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

“从种子到种子”全生命周期培养实验 种子萌发 植株生长 开花结果 ··· 种子萌发 一、光对植物生长发育的调节 问题一：对于植物来说，光只起提供光合作用能量的作用吗？ 【资料1】 少数植物的种子在有光条件下才能萌发(如烟草、莴苣、拟南芥) 有些植物的种子在有光条件下萌发的更好（如早熟稻、毛蕊花） 有些植物种子的萌发，受光的抑制（如洋葱、番茄） 研究发现，萌发需要光的种子一般比较小，储藏的营养物质也很少。 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？ 从适应性角度理解，为何体积较小的种子萌发需要光照？ 种子体积小，储藏的营养物质少，萌发后需要立即光合作用制造有机物。 1.许多种子萌发时没有叶绿素，不能进行光合作用。 2.需要光才萌发的种子并非需要持续不断的光照，只需给予一定时间的光照即可。 一、光对植物生长发育的调节 问题一：对于植物来说，光只起提供光合作用能量的作用吗？ 【资料2】 向光侧 背光侧 光 光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 茎的向光性 一、光对植物生长发育的调节 问题二：植物如何感受光信号？ 【资料3】1973年，美国科学家弗林特和麦利斯特报告了莴苣种子发芽实验：在暗箱内将固定光源通过分光镜分解成不同波长的光源，在暗箱内利用不同波长的光源分别照射用清水浸泡过的莴苣种子，记录种子的萌发情况如图。 结论：促进莴苣种子萌发最有效的光在 ，抑制莴苣种子萌发最有效的光在 。 600~700nm(红光区） 720~760nm（远红光区） 一、光对植物生长发育的调节 问题二：植物如何感受光信号？ 【资料4】1952年，美国科学家博思威克等用相同时间的红光（简称Ｒ）和远红光（简称 IR）交替照射莴苣种子。不同光照处理条件下，莴苣种子发芽率如表。 光照处理 发芽率（%） 黑暗 8.5 R 98 R→IR 54 R→IR→R 100 R→IR→R→IR 43 R→IR→R→IR→R 99 R→IR→R→IR→R→IR 54 结论： 红光促进种子萌发，远红光可逆转红光的作用，萌发率高低取决于最后一次光照。 一、光对植物生长发育的调节 问题二：植物如何感受光信号？ 【资料5】1959年，巴特勒等用分光光度计从黄化的植物中检测到了吸收红光和远红光且可相互转化的色素，经提取发现是一种色素蛋白。 （生理失活型） （生理激活型） 思考：为什么莴苣种子萌发率高低取决于最后一次照光？ 7 一、光对植物生长发育的调节 问题三：在植物体内，光信号如何转换？ 植物中含有一些微量的、能够接受光信号的色素-蛋白质复合体，统称为光受体，主要包括光敏色素、隐花色素、向光素、UVB受体等。 光敏色素（感受红光和远红光） 感光区域 酶活性区域 发色团（感知光） 具酶活性。使光与细胞内反应联系起来。 8 问题三：植物体内光信号如何转换？ 【语言训练】 根据光调控种子萌发的反应机制示意图，尝试描述将拟南芥种子暴露在充足的阳光下萌发过程被启动的全过程。 注： →表示促进 表示抑制 感受信号 传导信号 发生反应 光照射 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 DNA ③细胞核内特定基因的转录变化 RNA 翻译 ④表现出 生物学效应 光调控植物生长发育的反应机制 (1)感受信号： (2)传导信号： (3)发生反应： (4)表现出生物学效应： 细胞水平：伸长、分裂、分化、衰老等 器官水平：种子萌发、生长、开花、结果等 光敏色素vs光合色素？？？ 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 细胞核内特定基因 转录表达变化 相应mRNA 翻译出特定蛋白质 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 光受体， 传递光信号 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 【拓展】隐花色素2（CRY2）是一种蓝光受体。对野生型和CRY2功能缺失突变体拟南芥在不同光周期诱导下的开花时间进行研究，结果如图，开花时茎基部叶片越多代表开花越迟。 结论：拟南芥为 （长日照/短日照）植物。 长日照 【拓展】到底是日照长度还是黑暗时间长度影响植物开花？大本P120 决定是否开花的因素是：一个光周期中 。 连续黑暗时间 光周期：是指一日之内光照时间长短的变化，即在白昼与黑夜循环中日照长短的变化。为什么短日照植物 12 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 1.重力 根向地生长，可以深扎根，利于 ； 茎背地生长，可以将枝条伸向天空， 利于吸收 。 吸收水分和无机盐 阳光进行光合作用 【合作探究] 验证:植物根的向地性感受部位在根冠。 现提供发芽的玉米种子，请设计实验验证该结论(只要写出实验思路)。 处理 预期结果 对照组 不做处理 有向地性 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 待切去尖端后的根尖重新长出尖端 恢复向地性 减法原理 加法原理 “淀粉—平衡石假说” 1、 根尖垂直放置时 淀粉体均匀分布在平衡石细胞底部内质网上，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。 IAA IAA IAA 伸长区 根冠 淀粉粒 植物是如何感受到重力刺激的呢？如何对“上下”作出反应？ 重力调节植物生长方向的机制： 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，是一种平衡石细胞。 淀粉体 淀粉—平衡石假说认为，植物通过其体内的平衡石细胞（主要是根尖柱细胞和茎内皮层细胞）内的淀粉体（含有淀粉的质体）来感受重力的变化，从而调整其生长方向。 14 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。 近地 抑制 促进 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 2、 根尖水平放置时 “淀粉—平衡石假说” 重力调节植物生长方向的机制： 地 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。 15 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？ 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 2.温度 现象：拟南芥需在幼苗期经历一段时间的低温诱导方可开花（春化作用），否则会一直进行营养生长，迟迟无法进行生殖生长。 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 2.温度 【联系实际】我国重要粮食作物冬小麦也需要经历春花作用才能开花结实。低温过程除了启动开花过程外，也是后续花序正常发育与小穗结实的必备条件。 请思考：（1）全球变暖导致冬天气温不断升高，暖冬将给冬小麦的生长带来什么影响？ （2）对于暖冬气候对小麦生产带来的影响，你能提出什么对应措施？ 暖冬使冬小麦花序发育异常，成穗率下降；还使病原体和虫卵更容易越冬，造成病虫害增加（“瑞雪兆丰年”），这均会导致一定程度的减产。 进行人工春化处理（闷麦法），这样甚至可在一年内培育多代冬小麦。 ①春夏季： ，在树干上形成颜色较浅的带； ②秋冬季： ，树干上形成颜色较深的带。 温度变化使树干出现年轮 年轮的形成，是树木对一年中不同时期环境温度反应的结果。 树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？ 形成原因 细胞分裂快、细胞体积大 细胞分裂慢、细胞体积较小 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 2.温度 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 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 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。 叶片变黄、脱落：落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 2.温度 植物分布的地域性很大程度上就是由 决定的。 西双版纳热带季雨林 温带常绿阔叶林 落叶阔叶林 针叶林 温度 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 2.温度 20 植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。阅读课本P108，尝试构建三者的关系。 三、植物生长发育的整体调控 传递信息 器官和个体水平上的变化 细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调 激素的产生、分布 基因适时选择性表达 植物的生长、发育、繁殖、休眠等。 调控 表现 植物生长发育的调控，是由基因表达的调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.31 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.31 $$