5.4 环境因素参与调节植物的生命活动课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

第4节 环境因素参与植物的生命活动 第5章 植物生命活动的调节 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。 1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？ 2.如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它的根、茎可能会怎样生长？为什么？ 是由重力因素调节的。 根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎没有重力。 茎向上生长 问题探讨 植物的生命活动的调节主要依靠激素调节，同时受环境因素调节。光、温度、重力对植物生长发育都有调节作用。 光是植物进行光合作用的能量来源，还参与调节植物的生命活动。 01 02 03 光 温度 重力 一、光对植物生长发育的调节 光在植物生长发育中的调节作用 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、毛蕊花）的种子在有光条件下萌发的好一些。 还有一些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发则受光的抑制。 研究发现，萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少。 思考·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。 豆芽（黑暗中培育） 豆苗见光培育 光在植物生长发育中的调节作用 思考·讨论 资料3 很多植物的开花与昼夜长短有关。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，如黄瓜、棉花、向日葵等。 光在植物生长发育中的调节作用 思考·讨论 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?如果不是，那为什么还要给予光照？ 不是。萌发的种子不存在光合色素，不能进行光合作用，光不能为萌发的种子提供能量。给予光照是为了种子萌发后可以立即进行光合作用，避免无光条件下萌发后“饿死”。 2.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。 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? 是光照时长( 黑暗时长)在起作用；与植物激素的分泌有关。 光在植物生长发育中的调节作用 思考·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? 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”； 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，能保证正常地繁衍后代，这也是植物对环境的适应。 光在植物生长发育中的调节作用 思考·讨论 （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。 在自然界中，种子萌发，植株生长、开花、衰老等等，都会受到光的调控。植物的向光性生长，实际上也是植物对光刺激的反应。 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 1.光对植物生长发育的作用 （1）化学本质：蛋白质（色素——蛋白复合体） （2）分布：植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。 （3）吸收光的类型：主要是红光和远红光。 一、光对植物生长发育的调节 2.光信号传导的结构基础之一——光敏色素 光敏色素与光合色素 (1)光敏色素是光的受体，分布于植物体的各个部位。此处的光是作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 (2)光合色素的作用是吸收、传递并转化光能，真核细胞中分布于叶绿体类囊体薄膜上，包括叶绿素和类胡萝卜素等。此处的光是植物进行光合作用的能量来源。 × 【辨正误】 (1)对于植物来说，光只是起提供能量的作用。( ) (2)光敏色素就是一种特殊的光合色素。( ) (3)光敏色素就是一种特殊的植物激素。( ) (4)光可以调控种子萌发、植物开花和形态建成等生命活动。( ) × × √ (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 一、光对植物生长发育的调节 3.光调控植物生长发育的反应机制 感受信号 传导信号 发生反应 受到光照射 光敏色素被激活，结构发生变化 信号经过转导，传递到细胞核内 DNA 细胞核内特定基因的转录变化 RNA 翻译 表现出生物学效应 光调控植物生长发育的反应机制 【 学以致用 】 D 1.植物生长离不开光，下列说法错误的是(　　) A.光影响种子的萌发 B.光影响生物形态的建成 C.很多植物的开花与昼夜长短有关 D.光是光合作用光反应的信号 解析：种子的萌发有的需要光或黑暗，A正确； 光为光反应提供能量，而不是作为光反应的信号，D错误。 2.植物光敏色素是一类色素—蛋白复合体，有红光吸收型(Pr)和远红光吸收型(Pfr)。无活性的Pr在细胞质中合成，接受红光刺激后可转化为有活性的Pfr并转移到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。下列叙述错误的是(　　) A.光敏色素分布在植物的各个部位，分生组织中尤为丰富 B.光敏色素接受光刺激后传递信号，影响相关基因的表达 C.Pfr和Pr活性不同是由于其空间结构不同 D.在光合作用中，光敏色素能够吸收、传递、转化光能 解析：在光合作用中，光合色素能吸收、传递和转化光能，D错误。 D 资料1：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。年轮的形成的原因是：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、细胞体积较小，树干上形成颜色较深的带。 温度参与植物生长发育的调节 思考·讨论 树木在不同季节因为气温降水等的环境不同其生命活动也随之变化；春夏降雨多，气温相对较高，植物生命活动旺盛处于生长期，植物从根部吸收的以水分为主的养分较多，形成层中的导管，筛管发育较粗，细胞分裂快、细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带；而秋冬季节，植物生命活动缓慢，细胞分裂慢、细胞体积小，在树干上形成颜色较深的带。处于生长期发育的，称为早材或春材，处于生长季节后期发育的，称为晚材或秋材 资料2：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。 温度参与植物生长发育的调节 思考·讨论 1、树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系? 2、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？ 3、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？ 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 避免出现在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况 光合作用：夏日正午光照充足，但因温度过高，气孔关闭，CO2进入叶片受阻，光合作用减弱。 叶片脱落：落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。 温度参与植物生长发育的调节 思考·讨论 （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。 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 1、温度 （1）重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。 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。 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因素 2、重力 （2）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因素 2、重力 根尖中的平衡石细胞示意图 利用“淀粉—平衡石假说”解释根的向地性。 当根的放置方向发生改变时，平衡石细胞中的“淀粉体”沿重力方向沉降，引起植物体内一系列信号分子的改变，导致生长素沿重力刺激的方向不对称分布，近地侧的生长素浓度高于远地侧；近地侧生长素浓度高，生长受到抑制，远地侧生长素浓度低，生长受到促进，从而表现出向地生长。 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。 三、植物生长发育的整体调控 2 激素调节：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结果，也受到环境因素的影响。 1 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。 3 环境因素调节：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。 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。 验证植物根向地性的感受部位在根冠 思考·讨论 ①取若干大小、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甲、乙两组； ②甲组除去玉米粒的根冠，乙组玉米粒不作处理 ③置于相同且适宜的暗室中培养； ④一段时间后，观察两组玉米粒根尖是否出现向地弯曲生长。 【 学以致用 】 B 3.植物的生长发育离不开环境的影响以及植物激素的调节作用，以下叙述错误的是(　　) A.光作为一种信号，可以影响、调控植物生长、发育的全过程 B.“春化作用”说明光可以促进植物种子萌发 C.红光和远红光可以调节植物生长发育的原因是植物体内中含有光敏色素 D.激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响 解析：“春化作用”说明温度可以促进植物种子萌发，B错误。 B 4.“淀粉—平衡石假说”认为，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。在垂直放置的根中，平衡石停留在根冠细胞的基部，导致由中柱运来的IAA在根冠均等分布(如图1)；在水平放置的根中，平衡石停留在根冠细胞的近地侧，导致根冠远地侧的IAA向近地侧运输(如图2)。下列分析正确的是(　　) A.重力是调节植物生长发育和形态建成的 唯一重要环境因素 B.在水平放置的根中，近地侧生长慢的原 因是其IAA浓度高于远地侧 C.IAA在根部只能从形态学上端(根冠)向形态学下端(伸长区)运输 D.根向重力生长与平衡石细胞中的淀粉体将重力信号转换成合成生长素的信号有关 A 1.光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。下列有关说法错误的是(　　) A.多数植物的种子在有光的条件下才能萌发 B.光敏色素是一类蛋白质，在受到光照刺激时，结构会发生改变 C.有些植物的开花与昼夜长短有关系 D.植物的向光性生长是植物对光刺激的反应 【课堂练习】 D 2.下列与年轮的形成有关的描述，错误的是(　　) A.多年生木本植物年轮的形成主要与气温的变化有关 B.春夏季温度较高，细胞分裂快，细胞体积大，在树干上形成颜色浅的带 C.年轮的一环就是植物一年增长的部分 D.多年生木本植物都有年轮 B 3.“淀粉—平衡石假说”是被普遍承认的一种解释重力对植物生长调节的机制。下列说法错误的是(　　) A.植物对重力的感受是通过平衡石细胞来实现的 B.根尖中的平衡石细胞位于根尖的分生区 C.平衡石细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降 D.平衡石细胞可将重力信号转化为运输生长素的信号 A 4.俗话说得好“务农不误时”，冬小麦是在头一年秋季播种萌发，以营养体(长出根、茎、叶的植物体)过冬，第二年夏初开花和结实。春天播下去的冬小麦虽然麦苗高度很快能赶上秋天播种的小麦，但不能开花结实。下列叙述错误的是(　　) A.冬小麦开花与否只与播种时间有关 B.经低温作用的冬小麦体内可能产生了影响开花的物质 C.越冬期小麦与春天拔节期相比，体内脱落酸浓度更高 D.低温影响冬小麦开花是长期进化的结果 C 5.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、温度等环境因子的变化对植物激素的合成和分解具有调节作用 $$