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

通过以上学习我们知道，高等植物的生命活动除了依靠激素调节，同时受环境因素调节。光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要。 植物生长发育的调节 光是植物进行光合作用的能量来源。 对于植物来说， 光只是起提供能量的作用吗？ 第5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 3 学习目标、重难点 核心素养要求 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.生命观念—通过分析光、温度、重力等环境因素参与调节植物的生长发育，形成稳态与平衡观。 2.科学思维—通过光、温度参与植物生长发育调节的实例分析，培养用逻辑思维解决问题的能力。 3.社会责任—基于光、温度和重力等环境因素对植物生长发育影响的认识，分析解决生产和生活中的一些实际问题。 1.环境因素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。 环境因素参与调节植物的生命活动 选择性必修一：稳态与调节 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 内容聚焦 5 结论： 探究影响莴苣种子萌发的因素： 光照有利于莴苣种子的萌发，提高发芽率 一、光对植物生长发育的调节 1 光对种子萌发的影响 思考1：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? 许多种子萌发时是没有 的，不能进行 ，所以光不提供能量。 叶绿素 光合作用 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（如早熟禾和毛蕊花）的种子在有光条件下萌发得好一些，还有一些植物（如洋葱和番茄）的种子萌发，则受光的抑制。研究发现，萌发的需要光的种子一般比较小，储藏的营养物质也很少。 6 资料1：①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。 ②有些植物的种子在有光条件下萌发的更好（如早熟稻、毛蕊花）。 ③有些植物种子的萌发，则受光的抑制（如洋葱、番茄）。 ④研究发现：萌发需要光的种子一般较小，储存的营养物质也很少。 推测：光本身是植物萌发过程中的一种调节因子。 一、光对植物生长发育的调节 1 光对种子萌发的影响 思考2：从上述例子中，可推测出光起什么作用？ 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。 思考3：从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响? 光促使 的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的 。 叶绿素 形态 结论：光影响植物的颜色和形态建成。 一、光对植物生长发育的调节 2 光对植株生长的影响 【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，比如黄瓜、棉花、向日葵等。 一、光对植物生长发育的调节 思考4：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？ 是光照时长(黑暗时长)在起作用；与植物激素的分泌有关。 3 光对植物开花的影响 9 【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，比如黄瓜、棉花、向日葵等。 一、光对植物生长发育的调节 白天超过一定时长才开花,如菠菜。 长日照植物 白天短于一定时长才开花，如菊、水稻。 短日照植物 日中性植物 与昼夜长短无关。如向日葵、黄瓜 3 光对植物开花的影响 10 【思考5】到底是日照长度还是黑暗时间长度影响植物开花？ 决定是否开花的因素是：一个光周期中 。 连续黑暗时间 长日照植物=短夜植物 短日照植物=长夜植物 长日照植物开花原因不是光照总时长满足其要求，而是满足了短夜条件。 短日照植物不开花，因为黑暗时长不能满足其要求 ，暗期越长，开花越早。 一、光对植物生长发育的调节 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。为什么短日照植物 11 资料4：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。 结论：光信号在植物体内被转换为___________信号。 化学物质 【任务一】：结合之前所学知识及上述资料，试总结光的作用有哪些？ 一、光对植物生长发育的调节 这种化学物质转移到了嫁接过去的长日照植物枝条，导致其开花。 思考5: 嫁接过去的长日照植物枝条在短日照条件下开花了?是什么因素引起的？ 讨论：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？ （1）萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应——萌发后立即进行光合作用，从而避免在无光条件下萌发后“饿死”。 （2）植物在生长、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。 一、光对植物生长发育的调节 (1)光是植物进行__________的__________； (2) 光作为一种 ，_____、 植物生长、发育的全过程。 光合作用 能量来源 影响 调控 讨论：植物能够对光作出反应，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？ 一、光对植物生长发育的调节 【任务一】：结合上述资料，试总结光还有哪些作用？ 1.光对植物生长发育的作用: 信号 资料4：1937年美国科学家弗林特等，在暗箱内利用不同波长的光源分别照射浸泡过的莴苣种子，记录种子的萌发情况如图。 780～690nm，远红光； 690～622nm，红光； 622～597nm，橙光； 597～577nm，黄光；577～492nm，绿光；492～455nm，蓝靛光；455～390nm，紫光。 波长 一、光对植物生长发育的调节 植物如何感受光信号的呢？ 请结合图中的数据进行分析： 红光促进莴苣种子萌发最有效的光在哪个波长？对应的是什么光呢？ 抑制莴苣种子萌发最有效的光在哪个波长？对应的又是什么光呢? 600-700nm 红光 720-760nm 远红光 远红光抑制莴苣种子发芽 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→远红光 不发芽 组3 红光→远红光→红光 发芽 组4 红光→远红光→红光→远红光 不发芽 组5 红光→远红光→红光→远红光→红光 发芽 组6 红光→远红光→红光→远红光→红光→远红光 不发芽 红光促进莴苣种子发芽 资料5： 1952年，博思威克等用相同时间的红光(简称R)和远红光(简称FR)交替照射莴苣种子。不同光照处理条件后，置于暗处。一段时间后，莴苣种子发芽情况见表。 由上述实验结果得出的结论是？ 莴苣种子发芽取决于黑暗前最后一次照光。 一、光对植物生长发育的调节 植物如何感受光信号的呢？ 植物体内可能存在着某种光受体，在接受了红光和远红光的交替照射后可发生可逆变化，从而调节植物的生理活动。 吸收红光-远红光可逆转换的光受体（色素-蛋白质），称之为光敏色素。光敏色素在不同波长光下可以相互转换 16 红光促进莴苣种子发芽，远红光抑制莴苣种子发芽。 萌发率的高低取决于最后一次照光。 结论： 讨论：根据实验结果，请提出相应的假说？ 假说一：植物中吸收红光和远红光的2种色素，2种色素以相互拮 抗的方式调控种子的萌发。 假说二：植物中存在1种色素，它能够在红光吸收型和远红光吸收 型之间相互转换。 假说二：植物中存在1种色素，它能够在红光吸收型和远红光吸收 型之间相互转换。 一、光对植物生长发育的调节 植物如何感受光信号的呢？ 资料5： 1952年，博思威克等用相同时间的红光(简称R)和远红光(简称FR)交替照射莴苣种子。不同光照处理条件后，置于暗处。一段时间后，莴苣种子发芽情况见表。 资料6：1959年，巴特勒等用分光光度计从黄花的植物中检测到了吸收红光和远红光的色素，经提取发现是一种色素蛋白质复合物，可在红光和远红光下相互转化，后被命名为光敏色素。 一、光对植物生长发育的调节 2.植物具有接受光信号的分子—— 光敏色素 (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 （生理失活型） （生理激活型） 白天太阳光中，红光比远红光多的多，光敏色素多被 。 激活 相关信息（P106）： 植物体内除光敏色素，还有感受蓝光的受体。可认为，环境中红光、蓝光，对植物生长发育来说，是非常关键的。 植物如何感受光信号的呢？ 资料6：1959年，巴特勒等用分光光度计从黄花的植物中检测到了吸收红光和远红光且可相互转换的色素，经提取发现是一种色素蛋白。后被命名为光敏色素。 感受信号 传导信号 发生反应 受到 光照射 光敏色素被激活，结构发生变化 信号经过转导，传递到细胞核内 DNA 细胞核内特定基因的转录变化 RNA 翻译 表现出生物学效应 光信号 激活 光敏色素 特定基因表达 （DNA→mRNA） 生物学效应（蛋白质） 翻译 细胞核 信息传导 感受信号 传导信号 发生反应 表现效应 3.光调控植物生长发育的反应机制 一、光对植物生长发育的调节 【任务二】：据图尝试用文字和箭头合作构建光信号转换过程的概念模型图。 影响 表现 植物对环境变化的响应 (1)对于植物来说，光只是起提供能量的作用。( ) 提示：光还能作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 (2)光敏色素就是一种特殊的光合色素。( ) 提示：光敏色素不是光合色素。 (3)光敏色素就是一种特殊的植物激素。( ) 提示：光敏色素是接收光信号的分子，其本身没有调节生长发育的作用，不是植物激素。 (4)光可以调控种子萌发、植物开花和形态建成等生命活动。( ) × × × √ 课堂检测 讨论：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 光合色素 化学本质 分布 作用 蛋白质 叶绿素、类胡萝卜素 植物体各个部位 类囊体薄膜 光受体 吸收、传递、转化光能 思考：除了光，还有哪些环境因素参与调节植物的生长发育？是如何参与植物生命活动的调节呢？ 一、光对植物生长发育的调节 1.温度参与植物生长发育的调节: 资料1：温带地区，树木年复一年的加粗，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： 春夏季：细胞　 　　、细胞体积大，在树干上形成颜色　 　的带。 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 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 宽带（浅带） 细带（深带） 1.树木的年轮与季节温度变化有什么直接关系? 冬小麦：9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果 1.有的植物需要经过春化作用才能开花，这对它们适应生存环境有什么意义？ 可避免在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。 2.研究发现，低温能促进冬小麦体内赤霉素含量增加。这说明什么？ 温度可以影响植物激素的合成进而影响植物生长发育。 花期调控除了光照处理，也可以采用 、或 处理。 温度 植物生长调节剂 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、蕙兰等就是这样的。 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 长势旺盛却不开花 开花、结果 思考：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？ ②叶片变黄、脱落: 落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。 ①光合午休: 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。 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 植物分布的地域性很大程度上就是由 决定的。 西双版纳热带季雨林 温带常绿阔叶林 落叶阔叶林 针叶林 温度 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 25 总结: (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 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.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 解析　光敏色素主要吸收红光和远红光。 课堂检测 B 2.(2025·八省联考陕西卷，5)十九世纪，人们发现离煤气路灯越近的树叶在秋末脱落越早，后来又发现煤气中引起脱落的活性物质还可以催熟果实。现在以电灯作为路灯，离路灯越近的树叶脱落却越晚，保持绿色的时间较长。对上述现象解释错误的是(　　) A.离煤气路灯近的树叶脱落早与煤气中的乙烯有关 B.电灯延长光照时间可增加叶片内脱落酸含量 C.保持绿色时间长的叶片内细胞分裂素含量较高 D.植物叶片内存在感受光照变化的物质 B 课堂检测 解析　离煤气路灯越近的树叶在秋末脱落越早，后来又发现煤气中引起脱落的活性物质还可以催熟果实，因此树叶脱落早与煤气中的乙烯有关，A正确； 离电灯越近的树叶脱落却越晚，说明电灯延长光照时间可减少叶片内脱落酸含量，B错误； 离电灯越近的树叶脱落却越晚，保持绿色的时间较长，说明其细胞分裂素含量较高，C正确； 植物叶片内存在感受光照变化的物质，如光敏色素，D正确。 3.(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 课堂检测 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。 29 4.(2025·河北开学考试)光敏色素有红光吸收型(Pr)和远红光吸收型(Pfr)两种类型，其相互转化和作用途径如图所示。下列叙述错误的是( ) A.光敏色素是一类蛋白质，在分生组织的细胞内比较丰富 B.当接受到红光照射时，光敏色素的空间结构会发生变化 C.光敏色素可以吸收红光和远红光的能量用于光合作用 D.在黑暗条件下，植物体内的光敏色素主要以Pr形式存在 C 课堂检测 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 2.重力对植物生长发育的调节： 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。 重力是调节植物__________和___________的重要环境因素 生长发育 形态建成 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？ 根、茎中具有感受重力的物质和细胞 调节植物的生长方向 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 植物是如何感受刺激的呢？ 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。 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 2.重力对植物生长发育的调节： （1）根尖垂直放置时 淀粉体均匀分布在平衡石细胞底部内质网上，内质网两侧压力相当，运往根冠的生长素均匀地运往伸长区。 IAA IAA IAA 伸长区 根冠 淀粉粒 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 2.重力对植物生长发育的调节： （2） 根尖水平放置时 “淀粉—平衡石假说” 重力方向改变 平衡石细胞中的“淀粉体” 会沿着 沉降 引起一系列信号分子的改变 生长素浓度 高于 地侧 根向地生长 任务三：请结合生长素知识，利用淀粉一平衡石解释根向地性的机制。 重力方向（近地侧） 近地侧 远 高浓度的生长素_____近地侧根尖生长 低浓度的生长素_____远地侧根尖生长。 抑制 促进 发芽的玉米粒 组别 处理 预期结果 对照组 实验组1 实验组2 减法原理 加法原理 以上实验设计应用了什么实验原理呢？ 拓展实验：验证植物根的向地性感受部位在根冠 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？ 自变量: 是否有根冠 因变量: 根是否出现向地生长 不做处理 有向地性 切去根冠 失去向地性 待切去尖端后的 根尖重新长出尖端 恢复向地性 34 基因表达 植物激素 环境因素调节 基因适时 选择性表达 植物生长、发育、繁殖、休眠 调控 调控 影响 细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调 传递信息 调控 植物生长发育的调控，是由 、 和 共同完成。 ①植物细胞里储存着全套基因； ②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； 激素的产生和分布是基因表达调控结果。 ③环境因素调控基因表达以及激素的产生、分布。 植物响应环境变化 三、植物生长发育的整体调控 基因表达调控 激素调节 环境因素调节 B 5.(2025·四川成都诊断)“淀粉—平衡石假说”认为，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。在垂直放置的根中，平衡石停留在根冠细胞的基部，导致由中柱运来的IAA在根冠均等分布(如图1)；在水平放置的根中，平衡石停留在根冠细胞的近地侧，导致根冠远地侧的IAA向近地侧运输(如图2)。下列分析正确的是(　　) A.重力是调节植物生长发育和形态建成的唯一 重要环境因素 B.在水平放置的根中，近地侧生长慢的原因是 其IAA浓度高于远地侧 C.IAA在根部只能从形态学上端(根冠)向形态 学下端(伸长区)运输 D.根向重力生长与平衡石细胞中的淀粉体将 重力信号转换成合成生长素的信号有关 课堂检测 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 37 网络构建 Lavf58.20.100 $