5 第4节 环境因素参与调节植物的生命活动-【正禾一本通】2025-2026学年高二生物选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（单选）

第4节　环境因素参与调节植物的生命活动 [学习目标] 1.生命观念：通过模型构建达成对“植物生命活动受到多种因素的调节”这一概念的理解，形成稳态与平衡观。 2.科学思维：运用归纳与概括、演绎与推理等方法，举例环境因素参与植物生命活动的调节。 3.社会责任：基于植物接受环境因素调节的适应意义，分析和解决生产、生活中的实际问题。 一、光对植物生长发育的调节 1．光在植物生长发育中的调节作用 光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 (1)调控种子萌发。 (2)调控植株生长、开花、衰老。 (3)调控植物形态建成。 2．光调控植物生长发育的反应机制 (1)植物具有能接收光信号的分子——光敏色素。 ①化学本质：蛋白质(色素—蛋白复合体)。 ②分布位置：植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。 ③吸收光谱：主要是红光和远红光。 (2)具体过程 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 1．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。此外，植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。 2．重力 (1)重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。 (2)植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将重力信号转换成运输生长素的信号，造成生长素分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。 (3)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。例如，当根的放置方向发生改变时，平衡石细胞中的“淀粉体”就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。 三、植物生长发育的整体调控 1．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。 2．植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处在基因适时选择性表达的调控之下。 3．激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。 4．激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响。 阳光、水分、温度和土壤养分，如同一场宏大的交响乐中的不同乐器，相互配合、相互影响，共同奏响植物生命活动的美妙乐章，而植物则在这乐章的韵律中，不断地适应、生长、繁衍。下列关于环境因素对植物生命活动调节叙述是否正确。 1．对于植物而言，光不仅提供能量，还能调节植物生长发育。(√) 2．可以通过控制光照时间长短来控制花期。(√) 3．温度只影响细胞代谢，不参与植物生长发育的调节。(×) 提示：温度既影响细胞代谢又参与植物生长发育的调节。 4．植物对重力的感受可通过平衡石细胞来实现。(√) 5．激素的产生和分布只受基因表达调控，不受环境影响。(×) 提示：激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素影响。 6．光敏色素只分布于叶绿体的类囊体薄膜上。(×) 提示：光敏色素分布在植物体的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。 　光对植物生长发育的调节 1．阅读教材P106光调控植物生长发育的反应机制示意图，回答有关问题。 (1)图中感受光信号刺激的A是什么物质？ 提示：光敏色素。 (2)光信号刺激后发生的变化按步骤分为①②③。请概述其含义是什么？ 提示：①感受信号→②传导信号→③发生反应。 (3)从图中分析，光信号调控特定的生物学效应的根本原因是什么？ 提示：影响到特定基因的表达。 2．长日照植物，要求每天的光照时长要超过某个时间(一般大于12 h)，植株才能进行花芽分化，正常开花。短日照植物，要求每天的光照时长要短于某个时间(一般小于12 h)，植株才能进行花芽分化，正常开花。请回答下列问题。 (1)研究人员对光调节植物开花的具体机制进行研究，得到如下研究结果，请尝试提出光照调节植物开花的机制。 提示：一个周期中连续黑暗时长决定是否开花。 (2)“待到秋来九月八，我花开后百花杀”，菊花为短日照植物，在劳动节时需要摆放菊花花坛，欲使菊花在劳动节时开花，应对其进行怎样的处理？ 提示：提前对其进行短日照处理。 (3)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。 由此，你可以得出什么结论？ 提示：光信号在短日照植物体内被转换为化学物质信号，从而促进长日照植物枝条开花。 光在植物生长发育中的调节作用 调节作用 机制及实例 种子萌发 有些植物种子的萌发需要光照，这些种子叫需光种子，如莴苣、烟草等植物的种子 植物颜色 叶绿素的合成需要光 植物营养生长期 光能消除黄化现象，使叶伸长，茎节间变短；使植物根、茎、叶正常分化 植物开花 很多植物的开花与日照长度有关，白天和黑夜的相对长度叫光周期，光周期作为植物的定时器或启动器，启动植物体内的光受体，影响植物开花 植物形态 单侧光照射使向光侧的生长素向背光侧转移，导致背光侧生长较快，从而使植物向光弯曲生长 植物休眠 光周期可诱导植物进入休眠，随着日照时间的延长或缩短，植物体内产生不同植物激素，调控植物休眠或解除休眠 1．自然界中，植物开花需要光信息刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能开花。下列叙述错误的是(　　) A．植物对日照时间的感知与光敏色素有关，与植物激素无关 B．该现象说明信息的来源可以是外界环境 C．日照时间对植物开花的调节本质上是对基因程序性表达的调控 D．可以通过人为控制光照时间达到使花卉分批上市的目的 解析：选A。植物对日照时间的感知与光敏色素有关，通过调节植物激素的含量影响植物开花，A错误；题目中的现象说明信息的来源(光)可以是外界环境，B正确；日照时间的长短变化是环境因素，外界环境因素的变化通过影响植物的代谢进而影响植物的开花，而植物代谢的调节本质上是由基因来调控的，C正确；根据题意可以通过人为控制光照时间控制植物开花的时间，达到使花卉分批上市的目的，D正确。 方法技巧 长日照植物与短日照植物的辨析 类型 长日照植物 短日照植物 开花机制 连续黑暗时长 ≤ 临界夜长 连续黑暗时长 ≥ 临界夜长 促进开花方法 缩短连续黑暗时间(如夜间短暂补光) 延长连续黑暗时间(避免夜间光干扰) 核心原理 打破长夜，使实际夜长低于临界值 确保夜长超过临界值 判断标准 实际夜长短于其临界值时才开花 实际夜长长于其临界值时才开花 核心机制 两类植物的开花由连续黑暗时长(夜长)直接决定，而非日照时长本身 2．Pr和Pfr是两种形式(其中一种为活化形式，另一种为非活化形式)的光敏色素，在生物体内可以进行相互转化，PrPfr。遮阴程度可以改变植物体内的Pr与(Pr＋Pfr) 的比值，遮阴程度越大，该比值越大。如图为遮阴程度对田七(喜阴)、甘草(喜阳)两种植物茎生长的影响。下列叙述错误的是(　　) A．光敏色素是一种存在于植物体各个部位的色素—蛋白复合体 B．光敏色素不能将吸收的红光和远红光中的能量用于光合作用 C．推测Pfr是光敏色素的活化形式，对甘草生长的影响作用较大 D．遮阴对阴生植物生长影响很小，说明光敏色素不影响基因表达 解析：选D。光敏色素是一种存在于植物体各个部位的色素—蛋白复合体，其中在分生组织的细胞内比较丰富，A正确；光敏色素能够吸收红光和远红光，但不能用于光合作用，B正确；遮阴程度越大，Pr与(Pr＋Pfr)的比值越大，甘草的茎生长速率越小，说明Pfr是光敏色素的活化形式，对甘草生长的影响作用较大，C正确；遮阴对田七生长影响很小，但不能说明光敏色素不影响基因表达，D错误。 教材拓展 远红光和红光对植物生长发育的影响 远红光：波长一般在700～800 nm之间，对光周期及种子形成有作用，可调节植物的开花时间和种子萌发等生理过程。在植物光受体中，光敏色素对远红光极其敏感，远红光照射下，光敏色素的远红光吸收型(Pfr)会转变为红光吸收型(Pr)，从而影响植物的生长发育。 红光：波长范围大致在610～720 nm，是植物进行光合作用的重要光谱之一，可被叶绿素强烈吸收，能促进植物的光合作用，为植物生长提供能量和物质基础，在一定条件下还表现出强的光周期作用，有助于调节植物的生长节律和发育进程。在光敏色素中，红光照射下，Pr转变为Pfr，进而调控植物的生长发育，如在诱导开花、某些种子的萌发、茎和叶的生长等方面，红光最有效。 [考查角度] 常以环境因素对植物生长发育的影响为情境，考查不同波长的光(如红光、远红光)对植物光合作用、种子萌发、茎的生长、叶和根的发育等方面的影响，落实生命观念、科学思维等生物学核心素养。　　 　温度和重力对植物生长发育的调节 1．温度参与植物生长发育的调节 (1)树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？ 提示：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。 (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。 2．重力参与植物生长发育的调节 (1)根的向地生长主要是受哪种环境因素调节的？这有什么意义？ 提示：主要受重力影响；根向地生长可以深扎根，利于吸收水分和无机盐。 (2)请用“淀粉—平衡石假说”解释根的向地性。 (3)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 根失去向地性 加法原理 切去不同长度的根尖端后又长出尖端 根恢复向地性 1．淀粉—平衡石假说 2．植物生长发育的整体调控 3．冬小麦在生长期需要经历一段时间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被称为春化作用。研究发现，若每天使用一定浓度的赤霉素(GA)连续处理冬小麦20 d后，冬小麦生长加快，不经过春化作用也能开花。下列叙述错误的是(　　) A．春化过程中，低温诱导GA基因直接合成GA，促进开花 B．春化作用有利于小麦避免在寒冷开花后无法正常结果的情况 C．春化作用后，冬小麦细胞中自由水和结合水的比值可能升高 D．开花对洋葱的品质不利，消除春化作用有利于得到较大的鳞茎 解析：选A。上述实例能说明赤霉素能产生与春化作用相同的效果，说明春化作用可能诱导了赤霉素的产生，不是诱导GA基因直接合成GA，A错误；春化作用有利于小麦避免在寒冷开花后，光合速率弱，无法正常结果的情况，B正确；冬季来临之前，植物细胞内自由水和结合水的比值会下降，细胞代谢活动降低，避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身，从而适应寒冷环境，春化作用后，冬小麦细胞中自由水和结合水的比值可能升高，以适应生长发育需要，C正确；人们对洋葱的需要是鳞茎，开花会消耗大量有机物储存，对洋葱的品质不利，消除春化作用有利于得到较大的鳞茎，D正确。 4．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，与钙调蛋白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极性运输，但根生长失去向地性 解析：选C。倒伏玉米的根部细胞内“淀粉体”下沉在细胞近地侧，诱导内质网释放Ca2＋到细胞质基质中，Ca2＋与钙调蛋白结合后激活生长素泵和钙泵，使根近地侧积累较多的生长素，由于根对生长素较为敏感，因此抑制了根部近地侧细胞的生长，C错误。 植物的生物钟 植物的开花不仅受内在基因和激素的调控，同时还受到外界环境因素的影响。研究表明，赤霉素对植物的开花具有调节作用，其作用机制如图1所示。图2和图3分别表示日照长度对植物开花影响的有关实验。 题号 能力考查 素养考查 (1) 知识迁移能力 信息获取与加工能力 生命观念 (2) 逻辑推理与论证能力 生命观念 科学思维 (3) 思维建模能力，运用知识解决问题能力 科学思维 (1)检测植物体内是否产生____________是预测植物开花的先决条件。结合SPL蛋白的功能，描述赤霉素对植物开花的调节机制：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)图2为日照长度诱导植物开花激素的产生实验。图中植物去掉了顶端的全部叶子，A、D植株分别接受长日照、短日照；B、C植株方框内为受短日照处理的部位。结合图2，运用已有知识分析下列选项中错误的是________。 A．图2中的植物属于短日照植物 B．感受光周期的部位是顶端花蕾 C．诱导产生开花激素的部位是叶 D．开花激素的作用部位是顶端花蕾 (3)根据图3信息可知，人为地控制每日光照和黑暗的长度，可以使植物的开花期提前或延迟。菊花是一种短日照植物，若想延迟菊花开花，你的建议是________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)据图1可知，植物开花受SOC基因的调控，其控制的SOC蛋白能促进植物开花。DEL蛋白阻止SPL蛋白激活SOC基因转录、翻译，赤霉素能促进DEL蛋白的降解，即赤霉素解除DEL蛋白对SPL蛋白激活SOC基因的抑制作用，从而促进SOC基因转录、翻译出SOC蛋白，促进开花。 (2)A、D植株对照，接受短日照的植物开花，可知该植物是短日照植物，A正确；B、C植株对照，B植株中叶片接受短日照能开花，而C植株中花蕾接受短日照不开花，可知感受光周期的部位是叶片，诱导产生开花激素的部位是叶，B错误，C正确；植物开花的部位是顶端，所以开花激素的作用部位是顶端花蕾，D正确。(3)据图3可知，黑暗时间少于标准夜晚长度时，长日照植物开花、短日照植物不开花，而在黑暗时间长于标准夜晚长度时，夜间闪光处理，长日照植物开花、短日照植物不开花。菊花是一种短日照植物，若想延迟菊花开花，可在夜晚进行闪光照射(或增加每天的光照时间)。 答案：(1)SOC蛋白　赤霉素促进DEL蛋白的降解，解除DEL蛋白对SPL蛋白激活SOC基因的抑制作用，从而促进SOC基因转录、翻译产生SOC蛋白，促进开花　(2)B　(3)在夜晚进行闪光照射(或增加每天的光照时间) 学科网（北京）股份有限公司 $