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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
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
【问题探讨】
　　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。
　　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？
　　茎和根很可能会继续横向生长；因为太空中几乎没有重力。
讨论
　　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，根则会弯曲向下生长。
茎向上生长
　【资料1】有些植物（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得好一些，还有些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发则受到光的抑制。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。
　　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。光参与调节许多植物的种子萌发过程。
讨论
　 　一、光对植物生长发育的调节
　　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。
　 　一、光对植物生长发育的调节
讨论
　【资料2】豆芽是在黑暗的环境中培育的，它的细胞中不含有叶绿素，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
黑暗条件
豆苗
有光条件
　　科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批莴苣种子进行处理，然置于暗处。一段时间后，这些莴苣种子的发芽情况如下表所示。
组别 光照处理方式 发芽情况
对照组 无光照 不发芽
组1 红光 发芽
组2 红光→红外光 不发芽
组3 红光→红外光→红光 发芽
组4 红光→红外光→红光→红外光 不发芽
　　（1）由上述实验结果可以得出什么结论
　　红光促进莴苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽。
　 　拓展应用
　 　拓展应用
　　红光（660nm）促进莴苣种子发芽，但这种作用被远红光（730nm）所逆转。若反复使用红光和远红光，其作用效果取决于最后一次处理的光质。
　　（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？
　　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。
组别 光照处理方式 发芽情况
对照组 无光照 不发芽
组1 红光 发芽
组2 红光→红外光 不发芽
组3 红光→红外光→红光 发芽
组4 红光→红外光→红光→红外光 不发芽
　 　拓展应用
　　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；与植物激素的分泌有关。
　 　一、光对植物生长发育的调节
讨论
　【资料3】很多植物的开花与昼夜长短有光。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。。
　　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
讨论
　　1．光对植物生长发育的作用
　　（1）光是植物进行光合作用的＿＿＿来源。
　　（2）光作为一种＿＿＿，影响、调控植物生长、发育的全过程。
　 　一、光对植物生长发育的调节
能量
信号
　　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
　　（1）化学本质：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
　　（2）分布：植物的各个部位，其中在＿＿＿＿＿的细胞内比较丰富。
　　（3）吸收光的类型： 主要是＿＿＿＿＿＿＿。
　 　一、光对植物生长发育的调节
蛋白质(色素—蛋白复合体)
分生组织
红光和远红光
　　光敏色素有Pr和Pfr两种状态，能够相互转换。Pr在红光照射下快速变为Pfr，Pfr在远红光的照射下慢慢变为Pr。可被光诱导萌发的种子当 Pfr 浓度累积到一定量时，便启动萌发过程。
　　（4）作用机理
　 　一、光对植物生长发育的调节
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
　　1．植物生长离不开光，下列说法错误的是（　　）
　　A．光可以影响种子的萌发
　　B．光往往对植物繁殖有重要影响
　　C．光影响基因表达
　　D．光是光合作用光反应的信号
即 时 巩 固
D
　　1．光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。下列有关说法错误的是（　　）
　　A．多数植物的种子在有光的条件下才能萌发
　　B．光敏色素是一类蛋白质，在受到光照刺激时，结构会发生改变
　　C．有些植物的开花与昼夜长短有关系
　　D．植物的向光性生长是植物对光刺激的反应
即 时 巩 固
A
　　【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。年轮出现的原因是：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。
　 　二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
　　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。
讨论
　　【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。
　 　二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
　　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。
讨论
冬小麦要经历春化作用才能开花
蕙兰
　 　二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
　　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？
　　如夏日正午温度高，蒸腾作用旺盛，气孔关闭，CO2进入叶片受阻，光合作用反而减弱。
讨论
　　1．温度
　　（1）随着季节轮回，气温周期性变化，植物＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿，生命活动的节奏追随着季节的步伐。
　　（2）随着昼夜交替，气温午高夜低，植物的代谢也会有＿＿＿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。
发芽
开花
落叶
休眠
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
　 　二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
　 　二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
　　2．重力
　　（1）重力是调节植物＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿的重要环境因素。
　　（2）实例：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
生长发育
形态建成
　 　二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
根向地、茎背地生长
　　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．重力
　　（3）调节机理
　 　二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
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
造成生长素分布不均衡
调节植物的生长方向
　　2．重力
　　（4）淀粉—平衡石假说
　 　二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
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
对植物生长产生影响
皮层
中柱
根冠
淀粉体
平衡石细胞
促进生长
抑制生长
　　1．基因表达调控
　　＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
　　2．激素调节
激素作为＿＿＿＿＿，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＿＿＿＿＿＿＿＿的结果，也受到＿＿＿＿＿＿的影响。
　　3．环境因素调节
　　在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上是植物响应＿＿＿＿＿＿，调控＿＿＿＿＿＿以及＿＿＿＿＿＿＿＿＿，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
基因适时选择性表达
信息分子
基因表达
基因表达调控
环境因素
基因表达
激素产生、分布
环境变化
　 　设计实验，验证植物根向地性的感受部位在根冠
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
（可采用切除根冠的方法进行处理）
（可通过观察玉米根尖是否向下弯曲生长来对因变量进行观测）
发芽的玉米粒
　 　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。
　　3．下列与年轮的形成有关的描述，错误的是（　　）
　　A．多年生木本植物年轮的形成主要与气温的变化有关
　　B．春夏季温度较高，细胞分裂快，细胞体积大，在树干上形成颜色浅的带
　　C．年轮的一环就是植物一年增长的部分
　　D．多年生木本植物都有年轮
即 时 巩 固
D
　　4．“淀粉—平衡石假说”是被普遍承认的一种解释重力对植物生长调节的机制。下列说法错误的是（　　）
　　A．植物对重力的感受是通过平衡石细胞来实现的
　　B．根尖中的平衡石细胞位于根尖的分生区
　　C．平衡石细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降
　　D．平衡石细胞可将重力信号转化为运输生长素的信号
即 时 巩 固
B
　　5．某些植物必须经过春化作用（低温诱导促使植物开花）才能开花结实。下表是对冬小麦进行春化处理的研究结果。以下对研究结果的分析错误的是（　　）
　　
　　A．决定冬小麦抽穗开花的环境因素是温度
　　B．高温可以解除冬小麦的春化作用
　　C．春化作用产生的特殊蛋白质是低温诱导基因突变的结果
　　D．北方春季补种的冬小麦只会长苗不会开花结果
即 时 巩 固
C
处理方式 未经低温处理 经低温处理 先低温处理后高温处理
检测结果 没有某些特殊蛋白质 有某些特殊蛋白质 出现某些特殊蛋白质，高温处理后这些蛋白质消失
现　　象 不能抽穗开花 抽穗开花 不能抽穗开花
　 　P109　练习与应用
　　一、概念检测
　　1．一颗小小的望天树种子可以生长发育成参天大树。判断下列相关表述是否正确。
　　（1）它的生长发育完全由植物激素控制。（　　）
　　（2）调控它生长发育的环境因素有光照、温度、重力等。（　　）
　　（3）它的生长发育是基因表达调控的结果。（　　）



　 　P109　练习与应用
　　一、概念检测
　　2．请用恰当的方式表示调节植物生长发育的环境因素、植物激素和基因表达的关系。
　 　P111　复习与提高
　　一、选择题
　　1．园林工人为使灌木围成的绿篱长得茂密、整齐，需要对绿篱定期修剪，其目的是 （ ）
　　A．抑制侧芽生长 B．抑制顶端优势
　C．抑制向光性生长 D．抑制其开花结果
B
　 　P111　复习与提高
　　一、选择题
　　2．用适宜浓度的生长素处理未受粉的番茄雌蕊柱头，可得到无子番茄，这种果实细胞中的染色体数目为 （ ）
　　A．与卵细胞染色体数目一样
　　B．是受精卵染色体数目一半
　 C．与体细胞中染色体数目一样
　　D．比受精卵染色体数目多一倍
C
　 　P111　复习与提高
　　一、选择题
　　3．以下关于植物激素的说法，错误的是（ ）
　A．植物激素能促进植物生长
　B．植物激素是一类化学物质
　C．植物激素在植物体内含量很少
　 D．植物激素不直接参与细胞内的代谢活动
A
　 　P111　复习与提高
　　一、选择题
　　4．果实的生长发育和成熟，受多种激素调节。下列叙述正确的是（ ）
　 A．赤霉素促进果实发育
　B．乙烯抑制果实的生长和成熟
　C．脱落酸促进细胞分裂和果实脱落
　D．生长素对果实的发育和成熟没有影响
A
　 　P111　复习与提高
　　二、非选择题
　　1．研究人员进行了多种植物激素对豌豆植株侧芽生长影响的实验，结果如图所示。
　　（1）在保留顶芽的情况下，除了c（3）所采用的措施，还可通过喷施＿＿＿＿＿＿的化合物促进侧芽生长。
　　（2）比较曲线a（5）与b（4）可知，赤霉素能明显促进 ＿＿＿＿＿ 。推测：在完整豌豆植株的顶芽中，赤霉素产生于＿＿＿＿组织。
　　（3）据图中信息，推测侧芽生长速度不同的原因是侧芽内＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿浓度或比例的改变。
赤霉素
侧芽生长
分生
生长素与赤霉素、
细胞分裂素
　　用高浓度的甘露醇浇灌（高渗透压，模拟干旱）来刺激6号植株，15 min后，测定所有植株的气孔开放度。对照组是用水浇灌6号植株。结果如右图所示。
　 　P111　复习与提高
　　2．当干旱发生时，植物之间是否会交流信息呢？如果有信息交流，是通过地上信号还是地下信号呢？为了探究这些问题，有研究者设计了如下实验。将11株盆栽豌豆等距排列，6 11号植株在根部有管子相通，这样在不移动土壤的情况下，化学信息可以通过管子进行交流；1 6号的根部不联系（如下图）。
　　（1）对照组的实验结果说明了什么？
　　对照组的结果说明，在不受干旱胁迫时，各植株的气孔开放度无显著差异。
　 　P111　复习与提高
　　（2）在干旱条件下，6 8号植株与9 11号植株相比，气孔的开放度有什么不一样？
　　在干旱条件下，6～8号植株的气孔开放度显著低于9～11号，且越远离6号的植株的气孔开放度越大。
　　（3）这些数据支持“当干旱发生时，植物之间会交流信息”这一观点吗？如果会，是通过地上部分还是地下部分交流信息的？
　　这些数据支持该观点。植物可以通过地下部分交流信息。
　 　P111　复习与提高
　 　P111　复习与提高
　　对6号植株进行持续1h的干旱胁迫，该植株根部会源源不断地产生胁迫信号，通过地下通路传递给7～11号植株；这些植株的根部感知到该信号，作出关闭气孔的响应，以避免散失不必要的水分。
　　（4）在对6号植株进行干旱诱导后1 h，再次测定所有植株的气孔开放度，发现6～11号植株的气孔大多数都关闭了。这是为什么？
　
思维导图 晨读必背
　　1．光敏色素的化学本质是一类蛋白质（色素—蛋白复合体）。
　　2．参与植物生命活动调节的环境因素主要有光、重力和温度等。
　　3．在受到光照射时，光敏色素的结构发生变化的信息会传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
　　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完成的，它们相互作用、协调配合。
作业：完成课后相关练习

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