资源简介

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第4节
环境因素参与调节植物的生命活动
第五章
植物生命活动调节
唤醒沉睡的种子，
调控幼苗的生长。
引来繁花缀满枝，
瓜熟蒂落也有时。
靠的是雨露阳光，
离不开信息分子。
第四节环境因素参与调节植物的生命活动
1.通过对光调控植物生长发育的反应机制的讨论和案例分析，运用结构与功能相适应的解释光对植物生长发育的影响。
2.举例说出重力、温度参与调节植物的生命活动，认同生物与环境相适应的观点。
3.举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。
第五章
植物生命活动调节
问题探讨
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
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？
【答案】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”內，它的根、茎可能会怎样生长？为什么？
【答案】根和茎很可能会继续横向生长,因为太空中几乎没有重力。
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
思考.讨论
—光在植物生长发育中的调节作用
资料1
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得好一些。
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。
问题：
各种颜色的光均能促进莴苣种子萌发吗？
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
思考.讨论
—光在植物生长发育中的调节作用
红光和远红光处理对莴苣种子萌发的影响 处理 萌发率（%）
黑暗（对照） 8.5
红光 98
红光→远红光 54
红光→远红光→红光 100
红光→远红光→红光→远红光 43
红光→远红光→红光→远红光→红光 99
红光→远红光→红光→远红光→红光→远红光 54
红光→远红光→红光→远红光→红光→远红光→红光 98
问题： 你能从上述实验中得出什么结论
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
思考.讨论
—光在植物生长发育中的调节作用
光敏色素是色素蛋白复合体，存在两种可以相互转换的形式：Pr和Pfr
Pr
Pfr
红光
远红光
过渡： Pfr是怎样促进莴苣种子萌发的呢？
说明：Pfr吸收的远红光有特定波长范围，不是所有的红外光都被Pfr吸收。
分布：分布在植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
思考.讨论
—光在植物生长发育中的调节作用
Pr
Pfr
感受信号
传递信号
做出反应
生物学效应
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
思考.讨论
—光在植物生长发育中的调节作用
资料2
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
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
思考.讨论
—光在植物生长发育中的调节作用
资料3
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。
短日照植物（多春末夏初开花）起源于低纬度地区，而长日照植物（多秋季开花）则起源于高纬度地区。将长日照植物移栽到赤道地区一般很难开花；将短日照植物移栽在高纬度地区也很难开花。
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
思考.讨论
—光在植物生长发育中的调节作用
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？
【答案】不是。
2.从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响？
【答案】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。
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？
【答案】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
繁行后代，这也是植物对环境的适应。
第四节
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
光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程
植物能够感受光信号调整生长发育是因为植物体内具有能接受光信号的分子（光受体）
光敏色素（感受红光/远红光的光受体）接受光照后发生结构变化，这一变化的信息经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
第四节
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
植物体内还含有能感受蓝光的光受体
如前所述，部分植物开花与感受蓝光的光受体（隐花色素）有关，而胚芽鞘的向光生长则与感受蓝光的另一种光受体（向光素）有关。
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。
二 参与调节植物生命活动的其他环境因素
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
1、重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素
植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以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
促进生长
抑制生长
皮层
中柱
根冠
淀粉体
平衡石细胞
二 参与调节植物生命活动的其他环境因素
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
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
皮层
中柱
根冠
淀粉体
平衡石细胞
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
实验设计
—验证植物根向地性的感受部位在根冠
已有的研究表明，根是靠根冠中的细胞感受重力，从而引起向地性生长的。真的是这样吗？我们可以设计实验来进行验证。
提示：实验可以用刚刚萌发的玉米粒（实际上是颍果，农业上称为种子）为材料。为便于观察，可以在培养皿中铺上湿棉花，将刚萌发的玉米粒放在其中培养。为验证到底是否是根冠感受重力，引起根的向地生长，应该怎样设计实验组、对照组？
对照组：保留根冠
实验组：去除根冠
问题：
设计两组实验，能不能排除去除操作本身对根生长方向的影响？如果能请说明理由；如果不能请完善实验。
二 参与调节植物生命活动的其他环境因素
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
资料1 温带地区，树木年复一年地加粗，构成一圈圈的年轮，表现出季节周期性变化。年轮形成的原因是：在春夏季细胞分裂快、细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带；在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积较小，树干上形成颜色较深的带。
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。
讨论：
树木的年轮与季节性的温度变化有什么直接关系？
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？
【1答案】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答案】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。
二 参与调节植物生命活动的其他环境因素
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
2、温度
（1）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；
（2）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）植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行；
（4）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；
（5）植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
三 植物生长发育的整体调控
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
植物的生长、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的产生和分布，最终表现在器官和个体水平上的变化（基因表达调控、激素调节和环境因素调节）
植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处于在基因适时选择性表达的调控之下
激素在细胞间（器官间）之间传递信息以调控基因表达，从而起到调节作用；激素的产生、分布是基因表达调控的结果，也受到环境的影响
基因表达
植物激素
植物体各项生命活动
环境因素
调
控
调
控
影响
课堂小结
光对植物生长发育的调节
参与调节植物生命活动的其他环境因素
温度
重力
基因表达调控
植物生长发育的整体调控
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
环境因素调节
激素调节
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。( )
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。
×
√
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
√
答案
练习与应用
二、拓展应用
1.科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批萬苣种子进行处理，然后置于暗处。一段时间后，这些萬苣种子的发芽情况如下表所示。
(1)由上述实验结果可以得出什么结论
【答案】红光促进莴苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽。
(2)萬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，将萬苣种子置于自然光下而不是黑暗条件下，萬苣种子的发芽情况会如何？
【答案】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。
2.昙花一般夜间开花，受昼夜交替节律的影响。如果要让昙花白天开花，可尝试采取哪些措施？
【答案】可尝试进行遮光处理。
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
组别 光照射处理方式 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
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
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
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
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.细胞分裂素促进果实生长 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
B
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
C
A
A
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)比较曲线a、b、c与d可知_____对侧芽的生长有抑制作用，其中起作用的主要激素是______，而且_______（激素）能解除这种激素的抑制作用。在保留顶芽的情况下，除了c所采用的措施，还可通过喷施_________的化合物促进侧芽生长。
【答案】顶芽 生长素 细胞分裂素 赤霉素。
（2）比较曲线a与b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。
【答案】侧芽生长 分生。
（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。
【答案】生长素与赤霉素、细胞分裂素。
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动
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）。
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，15min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。结果如下图所示。
（1）对照组的实验结果说明了什么？
【答案】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。
（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？
【答案】在于旱条件下，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？
【答案】这些数据支持该观点。植物可以通过地下部分交流信息。
（4）在对6号植株进行干旱诱导后1h,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？
【答案】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。
第四节
环境因素参与调节植物的生命活动

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