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第5章 植物生命活动的调节
选择性必修1
第4节
环境因素参与调节植物的生命活动
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(重、难点)。
2
说明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系(难点)。
3
举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。
上图中茎和根的生长是受哪种环境因素调节的？
是由光照和重力调节的。
茎的背地性
>
<
目标一
光对植物生长发育的调节
莴苣种子在光照一段时间后的发芽率明显高于黑暗条件。
结论：
光影响莴苣种子萌发
1.1 光在植物生长发育中的调节作用
资料1
烟草种子在光照/黑暗条件下的发芽率明显高于完全黑暗条件。
处理 发芽率（%）
全黑暗 6.67
光照/黑暗 91.00
光影响烟草种子萌发
结论：
烟草种子
1.1 光在植物生长发育中的调节作用
资料2
有些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发则受光的抑制。
有些植物（如早熟禾、毛蕊花）的
种子在有光条件下萌发的好一些。
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。
1.1 光在植物生长发育中的调节作用
资料1和2结论：
光参与调节许多植物的种子萌发过程。
推测：光本身是植物种子萌发过程中的一种调节因子。
1.1 光在植物生长发育中的调节作用
思考讨论：光是如何调节种子萌发的？是影响生长素的分布吗？是提供能量吗？
红光和远红光调节莴苣种子萌发的不同作用
1.1 光在植物生长发育中的调节作用
资料3
结论：红光促进莴苣种子萌发，远红光逆转以上效果。
豆芽是在黑暗的环境中培育的，细胞中不含叶绿素，茎比在光下要长很多。豆芽一旦见光，就会发生形态变化并长成豆苗。
豆芽：无光条件
豆苗：有光条件
结论：光影响植物的颜色和形态建成。
思考：从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响？
光既促使叶绿素的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态。
1.1 光在植物生长发育中的调节作用
资料4
植物开花条件：
菠菜 —— 白天超过13 h
菊、水稻 —— 白天短于一定光照时长
黄瓜、棉花、向日葵 —— 和白天光照时长无关
菠菜
菊
水稻
黄瓜
向日葵
棉花
1.1 光在植物生长发育中的调节作用
资料5
结论：植物开花与光照时长有关。
处理 火龙果开花朵数
补光6小时 54
补光5小时 47
补光4小时 44
不补光 9
1.1 光在植物生长发育中的调节作用
光照时长
思考：决定植物是否开花的环境因素是什么？
思考：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，能保证正常地繁行后代，这也是植物对环境的适应。
光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
结论：光信号在植物体内被转换为化学物质信号。
1.2 光对植物生长发育的调节机理
资料6
红光和远红光作用的分子机理
Pr
Pfr
红光
远红光
光敏色素
（1）化学本质：蛋白质（色素-蛋白复合体）
（2）分布：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：主要是红光和远红光。
1.2 光对植物生长发育的调节机理
光调控植物生长发育的反应机制示意图
活动1
参照教材P106图5-12及下图，尝试构建光信号转换过程模型
细胞核内特定基因的转录变化（表达）
转录
RNA
翻译
蛋白质
表现出生物学效应
发生反应
光信号转换过程模型
光
光敏色素被激活，结构发生变化
照射
信号经过信息传递系统的传导，传递到细胞核内
感受信号
传导信号
>
<
目标一
参与调节植物生命活动的其他环境因素及植物生长发育的整体调控
2.1温度参与植物生长发育的调节
温度变化使树干出现年轮
年轮出现的原因：
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。
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。
思考：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，是树木对一年中不同时期环境温度反应的结果。
资料7
温度影响冬小麦开花
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，会使得麦苗夏季旺长却不开花或者开花太晚，造成减产。
思考：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？
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。
冬小麦
资料8
2.1温度参与植物生长发育的调节
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。
树的叶片在秋冬季变黄、脱落。
温度参与调节植物生长发育的其他实例
结论：温度对植物的多种生命活动具有调节作用。
2.2重力参与植物生长发育的调节
重力影响植物的生长方向。
结论：植物根具有向地性
意义：充分扎入土壤吸收物质
原因：①生长素在近地侧分布多于远地侧
②重力使生长素沉降？
资料9
胚芽鞘的向光性
根的向地性
光敏色素是感光分子
胚芽鞘尖端感光，生长素发生横向运输，分布不均等，使得尖端以下部位向光侧生长慢，背光侧生长快
根冠存在一种感受重力的分子或结构
引起生长素的重新分布，分布不均的生长素传递到伸长区后，使根出现向地性
类比胚芽鞘的向光性，推理根的向地性
2.2重力参与植物生长发育的调节
淀粉体
平衡石细胞
淀粉体会随着重力沉降
重力参与植物生长发育的调节实例
重力是如何影响植物的生长？
淀粉-平衡石假说
2.2重力参与植物生长发育的调节
机理：垂直时淀粉体对平衡石细胞底部内质网压力均等，水平时不均等。
“淀粉——平衡石”假说感知重力方向的机理
根垂直生长的机理
2.2重力参与植物生长发育的调节
活动2
请用淀粉——平衡石假说解释根的向地性
①根尖水平放置时，淀粉体沉降到 (近/远)地侧,，该侧内质网压力更大。
近
②压力 （大/小）的一侧运输更多生长素至伸长区。
大
③高浓度生长素
（抑制/促进）近地侧根尖生长。
抑制
④低浓度生长素
（促进/抑制） 远地侧根尖生长。根尖向地弯曲
促进
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？
处理 预期结果
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 结果类似
—— 减法原理
活动3
设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
处理 预期结果
切去不同长度的根尖端后又长出尖端 恢复向地性
—— 加法原理
活动3
设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
设计实验：证明根冠通过某种物质影响伸长区的弯曲生长
思维拓展
大头针固定蚕豆幼苗，水平放置90 min
切除根尖
不作处理
根尖均向下弯曲生长
注：通常，从水平放置到发生弯曲需要几小时。
结论：水平放置时，根尖产生了某种“指令”（物质）影响了伸长区生长。
2.3 植物生长发育的整体调控
网络构建
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、蓝紫光
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。
2.为了研究光照和黑暗时间与植物开花的具体关系，科研工作者用某短日照植物和某长日照植物做了如下相关研究，所得结果如下。下列叙述错误的是
A.图1可以看出，一个光周期中连续黑暗的时间决定短日照植物是否开花
B.图中长日照植物开花的条件取决于每个光周期中黑暗时间长度与临界值的关系
C.图2中A处应是不开花
D.由图分析可推测，在某地某短日照植物临近开花季节，夜间照明会使开花时间提前
√
解析　由图分析可知，在一个光照周期当中，最长连续黑暗时间长度是否超过临界值是开花与否的关键。在某地某短日照植物临近开花季节，夜间照明会导致没有满足夜间连续黑暗时长，无法开花，所以开花时间会被推迟，D错误。
3.如图是解释玉米根向重力生长原因的模型。平衡石是根冠细胞特有的结构。在垂直放置的根中，平衡石停留在根冠细胞的基部，导致经由中柱运来的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)。根据该模型，下列分析正确的是
A.IAA在根部只能从伸长区向根冠运输
B.在水平放置的根中，近地侧伸长慢的原因是IAA浓度低于远地侧
C.若把去除根冠的玉米根水平放置，仍能观察到根向地弯曲生长
D.玉米根向重力生长与平衡石在根冠细胞中的位置密切相关
√
解析　由题图可知，IAA在根部既能从伸长区向根冠运输，也能从根冠向伸长区运输，A错误；
在水平放置的根中，近地侧伸长慢的原因是IAA浓度高于远地侧，根对生长素比较敏感，近地侧生长素浓度高，生长受到抑制，远地侧生长素浓度低，生长较快，B错误；
若把去除根冠的玉米根水平放置，失去了平衡石的作用，根水平生长，C错误。
4.下列与植物生长发育相关的叙述，不正确的是
A.生长素在植物体内起作用时并不直接参与细胞代谢
B.幼苗中激素的合成既受基因的调控又受光照等环境因素的影响
C.植物生长发育从根本上讲是多种激素协调配合共同作用的结果
D.几乎所有植物生命活动都受到植物激素的调节
√
解析　激素调节对植物的生长发育有重要作用，但植物的生长发育，从根本上说是基因表达的结果，C错误。

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