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选择性必修1

第五章 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 种子萌发后，根向地生长。如果将幼苗横过来，茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长。 讨论: 重力因素 根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎没有重力。 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？ 问题探讨 1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？ 3.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。 高等植物的生命活动除了依靠激素调节，同时受环境因素调节。光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要。 一、光对植物生长发育的调节 对于植物来说，光只是起提供能量的作用吗？ 3 萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少。 不萌发 早熟禾 毛蕊花 有光比无光萌发更好 洋葱 番茄 萌发 烟草、莴苣的种子 萌发 光抑制种子萌发 一、光对植物生长发育的调节 1.光影响种子萌发 资料1 研究表明：萌发需要光的种子一般较小，储存的营养物质也很少。 需光的种子 不需光的种子 这是对环境的适应一一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” 一、光对植物生长发育的调节 一、光对植物生长发育的调节 1.光影响种子萌发 (1)根据以上资料思考：那些需要光才能萌发的种子，是需要光提供能量吗？ 许多种子萌发时是没有叶绿素的，不能进行光合作用，所以光也不提供能量。 (2)请推测光是如何调节种子萌发的？ 光本身是植物种子萌发过程中的一种信号，是植物萌发过程中的一种调节因子。 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，这些莴苣种子的发芽情况如表所示： 组别 光照处理方式 发芽情况 对照组 无光照 不发芽 1 红光 发芽 2 红光→红外光 不发芽 3 红光→红外光→红光 发芽 4 红光→红外光→红光→红外光 不发芽 (3)分析以上实验，你能得出什么结论？ 红光促进莴苣种子萌发，红外光逆转以上效果。 一、光对植物生长发育的调节 1.光影响种子萌发 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，这些莴苣种子的发芽情况如表所示： 组别 光照处理方式 发芽情况 对照组 无光照 不发芽 1 红光 发芽 2 红光→红外光 不发芽 3 红光→红外光→红光 发芽 4 红光→红外光→红光→红外光 不发芽 一、光对植物生长发育的调节 1.光影响种子萌发 （4）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？ 发芽 从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响? 光促进叶绿素的合成影响植物的颜色和形态建成。 一、光对植物生长发育的调节 豆芽是在黑暗的环境中培育的,细胞中不含叶绿素,茎比在光下要长很多。豆芽一旦见光,就会发生形态变化并长成豆苗。 豆芽：无光条件 豆苗：有光条件 2.光影响植物的颜色和形态 资料2 ① 很多植物的开花与昼夜长短有关：菠菜白天长度超过13小时才开花（长日照植物）；菊和水稻白天短于一定时长才开花。（短日照植物） ② 很多植物的开花与昼夜长短无关：黄瓜、棉花和向日葵。（日中性植物） 资料3 一、光对植物生长发育的调节 3.光调节植物开花 问：“决定”植物是否开花的环境因素是什么？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。 一、光对植物生长发育的调节 3.光调节植物开花 思考1：分析A组和B组，可以判断该植物为 植物。 思考2：分析A组和C组，能得出该植物 （是/不是）通过感受持续光照来调节开花的。 思考3：分析A组和D组，能得出该植物是通过感受 来调节开花的。 短日照 不是 持续黑暗 1.科研人员研究了日照长短对菊花开花的影响，实验分组处理与结果如图。下列叙述错误的是 A.菊花感受光照时间长短的部位 　是叶片 B.持续每天光照总时长超过临界 　日长，菊花不能开花 C.持续每天光照总时长小于临界 　日长，菊花一定能开花 D.该研究表明，可通过人工花期调控技术实现夏季赏菊 √ 植株 生长 开花 衰老 种子 萌发 均受到 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。 一、光对植物生长发育的调节 在自然界中，种子的萌发、植株的生长、开花、衰老等都会受到光的调控。 光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 4.光信号在植物体内的转换 资料4　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。 结论：光信号在植物体内被转换为化学物质信号。 由此，你可以得出什么结论？ 一、光对植物生长发育的调节 4、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: 蛋白质(色素—蛋白复合体) 植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。 主要是红光和远红光。 (4)受到光照时，光敏色素的结构会发生变化。 相关信息：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。 (3) 吸收光的类型: (2) 分布: 一、光对植物生长发育的调节 红光 远红光 光敏色素 激活态 参照教材图5－12，尝试用文字和箭头构建光信号转换过程模型。 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 Ⅰ. 光敏色素被激活，结构发生变化 Ⅱ. 信号经过转导，传递到细胞核内 Ⅲ. 细胞核内特定基因的转录变化 Ⅳ. 表现出生物学效应 光信号 激活 光敏色素 信息传递系统 细胞核 影响特定基因表达 （DNA→mRNA） 翻译 生物学效应（蛋白质） 一、光对植物生长发育的调节 5.光调控植物生长发育的反应机制 色素种类 化学组成 接受的光 分布 合成条件 作用 光合色素 光敏色素 叶绿素、 类胡萝卜素 色素—蛋白复合体 红光、 蓝紫光 红光、远红光 叶绿体 植物的各个部位 需要光 不需要光 吸收、传递、转化光能 感知光信号、调整生长发育 光敏色素与光合色素的作用的区别 一、光对植物生长发育的调节 除了光，温度和重力等环境因素也会参与调节植物的生长发育，温度和重力是如何参与植物生命活动调节呢？ 1.(2023·山东聊城高二期末)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 √ 2.(2023·福建泉州高二期末)植物的开花与光照时长(黑暗时长)有关。研究人员对A、B两种植物进行如下处理，结果如图所示。下列相关叙述正确的是 A.满足短日照条件下，闪光打断黑暗时间，不会影响A植物的开花 B.满足长日照条件下，短暂暗处理打断光照时间，会抑制B植物开花 C.3组与4组对比，可得出导致A植物开花的条件是长时间的连续黑暗 D.据图分析，导致B植物开花的条件更为关键的是短时间的连续黑暗 √ 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：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。 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。 1、温度参与植物生长发育的调节 资料1 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 颜色较浅的宽带 颜色较深的细带 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，是树木生长对一年中不同时期环境温度反应的结果。 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。 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因素 1、温度参与植物生长发育的调节 资料2 感受低温的部位：在茎端分生组织或某些能进行细胞分裂的部位。 21 二 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（温度影响叶绿素含量）。 结论：温度对植物的多种生命活动具有调节作用。 其它实例 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 (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，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。 (4)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 1、温度参与植物生长发育的调节 西双版纳热带雨林 温带常绿阔叶林 落叶阔叶林 针叶林 重力是调节植物_____________和_____________的重要环境因素。 调节植物的生长方向 根向地、茎背地生长 实例： 原理： 生长发育 形态建成 2.重力参与植物生长发育的调节: 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。 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 根、茎中具有感受重力的物质和细胞 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衡 2.重力参与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 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。 类比胚芽鞘的向光性，推理根的向地性 成熟区 伸长区 根冠 分生区 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因素 2.重力参与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 IAA IAA IAA Ⅰ.根尖垂直放置时 ① 生长素运往根冠。 ② 根尖垂直放置时，淀粉体均匀分布在平衡石细胞底部的内质网上，内质网两侧压力相当，运往根冠的生长素均匀地运往伸长区。 伸长区 根冠 淀粉粒 请用“淀粉—平衡石假说”解释根的向地性。 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 Ⅱ.根尖水平放置时 ① 根尖水平放置时，淀粉体沉降到近地侧，该侧内质网压力更大。 ② 压力大的一侧运输更多生长素至伸长区。 ③ 高浓度生长素抑制近地侧根尖生长。 ④ 低浓度生长素促进远地侧根尖生长。根尖向地弯曲。 请用“淀粉—平衡石假说”解释根的向地性。 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 重力方向改变 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 根尖中平衡石细胞示意图 淀粉——平衡石假说总结 平衡石细胞 引起一系列信号分子的改变 平衡石细胞的"淀粉体"会沿着重力方向沉降 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 拓展：刺激内质网释放Ca2+到细胞质中，Ca2+和特定蛋白质相结合，激活细胞底部的钙泵和生长素泵，使近地侧积累较多的Ca2+和IAA。 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 【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？我们能否设计实验进行验证？ 课外实践 发芽的玉米粒 对照组： 完整的刚刚萌发玉米种子 预期结果、 得出结论: 1.取材、分组、编号： 2.对照处理： 3.进行培养： 4.观察记录： 【设计实验】验证植物根向地性的感受部位在根冠 实验思路: 取10颗大小、萌发程度大致相同的刚刚萌发的同种玉米粒,随机分成数量相同的甲、乙两组。 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。 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 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。 课外实践 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。真的是这样吗？如何通过设计实验来进行验证？ 请设计实验，分别用减法原理和加法原理验证植物向地性的感受部位在根冠(完善下列表格)。 项目 处理 预期结果 减法原理 切去不同长度的根尖端 哪怕仅切掉0.5 mm，根依然失去了向地性 硝酸银灼烧根尖 _____________ 加法原理 切去不同长度的根尖端后又长出尖端 __________ 根失去向地性 恢复向地性 课外实践 【设计实验】验证植物根向地性的感受部位在根冠 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。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完成的。 植物激素 基因 环境因素 植物生命活 动的调节 生长素 细胞分裂素 赤霉素 脱落酸 乙烯 光 温度 重力 改变分布情况 相互影响 影响 表达 三、植物生长发育的整体调控 课堂检测 B A.图中a、b、c依次代表植物激素、基因和环境因素 B.单侧光照可以影响生长素在胚芽鞘伸长区的横向运输体现c改变a的分布 C.赤霉素调控萌发大麦种子α-淀粉酶基因表达体现a对b的影响 D.a的产生和分布是b调控的结果，也受到c的影响 1.植物的生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的(三者关系如图所示)。下列说法不正确的是（ ） 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. 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。 × √ √ 课后习题 1. 科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批萬苣种子进行处理，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。 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。 (1) 由上述实验结果可以得出什么结论? 【提示】 1. 科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批萬苣种子进行处理，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。 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 (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？ 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。 【提示】 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？ 可尝试进行遮光处理。 【提示】 3.(2023·福建漳州高二期末)“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.图中a、b、c依次代表植物激素、基因和环境因素 B.单侧光照可以影响生长素在胚芽鞘伸长区的横向运输体现c改变a的分布 C.赤霉素调控萌发大麦种子α-淀粉酶基因表达体现a对b的影响 D.a的产生和分布是b调控的结果，也受到c的影响 4.(2023·重庆七校高二联考)植物的生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的(三者关系如图所示)。下列说法不正确的是 √ 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 影响 调控激素产生和分布 传递信息 细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调 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、植物生长发育的整体调控 43 Lavf58.20.100 $$