5.4 环境因素参与调节植物的生命活动课件——2026-2027学年高二上学期人教版生物学选择性必修一

植物生命活动的调节 第5章 第4节 环境因素参与调节植物的生命活动 光是怎样调节植物生长发育的？ 温度、重力等环境因素是怎样参与调节植物生长发育的？ 植物接受环境因素的调节有什么适应意义？ 本节聚焦 1.欢迎关注公众号：逍遥谈生悟理 2.欢迎加入QQ群：974106088 本课时基本上来自云平台课件 1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？ 茎向上生长 是由重力因素调节的 茎和根很可能会继续横向生长；因为太空中几乎没有重力。 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。 讨论： 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 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 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？ 光作为环境因素参与调节植物的生命活动。 一、光对植物生长发育的调节 资料1：光对种子萌发的影响 ①少数植物（如烟草、莴苣）的种子需要在有光条件下才能萌发。 ②有些植物（如早熟稻、毛蕊花）的种子在有光条件下萌发得更好。 ③有些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发，受光的抑制。 ④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。 1.那些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? 不是。推测：光本身是植物萌发过程中的一种调节因子。 结论：莴苣种子在光照一段时间后的发芽率明显高于黑暗条件。 资料1：光影响植物种子萌发（莴苣） 资料2：光对植物形态构建的影响 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。 豆芽（黑暗中培育） 豆苗见光培育 茎伸长减慢,弯钩伸展,合成叶绿素 茎伸长，出现弯钩黄花(不含叶绿素) 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。 资料3：光对植物开花的影响 ① 很多植物的开花与昼夜长短有关； 长日照植物：白天长度超过13小时才开花 ②很多植物的开花与昼夜长短无关。 短日照植物：白天短于一定时长才开花 菠菜 菊 水稻 黄瓜 向日葵 棉花 日中性植物：任何日照条件下都可以开花。 ①长日照植物 ②短日照植物 ③日中性植物 【拓展】光调节植物开花(日照长短) 有些长日照植物或短日照植物对日照长度要求不十分严格 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 ⑤短长日植物: 需要经过短日照后在接受长日照才能开花，如瓦松、风铃草 推测: 一个周期中连续黑暗时间决定是否开花。 【拓展】光调节植物开花的具体机制 无论是长日照植物还是短日照植物，感受光周期刺激的部位都是叶片。 3. 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？ 光照时长( 黑暗时长)在起作用；这与植物激素的分泌有关。 4. 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？ 萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应——萌发后能立即进行光合作用，从而避免在无光条件下萌发后“饿死”；植株在生长、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 （2）光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 1.光对植物生长发育的作用 （1）光是植物进行光合作用的能量来源； 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？ 2.植物具有接受光信号的分子——光敏色素（其中的一种） 光敏色素 感光区域 酶活性区域 （1）化学本质： （2）分布： 蛋白质（色素——蛋白复合体） 主要是红光和远红光。 植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。 （3）吸收光的类型： 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。 结论：莴苣种子红光——萌发，远红光逆转以上效果。 资料2：红光和远红光调节莴苣种子萌发的不同作用 3.光调控植物生长发育的反应机制 感受信号： 光 照射 光敏色素被激活，结构发生变化 传导信号： 信号经过信息传递系统传导，传导到细胞核内 发生反应： 细胞核内特定基因的转录变化（表达） 表现出生物学效应： 种子萌发，植株生长、开花、衰老 转录 mRNA 翻译 蛋白质 14 除了光，温度和重力等环境因素也会参与调节植物的生长发育，温度和重力是如何参与植物生命活动调节呢？ 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 思考·讨论 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： ① 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 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。 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 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。 冬小麦：9~10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。 实践：在春季播种冬小麦，会使麦苗夏季旺长却不开花或者开花太晚，造成减产。 结论：冬小麦需要经历一段时间的低温诱导方可开花（春化作用）。 冬小麦 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。 3.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？ 光合作用: 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。 叶片变黄、脱落: 落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 思考·讨论 温度参与植物生长发育的调节 1.温度 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 （1）温度影响某些植物的发芽、开花、落叶、休眠： 随着季节轮回，气温周期性变化，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。 ①温度变化使树干出现年轮 ②温度影响某些植物的开花（春化作用） （2）温度影响植物的代谢强弱 随着昼夜交替，气温午高夜低，植物的代谢也会有旺盛和缓慢之分。 （3）温度调节植物生长发育 植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行，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； 植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的； （4）温度影响植物的分布 植物的地域性分布 2.重力 重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。 实例：根的向地性和茎的背地性 原理： 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 （107页）根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？ 根向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；茎背地生长，可以将枝条伸向天空，利于吸收阳光进行光合作用。 茎 根 A A’ B B’ 重力对植物生长调节的机制：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。 重力方向改变 平衡石细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降 引起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 对植物生长产生影响 向地性的机理——根尖垂直放置时 向地性的机理——根尖水平放置时 在根冠、胚芽鞘尖和茎的内皮层细胞中有比重比较大的淀粉体分布，受重力影响而沉积在细胞底部，起平衡石的作用。 根横放时，淀粉体下沉在细胞近地侧的内质网上，诱导内质网释放Ca2+到细胞质基质，Ca2+与钙调蛋白结合后活化Ca2+泵和IAA泵（均为ATP驱动泵），使近地侧积累较多的Ca2+和IAA。 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。 1. 基因表达调控 植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整。 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。 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 植物生长发育的调控网络 2. 激素调节 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。同时，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。 3. 环境因素调节 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。 三、植物生长发育的整体调控 植物激素 基因表达 环境因素 环境因素，植物激素和基因表达的关系 影响 调控 影响 影响 设计实验: 验证植物向地性的感受部位在根冠 玉米粒不做处理 玉米粒去掉根冠 对照组： 实验组： 是否有根冠 根是否出现向地生长 自变量: 因变量: 课外实践 设计实验，验证植物根向地性的感受部位在根冠 实验思路: 1.取10颗大小、萌发程度大致相同的刚刚萌发的同种玉米粒,随机分成数量相同的甲、乙两组; 2.去除甲组玉米粒的根冠,乙组玉米粒不作处理,分别放在两个含有湿棉花的培养皿中; 3.置于温度适宜的暗室中培养一段时间。 4.观测两组玉米粒根尖是否出现向地弯曲生长 预期结果、得出结论: 如果甲组玉米根尖不出现向地弯曲生长,乙组均出现向地弯曲生长,即可证明植物根向地性的感受部位在根冠。 小结 $