、光对植物生长发育的调节 思考：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? 光照时长（黑暗时长）；与植物激素的分泌有关 拓展应用： 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？ 白天把花搬到暗室，或用黑色塑料袋遮光，自晚上7点到第二天6点，用强光照射，这样处理7天，昙花就可在白天开放。 5 资料4（P109：拓展应用）：红光和远红光对莴苣种子萌发的影响 一、光对植物生长发育的调节 远红光抑制莴苣种子发芽 组别 光照射处理方式 发芽情况 对照组 无光照 不发芽 组1 红光 发芽 组2 红光→远红光 不发芽 组3 红光→远红光→红光 发芽 组4 红光→远红光→红光→远红光 不发芽 组5 红光→远红光→红光→远红光→红光 发芽 组6 红光→远红光→红光→远红光→红光→远红光 不发芽 红光促进莴苣种子发芽 远红光可逆转红光的作用 光质 植物接受红光--远红光信号的分子—— 光敏色素(色素—蛋白复合体) 分布： 各个部位，其中在 的细胞内比较丰富。 分生组织 根尖、茎尖 7 阅读课本Ｐ106：植物具有接受光信号的分子—— (其中的一种)。 1、化学本质： 。 3、分布： 植物的各个部位，其中在 比较丰富。 2、吸收光的类型： 主要是 和 。 一、光对植物生长发育的调节 蛋白质(色素—蛋白复合体) 红光 远红光 分生组织的细胞内 感受蓝光的受体 光敏色素 光敏色素 资料3:科学家在短日照条件下分别培养短日照植物和长日照植物,前者开花,后者不开花。这两组作为对照,其结果是符合预期的。然后将长日照植物的枝条嫁接到短日照植物的枝干上,仍然给予短日照的条件,发现这个嫁接过去的长日照植物枝条居然在短日照条件下开花了。 由此,你可以得出什么结论? 4.光信号在体内的转换 光信号在植物体内被转化为化学信号 阅读课本Ｐ106：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： 。 3、分布： 植物的各个部位，其中在 比较丰富。 2、吸收光的类型： 主要是 和 。 一、光对植物生长发育的调节 蛋白质(色素—蛋白复合体) 红光 远红光 请根据左图，尝试解释为什么红光能促进莴苣种子萌发， 远红光能逆转这种效应。 分生组织的细胞内 Pr Pfr 感光区域 （发色团） 酶活性区域 激活后能引发下游生物学效应，如促进种子萌发 多分布于植物尖端，更容易感受到光 被激活，结构发生变化 细胞核 特定基因表达 光信号 生物学效应 光受体（光敏色素） 传导信号 发生反应 概念模型：请用文字和箭头构建，光调控植物生长发育的反应机制 感受信号 11 1.光是植物进行光合作用的能量来源 2.光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 植株 生长 开花 衰老 种子 萌发 均受到 光的调控 一、光对植物生长发育的调节 光的作用： 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？ 白天把花搬到暗室，或用黑色塑料袋遮光， 晚上7点到第二天6点，用强光照射， 这样处理7天，昙花就可在白天开放。 与生活的联系--P109：拓展应用 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。 二、温度参与植物生长发育的调节 资料1 ①春夏：细胞分裂快、细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带。 ②秋冬：细胞分裂慢、细胞体积较小，树干上形成颜色较深的带。 意义？ 可避免出现在冬季来临之前开花，从而无法正常结果的情况。 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进植物开花的作用，称为春化作用。 冬小麦要经历春化作用才能开花 资料2 除了光会影响植物的生命活动，还有哪些因素呢？ 1）随着季节轮回，气温周期性变化，植物发芽、开花、落叶、休眠，生命活动的节奏追随着季节的步伐； 2）随着昼夜交替，气温午高夜低，植物的代谢也会有旺盛和缓慢之分； 3）植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行； 4）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； 5）植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的 温度参与植物生长发育的调节的具体表现 温带常绿阔叶林 落叶阔叶林 针叶林 西双版纳热带季雨林 ①水平放置时，淀粉体沿着重力方向沉降到 侧，导致该侧压力大。 三、重力对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——平衡石细胞来实现的。 近地 抑制 促进 地 ②压力大的一侧运输更多 至伸长区 ④低浓度的生长素_____远地侧根尖生长。 根尖向 弯曲生长。 ③高浓度的生长素_____近地侧根尖生长。 生长素 引：除了受光和温度的影响外，植物的生命活动也受到重力因素的影响。 问：根部感受重力的位置在哪里呢？ 现在的研究表明，植物是靠根冠去感受重力的，接下来我们来进行一个验证性实验的设计 除了光和温度会影响植物的生长，重力也会影响植物的生长。 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 根部感受重力的位置在哪里呢？ 三、重力对植物生长发育的调节 根的向地性、茎的背地性 P108：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。 ①根尖水平放置时，淀粉体沿着重力方向沉降到 侧，导致该侧压力大。 ②压力大的一侧运输更多 至伸长区 ③高浓度的生长素 近地侧根尖生长。 ④低浓度的生长素 远地侧根尖生长。根尖向 弯曲。 近地 生长素 抑制 促进 地 引：除了受光和温度的影响外，植物的生命活动也受到重力因素的影响。 问：根部感受重力的位置在哪里呢？ 现在的研究表明，植物是靠根冠去感受重力的，接下来我们来进行一个验证性实验的设计 除了光和温度会影响植物的生长，重力也会影响植物的生长。 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 根部感受重力的位置在哪里呢？ 四、植物生长发育的整体调控 概念模型构建：阅读Ｐ108第3、4自然段，用文字和箭头表示出调节植物生长发育的环境因素、植物激素和基因表达之间的关系 植物生长发育的整体调控 感受信号 传导信号 发生反应 效应 小结 20 作业布置 课本P108课外实践： 设计实验，验证植物根向地性的感受部位在根冠 课外实践 任务3：设计实验，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。真的是这样吗？我们也可以设计实验进行验证。 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。为验证到底是否是根冠感受重力，引起根的向地生长，应该怎样设计实验？ 自变量： 因变量： 变量分析： 实验思路： 实验结果: 取一些大小、萌发程度大致相同的刚刚萌发的同种玉米粒，随机分成数量相同的两组，实验组的玉米粒去除根冠,对照组的玉米粒不作处理,分别放在两个含有湿棉花的培养皿中，置于温度适宜的暗室中培养一段时间，观测两组玉米粒根尖是否出现向地弯曲生长。 根冠的有无 是否发生向地生长 我们证明了感受重力的部位在根冠，那么根冠如何感受重力信号，并传导重力信号，发生相关反应的呢？ 资料3：很多植物的开花与昼夜长短有光。例如，菠菜只有白天长度超过13小时才开花；菊、水稻则要在白天短于一定的时长才开花。当然，也有不少植物的开花与昼夜长短没有关系，比如黄瓜、棉花、向日葵等。 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？这与激素的分泌有关系吗？ 处理 火龙果开花朵数 补光6小时 54 补光5小时 47 补光4小时 44 不补光 9 思考·讨论：光在植物生长发育中的调节作用 设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠 根冠的有无 自变量： 根的生长方向 对照组：完整的刚刚萌发玉米种子 因变量： 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。为验证到底是否是根冠感受重力，引起根的向地生长，应该怎样设计实验组、对照组？ 发芽的玉米粒 研究表明：平衡石细胞和感受重力的部位在根冠。根冠感受了重力方向后，通过运输物质(生长素)的量影响根尖生长方向。如何通过设计实验来进行验证？ 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。真的是这样吗？我们能否设计实验进行验证？ 根冠感受了重力方向后，通过运输物质（生长素）的量影响根尖生长方向。 自变量:是否有根冠，可采用切除根冠的方法进行处理 因变量:根是否出现向地生长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 24 处理 预期结果 切去不同长度的根尖端 硝酸银灼烧根尖 ① 减法原理 哪怕仅切掉0.5 mm，根依然失去了向地性 根失去向地性 ② 加法原理 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 设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠 实验组： 实验思路： ①取10颗大小、萌发程度大致相同的刚刚萌发的同种玉米粒，随机均分的甲、乙两组； ②甲组去除玉米粒的根冠，乙组玉米粒不作处理，分别放在两个含湿棉花的培养皿中； 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。 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。 预期结果： 设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠 26 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。（ ） 一、概念检测(课本109页) ✖ ✔ ✔ 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。 植物激素 基因表达 环境因素 27 二、拓展应用(课本109页) (2)莴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，将莴苣种子置于自然光下而不是黑暗条件下，莴苣种子的发芽情况会如何？ 组别 光照射处理方式 发芽情况 对照组 无光照 不发芽 组1 红光 发芽 组2 红光→红外光 不发芽 组3 红光→红外光→红光 发芽 组4 红光→红外光→红光→红外光 不发芽 红光促进莴苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽。 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。 (1)由上述实验结果可以得出什么结论? 28 二、非选择题(课本111页) 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b、c、d与e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。 (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______________________________浓度或比例的改变。 赤霉素 侧芽生长 分生 生长素与赤霉素、细胞分裂素 顶芽 生长素 细胞分裂素 a b c d a e 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。结果如右图所示。 二、非选择题(课本111页) (1)对照组的实验结果说明了什么？ 说明在不受干旱胁迫时，各植株的气孔开放度无显著差异。 (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？ 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。 (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？ 支持。植物可以通过地下部分交流信息。 (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。 $$