5.4 环境因素参与调节植物的生命活动（教学课件）生物人教版2019选择性必修1

选必一 第4节 环境因素参与调节植物的生命活动 第5章 植物生命活动的调节 2019人教版.生物.选择性必修1 1 教材分析 一、学习目标 二、重难点 1.说明光对植物生长发育的调节作用，简述温度、重力等参与 调节植物生命活动。 2.阐明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系。 3.举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。 1.光对植物生长发育的调节作用 及植物生长发育调控的复杂性和整体性。 2.植物生长发育调控的复杂性和整体性。 2 01 光对植物生长发育的调节 02 参与调节植物生命活动的其他环境因素 目录 03 植物生长发育的整体调控 3 光对植物生长发育的调节 01 4 课堂导入 对于植物来说， 光只是起提供能量的作用吗？ 高等植物的生长发育受环境因素调节，光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要。 光是植物进行光合作用的能量来源。 5 光对植物生长发育的调节 【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。 不是。光参与调节许多植物的种子萌发过程。 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？ 6 光对植物生长发育的调节 【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。 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。 7 光对植物生长发育的调节 【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。 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？ 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 是光照时长(黑暗时长)在起作用；与植物激素的分泌有关。 8 光对植物生长发育的调节 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。 9 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。光作为一种 ，影响、调控植物生长、发育的全过程。 信号 10 光对植物生长发育的调节 一、光对植物生长发育的调控作用 2.光作为一种 ， 、 植物生长、发育的全过程。 1.光是植物进行 的 ； 光合作用 能量来源 信号 影响 调控 上午 下午 上午 下午 11 光对植物生长发育的调节 二、光的信号转导 1.光敏色素 植物接收光信号的分子之一。 （1）化学本质 （2）分布 （3）吸收光的类型 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 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。 12 2.光的调控机制 二、光的信号转导 红光(660nm)促进莴苣种子发芽，但这种作用被远红光(730nm)所逆转。若反复使用红光和远红光，其作用效果取决于最后一次处理的光质。 细胞核内 的转录变化。 信号经过转导，传递到 。 被激活，结构发生变化。 二、光的信号转导 Pr Pfr 红光 远红光 光敏色素 细胞核内 特定基因 光的调控机制 感受信号 传导信号 发生反应 表现出生物学效应 光 相应mRNA翻译出特定蛋白质。 15 1 ②短日照植物:每天需要12个小时以内的日照，如菊花。 ①长日照植物:每天日照时间要在12个小时以上，如唐菖蒲。 ③日中性植物: 对每天日照的时间长短并不敏感，如天竺葵。 无论是长日照植物还是短日照植物，感受光周期刺激的部位都是叶片。 光调节植物开花 16 1 推测: 一个周期中连续黑暗时间决定是否开花。 白天和黑夜的相对长度叫光周期 光调节植物开花 17 1.光敏色素与光合色素的作用有什么区别？还有哪些方面不同？ 光敏色素是光的受体，光仅是一种信号；光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，能吸收、传递并转化光能储存在有机物中，是自然界各种生物的能量和物质基础。 习题巩固 18 习题巩固 2.为研究红光、远红光及赤霉素对 莴苣种子萌发的影响，研究 小组进行黑暗条件下莴苣种子 萌发的实验。其中红光和远红光对莴苣种子赤霉素含量的影响如图甲所示，红光、远红光及外施赤霉素对莴苣种子萌发的影响如图乙所示。 据图分析，下列叙述正确的是(　 ) A.远红光处理莴苣种子使赤霉素含量增加，促进种子萌发 B.红光能激活光敏色素，促进合成赤霉素相关基因的表达 C.红光与赤霉素处理相比，莴苣种子萌发的响应时间相同 D.若红光处理结合外施脱落酸，莴苣种子萌发率比单独红光处理高 B 结合题图甲、乙可知，远红光处理莴苣种子使赤霉素含量减少，抑制种子萌发，A错误； 由图甲可知，红光处理使种子中赤霉素含量增加，推测红光处理能激活光敏色素，促进合成赤霉素相关基因的表达，B正确； 由图乙可知，红光与赤霉素处理相比，红光处理的种子萌发早于赤霉素处理，且处理相同时间时萌发率高于赤霉素处理，C错误； 脱落酸的作用是维持种子休眠，若红光处理结合外施脱落酸，莴苣种子萌发率可能低于单独红光处理，D错误。 19 3.（天津红桥区2025高二上期末）隐花 色素 是一种蓝光受体。对野生型 和 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。下列说法错误的是( ) A.长日照条件下 参与拟南芥开花的调控 B.长日照、 是最适宜拟南芥开花的条件 C.相对于长日照，短日照下拟南芥开花延迟 D.蓝光、温度都可作为信号调节拟南芥生命活动 习题巩固 B 据图分析，长日照条件下，与突变体相比，两个不同温度下的野生型（含有 ） 开花时茎基部叶片数都较少，开花较早，说明 参与拟南芥开花的调控，A正确；野生型在长 日照、 条件下，开花时茎基部叶片数最少，说明该条件下更适合拟南芥开花，B错误；相对 于长日照，短日照下的野生型和突变体开花时茎基部叶片数都更多，说明短日照下拟南芥开花延 迟，C正确；隐花色素是一种蓝光受体，有无 和不同温度下，开花时茎基部叶片数 目不同，说明蓝光、温度都可作为信号调节拟南芥生命活动，D正确。 20 参与调节植物生命活动的其他环境因素 02 21 参与调节植物生命活动的其他环境因素 【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。年轮出现的原因是：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.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。 22 参与调节植物生命活动的其他环境因素 23 参与调节植物生命活动的其他环境因素 【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。 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？ 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。 24 参与调节植物生命活动的其他环境因素 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？ 光合作用: 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。 保卫细胞 气孔张开 25 参与调节植物生命活动的其他环境因素 一、温度 (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； (4)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。 (5)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 26 西双版纳热带季雨林 亚热带常绿阔叶林 落叶阔叶林 针叶林 植物的地域性分布 一、温度 27 不同海拔植物类型不同 一、温度 28 年轮形成的原因 a.春夏季细胞　 　　、细胞体积大， 在树干上形成颜色　 　的带。 b.秋冬季细胞分裂慢、细胞体积　 　， 树干上形成颜色　 　的带。 分裂快 较浅 较小 较深 春化作用 经一定时间的　　　　　促进植物开花的作用。 低温诱导 一、温度 29 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。 1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？ 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。 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？ 正向重力性：根顺着重力方向向下生长（根的向地性） 负向重力性：茎背着重力方向向上生长（茎的背地性） 问题探讨 30 参与调节植物生命活动的其他环境因素 二、重力 1.重力是调节植物 和 的重要环境因素； 生长发育 形态建成 根的向地性 茎的背地性 【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。 植物是如何感受到重力刺激的呢？ 31 2.调节机理 二、重力 根的向地性、茎的背地性 植物的根、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 调节植物的生长方向 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。 3.淀粉——平衡石假说 二、重力 33 引起一系列 信号分子的改变 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 对植物生长产生影响 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。 3.淀粉——平衡石假说 34 （1）向地性的机理——根尖垂直放置时 3.淀粉——平衡石假说 35 （2）向地性的机理——根尖水平放置时 3.淀粉——平衡石假说 36 习题巩固 1.(江苏盐城2024高二上月考)下列关于温度对植物生命活动调节的叙述，错误的是( ) A.年轮是由不同季节的温度不同引起植物细胞分裂快慢 和细胞体积大小不同而产生的 B.一些植物在生长期需要经过一段时间的低温诱导之后 才能开花的现象叫作春化作用 C.温度可以通过影响种子萌发和植株生长、开花、结果等 生命活动参与调节植物的生长发育 D.温度、光照等环境因素对植物激素的合成无影响 D 年轮形成的原因是春夏季节细胞分裂快、细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带；在秋 冬季节，细胞分裂慢、细胞体积小，在树干上形成了颜色较深的带，A正确。一些植物在生长期 需要经历一段时期的低温诱导之后才能开花的现象叫作春化作用，如冬小麦，B正确。随着季节 轮回，气温发生周期性变化，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， 说明温度可以通过影响种子萌发和植株生长、开花、结果等生命活动参与调节植物的生长发育， C正确。光照、温度等环境因子的变化，会影响植物体内植物激素的合成，D错误。 37 2.(2024·临沂模拟)研究表明：根横放时，根冠平衡石细胞中的淀粉体会沉降到细胞下侧，诱发内质网释放Ca2＋到细胞质内，与钙调素结合激活细胞下侧的钙泵和生长素泵，于是细胞下侧积累过多Ca2＋和生长素，影响该侧细胞生长。下列叙述错误的是(　 ) A.重力、生长素、Ca2＋都属于植物生长发育的信号 B.重力信号通过淀粉体经过一系列变化 最终转变成运输Ca2＋和生长素的信号 C.倒伏玉米的根部细胞内淀粉体影响生长素横向运输， 促进根部近地侧细胞生长 D.太空微重力下，玉米根部生长素仍能进行极性运输，但根生长失去向地性 习题巩固 C 由题干可知，重力、生长素、Ca2＋影响细胞生长，因此都属于植物生长发育的信号，A正确； 由题可知，平衡石细胞中的淀粉体会沿着重力方向沉降，引起植物体内一系列信号分子的改变，说明重力信号通过淀粉体经过一系列变化最终转变成运输Ca2＋和生长素的信号，B正确； 倒伏玉米的根部细胞内淀粉体下沉在细胞近地侧，诱发内质网释放Ca2＋到细胞质内，Ca2＋与钙调素结合后活化生长素泵，使根近地侧积累较多的生长素，由于根对生长素敏感，抑制根部近地侧细胞生长，C错误； 太空微重力环境下，玉米根部生长素仍能进行极性运输，但玉米根部的生长素不能横向运输，根失去向地生长特性，D正确。 38 植物生长发育的整体调控 03 39 植物生长发育的整体调控 植物生长发育的调控，是由 、 和 共同完成的。 基因表达调控 激素调节 环境因素调节 40 植物生长发育的整体调控 一、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： 植物的 、 、 、 等都处在基因适时选择性表达的调控之下。 生长 发育 繁殖 休眠 41 植物生长发育的整体调控 二、激素调节 对于多细胞植物体来说，细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调，需要通过激素传递信息。 激素作为 ，会影响细胞的 ，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是 的结果，也受到 的影响。 信息分子 基因表达 基因表达调控 环境因素 42 植物生长发育的整体调控 三、环境因素调节 在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上是植物响应环境变化，调控 以及 产生、分布，最终表现在器官和个体水平上的变化。 基因表达 激素 【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？ 43 【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，应该怎样设计实验组、对照组？ 自变量： 因变量： 根冠的有无 根的生长方向 发芽的玉米粒 对照组： 完整的刚刚萌发玉米种子 三、环境因素调节 44 实验组 处理 预期结果 切去不同长度的根尖端 硝酸银灼烧根尖 哪怕仅切掉0.5 mm，根依然失去了向地性 失去了向地性 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 何种原理？ 减法原理 加法原理 三、环境因素调节 45 习题巩固 1.(2024·成都模拟)下图表示基因表达、激素和环境因素三者对植物生长发育的调控关系。下列说法不正确的是(　 ) A.植物的生长发育是多种a相互协调共同作用的结果 B.图中a的产生和分布同时受到b的调控和c的影响 C.赤霉素使未发芽的大麦种子产生α-淀粉酶体现了a对b的影响 D.根尖生长素在重力的刺激下发生极性运输体现c改变a的分布 D 图中a表示植物激素，植物的生长发育是多种激素相互协调共同作用的结果，A正确； 激素的产生和分布是b(基因表达)调控的结果，也受到c(环境因素)的影响，B正确； 赤霉素调控未发芽的大麦种子α-淀粉酶基因表达从而产生α-淀粉酶体现了a对b的影响，C正确； 根尖生长素的极性运输(一种主动运输)不受重力影响，故不能体现c改变a的分布，D错误。 46 习题巩固 B 2.(2024·洛阳模拟)很多作物如水稻、小麦会发生 穗发芽现象，严重影响了作物的产量和品质。我国 科研人员找到了调控水稻、小麦穗发芽问题的两个 关键基因：SD6和ICE2，两基因通过调控某些激素 的合成量，进一步调控种子的休眠，其调控机制如图所示。 下列相关分析错误的是(　 ) A.温度是调控两基因表达的关键因素，高温多雨更容易导致小麦穗发芽 B.基因SD6和ICE2的表达产物存在相反的作用效果，共同调控种子休眠 C.低温下基因ICE2的表达量上升，可能调控种子中脱落酸的合成量上升 D.利用基因编辑技术切割基因SD6，可促进种子休眠解决穗发芽问题 温度升高，基因SD6表达水平升高，ICE2表达水平降低，种子萌发强度增强，可知温度是调控两基因表达的关键因素，高温多雨更容易导致小麦穗发芽，A正确； 基因SD6和ICE2的表达产物是蛋白质，两基因在不同条件表达水平不一样，两基因表达产物并不一定存在相反的作用效果，而是两产物参与调控的激素存在相反的作用效果，B错误； 低温下基因ICE2的表达量上升，可能调控种子中脱落酸的合成量上升，降低种子萌发强度，C正确； 基因SD6表达水平高时，种子萌发强度也高，所以利用基因编辑技术切割基因SD6，可抑制种子萌发，解决穗发芽问题，D正确。 47 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 课堂小结 48 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。( ) × √ √ 课堂练习 49 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 3.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？ 可尝试遮光处理！ 课堂练习 50 4.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 由上述实验结果可以得出什么结论? 红光促进莴苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽。 课堂练习 51 (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。 课堂练习 52 1. 园林工人为使灌木围成的绿篱长得茂密、整齐，需要对绿篱定期修剪，其目的是（ ） A.抑制侧芽生长 B.抑制顶端优势 C.抑制向光性生长 D.抑制其开花结果 B 2. 用适宜浓度的生长素处理未受粉的番茄雌蕊柱头，可得到无子番茄，这种果实细胞中的染色体数目为 （ ） A. 与卵细胞染色体数目一样 B. 是受精卵染色体数目一半 C. 与体细胞中染色体数目一样 D. 比受精卵染色体数目多一倍 C 复习与提高 53 3. 以下关于植物激素的说法，错误的是（ ） A. 植物激素能促进植物生长 B. 植物激素是一类化学物质 C. 植物激素在植物体内含量很少 D. 植物激素不直接参与细胞内的代谢活动 A 果实的生长发育和成熟，受多种激素调节。 下列叙述正确的是（ ） A. 细胞分裂素促进果实生长 B. 乙烯抑制果实的生长和成熟 C. 脱落酸促进细胞分裂和果实脱落 D. 生长素对果实的发育和成熟没有影响 A 复习与提高 54 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 复习与提高 55 （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内 浓度或比例的改变。 侧芽生长 分生 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）。 复习与提高 56 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。 复习与提高 57 （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？ 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。 （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？ 这些数据支持该观点。植物可以通过地下部分交流信息。 复习与提高 58 （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。 复习与提高 59 网络构建 THANKS 作业 完成课时作业 2019人教版.生物.选择性必修1 61 $$