第五章 第三节 植物对多种环境信号做出反应（Word教参）-【步步高】2024-2025学年高二生物选择性必修1 稳态与调节学习笔记（浙科版）

本讲义聚焦植物对环境信号的反应，系统梳理向性运动（根冠感受重力、生长素分布不均致根正向重力性和茎负向重力性）、光周期现象（叶片通过光敏色素感知夜长调控开花，分长日、短日、日中性植物）及春化作用（茎尖感受低温诱导开花）等核心知识点，构建环境信号影响植物生长发育的知识脉络。 资料通过判断正误巩固概念、任务分析（如重力对根茎生长影响的实验讨论）培养科学思维，结合根冠切除实验、光周期打断实验等探究实践活动，渗透进化与适应的生命观念。课中助力教师引导学生主动分析，课后学生可通过练习题查漏补缺，强化知识应用。

第三节　植物对多种环境信号做出反应 [学习目标]　1.举例说明向性运动是植物对环境信号做出的生长反应。2.通过光周期现象概述光对植物生殖的影响。3.概述春化作用。 一、向性运动是植物对环境信号做出的生长反应 1．概念：向性运动是植物受到光、重力等有方向性的环境刺激而引起的生长运动，是植物对环境信号的一种生长反应。 2．决定因素：取决于外界刺激的方向。 3．实例 (1)向光性。 (2)向重力性： ①茎的负向重力性；②根的正向重力性。 感受重力的细胞在根冠，向下弯曲的是伸长区的细胞。 4．原理：环境信号引起生长素分布不均。 判断正误 (1)茎的负向重力性和根的正向重力性都能体现生长素的两重性(　　) (2)将植物横放，植物体的每个部位均表现出正向重力性(　　) (3)根中感受重力的细胞在根冠，而进行不对称生长使根向下弯曲的是伸长区的细胞(　　) (4)茎与根对重力刺激的反应不同是因为它们对生长素的敏感程度不同(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√ 提示　(1)茎的负向重力性不能体现生长素的两重性，根的正向重力性能体现生长素的两重性。 (2)将植物横放，根表现出正向重力性，茎表现出负向重力性。 任务一：分析重力对植物根、茎生长的影响 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，如图所示。据图回答问题。 (1)上述情况下，根和茎的生长受哪种因素影响？这有什么意义？ 提示　主要受重力影响。根正向重力性可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；茎负向重力性，可以将枝条伸向天空，利于吸收阳光，进行光合作用。 (2)在天宫空间站中，该幼苗的根、茎会怎样生长？为什么？ 提示　根和茎很可能会继续横向生长；因为太空中几乎没有重力。 　根的正向重力性和茎的负向重力性 a．表现 b．原因 1．绿色植物倒伏后，它的茎秆能部分恢复直立状态，引起这种现象的原因是(　　) A．受重力影响，正向重力性 B．受重力影响，负向重力性 C．受水的影响，向水性 D．受光的影响，向光性 答案　B 解析　绿色植物倒伏后，在重力的影响下，生长素由远地侧向近地侧运输，近地侧比远地侧生长素含量高，促进细胞伸长生长的效果更强，使近地侧细胞伸长得快一些，从而使茎负向重力性生长。 2．为了探究光照和重力对横放状态下植物生长的影响，某同学对刚萌发的盆栽燕麦分别进行了如图所示处理。一段时间后，①③④均明显向上弯曲生长，②弯曲生长不明显。根据上述实验结果，判断下列叙述正确的是(　　) A．①和④能够说明燕麦在横放状态下，单侧光是引起弯曲生长的主要因素 B．①和④能够说明燕麦在横放状态下，重力是引起弯曲生长的主要因素 C．③和④能够说明燕麦在横放状态下，重力是引起弯曲生长的因素 D．①和②能够说明燕麦在横放状态下，单侧光是引起弯曲生长的主要因素 答案　C 解析　①中是单侧光和重力的共同作用引起燕麦弯曲生长，④中光照均匀，重力的作用引起燕麦弯曲生长，①和④无法说明引起弯曲生长的主要因素是单侧光还是重力，A、B错误；③中遮光处理，重力的作用引起燕麦弯曲生长，④中光照均匀，重力的作用引起燕麦弯曲生长，③和④说明重力是引起弯曲生长的因素，C正确；①和②是单侧光和重力的共同作用引起燕麦弯曲生长，①和②无法说明单侧光是引起弯曲生长的主要因素，D错误。 二、植物的生殖受到光周期及温度的调控 1．光周期现象 (1)概念：一天24小时内昼夜的相对长度，称为光周期。生物体对光周期的生理反应，称为光周期现象。 (2)植物对光周期反应的类型 长日植物 当日长超过一定小时数时才能开花，实际是短夜植物 短日植物 当日长短于一定小时数时才能开花，实际是长夜植物 日中性植物　 不管日照长短，接受了正常生长发育所需的足够的光照就能开花 (3)植物体感受光周期变化的部位是叶片。 (4)光周期现象的物质基础：叶片中的光敏色素能够感受夜长，从一种形式转变成另一种形式。这种转变起着开关的作用，不仅控制着开花，还控制着其他重大生理过程，如种子萌发、分枝形成等。 (5)意义：光周期作为信号控制很多植物的开花，是长期进化的结果。这样各种植物都能在非生物环境条件最佳，有传粉媒介可供利用，并且与其他植物的资源竞争较少时，完成生殖过程，实现物种的延续。 2．温度的调控 (1)春化作用：低温诱导植物开花的过程。低温对开花的影响，一般可在种子萌发或在植株生长的任何时期实现。 (2)感受低温刺激的部位：一般在茎尖。 (3)相关激素：在春化过程中形成一种春化素，春化作用也可能与赤霉素有关。 (4)意义：低温作为信号影响植物的开花，是进化的结果，使能够度过寒冷冬季的物种得以延续。 判断正误 (1)对植物来说，光只提供能量(　　) (2)接受到光照射时，光敏色素会从一种形式转变成另一种形式(　　) (3)植物感受光周期变化的部位是茎尖，感受低温刺激的部位一般是叶片(　　) (4)春化作用是指植物开花需经一定光照时长的诱导(　　) (5)温度只影响细胞代谢，不参与植物生长发育的调节(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 提示　(1)光不只提供能量，还作为信息调控植物的生长发育。 (3)植物感受光周期变化的部位是叶片，感受低温刺激的部位一般在茎尖。 (4)春化作用是指植物开花需经低温的诱导。 (5)温度不仅影响细胞代谢，也参与植物生长发育的调节。 任务二：分析光周期和温度对植物开花的调控 1．下列四组实验为光期或暗期被打断对短日植物和长日植物开花的影响。 (1)根据实验结果，分别说出①～④实验的结论。 提示　①黑暗打断光期对长日植物开花无影响；②用照光打断暗期能使长日植物开花；③黑暗打断光期不会使短日植物开花；④用照光打断暗期能阻止短日植物开花。 (2)综合①～④实验的结论说明了什么？ 提示　控制植物开花(光周期现象)的是夜长——暗期的长度，而非日长。 (3)菊花每年在9～11月份开花，某园区希望菊花在5月份提早开花，请给出合理的建议。 提示　每天遮光数小时，同时要控制好温度。 2．有的植物需经过春化作用才能开花，这对它们适应生存的环境有什么意义？ 提示　可以避免出现植物在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。 　植物对光周期反应的类型 类型 开花的条件 举例 长日植物 日长超过一定小时数 菠菜、萝卜、生菜、甘蓝、燕麦、鸢尾等 短日植物 日长短于一定小时数 烟草、菊花、大豆、苍耳、晚稻、甘蔗、棉花等 日中性植物 与日照长短无关，可能受温度影响 番茄、蒲公英等 3．植物的开花受到光周期及温度的调控，下列叙述错误的是(　　) A．菠菜等长日植物一般在春天或者初夏开花 B．需要春化的植物经赤霉素处理可以开花 C．植物体感受光周期变化和低温刺激的部位相同 D．光周期和低温作为信号影响开花都是植物长期进化的结果 答案　C 解析　不少植物的开花与昼夜长短有关系，菠菜等长日植物一般在春天或者初夏开花，A正确；春化作用可能与赤霉素有关，实验证明，一些需要春化的植物施用赤霉素后也能开花，B正确；植物体感受光周期变化的部位是叶片，感受低温刺激的部位一般是茎尖，C错误；光周期现象及低温影响植物开花都是植物长期进化的结果，通过长期的进化，植物能适应相应的环境，D正确。 4．(2024·浙江杭州高级中学高二期末)很多植物的开花与昼夜长短有关。依据图示光间断实验的结果判断，下列叙述错误的是(　　) A．实验结果表明控制短日植物开花的因素可能是暗期长度 B．植物体能够感受光周期变化与叶绿体中的光敏色素有关 C．推测③不开花的原因可能是持续夜长达不到开花条件 D．根据实验推测⑥条件下的长日植物可能会开花 答案　B 解析　比较①②③三组实验的结果可知，②开花、③不开花，可能是因为②能满足短日植物所需的暗期长度，A正确；植物体感受光周期变化的部位是叶片，叶片细胞中的光敏色素能够感受夜长，但光敏色素不在叶绿体中，B错误；和②相比，③不开花是因为闪光导致持续夜长达不到开花条件，C正确；根据实验推测，植物开花的因素与暗期长度有关，长日植物暗期短，就能开花，⑥通过闪光打断了暗期，使暗期缩短，故可能会开花，D正确。 第1～6题，每题6分；第7～10题，每题7分，共64分。 题组一　向性运动 1．将某幼苗横放，一段时间后可观察到茎向上弯曲生长，根向下弯曲生长，示意图如下。 下列对该现象的叙述错误的是(　　) A．该现象属于向性运动 B．该现象是植物对环境信号做出的生长反应 C．该现象中根部感受重力的细胞在根伸长区 D．该现象的形成机制是植物长期自然选择的结果 答案　 C 2．下列有关植物向性运动的叙述，错误的是(　　) A．植物向性运动的产生是植物对环境的一种适应 B．植物向性运动产生的原因是体内某种物质的含量或分布发生变化 C．将植物横放时，根和茎都会出现向重力弯曲生长的现象 D．长期放在窗台上的花会出现向光性 答案　C 解析　植物的向性运动是植物对环境的一种适应，当植物横放时，根会顺着重力方向生长(正向重力性)，茎会背离重力方向生长(负向重力性)，C错误。 3．(2024·绍兴鲁迅中学高二期末)为探究根冠对根的向重力性的影响，某实验小组将豌豆幼苗进行如下处理，结果如表所示。下列有关说法错误的是(　　) 组别 处理 图示 结果 甲 根冠不切除 向下弯曲63° 乙 根冠全部切除 向上弯曲1° 丙 根冠下半部分切除 向上弯曲4° 丁 根冠上半部分切除 向下弯曲31° A.由实验结果可知决定根向重力性的部位是根冠 B．根冠产生的物质最可能是生长抑制剂 C．四组实验中，甲为对照组 D．由实验结果可以说明根冠产生了生长素 答案　D 解析　由甲、乙两组结果可知，根冠是决定根向重力性的部位，A正确；将甲与丁、乙与丙的结果进行比较，均可得出根冠会产生抑制生长的物质，这种物质不会是生长素(促进生长)，B正确，D错误；四组实验中，甲组未做任何处理，作为对照，C正确。 题组二　光周期和光敏色素及光的调控机制 4．(2024·浙江温州中学高二期末)鸢尾总是在四、五月份开花，其感受光周期变化的物质基础和结构基础分别是(　　) A．光敏色素、茎尖 B．成花素、茎尖 C．光敏色素、叶片 D．成花素、叶片 答案　C 5．某长日植物(LDP)与某短日植物(SDP)在不同光暗周期条件下持续一段时间后的开花情况如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．上述植物感受光的过程与光敏色素无关 B．LDP是否开花取决于光周期中黑暗总时长 C．SDP是否开花取决于光周期中光照总时长 D．若以1小时光照、1小时黑暗交替处理，SDP不能开花 答案　D 解析　植物感受光的过程与光敏色素有关，A错误；由图可知，LDP是否开花取决于光周期中黑暗持续的总时长，黑暗持续时间短，LDP开花，B错误；黑暗持续时间长，SDP开花，C错误；1小时光照、1小时黑暗交替处理，黑暗持续时间短，SDP不能开花，D正确。 6．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，下列说法错误的是(　　) A．短日照条件下CRY2不参与拟南芥开花的调控 B．该实验中长日照、22 ℃是最适宜拟南芥开花的条件 C．相对于短日照，长日照下拟南芥提前开花 D．蓝光、温度都可作为信号调节生命活动 答案　A 解析　据图分析，长日照条件下，在两个不同温度，野生型开花时茎基部叶片都较少，开花较早，野生型与突变体相比，野生型有CRY2，说明CRY2参与拟南芥开花的调控；短日照条件下，野生型开花时茎基部叶片数与突变体相当，但不能说明CRY2不参与拟南芥开花的调控，A错误；该实验中，野生型在长日照、22 ℃条件下，开花时茎基部叶片最少，说明拟南芥在这个条件下最适宜开花，B正确；相对于短日照，长日照下，两个不同温度，野生型和突变体开花时茎基部叶片都较少，说明拟南芥提前开花，C正确；隐花色素2(CRY2)是一种蓝光受体，有无CRY2和不同温度下，开花时茎基部叶片数不同，说明蓝光、温度都可作为信号调节生命活动，D正确。 题组三　温度对植物生殖的影响 7．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 答案　A 解析　分析题意可知，冬小麦开花主要取决于其播种萌发的温度，A错误；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，因此经低温作用的冬小麦体内可能产生了影响开花的物质，B正确；脱落酸有助于植物度过不良环境，越冬期小麦与春天拔节期相比，体内脱落酸浓度更高，C正确；春天播下去的冬小麦不能开花结实，因此保留下来的是能开花结实的秋天播种的小麦，低温影响冬小麦开花是长期进化的结果，D正确。 8．植物体能对多种环境信号的变化做出反应，下列叙述错误的是(　　) A．感受低温刺激的部位一般在茎尖 B．影响短日植物开花的是短时间的暗处理打断光照期，而不是短时间的光照打断暗期 C．叶片细胞中的光敏色素是感受光周期的重要物质 D．春化作用可帮助一些植物度过寒冷的冬季而使物种得以延续 答案　B 解析　决定短日植物开花的是连续的黑夜时间，因此影响短日植物开花的是短时间的光照打断暗期，B错误。 9．植物的生长不仅受到激素调控，还受到光和温度的调控。下列叙述正确的是(　　) A．研究发现光作为能量在植物体中被光敏色素捕捉，进而调控植物的生长发育 B．影响短日植物开花的因素是暗期长度，一天内满足一定暗期的总和才可以开花 C．冬小麦感受低温的部位在茎尖，接受刺激后开花可能与春化素有关 D．冬小麦如果在春季播种，施用生长素也能开花 答案　C 解析　光作为信号在植物体中被光敏色素捕捉，进而调控植物的生长发育，A错误；短日植物控制开花的因素是持续不断的夜间长度，而不是一天内满足一定暗期的总和，B错误；冬小麦感受低温的部位在茎尖，接受刺激后开花可能与春化素有关：在春化过程中形成一种春化素，感受低温刺激后，可能通过春化素把信息传递到开花部位，C正确；冬小麦需要经过低温(春化作用)才能开花，若在春季播种，施用生长素不能使其开花，D错误。 10．“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。研究表明：根横放时，根冠中的平衡石沉降到细胞底部，刺激内质网释放Ca2＋到细胞质中，与钙调素结合激活细胞底部的钙泵和生长素泵，于是细胞底部积累过多Ca2＋和生长素，影响该侧细胞生长。下列说法错误的是(　　) A．重力也是一种重要的环境因素，可调节植物的生长发育 B．当内质网中初始Ca2＋水平较低时，根横放时其向重力性程度会增大 C．太空微重力下，玉米根部生长素仍能极性运输，但根生长失去向重力性 D．根部细胞内淀粉体影响生长素运输，使根部近地侧细胞生长受到抑制 答案　B 解析　根横放时，在重力作用下，根靠近地面的一侧生长素含量高，抑制了根的生长，而远离地面的一侧生长素含量低，生长较快，从而导致植物根顺着重力方向而向下生长。当内质网中初始Ca2＋水平较低时，根横放时，内质网释放Ca2＋到细胞质中的速度减慢，与钙调素结合，细胞底部积累Ca2＋和生长素较正常较少，导致植物靠近地面的一侧生长素含量降低，对根的抑制作用减小，根向重力性程度将减小，B错误。 11．(18分)(2024·浙江舟山中学高二期末)植物的根与茎分别具有正向重力性和负向重力性的特性，这与重力影响植物体内生长素的重新分布有关。 实验一：将植物幼苗分成甲、乙两组，将甲组幼苗根的前端中央插入一片薄云母片。 (提示：云母片不影响植物生长，但生长素不能透过。)将两组幼苗水平放置培养一段时间后，记录两组幼苗的生长情况，如图所示。 (1)根据上述实验结果得出的实验结论是____________________________________________。 (2)(4分)图乙所示幼苗的幼茎和幼根近地侧的生长素浓度都比远地侧高，但两者所发生的反应却不相同，这是因为___________________________________________________________。 实验二：植物开花受开花激素的影响。如图所示为光周期(日照长短)诱导植物开花激素的产生以及影响开花的实验，图中植物去掉了顶端的全部叶子，A、D植物分别接受长日照、短日照，B、C植物方框内为受短日照处理的部分。 (3)对照实验A、D可说明该植物属于________(填“长日”或“短日”)植物。 (4)根据B、C实验，填写实验报告表中的有关内容。 测试项目 结果分析 感受光周期的部位是(叶、顶端) ①______ 接受诱导产生开花激素的部位是(叶、顶端) ②______ 开花激素作用的部位是(叶、顶端) ③______ (5)(4分)依据以上所有实验得出的结论是___________________________________________。 答案　(1)幼苗根的正向重力性与根尖内生长素的重新分布有关　(2)根对生长素反应敏感性强，高浓度的生长素会抑制根近地侧的生长，故根表现为正向重力性；茎对生长素反应敏感性差，较高浓度的生长素能促进茎近地侧的生长，故茎表现为负向重力性　(3)短日　(4)①叶　②叶　③顶端　(5)光周期可诱导植物开花激素的合成，进而影响开花(或短日照可诱导短日植物的叶产生开花激素，进而影响开花) 12．(18分)(2024·丽水高二联考)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。 　 回答下列问题： (1)在不同波长的光照下，莴苣种子细胞内的______________可感知不同的信号刺激，且据图甲、乙分析可知，______光可激活该物质，进而促进种子萌发。 (2)据图可知，红光照射，随着处理时间的延长，莴苣种子萌发率逐渐增加，其原因可能是______________________________________。红光处理莴苣种子，比外施赤霉素的种子萌发响应时间________，可能是红光促进种子细胞内____________________的表达进而促进种子萌发。 (3)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__________。若要进一步探究赤霉素促进种子萌发的最适浓度，可在光照条件下，设置________________________的赤霉素溶液分别处理未萌发的种子。 (4)(4分)红光促进种子萌发的机制有一种假说是红光能提高种子对赤霉素的敏感性。研究小组将某赤霉素不敏感型植株分为A、B、C三组，其中A组红光照射、B组黑暗处理、C组黑暗处理并施用适宜浓度的赤霉素，若实验结果为____________________________________，则能证明该假说正确。 答案　(1)光敏色素　红　(2)红光照射后赤霉素含量升高，而赤霉素能促进种子萌发　短　合成赤霉素相关基因(或合成赤霉素的酶基因)　(3)低　一系列一定浓度梯度　(4)A组种子的萌发率大于B、C组，而C组种子的萌发率和B组相等 学科网（北京）股份有限公司 $