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5.4 环境因素参与调节植物的生命活动 教案
课题 5.4 环境因素参与调节植物的生命活动 单元 第五章 学科 生物 年级
学习目标与核心素养 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。阐明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系。举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。1.阐述光、温度、重力等对植物生长发育的调节作用。2.阐明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。3.通过植物生命活动调节原理引导学生建立正确科学技术价值观。
重点 光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。
难点 植物生长发育调控的复杂性和整体性。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 播放视频《植物为什么总是向上生长的》 课前查阅资料，播放视频《植物为什么总是向上生长的》 观看视频，了解植物为什么总是向上生长的，提出问题，激发学生的学习兴趣。
讲授新课 问题探究种子萌发后，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1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？提示：是由重力因素调节的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？提示：是根和茎很可能会横向生长，因为太空中几乎没有重力。“问题探讨”中的实例说明，高等植物的生长发育是受_______调节的。___________________对植物生长发育的调节作用尤为重要。一、光对植物生长发育的调节1.光是植物进行_________________的能量来源。资料1：少数植物（如烟草和莴苣）的种子需要在____________的条件下才能萌发，有些植物（如早熟禾、毛蕊花）的种子在____________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________________。研究发现，萌发需要光的种子一般__________，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______________，茎（实际上很大一部分是下胚轴）比在光下要长___________。豆芽一旦见光，就会发生_________________并长成豆苗。资料3：很多植物的开花与________________有关。例如，菠菜只有白天长度超过13小时才____________；菊、水稻则要在白天短于一定的时长才__________。当然，也有不少植物的开花与昼夜长短没有关系，如黄瓜、棉花、向日葵等。思考与讨论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？提示：不是。2.从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响？提示：光既促进叶绿索的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态。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？提示：是光照时长（黑暗时长）在起作用；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？提示：萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应，一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。2.在自然界中，种子萌发，植株生长、开花、衰老，等等，都会受到____________________。3.植物的向光性生长，实际上也是植物对_____________________。光作为一种信号，影响、调控__________________________的全过程。4.植物能够对光作出反应，表明植物可以____________，并据此调整__________________。5.科学家研究发现，植物具有能接受__________________，光敏色素是其中的一种。光调控植物生长发育的反应机制6.光敏色素是一类_____________（色素—蛋白复合体），分布在植物的各个部位，其中在_____________________内比较丰富。在受到___________时，_______________________会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响____________________，从而表现出生物学效应。二、参与调节植物生命活动的其他环境因素1.温度参与植物生长发育的调节资料1：温带地区，树木年复一年地加粗，构成一圈圈的年轮，表现出_____________________。年轮形成的原因是∶在春夏季_____________________、细胞体积大，在树干上形成________________的带；在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积较小，树干上形成_________________的带。资料2 有些植物在生长期需要经历一段时间的__________之后才能开花。这种经历低温诱导促使_______________的作用，称为春化作用。冬小麦冬大麦、蕙兰等就是这样。思考与讨论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，是树木生长对一年中不同时期环境温度反应的结果。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？提示：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？提示：学生根据自己的情况回答。（1）随着_____________________________，植物发芽、开花、落叶、休眠，___________追随着季节的步伐。随着昼夜交替，气温午高夜低，植物的代谢也会有___________________之分。（2）植物的所有生理活动都是在___________内进行，温度可以通过影响______________、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动，从而参与调节____________________。此外，植物分布的地域性很大程度上就是由__________决定的。2.重力参与植物生长发育的调节（1）调节实例：根的向地性、茎的背地性【思考】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。（2）调节机理：知识点梳理：（1）重力是调节__________________的重要环境因素。本节“问题探讨”里所提到的植物根向地、茎背地生长，就是在____________的调节下形成的。（2）植物的根、茎中具有______________，可以将重力信号转换成_______________________，造成生长素_____________________，从而调节植物的生长方向。旁栏思考题根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢提示：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。“淀粉平—衡石假说”：（1）是被普遍承认的一种解释_______________的机制。（2）植物对重力的感受是通过________________，即________________________来实现的。（3）当重力方向发生改变时，平衡石细胞中的___________________就会沿着重力方向沉降，引起植物体内__________________________的改变，如通过影响生长素的运输导致生长素沿着__________________的方向不对称分布，从而造成重力对植物生长的影响。三、植物生长发育的整体调控1.高等植物是由很多细胞组成的___________，它的正常生长发育需要各个器官、组织、细胞之间的__________。植物生长发育的调控，是调节________________共同构成的网络。2.植物细胞里储存着___________________，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________________________的调控之下。（3）对于多细胞植物体来说，__________________之间、_________________之间的协调，需要通过__________________。激素作为信息分子，会影响细胞的________________，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是_________________调控的结果，也受到__________________的影响（4）在个体层次，植物____________________、繁殖、休眠，实际上，是植物响应_________，调控_________________以及_______________、分布，最终表现在____________上的变化。四、练习与应用1 下列说法不正确的是（　　）A.植株生长、开花接受光的调控，都体现了植物对环境的适应B.光敏色素主要吸收红外光C.光敏色素分布在植物的各个部位D.光调控植物生长发育的机制是感受信号→传导信号→发生反应提示：光敏色素主要吸收红光和远红光，B错误。2.赤霉素和光敏色素能协调调节拟南芥主根的生长。某小组用野生型拟南芥植株（WT）、光敏色素A（phyA）缺失突变体和光敏色素B（phyB）缺失突变体为材料，研究在黑暗和光照条件下，赤霉素合成抑制剂——多效唑（PAC）对拟南芥幼苗主根生长的影响，实验结果如图所示，下列分析错误的是（　　）A.光敏色素可能不参与黑暗条件下PAC调控主根生长的过程B.在光照和黑暗条件下，PAC调控主根生长的效果存在差异C.phyA介导的光信号对PAC调控主根生长的影响不明显D.phyB介导的光信号能增强PAC对主根生长的抑制效果提示：PAC浓度的变化而变化的情况相似，差异不大，说明光敏色素可能不参与黑暗条件下PAC调控主根生长的过程，A正确；结合两幅图分析可知，在光照和黑暗条件下，PAC调控主根生长的效果存在差异，B正确；全光照条件下，phyA缺失突变体与野生型的曲线差异不大，说明phyA的介导的光信号对PAC调控主根生长的影响不明显，C正确；据图分析可知，在一定的PAC浓度范围内，phyB介导的光信号能增强PAC对主根生长的促进效果，D错误。3.拓展应用（1）由上述实验结果可以得出什么结论？（2）莴苣种子对红光的反应远比红外光敏感，如果经过红光和红外光处理后，将莴苣种子置于自然光下而不是黑暗条件下，莴苣种子的发芽情况会如何？提示：（1）红光促进莴苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽。（2）莴苣种子会发芽，因为自然光包含红光和红外光，莴苣种子对红光更敏感，因此在自然光照射下会发芽。（3）昙花一般夜间开花，受昼夜交替节律的影响。如果要让县花白天开花，可尝试采取哪些措施？提示：可尝试进行遮光处理。 提出问题，分析问题。探究重力对植物生长的影响。【学习活动一】学生阅读，结合所学知识，分析光对植物生长发育的调节，思考问题，回答问题。小组讨论，探究光对植物生长发育的调节。【学习活动二】学生阅读，分组讨论，探究参与调节植物生命活动的其他环境因素。小组讨论，回答相关问题。【学习活动三】学生阅读，分析植物生长发育的整体调控。根据所学，完成相关练习 联系实际，激发学生求知欲。通过阅读，分析光对植物生长发育的调节，创设问题情境导入新课，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。根据上述概括，思考相关问题，由浅入深，层层剖析，以加深学生对科学探究的精神。培养学生获取信息的能力，锻炼学生的语言表达能力，提高学生分析问题，解决问题的能力。通过探究实际案例，分析原因，培养学生问题探究能力及创新意识。通过探究植物生长发育的整体调控，让学生自主梳理学习内容，培养它们自主学习能力，分析生长素的合成、运输与分布，提高学生概括能力。回顾旧知，巩固和应用所学知识。
课堂小结 1.光作为一种__信号__，影响、__调控__植物生长、发育的全过程；植物具有能接受光信号的分子，如__光敏色素__。2.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。3.植物根向地、茎背地生长，是在__重力__的调节下形成的。4.植物生长发育的调控，是__基因表达调控__、__激素__调节和环境因素调节共同构成的网络。5.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__的结果，也受到环境因素的影响。6.在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上，是植物响应环境变化，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。
板书 5.4 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实例、原理二、参与调节植物生命活动的其他环境因素温度、重力三、植物生长发育的整体调控(共22张PPT)
第五章 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
学习目标
说明光对植物生长发育的调节作用，简述温度、重力等对植物生命活动的调节作用
（生命观念、科学思维）
01
02
阐明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系。（生命观念、科学思维）
举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性（生命观念、科学思维）
03
···
问题探讨
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：
1.茎和根的生长是受哪种因素调节的
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
是由重力因素调节的
茎向上生长
根和茎很可能会继续横向生长,因为太空中几乎没有重力。
新课讲授
一、光对植物生长发育的调节
（1）光是植物进行光合作用的能量来源
（2）光作为一种信号，影响、调控植物生长发育的全过程
光对植物生长发育的调节作用
思考·讨论
光在植物生长发育中的调节作用
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、毛蕊花）的种子在有光条件下萌发的好一些。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1
思考·讨论
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2
绿豆芽：无光条件
黑豆苗：有光条件
思考·讨论
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，如黄瓜、棉花、向日葵等。
资料3
讨论
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
2.从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响
不是
光既会促进叶绿素的合成，使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态。
讨论
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
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
是光照时长（黑暗时长）在起作用，这与植物激素的分泌有关。
萌发需要光照的种子一般比较小，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，这也是植物的环境的适应。
光的信号作用
（1）接受光信号的分子
植物具有能接受光信号的分子，所以能够对光作出反应
（2）光敏色素
①本质：一类蛋白质（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功能：主要吸收红光和远红光
（3）光调节植物生长发育的机制
在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
感受信号
传导信号
发生反应
信号经过传导，传递到细胞核内
表现出生物学效应
翻译
RNA
光敏色素被激活，结构发生变化
DNA
细胞核内特定
基因的转录变化
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
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
感受信号
传导信号
发生反应
（4）影响植物的光形态建成
光控制细胞的分化、结构和功能适应外界环境，如种子萌发、植物开花、叶片脱落、植物生长等。
（5）光周期
生物体内有使它们响应24小时周期内光、暗长度变化的机制，称为光周期。植物感受光周期的部位是叶子。
植物种类 定义
长日植物 （或短夜植物） 只有当白昼时间超过一定的小时数才能开花的植物
短日植物 （或长夜植物） 只有在白昼时间短于一定小时数才能开花的植物
日中植物 有些植物只要温度适宜，成熟了就能开花，与日照时间长短无关
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
除了光，温度、重力等环境因素也会参与调节植物的生长发育
最适温度
较低温度
正常生长
重力环境
思考·讨论
温带地区，树木年复一年地加粗，构成一
圈圈的年轮，表现出季节周期性变化。
春天气候温和、雨量充沛，对树木的生长
有利，这是形成层细胞分裂旺盛，新产生
的细胞大而明显，导管又大又多，因此，
木材就显得颜色淡，质地松软，入夏以后，随着气温增高，雨量减少，特别是到秋天，天气渐冷，雨量更少，形成层活动减弱，分裂出的细胞形状小，加上细胞壁厚，导管又少，木材显得致密而坚硬，颜色也深
资料一
思考·讨论
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、蕙兰等就是
这样。
没有春化作用，植物只保持营养生长，不会开花结果。春化作用一般要在0~5℃保持40~50天，而高温或缺氧可解除春化作用。春化作用的感受器官是芽内的分生组织。
资料二
讨论
1.树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？
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？
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？
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
是植物应对恶劣环境的一种策略，植物在开花期是最脆弱的时候，如果不幸遇上低温，则很容易因无法抵抗寒冷而不开花或死亡。因此经过长久的演化，植物本身便发展处一个适应的策略，那就是等待寒冬过去之后再开花结实，以确保顺利繁衍后代
一串红、仙人掌等花卉需要在一定温度以上才能生长发育。
温度
（1）植物的生命活动（发芽、开花、落叶、休眠）追随季节的步伐。
（2）植物的代谢有旺盛和缓慢之分。
（3）植物的所有生理活动均在一定温度范围内进行。如种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等。
（4）植物分布的地域性很大程度由温度决定。
除上述提到的年轮的形成、春化作用外，温度还能够影响植物以下几个方面。
重力
（1）调节机理：植物根茎中具有感受重力的物质和细胞，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。
（2）调节方式：调节植物生长发育和形态建成。
（3）假说淀粉平衡石假说
重力方向改变
平衡石细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降
引起一系列信号分子的改变
如影响生长素的运输，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
三、植物生长的整体调控
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
环境因素
植物基因的表达
植物激素的产生和分布
植物生长、发育等生命活动
影响
调节
直接调控
作为信息分子影响
高等植物是由很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、细胞之间的协调和配合。植物生长发育的调控，是基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
思维导图
基因表达
激素调节
环境因素
（1）对于植物来说，光只能起提供能量的作用（ ）
（2）光敏色素是一种能接受光信号的分子（ ）
（3）植物的生长发育受到多种因素的调控（ ）
（4）激素的产生是基因表达调控的结果（ ）
基础检测
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