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(共47张PPT)
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
目标
01
02
03
通过光、温度参与植物生长发育调节的实例分析，培养用逻辑思维解决问题的能力。(科学思维)
通过光、温度、重力等环境因素参与调节
植物的生长发育，形成稳态与平衡观。
(生命观念)
基于光、温度和重力等环境因素对植物生长发育影响的认识，分析解决生产和生活中的一些实际问题。(社会责任)
学习目标
情景材料一
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。
问题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
问题2: 如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它的根、茎可能怎样生长？为什么？
茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长
茎和根的生长是受哪种因素调节的？
受重力因素调节的
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。
问题3: 除了重力，还有哪些环境因素参与调节植物的生命活动？
情景材料二
待到秋来九月八，我花开后百花杀。
冲天香阵透长安，满城尽带黄金甲。
《不第后赋菊》
黄巢[唐]
问题4: 菊花本在秋天开放，但现在一年四季你都可以看到色彩斑斓的菊花，同学们影响植物开花的因素有哪些？
光、温度、水肥、土壤、植物激素
通过以上学习我们知道，高等植物的生命活动除了依靠激素调节，同时受环境因素调节。光、温度、重力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
问题5: 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？
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
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合作探究一：请同学们自主阅读教材P105思考讨论，小组合作完成以下问题。
从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么响影
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？
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？
一、光对植物生长发育的调节
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。
不萌发
早熟禾、毛蕊花
有光比无光萌发更好
洋葱、番茄
萌发
烟草、莴苣
萌发
光抑制种子萌发
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
问题6: 光照是为了给种子萌发提供能量吗
【资料1】
一、光对植物生长发育的调节
【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。
动态图
问题7: 从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么响影
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
【资料3】
① 很多植物的开花与昼夜长短有关。
白天长度超过13小时才开花
白天短于一定时长才开花
菊
水稻
菠菜
② 很多植物的开花与昼夜长短无关。
黄瓜
向日葵
棉花
问题8: 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？
一、光对植物生长发育的调节
问题8: 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？
是光照时长(黑暗时长)在起作用；与植物激素的分泌有关。
处理 火龙果开花朵数
补光6小时 54
补光5小时 47
补光4小时 44
不补光 9
问题9: 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？
一、光对植物生长发育的调节
问题9: 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？
①光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
植株
生长
开花
衰老
种子
萌发
均受到
光的调控
②光是植物进行光合作用的能量来源；
1.光对植物生长发育的作用：
光敏色素主要本质是什么？吸收哪种光？
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合作探究二：请同学们自主阅读教材P106，小组合作完成以下问题。
光敏色素分布在哪？光敏色素如何调控植物生长发育的？
参照教材图5－12，尝试用文字和箭头构建光信号转换过程模型。
光敏色素与光合色素的作用有什么区别？还有哪些方面不同？
一、光对植物生长发育的调节
一、光对植物生长发育的调节
2.光信号传导的结构基础——光敏色素：
红光
远红光
光敏色素
激活态
光敏色素主要吸收红光和远红光。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。
问题10: 参照教材图5－12，尝试用文字和箭头构建光信号转换过程模型。
(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
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
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）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
（3）细胞核内特定基因的转录变化
（4）表现出生物学效应
光信号
激活
光敏色素
信息传递系统
细胞核
影响特定基因表达
（DNA→mRNA）
翻译
生物学效应（蛋白质）
　实战训练　
1.植物的开花与光照时长(黑暗时长)有关。研究人员对A、B两种植物进行如下处理，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A.满足短日照条件下，闪光打断黑暗时间，不会影响A植物的开花
B.满足长日照条件下，短暂暗处理打断光照时间，会抑制B植物开花
C.3组与4组对比，可得出导致A植物开花的条件是长时间的连续黑暗
D.据图分析，导致B植物开花的条件更为关键的是短时间的连续黑暗
　实战训练　
2.植物光敏色素是一类色素—蛋白复合体，有红光吸收型(Pr)和远红光吸收型(Pfr)。无活性的Pr在细胞质中合成，接受红光刺激后可转化为有活性的Pfr并转移到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。下列叙述错误的是（ ）
A.光敏色素分布在植物的各个部位，分生组织中尤为丰富
B.光敏色素接受光刺激后传递信号，影响相关基因的表达
C.Pfr和Pr活性不同是由于其空间结构不同
D.在光合作用中，光敏色素能够吸收、传递、转化光能
问题11: 光敏色素与光合色素的作用有什么区别？还有哪些方面不同？
光敏色素
光合色素
光敏色素是光的受体。光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
光合色素是在光合作用中参与吸收、传递并转化光能等的作用，包括叶绿素和类胡萝卜素等。光是植物进行光合作用的能量来源
一、光对植物生长发育的调节
问题11: 光敏色素与光合色素的作用有什么区别？还有哪些方面不同？
问题12: 通过以上学习，我们知道光调节植物的生长发育的机理，那么温度和重力是如何参与植物生命活动调节呢？
树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？
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合作探究三：请同学们自主阅读教材P107思考讨论，小组合作完成以下问题。
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？
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？
一、光对植物生长发育的调节
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，树木年复一年的加粗，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 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 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。
1.温度参与植物生长发育的调节
问题13: 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。
宽带
细带
【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。
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
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。
问题14: 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？
问题15: 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？
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
光合作用: 夏日正午光照充足，但因蒸腾作用强，气孔关闭，CO2进入叶片受阻，光合作用反而弱。
叶片变黄、脱落: 落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。
西双版纳热带季雨林
亚热带常绿阔叶林
落叶阔叶林
针叶林
植物的地域性分布
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
调节一
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。
调节二
植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
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
根总是向地生长的意义是什么？
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合作探究三：请同学们自主阅读教材P107，小组合作完成以下问题。
重力是如何进行调节使根向地生长的呢？
根、茎中感受重力的物质和细胞是什么？
请用文字和箭头的方式恰当的表示环境因素、植物激素和基因表达之间的关系？　
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.重力参与植物生长发育的调节
问题16: 根总是向地生长的意义是什么？
充分扎入土壤吸收物质
问题17: 重力是如何进行调节使根向地生长的呢？
重力信号
根、茎中感受重力的物质和细胞
运输生长素的信号
生长素分布不均匀
问题18: 根、茎中感受重力的物质和细胞是什么？
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
问题18: 根、茎中感受重力的物质和细胞是什么？
重力信号
根、茎中感受重力的物质和细胞
运输生长素的信号
生长素分布不均匀
平衡石细胞（含“淀粉体”）
“淀粉体”沿着重力方向沉降
淀粉—平衡石假说
　实战训练　
3.“淀粉—平衡石假说”认为，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。在垂直放置的根中，平衡石停留在根冠细胞的基部，导致由中柱运来的IAA在根冠均等分布(如图1)；在水平放置的根中，平衡石停留在根冠细胞的近地侧，导致根冠远地侧的IAA向近地侧运输(如图2)。下列分析正确的是( )
　实战训练　
A.重力是调节植物生长发育和形态建成的唯一重要环境因素
B.在水平放置的根中，近地侧生长慢的原因是其IAA浓度高于远地侧
C.IAA在根部只能从形态学上端(根冠)向形态学下端(伸长区)运输
D.根向重力生长与平衡石细胞中的淀粉体将重力信号转换成合成生长素
的信号有关
问题19: 请用文字和箭头的方式恰当的表示环境因素、植物激素和基因表达之间的关系？
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
问题19: 请用文字和箭头的方式恰当的表示环境因素、植物激素和基因表达之间的关系？
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
　实战训练　
A.图中a、b、c依次代表植物激素、基因和环境因素
B.单侧光照可以影响生长素在胚芽鞘伸长区的横向运输体现c改变a的分布
C.赤霉素调控萌发大麦种子α-淀粉酶基因表达体现a对b的影响
D.a的产生和分布是b调控的结果，也受到c的影响
4.植物的生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的(三者关系如图所示)。下列说法不正确的是（ ）
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
影响
调控激素产生和分布
传递信息
细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调
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
三、植物生长发育的整体调控
课外实践
【设计实验】验证植物根向地性的感受部位在根冠
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
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？
课外实践
【设计实验】验证植物根向地性的感受部位在根冠
设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
处理 预期结果
切去不同长度的根尖端 哪怕仅切掉0.5 mm，根依然失去了向地性
硝酸银灼烧根尖 结果类似
—— 减法原理
设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
—— 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
　实战训练　
5．被称为“中国第一棉”的新疆棉，以绒长、品质好、产量高而著称于世。新疆日照时间长，昼夜温差大，气候比较干旱，土壤多为沙质土壤，加上植物激素的使用，均为棉花的高产创造有利条件。下列有关叙述错误的是（ ）
A．生长素能提高棉花细胞内化学反应速度
B．棉花衰老细胞中ATP分解速率等于其合成速率
C．光除了为新疆棉提供能量外，还能作为信息分子调控其生长发育D．疏松的沙质土壤有利于根的有氧呼吸，促进根吸收更多的矿质营养
　实战训练　
6．下列关于植物激素或植物生长调节剂的叙述，错误的是（ ）①棉花植株的顶端优势与生长素的极性运输有关②赤霉素可抑制种子萌发，脱落酸可促进种子萌发③油菜素内脂参与细胞代谢时，具有微量高效的特点④黄瓜茎端脱落酸与赤霉素比值较低时有利于分化形成雌花⑤光照、温度等环境因子的变化会影响植株内植物激素的合成
A．①②⑤ B．①③④ C．②③④ D．③④⑤
　实战训练　
7．高等植物的生长发育受到环境因素调节，光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要，请判断下列说法错误的有几项（ ）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，主要吸收红光和远红光③接受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化④植物分布的地域性很大程度上就是由光照决定的⑤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⑥年轮、春化作用均能说明温度参与植物生长发育的调节⑦植物对重力的感受可能是通过平衡石细胞来实现的
A．二项 B．四项 C．五项 D．六项
　实战训练　
8．光是影响植物生命活动的重要环境因子之一，有大量证据表明，当叶片捕获的能量超过暗反应碳同化的能量时，过剩光能会导致活性氧生成量的急剧增加，活性氧分子的大量存在能够致使色素氧化或类囊体伤害，这种现象称为光抑制。叶片刚伸出时位于冠层顶部或枝条先端，容易暴露在强光下。但是，植物在进化过程中形成了一系列适应强光的机制。下列有关叙述错误的是（ ）
A．光抑制主要通过减弱光反应，进而影响暗反应
B．幼叶不容易发生光抑制可能与其色素量低和捕获光能少有关
C．植物经过长期进化，幼叶与叶柄的夹角小于成熟叶以适应强光
D．经济林种植为降低光抑制可选择阴生植物品种
　实战训练　
9．植物在环境温度升高时的形态改变被称为热形态建成。环境温度升高时转录因子PIF4能直接结合生长素合成相关基因，促进生长素合成，导致下胚轴伸长。下列说法正确的是（　　）
A．生长素只分布在植物生长旺盛的部位
B．植物热形态建成是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的
C．在确定下胚轴伸长的机制时，不需要对其它植物激素的含量变化进行研究
D．在植物体内，生长素为细胞伸长生长提供物质和能量，导致下胚轴伸长
　实战训练　
10．植物激素在植物生命活动的调节中发挥重要作用。实验发现，激素甲可延缓叶片衰老，促进侧枝生长；乙可促进种子萌发，解除休眠；丙常用于诱导无籽番茄；丁可引起气孔迅速关闭。上述激素分别是生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸四种中的一种。下列叙述错误的是（　　）
A．甲主要在根尖合成
B．经乙处理后提高了植物的抗逆性
C．组培时适当提高丙的比例有利于诱导生根
D．丁的受体功能障碍时，种子的休眠时间缩短
　实战训练　
11．“鹅黄抹顶掌中呈，秀体玲珑玉杖轻。豆瓣初开酣未醒，琼芽悄展态犹萌。”此诗描写了豆科种子萌发生成豆芽的过程。下列相关的生物学现象叙述中错误的是（　　）
A．豆芽是在黑暗环境中萌发的，一旦见光就长成豆苗，此过程中光照诱导了叶绿素的形成，说明光对于植物形态建成有很大影响
B．莴苣种子的萌发需在有光条件下进行，此机制与光敏色素有关，被激活的光敏色素能将变化的信息直接传到细胞核，影响细胞核内特定基因的表达过程
C．豆芽生长过程中适量施加植物生长调节剂，可以促使豆芽下胚轴粗大、减少根部萌发、加速细胞分裂，提高豆芽产量
D．种子萌发过程中先要吸水膨胀、种皮变软，使细胞呼吸作用逐渐加强，为种子萌发提供充足的能量
　实战训练　
12．黄瓜为雌雄同株植物，性别受基因表达、环境和激素等多种因素的调控。长日照、高温条件能促进黄瓜雄花产生，而短日照、低温条件能促进雌花形成。生长素和乙烯可促进黄瓜雌花的分化，赤霉素可促进黄瓜雄花分化。下列叙述错误的是（ ）
A．黄瓜植株上花的性别与性染色体无关，与雌花和雄花中mRNA的差异有关B．长日照和短日照影响黄瓜花的性别可能与光敏色素的空间结构发生变化有关C．为提高产量，可施加乙烯利提高黄瓜雌花的比例，使其多开雌花
D．赤霉素只能由植物细胞合成分泌
　实战训练　
13.我国宋代著作《种艺必用》中，记载了一种促进空中压条生根的方法：“凡嫁接矮果及花，用好黄泥晒干，筛过，以小便浸之。又晒干，筛过，再浸之。又晒又浸，凡十余次。以泥封树枝……则根生。”请你运用已学过的知识分析，下列相关叙述错误的是（ ）
A. 黄泥通过吸附人尿中的生长素从而促进枝条生根
B. 植物生根是基因调控的结果，但也受环境的影响
C. 人尿中调节生根的物质直接参与植物的细胞代谢
D. 植物生根等生命活动是多种激素共同作用的结果
　实战训练　
14．木棉花是广东省省花、广州市市花，每年元宵节刚过，木棉树就开始开花，花冠红艳、树干壮硕，犹如壮士风骨，广州满街都种有木棉花作为行道树，象征着广东人的精神风貌。常常截干或修枝整形，促使树冠丰满美观。下列分析错误的是（ ）
A．光、温度等环境因素参与木棉开花的调控
B．木棉中光敏色素能够感受光信号传递信息
C．树干截顶解除顶端优势，促进侧枝生长发育
D．春夏季细胞分裂快慢不同引起树干中年轮形成
　实战训练　
15．梅花是武汉市市花，通常在冬春季开花。若使盆栽梅花在“五一”期间开花，整个冬季需将盆栽放在稍高于0℃的冷室内不见直射光，盆土保持相对干旱，直到4月上旬再逐步移到室外。下列分析错误的是（　　）
A．梅花盆景整枝是利用生长素作用的两重性原理
B．梅花光敏色素感受光信号变化是引起开花的原因
C．梅花在“五一”期间开花，说明其为长日照植物
D．梅花先落叶后开花再长叶是基因选择性表达的结果

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