5.4环境因素参与调节植物的生命活动导学案-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修1

环境因素参与调节植物的生命活动 学习目标 1．说明光对植物生长发育的调节作用。 2．简述温度、重力等参与调节植物生命活动。 学习过程 【新课导入】 由于空气稀薄，高原地区蓝光和近紫外线等短波光比平原地区强。研究发现，短波光可调控植物的很多生长发育过程，如蓝紫光可加快IAA 的分解，使茎段生长素含量下降，这是高山植物一般比平原植物矮的原因之一。 思考：对于植物来说，光只是起提供能量的作用吗？ 【新知讲解】 内容一：光对植物生长发育的调节 1．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得好一些，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。 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。 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。 思考 1 ：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？ 2．植物具有能接受光信号的分子，光敏色素是其中的一种。光敏色素是一类 ( — 复合体），分布在植物的各个部位，其中在 组织的细胞内比较丰富。光敏色素主要吸收 光和 光。 3．植物体内除了光敏色素，还有感受 的受体。 思考 2 ：光敏色素是如何感知光信号并调节植物的生长发育的？ 【学以致用】 例：在黑暗中生长的植物幼苗叶通常表现为黄叶，称为黄化苗。光照影响幼苗叶色的分子机制如图所示。下列叙述错误的是( ) A ．在黑暗环境下培养的黄化苗，再转入光照环境下培养，可以恢复原本的颜色 B ．光敏色素分布在细胞质中，可以将外界的光信号转化，从而有利于进行光合作用 C ．光敏色素接收到光信号，发生的构象变化是可逆的，对基因的表达没有影响 D ．光照条件下，进入细胞核的光敏色素抑制HY5 的降解，使幼苗发生去黄化反应 内容二：温度对植物生长发育的调节 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 1．资料 1：温带地区，树木年复一年地加粗，构成一圈圈的年轮，而热带地区的树木往往没有明显的年轮。思考 1 ：树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？ 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。 思考 2 ：春化作用对于冬小麦适应环境有什么意义？ 内容三：重力对植物生长发育的调节 资料：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。 思考 1 ：根的向地性和茎的背地性与重力有什么关系？ 思考 2 ：植物根和茎是如何感知重力的？ 内容四：植物生长发育的整体调控 植物生长发育的调控，是由 调控、 调节和 调节共同完成的：植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处在基因适时 表达的调控之下；激素作为 分子， 会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到 的影响。 【课堂小结】 学习过程答案 【学以致用】 例：【答案】C 一、单选题（本题共 4 小题。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。） 1．下列关于光在植物生长发育调节中的作用的说法，错误的是( ) A ．种子萌发需要光，并由分生组织细胞感光 B ．光是合成叶绿素的必要条件 C ．许多植物的花期受光照日夜周期变化的影响 D ．植物的向光性是对光照刺激的反应 【答案】A 【解析】A．不同作物的种子萌发对光照条件的要求不一样，有些不需要光，需要在暗处才能萌发，A 错误； B ．没有光不能合成叶绿素，光是合成叶绿素的必要条件，B 正确； C ．光周期的变化直接影响植物的开花时间，C 正确； D ．单侧光照射会影响到生长素的分布，导致植物向光性生长，D 正确。故选 A。 2．植物的生长发育离不开环境的影响以及植物激素的调节作用，以下叙述错误的是( ) A ．植物的根、茎可以感受重力，并将重力转换为运输生长素的信号，影响生长素分布 B ．红光和远红光可以调节植物生长发育的原因是植物体内含有光敏色素 C ．重力是影响植物地域性分布的主要原因，如高山的山顶和山脚植物群落明显不同 D ．光作为一种信号，可以影响、调控植物生长、发育的全过程 【答案】C 【解析】A．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，造成生长素分布不均衡，从而调节植物的生长方向，A 正确； B ．光敏色素是一类色素—蛋白复合体，主要吸收红光和远红光，可调节植物的生长发育，B 正确； C ．高山的山顶和山脚植物群落明显不同，体现的是温度对植物地域性分布的影响，C 错误； D．对植物来说，光不只是起提供能量的作用，还能作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程， D 正确。故选 C。 3．“淀粉—平衡石假说 ”认为植物依靠富含“淀粉体 ”的平衡石细胞感受重力的刺激。当重力方向发生改变时，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，如通过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，从而造成重力对植物生长的影响。下列有关叙述正确的是( ) A ．植物体内的细胞都可以感受重力的方向 B ．“淀粉体 ”能在植物体内起到转换信号的作用 C ．茎的近地侧生长素分布较多，细胞生长慢，使茎背地生长 D ．根的近地侧生长素分布较多，细胞生长快，使根向地生长 【答案】B 【解析】A ．由题干信息可知，植物依靠富含“淀粉体 ”的平衡石细胞感受重力的刺激，当重力方向发生改变时，平衡石细胞中的“淀粉体 ”就会沿着重力方向沉降，因此并不是植物体内的所有细胞都可以感受重力的方向，A 错误； B．由题干可知，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，如通过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，说明“淀粉体 ”能促进重力信号转换成运输生长素的信号，B 正确； C ．由于受重力影响，茎的近地侧生长素浓度高于远地侧，生长较远地侧快，表现为背地生长，C 错误； D ．高浓度生长素对植物根生长有抑制作用，根的近地侧生长素分布较多，细胞生长受抑制，根的远地侧生长素分布较少，细胞生长快，使根向地生长，D 错误。故选 B。 4．某些植物必须经过春化作用（用低温诱导）才能开花结实。下表是对冬小麦进行春化处理的研究结果，下列说法错误的是( ) 处理方式 未经低温处理 经低温处理 先低温处理后高温处理 检测结果 没有某些特殊蛋白质 有某些特殊蛋白质 出现某些特殊蛋白质，高温处理后这些 蛋白质消失 现象 不能抽穗开花 抽穗开花 不能抽穗开花 A ．温度可以决定冬小麦是否抽穗开花 B ．高温可以解除冬小麦的春化作用 C ．春化产生的特殊蛋白质是低温诱导基因突变的结果 D ．北方春季补种的冬小麦只会长苗不会开花结果 【答案】C 【解析】A ．根据表格分析，未经低温处理，冬小麦不能抽穗开花，而经低温处理，冬小麦抽穗开花，说明温度可以决定冬小麦是否抽穗开花，A 正确； B ．经低温处理，冬小麦抽穗开花，而先低温处理后高温处理，冬小麦不能抽穗开花，说明高温可以解除冬小麦的春化作用，B 正确； 第 3 页 学科网（北京）股份有限公司 C ．由于春化后每次都能产生同样的特殊蛋白质，所以不是由基因突变引起的，只是合成特殊蛋白质的基因在低温下才能表达，C 错误； D ．北方春季补种的冬小麦只会长苗不会开花结果，因为没有经过低温处理，D 正确。故选 C。 二、多选题（本题共 1 小题。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。） 5．CONSTANS（缩写为CO ）基因是监测日照长度，调控植物开花的重要基因。在长日照条件下，光敏色素接受光信号，植物韧皮部细胞中的CO 蛋白会结合在成花素基因启动子区域，激发该基因表达出成花素，成花素可以逆浓度运输到植物茎顶端分生组织，促进植物开花。下列分析正确的是( ) A ．光敏色素接受光信号后其结构发生改变从而影响成花素基因的表达 B ．CO 蛋白通过影响成花素基因的转录过程起作用 C ．只有植物韧皮部细胞中才含有CO 基因 D ．成花素从韧皮部细胞运输到植物茎顶端分生组织过程消耗能量 【答案】A B D 【解析】A．光敏色素接受光信号后其结构会发生改变，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核，从而影响成花素基因的表达，A 正确； B．植物韧皮部细胞中的CO 蛋白会结合在成花素基因启动子区域，可知CO 蛋白通过影响成花素基因的转录过程起作用，B 正确； C ．韧皮部细胞是由受精卵分裂而来的，植物细胞都会有CONSTANS 基因，只是CONSTANS 基因在韧皮部细胞选择性表达，C 错误； D ．成花素可以逆浓度运输到植物茎顶端分生组织，说明成花素从韧皮部细胞运输到植物茎顶端分生组织过程消耗能量，D 正确。 三、填空题（本题共 1 小题） 6．为探究不同光对莴苣种子萌发的影响，科学家共设了 5 组实验，不同处理后（各组处理总时长相同）将种子在黑暗中放置 2 天，之后测种子的萌发部（如下表），请回答下列问题： 处理 发芽情况 无（黑暗处理） 不发芽 红光 发芽 红光—远红光 不发芽 红光—远红光—红光 发芽 红光—远红光—红光—远红光 不发芽 （1）本实验设计黑暗组处理的目的是 1 ，请根据上述实验推导出不同种类的光对种子萌发的影响是： 2 。 （2）根据实验结果可以推测，当反复照射红光和远红光时，种子的萌发率取决于最后照射的那种光。随着研究的深入，发现植物体内存在吸收红光的色素蛋白（Pr ）和吸收远红光的色素蛋白（Pfr ），科学家研究萌发种子的生长状况，得到了如图所示的结果。据图分析，Pr 和Pfr 之间是如何转化的？ 3 ；另外这种转化还受 4 的影响，科学家进而将这种色素蛋白命名为光敏蛋白。 （3）研究发现，Pf / Pfr 的比值还会影响植物的开花，连续的黑暗中，该比值会逐渐降低，到一定程度就会触发短日照植物成花物质的形成而促进开花，由此可推知短日照植物必须接受不少于一定时长的 5处理才能开花。 （4）若要在夏季让菊花（短日照植物）开花以用于花卉展览，请根据以上信息提出一条可行的措施： 6 。 【答案】1、作为对照 2、红光可以促进莴苣种子的萌发，远红光能逆转红光的作用 3、照射红光后Pr 转变为Pfr ，照射远红光后Pfr 转变为Pr 4、温度 5、黑暗 6、白天将该植物在暗室中处理一段时间 【解析】（1）分析表格：黑暗处理的目的是作为对照，根据表格信息可知，红光可以促进莴苣种子的萌发，远红光能逆转红光的作用。 （2）据图分析可知，照射红光后Pr 转变为Pfr ，照射远红光后Pfr 转变为Pr ，另外还存在不依赖光的转化过程，即在温暖信号加强时，Pfr 转变为Pr ，说明它们间的转化还受温度的影响。 （3）根据题干“连续的黑暗中，该比值会逐渐降低，到一定程度就会触发短日照植物成花物质的形成而促进开花 ”信息可知，短日照植物必须接受一定时间的暗处理，才能触发短日照植物成花物质的形成，短日照植物才可以开花。 （4）夏季日照时间比较长，若想让短日照植物开花，必须额外增加黑暗的时间，则白天将该植物在暗室中处理一段时间，促进成花物质的形成，使短日照植物开花。 第 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $