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(共35张PPT)
第4节
环境因素参与调节植物的生命活动
向光侧
背光侧
光
茎的向光性
茎向光性
茎背地性
高等植物的生长发育是受环境因素调节的。光、温度、重力对植物生长发育的调节尤为重要。
植物生长发育的整体调控
参与调节植物生命活动的其他环境因素
光对植物生长发育的调节
目标一
目标二
目标三
目
录
CONTENTS
一、光对植物生长发育的调节
1. 光的作用
(1)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？
一、光对植物生长发育的调节
实例1
豆芽：无光条件
豆苗：有光条件
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：1、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。
一、光对植物生长发育的调节
实例2
莴苣种子
处理方法和时间
光对种子发芽的影响
光可以促进种子的萌发
一、光对植物生长发育的调节
实例2
光对种子萌发的影响
促进种子萌发
抑制种子萌发
光
有光才能萌发
有光萌发好些
(烟草、莴苣)
(早熟禾、毛蕊花)
(洋葱、番茄)
不是
思考：2、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？
推测：光本身是植物种子萌发过程中的一种调节因子。
一、光对植物生长发育的调节
实例3
红光和远红光对莴苣种子萌发的影响
黑暗
黑暗
红光
黑暗
红光
远红光
结论：红光可以促进莴苣种子萌发，远红光可以逆转上述结果
一、光对植物生长发育的调节
实例4
光调节植物开花
植物开花条件
菠菜
--白天超过13h
菊、水稻
--白天短于一定的时长
黄瓜、棉花
--与昼夜长短无关
结论：植物开花与光照长短有关
长日植物
短日植物
某种长日植物
某种短日植物
一、光对植物生长发育的调节
实例4
光调节植物开花
光周期为24h时
临界日长
临界日长
闪光
一、光对植物生长发育的调节
实例4
光调节植物开花
黑暗
黑暗
光照
临界日长
光照
短日植物
不开花
结论：植物的开花与日照长度无关，而是需要一定时长的持续夜长。
短日植物开花条件：
一个光周期内，黑暗时间长于一定时间
一个光周期
(长夜植物)
闪光
一、光对植物生长发育的调节
实例4
光调节植物开花
光照
黑暗
黑暗
光照
临界日长
长日照植物
开花
长日植物开花条件：
一个光周期内，黑暗时间短于一定时间
(短夜植物)
一、光对植物生长发育的调节
实例4
光调节植物开花
光照 黑暗
18h 6h
6h 6h
18h 18h 短日植物
长日植物
判断是否开花
（临界日长为12h）
×
√
×
√
×
√
一、光对植物生长发育的调节
实例5
红光和远红光调节植物开花
短日植物
红光
闪光
远红光
闪光
结论：红光可以影响植物开花，远红光可以逆转这个结果
一、光对植物生长发育的调节
实例6
光信号在植物体内的转换
由实验基本可知，感受光周期的部位是 ，影响部位是____________。
上部
下部
结论：光信号在植物体内转化为化学信号
实例2、3：光对种子萌发的影响
实例1：光对植物形态构建的影响
实例4、5：光对植物开花的影响
光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
光是如何调控植物生长发育的呢？
一、光对植物生长发育的调节
（1）植物如何感受光照的呢？如何区分红光和远红光？
（2）植物感受光信号后，如何转变为化学信号，调节生命活动？
实例6：光信号可以转变为化学信号
一、光对植物生长发育的调节
2. 光信号的作用机制
（1）植物如何感受光照的呢？如何区分红光和远红光？
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。
植物接受光信号的分子——光敏色素（其中的一种）
③结构:
感光区域
酶活性区域
生色团
一、光对植物生长发育的调节
2. 光信号的作用机制
效应
（如种子发芽、植株开花等）
植物接受光信号的分子——光敏色素（其中的一种）
④作用过程
激活型
失活型
RNA
DNA
翻译
②信号经过转导，传递到细胞核内
③
①
④
①光敏色素被激活，结构发生变化。
③细胞核内特定基因的转录变化
④表现出生物学效应
光敏色素
②反应过程
光
一、光对植物生长发育的调节
2. 光信号的作用机制
（2）植物感受光信号后，如何转变为化学信号，调节生命活动？
基因表达
生长素
②
①
③
④
光敏色素
光
生长素受体
生长素
生长素
受体
信号
转导
基因
表达
生物学效应
光
光敏
色素
信号
转导
基因
表达
生物学效应
环境或生理信号
受体→信号转导→基因表达→生物学效应
生长素
生长素
受体
信号
转导
基因
表达
生物学效应
光
光敏
色素
信号
转导
基因
表达
生物学效应
信号转导的一般过程
tip:植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体。
（ ）
（ ）（ ）
（ ）
（ ）
例题1、判断正误
（1）植物的种子萌发都需要在有光的条件下才能进行
（2）不同波长的光可作为信号调节植物细胞的分化
（3）植物感知光信号依赖的光敏色素结构上类似于光合色素
（4）光敏色素分布在类囊体膜上，能吸收红光调节植物生长
（5）只有红光和远红光可以作为信号调节植物生命活动，因为光敏色素主要吸收这两种光
×
√
×
×
×
例2、光敏色素是一类能接受光信号的分子，主要吸收红光和远红光，具有非活化态（Pr）和活化态（Pfr）两种类型。
农田中玉米-大豆间作时，高位作物（玉米）对低位作物（大豆）具有遮阴作用，严重时引发“荫蔽胁迫”，此时，低位植物体内的光敏色素及多种激素共同响应荫蔽胁迫。请回答下列问题。
(1)光敏色素是一类 （化学本质）。不同的光照条件能改变光敏色素的 ，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到 内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
蛋白质（色素—蛋白复合体）
空间结构
细胞核
(2)自然光被植物滤过后，其中红光（R）/远红光（FR）的值会下降，原因是 。发生荫蔽胁迫时，低位植物体内的光敏色素主要以 形式存在。此形式的光敏色素可 （选填“减弱”或“增强”）对光敏色素互作因子（PIFs）的抑制作用，有利于多种激素共同响应荫蔽胁迫。
植物叶片中的叶绿素（光合色素）吸收红光，几乎不吸收远红光
非活化态（Pr）
减弱
（3）荫蔽胁迫引发低位植物的下胚轴及茎秆等出现过度伸长，这有利于植物 _________________________________。
吸收更多光能
二、参与调节植物生命活动的其他因素
年轮的形成
实例7
二、参与调节植物生命活动的其他因素
年轮的形成
一年
春夏季
细胞分裂快，细胞体积大
颜色较浅的带
秋冬季
细胞分裂慢，细胞体积较小
颜色较深的带
影响因素：
温度
酶活性高
酶活性低
实例7
二、参与调节植物生命活动的其他因素
1、温度
实例8
春化作用
冬小麦：9-10月播种，经过冬天的低温后，来年春天开花结实。
在春季补种冬小麦，会使麦苗夏季旺长却不开花或者开花太晚，造成减产；但如果将小麦低温（0-5℃）处理一段时间，小麦就会抽穗。
资料：小麦开花的适宜温度15-25℃
思考：春化作用对于它们适应所生存的环境有什么意义？
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。
二、参与调节植物生命活动的其他因素
1、温度
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？
①植物“午休”现象，气孔关闭；
②叶片变黄、脱落；
③植物分布的地域性
总结：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因素
2、重力
实例9：植物的向重力性
生长素多→抑制生长
思考：植物如何感受重力作用，从而使生长素有远地侧向近地侧运输？
二、参与调节植物生命活动的其他因素
IAA
IAA
IAA
① “淀粉—平衡石假说 ”
Ⅰ.根尖垂直放置时
① 生长素运往根冠。
② 根尖垂直放置时，淀粉体均匀分布在平衡石细胞底部的内质网上，内质网释放吸引IAA向细胞底部聚集，内质网两侧压力相当，细胞底部生长素分布均匀，均匀地运往伸长区。
伸长区
根冠
淀粉粒
二、参与调节植物生命活动的其他因素
Ⅱ.根尖水平放置时
① 根尖水平放置时，淀粉体沉降到近地侧，该侧内质网压力更大，释放信号更多，吸引生长素聚集在近地侧。
② 近地侧运输更多生长素至伸长区。
③ 伸长区生长素分布不均匀，高浓度生长素抑制近地侧根尖生长。
① “淀粉—平衡石假说 ”
②验证实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
Ⅰ、实验设计
根冠的有无
根的生长方向
自变量：
因变量：
变量
材料：完整的刚刚萌发玉米种子
二、参与调节植物生命活动的其他因素
Ⅱ、实验步骤
处理 预期结果
切去不同长度的根尖端
硝酸银灼烧根尖
a、 减法原理
哪怕仅切掉0.5 mm，根依然失去了向地性
结果类似
b、加法原理
处理 预期结果
待切去尖端后的根尖重新长出尖端
恢复向地性
②验证实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
二、参与调节植物生命活动的其他因素
三、植物生长发育的整体调控
基因表达
植物生命活动调节
环境因素
光
温度
重力
植物激素
生长素
赤霉素
乙烯
细胞分裂素
脱落酸
控制
影响
影响
影响分布

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