5.4环境因素参与调节植物的生命活动课件-2025-2026学年度高二第一学期人教版2019选择性必修一

该高中生物学课件聚焦环境因素（光、温度、重力）对植物生命活动的调节，通过“幼苗横放生长方向”问题探讨导入，衔接植物激素调节前序知识，以“环境信号-受体-信号转导-基因表达”为主线构建学习支架，系统呈现调节机制。 其亮点在于融合生命观念（如光作为信号体现结构与功能观，春化作用适应环境体现进化与适应观）、科学思维（归纳光的双重作用、演绎温度对VRN1基因的调控）和探究实践（设计根冠感受重力实验、分析苍耳光暗周期数据）。通过经典案例（年轮形成）与2025年科研进展结合，课堂练习联系物候现象，助力学生提升逻辑推理与实验能力，为教师提供“资料-讨论-实验-应用”完整教学链条。

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 学习目标 1．通过分析光、温度、重力等环境因素对植物生长发育的影响，认同植物生长发育是在多种环境因素综合调节下，实现与环境相适应的稳态，形成结构与功能观、进化与适应观。(生命观念) 2．基于资料分析、实验探究，运用归纳与概括、演绎与推理等方法，理解环境因素调控植物生命活动的机制，提升逻辑思维与批判性思维能力。(科学探究) 3.关注农业生产、生态保护中环境因素调节植物生命活动的应用，树立可持续发展意识，运用所学知识解决实际问题。(社会责任) 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: 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？ 光、温度、重力对植物生长发育都有调节作用 问题探讨 光是植物进行光合作用的能量来源。 光参与调节植物的生命活动 对于植物来说，光只是起提供能量的作用吗？ 一、光对植物生长发育的调节 资料1 ②有些种子→有光条件下萌发的更好。 ③有些种子→萌发受光的抑制 讨论1：那些需要光才萌发的种子是需要 光照给种子萌发提供能量吗？ 光本身是植物萌发过程中的一种调节因子 结论：光影响种子萌发 一、光对植物生长发育的调节 ①少数种子→有光才萌发。 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。如何解释此现象？ 种子储藏营养少，故需一萌发便能进行光合作用合成有机物，维持幼苗的生长。 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(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。 资料2 讨论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。 黑暗中培育 见光培育 结论：光影响植物的形态建成 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很多植物开花与昼夜长短有关。 资料3 ②有些植物开花与昼夜长短无关。 黄瓜 向日葵 棉花 讨论3：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？ 是光照时长(黑暗时长)在起作用 结论：光影响植物开花 菠菜白天长度超13小时才开花 菊、水稻白天短于一定时长才开花 知识拓展 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。 长日照植物 短日照植物 日中性植物 在任何日照长度条件下都能开花。 春天开花的植物 如洋葱、甜菜 秋天开花的植物如水稻、棉花 如番茄、番薯等。 到底是日照长度还是黑暗时间长度影响植物开花？ ①长日照植物： 每天日照时间要在12个小时以上，如唐菖蒲(剑兰) ②短日照植物： 每天需要12个小时以内的日照，如菊花 ③日中性植物：对每天日照的时间长短并不敏感，如天竺葵(洋绣球) ④长短日植物: 需要经过长日照后在接受短日照才能开花，如芦荟、落地生根 Administrator (A) - 苍耳 对光暗周期的响应 思考1：对比A、B组，可判断该植物 为_______日照植物。 思考2：分析A、C组可知，该植物______ （是/不是）通过感受持续光照来调节开花的。 短 思考3：分析A、D组可知，该植物是通过感受___________来调节开花的。 不是 持续黑暗 知识拓展 长日照植物 = 短夜植物 短日照植物 = 长夜植物 到底是日照长度还是黑暗时间长度影响植物开花？ 植物的开花与日照长度无关，而是需要一定时长的持续黑暗。 1、光对植物生长发育的两种作用 （1）光合作用的能量来源； （2）作为信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 思考：植物能对光作出反应，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？ 植物具有接受光信号的分子——如：光敏色素 一、光对植物生长发育的调节 (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。 2、光敏色素 Pr Pfr （生理失活型） （生理激活型） 一、光对植物生长发育的调节 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。 植物体合成的光敏色素是Pr。Pr比较稳定，Pfr不稳定。色素感受红光和远红光刺激后，会使蛋白质的空间构象发生改变；Pr构象不具有生物学效应，Pfr构象具有生物学效应 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 3、光调控植物生长发育的反应机制 (1)感受信号：光敏色素被激活， 结构发生变化 (2)传导信号：信号经过信息传递 系统传导细胞核内 (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mRNA翻译出特定蛋白质 一、光对植物生长发育的调节 SZ-LWH SZ-LWH 一、光对植物生长发育的调节 生长素 生长素受体 信号转导 基因表达 生物学效应 环境或 生理信号 受体 信号转导 基因表达 生物学效应 光 光敏色素 信号转导 基因表达 生物学效应 比较： 1.判断： (1)对植物来说，光只是提供能量(　　) (2)光敏色素是一类色素—蛋白复合体(　　) (3)接受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化(　　) × √ √ 一、光对植物生长发育的调节 课堂练习 2.下面关于光调控植物生长发育的反应机制的说法，不正确的是（ ） A.光敏色素的本质是蛋白质 B.光敏色素主要吸收红光、蓝光 C.光通过影响光敏色素的结构影响特定基因的表达 D.光作为一种信号，影响、调控植株的生长、开花等 B 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 除了光，温度、重力等环境因素也会参与调节植物的生长发育。温度和重力因素是如何参与植物生命活动的调节的呢？ 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1：温带地区，树木年复一年地加粗，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： ①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； ②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。 宽带 细带 讨论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。 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：有些植物在生长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、蕙兰就是这样。 讨论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 冬小麦：9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。 思考：冬天温度低，有时会冻伤麦苗，为何不能在春天播种冬小麦呢？ 实践：在春季播种冬小麦，会使得麦苗夏季旺长却不开花或者开花太晚，造成减产。 冬小麦需要经历一段时间的低温诱导方可开花（春化作用）。 光合作用: 夏日正午因温度高，蒸腾作用强，气孔关闭，CO2进入叶片受阻，光合作用弱。 叶片变黄、脱落: 天气变冷，叶片在秋冬季变黄、脱落。 结论：温度对植物的多种生命活动具有调节作用。 1、温度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 1、温度参与植物生长发育的调节 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。 植物所有生理活动都是在一定的温度范围内进行。 植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。 温带常绿阔叶林 落叶阔叶林 针叶林 西双版纳热带季雨林 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 重力是调节植物__________和__________的重要环境因素。 根向地、茎背地生长 实例： 生长发育 形态建成 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 植物是如何对“上下”作出反应的呢？ 植物是如何对“上下”作出反应的呢？ 淀粉—平衡石假说：植物通过平衡石细胞来实现对重力的感受。 富含“淀粉体” 重力方向改变 “淀粉体”沿重力方向沉降 引起一系列信号分子改变 对植物生长产生影响 如：影响生长素的运输导致其沿重力方向不对称分布 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 淀粉—平衡石假说： Ⅰ.根尖垂直放置时 ①根尖垂直放置，淀粉体均匀分布 在平衡石细胞底部的内质网上， ②内质网两侧压力相当，均匀释放 Ca2+，Ca2+与钙调蛋白结合后活化 IAA泵，并将IAA均匀运往伸长区。 ③ 两侧均匀生长。 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 根部产生的生长素很少，主要靠地上部分供给，地上部分（主要是芽，幼嫩的叶，还有发育中的种子）合成的生长素通过维管组织（输导组织）非极性运输到根部。而根部生长素的运输既有向基运输，也有向顶运输。 淀粉—平衡石假说： Ⅰ.根尖水平放置时 ① 根横放时，淀粉体下沉在细胞 近地侧的内质网上 ② 诱导该侧内质网释放更多Ca2+ 到细胞质基质，Ca2+与钙调蛋白 结合后活化IAA泵 ③ 使近地侧积累较多IAA。抑制近地侧生长。 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 同时，激素的产生和分布是 的结果，也受到_______ _ 的影响。 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。 环境因素调节 激素调节 基因表达调控 植物细胞里储存着 ，某个细胞的基因如何表达会根据需要作调整。植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处在 的调控之下。 基因适时选择性表达 全套基因 激素作为_________，会影响细胞的__________，从而起到调节作用。 信息分子 基因表达 基因表达调控 环境因素 三、植物生长发育的整体调控 植物激素 环境因素 基因表达 影响 调控 影响 影响 三、植物生长发育的整体调控 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。 激素的产生和分布 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。我们能否设计实验进行验证？ 自变量: 因变量: 是否有根冠 根是否出现向地生长 可采用切除根冠的方法进行处理 观察玉米根尖是否向下弯曲生长 【设计实验】验证植物根向地性的感受部位在根冠 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： 取8颗大小、萌发程度相同的刚萌发的玉米粒, 随机分成数量相同的A、B两组。 A组：去除玉米粒根冠 B组：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 若A组玉米根尖不向地弯曲,B组均向地弯曲生长, 即可证明植物根向地性的感受部位在根冠。 实验思路: A B 【设计实验】验证植物根向地性的感受部位在根冠 课堂小结 1.列关于光对植物生长发育调节的叙述，错误的是（ ）​ A. 莴苣种子萌发需要光照，说明光可作为种子萌发的信号​ B. 光敏色素是一类光受体，主要吸收红光和远红光​ C. 植物向光生长仅与生长素的横向运输有关，与基因表达无关​ D. 特定蓝光波长可加快气孔开放速率，体现光对植物生理活动的调节 课堂练习 选项 A：莴苣种子为需光种子，光照触发种子内部代谢变化（如激素合成），促进萌发，体现光的信号作用，表述正确；​ 选项 B：光敏色素是植物重要的光受体，其化学结构会随红光 / 远红光照射发生可逆变化，进而传递光信号，表述正确；​ 选项 C：植物向光生长的直接原因是单侧光导致生长素横向运输（背光侧浓度高），但生长素调控细胞伸长的过程需通过影响 “细胞伸长相关基因” 的表达实现，并非与基因表达无关，表述错误（对应教学重点 “光调节的分子机制”）；​ 选项 D：2025 年科研发现特定蓝光（如 450nm 波长）可激活气孔保卫细胞中的光受体，促进离子吸收和水分进入，加快气孔开放，体现光对植物生理活动的调节，表述正确。 C 课堂练习 2.人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开” 是经典的物候现象。结合 2025 年最新研究（温度通过调控春化作用关键基因VRN1的表达影响开花），下列分析错误的是（ ）​ A. 山寺桃花开花晚，可能是因为高海拔地区温度较低，延缓了VRN1基因的表达​ B. 若人为给山寺桃花植株提供低温处理，可促进其提前开花​ C. 温度对桃花开花的调节，仅依赖酶活性的改变，与基因表达无关​ D. 该现象体现了环境因素（温度）对植物生长发育的调控作用​ C​ 【解析】选项 A：高海拔地区温度低，而春化作用（低温诱导开花）需低温激活VRN1基因，低温不足会延缓VRN1表达，导致开花延迟，表述正确（对应教学中 “温度影响基因表达” 的前沿内容）；​选项 B：人为补充低温处理，可满足春化作用对低温的需求，加速VRN1基因表达，促进开花，表述正确；​选项 C：温度对开花的调节是 “双重机制”：一方面通过影响酶活性（如呼吸酶、激素合成酶）调节代谢，另一方面通过调控春化关键基因（如VRN1）表达调控开花，并非仅依赖酶活性，表述错误；​选项 D：同一地区不同海拔的温度差异导致开花时间不同，直接体现环境因素（温度）对植物生长发育的调控，表述正确。 课堂练习 3.下列关于植物生长发育整体调控的叙述，符合 2025 年研究进展的是（ ）​ A. 环境因素（如光、温度）可直接调控植物生长，无需激素和基因参与​ B. 生长素的合成仅受基因调控，与光照、温度等环境因素无关​ C. 光信号可通过激活光敏色素，调控激素合成相关基因的表达，间接影响植物生长​ D. 植物生长发育的调控中，环境因素、激素、基因表达三者互不关联​ ​ C 【解析​】选项 A：环境因素对植物生长的调控需 “环境信号→激素调节→基因表达” 的协同作用，如光照需通过光敏色素传递信号，影响激素合成和基因表达，无法直接调控，表述错误；​选项 B：2025 年研究发现，光照可通过影响 “生长素合成关键基因YUC” 的表达，调节生长素合成；低温也可改变生长素运输载体的活性，说明生长素合成 / 运输与环境因素密切相关，表述错误；​选项 C：光信号激活光敏色素后，光敏色素进入细胞核，结合特定转录因子，调控 “生长素合成基因”“细胞分裂素分解基因” 等的表达，间接影响植物生长，体现三者的协同调控（对应教学重点 “整体调控的复杂性”），表述正确；​选项 D：植物生长发育是环境因素（信号）、激素（调节物质）、基因表达（分子基础）三者相互作用、形成调控网络的结果，并非互不关联，表述错误。 $