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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：
1.说明光对植物生长发育的调节作用。
2.简述温度、重力等参与调节植物生命活动。
3.说明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系。
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？
2. 如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它们的根、茎可能会怎样生长？为什么？
根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎没有重力。
由重力因素调节的
问题探讨
高等植物的生长发育是受环境因素调节的
对于植物来说，光只是起提供能量的作用吗？
光、温度、重力对植物生长发育的调节尤为重要。
光是植物进行光合作用的能量来源。
01
02
03
光
温度
重力
向光侧
背光侧
光
茎的向光性
光的作用：引起胚芽鞘尖端生长素发生横向运输
光还能调节植物的哪些生命活动呢？
一、光对植物生长发育的调节
【思考·讨论】 光在植物生长发育中的作用
①少数种子→有光才萌发。
资料1
②有些种子→有光条件下萌发的更好。
③有些种子→萌发受光到的抑制
讨论1：那些需要光才萌发的种子是需要
光照给种子萌发提供能量吗？
不是，光本身是植物萌发过程中的一种调节因子。
结论：光影响种子萌发
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。
为什么这些种子需要光才能萌发？
一、光对植物生长发育的调节
种子储藏营养少，故需一萌发便能进行光合作用合成有机物，维持幼苗的生长。
一、光对植物生长发育的调节
豆芽是在黑暗的环境中培育的,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
讨论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。
黄豆芽
结论：光影响植物的颜色和形态建成
绿豆苗
一、光对植物生长发育的调节
①很多植物开花与昼夜长短有关。
资料3
②有些植物开花与昼夜长短无关。
讨论3：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？
→是光照时长(黑暗时长)在起作用，这与植物激素的分泌有关
结论：光影响植物开花
菠菜白天长度超13小时才开花
菊、水稻白天短于一定时长才开花
到底是日照长度还是黑暗时间长度影响植物开花？
【拓展】植物的光周期
光周期：一日之内光照时间长短的变化，即在白昼与黑夜循环中日照长短的变化。
光照
黑暗
黑暗
光照
临界日长
→无论是长日照植物还是短日照植物，感受光周期刺激的部位都是叶片。
长日照植物：每天光期12个小时以上（超过临界日长）并经过一定天数才能开花。
短日照植物：每天光期12个小时以内（短于临界日长）并经一定天数后才能开花。
日中性植物：对光不敏感，任何日照长度条件下都能开花。
思考1：分析A组和B组，可判断该植物为 植物。
思考2：分析A组和C组，能得出什么结论？
该植物 （是/不是）通过感受持续光照来调节开花的。
思考3：分析A组和D组，能得出什么结论？
该植物是通过感受 来调节开花
不是
持续黑暗
短日照
到底是日照长度还是黑暗时间长度影响植物开花？
推测: 一个周期中连续黑暗时间决定是否开花。
1、光对植物生长发育的两种作用
（1）光合作用的能量来源；
（2）作为信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
思考：植物能对光作出反应，表明植物可以感知光信号，并据此整生长发育，那么植物是怎样感受到光照的呢？
一、光对植物生长发育的调节
2.光敏色素化本质：
3.分布：
4.吸收光的类型：
1.植物具有接受光信号的分子：
蛋白质(色素—蛋白复合体)
植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。
主要是红光和远红光。
一.光对植物生长发育的调节
光敏色素（其中的一种）
一、光对植物生长发育的调节
主要吸收
红光和远红光
光受体
向光素
隐花色素
光敏色素
UV-B 受体
蓝光受体
主要吸收蓝光
相关信息：植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体。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。
一、光对植物生长发育的调节
(1)化学本质：
(2)分布：
(3)吸收光的类型：
蛋白质(色素—蛋白复合体)
植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。
主要是红光和远红光。
2、光敏色素
Pr
Pfr
（生理失活型）
（生理激活型）
感受信号
传导信号
发生反应
光照射
①光敏色素被激活结构发生变化
②信号经过转导，传递到细胞核内
DNA
③细胞核内特定基因的转录变化
RNA
翻译
④表现出
生物学效应
一、光对植物生长发育的调节
3、光调控植物生长发育的反应机制
(1)感受信号
(2)传导信号
(3)发生反应,表现出生物学效应
植物生
长发育
植物
激素
特异
受体
信号
转导
调控基
因表达
细胞分裂
细胞伸长
细胞分化
细胞死亡
植物生
长发育
光
光敏色素(光受体)
信号
转导
调控基
因表达
生物学效应
植物激素与光的机制对比
（1）光敏色素，光的受体，传递信息，光仅是一种信号。
一、光对植物生长发育的调节
光敏色素与光合色素的作用有什么区别？分布和本质有什么不同？
（2）光合色素，能吸收、传递并转化光能，储存在有机物
（1）光敏色素，植物各个部位，色素—蛋白复合体
（2）光合色素，植物叶绿体，叶绿素和类胡萝卜素
(1)对植物来说，光只是提供能量(　　)
(2)光敏色素是一类色素—蛋白复合体(　　)
(3)接受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化(　　)
×
√
√
习题检测
1.下列关于光对植物生长发育的影响的叙述，不正确的是
A.光能够影响植物种子的萌发
B.植物的向光性生长是植物对光刺激的反应
C.对植物来说，光只是起提供能量的作用
D.光可作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程
C
2.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
B
习题检测
目录
02
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
一、光对植物生长发育的调节
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。
温度和重力因素是如何参与植物生命活动的调节的呢？
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
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：
①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；
②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。
宽带
细带
讨论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。
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
资料1：有些植物在生长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、蕙兰就是这样。
讨论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。
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
资料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？
②叶片变黄、脱落：落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。
①光合作用：夏季中午温度过高，植物为了防止失水过多，气孔关闭，CO2进入叶片减少，光合作用减弱。
参与调节植物生命活动的其他环境因素
——温度
(1)随着季节轮回，气温___________，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_________，植物的______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；
周期性变化
发芽
开花
落叶
休眠
午高夜低
代谢
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
1. 温度参与植物生长发育的调节
（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均在一定温度范围内进行，温度通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等调节植物的生长发育。
（4）植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
阔叶林
重力
A
B
C
D
远地侧
近地侧
根：深扎根，利于吸收水分和无机盐；
茎：将枝条伸向天空，利于吸收阳光进行光合作用。
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
重力是调节植物___________和__________的重要环境因素。
生长发育
形态建成
(2)调节机理：
植物的根、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
根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？
重力是如何感受和转化的？？又是怎么调节植物的生长发育？？
重力调节植物生长方向的机制：
二
参与调节植物生命活动的其他环境因素——重力
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。
平衡石原指甲壳类动物器官中一种管理平衡的沙粒。
植物的平衡石是指淀粉体 — —一种充满淀粉粒的质体。
根部的平衡石在根冠中，茎部的平衡石分布在维管束周围的1～2层细胞中。
在重力影响下，平衡石会下沉到细胞底部，刺激内质网释放出Ca 2+ 。
内质网释放Ca2+到细胞质内，Ca2+和钙调素结合，激活细胞下侧的钙泵和生长素泵，钙泵将Ca2+运到细胞壁，生长素泵将生长素运到细胞壁，于是细胞下侧积累过多Ca 2+和生长素，抑制伸长区伸长，而上侧生长素较少，生长正常，上侧生长快，下侧生长慢，所以根就向重力方向
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。
被普遍承认的一种解释重力对植物生长调节的机制
平衡石细胞
淀粉体（重力反应器）
→感受重力的部位在根冠
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
淀粉—平衡石假说：
Ⅰ.根尖垂直放置时
①根尖垂直放置，淀粉体均匀分布
在平衡石细胞底部的内质网上，
②内质网两侧压力相当，均匀释放
Ca2+，Ca2+与钙调蛋白结合后活化
IAA泵，并将IAA均匀运往伸长区。
③ 两侧均匀生长。
IAA
IAA
IAA
伸长区
根冠
淀粉体
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
淀粉—平衡石假说：
Ⅰ.根尖水平放置时
① 根横放时，淀粉体下沉在细胞
近地侧的内质网上
② 诱导该侧内质网释放更多Ca2+
到细胞质基质，Ca2+与钙调蛋白
结合后活化IAA泵
③ 使近地侧积累较多IAA。抑制近地侧生长。
伸长区
根冠
淀粉体
重力
重力
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
如通过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
垂直
水平
（2）“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
设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
根冠的有无
自变量：
根的生长方向
对照组：完整的刚刚萌发玉米种子
因变量：
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？
发芽的玉米粒
研究表明：平衡石细胞和感受重力的部位在根冠。
处理 预期结果
切去不同长度的根尖端
硝酸银灼烧根尖
① 减法原理
哪怕仅切掉0.5 mm，根依然失去了向地性
根失去向地性
② 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
设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
实验组：
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，随机均分的甲、乙两组；
②甲组去除玉米粒的根冠，乙组玉米粒不作处理，分别放在两个含湿棉花的培养皿中；
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。
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。
预期结果：
设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
1. 高等植物是由许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。
基因
选择性表达
细胞
器官
个体的生长、发育、繁殖、休眠
影响
环境
影响
影响
调控
调控
响应
调控
激素
传递信息
2. 植物生长发育的调控，是由基因表达的调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
植物生长发育
基因表达
植物激素
影响
调控
环境因素
（光、温度、重力等
改变分布
影响表达
生长素、赤霉素、乙烯、
细胞分裂素、脱落酸等
（1）基因表达调控
植物细胞里储存着全套基因，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，都处在基因适时选择性表达的调控之下。
（2）激素调节
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。同时，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。
（3）环境因素调节
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。
植物生长发育
基因表达调控
激素
调节
环境因素调节
植物细胞里储存着全套基因
基因适时选择性表达
植物的生长、发育、繁殖、休眠等。
调控
激素是信息分子
传递信息
细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调
影响
调控激素产生和分布
环境变化
植物响应
调控基因表达以及激素的产生、分布
器官和个体水平上的变化
高等植物的正常生长发育需要各个器官、组织和细胞之间的协调和配合。
植物生长发育的整体调控
(1)春化作用是指植物开花需经一定光照时长的诱导 ( 　　)
(2)重力可调节植物生长发育，但与植物形态建成无关 (　 　)
(3)高等植物正常生长发育需要各个器官、组织、细胞之间的协调和配合 (　 　
(4)植物的生长发育完全由植物激素调控 (　 　)
×
×
√
×
1.植物激素几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动（ ）
2.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（ ）
√
×
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。（ ）
一、概念检测(课本109页)



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。
植物激素
基因表达
环境因素

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