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(共33张PPT)
问题一：对于植物来说，光只是起提供能量的作用吗？
第4节 环境因素参与植物的生命活动
第5章 植物生命活动的调节
一
资料1 豆芽是在黑暗的环境中培育的,细胞中不含叶绿素,茎比在光下要长很多。豆芽一旦见光,就会发生形态变化并长成豆苗。
讨论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
豆芽：无光条件
豆苗：有光条件
1.光影响植物的形态建成
暗形态建成
光形态建成
黑暗
光照
资料2 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。
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、莴苣的种子
萌发
光抑制种子萌发
2.光影响种子的萌发
资料2 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。
2.光影响种子的萌发
讨论2：萌发需要光的种子一般较 (小/大)，储藏的营养物质 (较多/较少)
小
较少
讨论3：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。
推测：光是植物萌发过程中的一种信号。
资料3 很多植物的开花与昼夜长短有关。菠菜 —— 白天超过13 h；菊、水稻 —— 白天短于一定时长；黄瓜、棉花、向日葵 —— 和白天长度无关。
3.光影响植物的开花
某种长日照植物
某种短日照植物
长日照植物：24小时中，白天的长度大于某个临界值（11 h）才开花。
短日照植物：24小时中，白天的长度短于某个临界值（11 h）才开花。
0
12
24
36
光
暗
开花
营养生长
营养生长
营养生长
开花
h
X. Strumarium对光暗周期的响应
A
B
C
D
E
思考1：分析A组和B组，可判断该植物为_______日照植物。
思考2：分析A组和C组，能得出什么结论？
短
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___________来调节开花的。
不是
持续黑暗
联想：晚上地球会发出红外光（非可见光），白天可见光中含有红光。因此光暗周期响应可能与红光和远红光的刺激有关。
长日照植物 = 短夜植物
短日照植物 = 长夜植物
0
12
24
36
光
暗
开花
营养生长
营养生长
营养生长
开花
h
X. Strumarium对光暗周期的响应
A
B
C
D
E
问题二：植物是如何感受到光照？
一、光对植物生长发育的调节
光的调控
种子萌发
植株生长
开花
衰老
均受到
1、光的作用
②光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
①光是植物进行光合作用的能量来源；
　　　　　学习任务
阅读课本Ｐ106，回答以下4个问题：
1.光敏色素本质是？
2.光敏色素分布在哪？
3.光敏色素主要吸收哪种光？
4.光敏色素如何调控植物生长发育的？
二、光对植物生长发育的调节
一、光对植物生长发育的调节
①化学本质：
②分布：
③功能：
红光
远红光
光敏色素
激活态
相关信息
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。（教材P106）。
2、光敏色素
问题三：光是如何调控植物生长发育的呢？
蛋白质（色素—蛋白复合体）
在植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。
光敏色素主要吸收红光和远红光，受到光照时，光敏色素结构会发生改变。
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
资料4 红光和远红光处理对莴苣种子萌发的影响
讨论4：用红光和远红光交替多次处理，则种子的萌发率取决于哪种光？
种子的萌发率取决于最后一次处理的是哪种波长的光。
讨论5：根据实验结果，推测对莴苣种子萌发起抑制作用的是哪种光？
远红光
讨论6：你能从上述实验中得出什么结论？
红光促进种子萌发，远红光可逆转这种效应。
红光和远红光好比是一对开关，红光打开生物学效应，远红光关闭生物学效应。
光敏色素
(色素—蛋白复合体)
光敏色素感受红光和远红光刺激后，会使蛋白质的空间构象发生改变
Pfr在黑暗中会缓慢转化为Pr
Pr构象不具有生物学效应，Pfr构象具有生物学效应
一、光对植物生长发育的调节
2、光敏色素
Pr
Pfr
①感受信号
②传递信号
③做出反应
④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
RNA
DNA
翻译
②
③
①
④
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
光敏色素
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
光信号
激活
光敏色素
细胞核
影响特定基因表达
（DNA→mRNA）
生物学效应（蛋白质）
翻译
信息传递系统
植物生
长发育
植物
激素
细胞分裂
细胞伸长
细胞分化
细胞死亡
特异受体
信号转导
调控基因表达
生物学效应
光
光敏色素
信号转导
调控基因表达
植物生
长发育
总结
蓝光受体
问：光敏色素与光合色素的作用有什么区别？
光敏色素是一类蛋白质，是接受光信号的分子；分布在植物体的各个部位。
光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，是能吸收、传递并转化光能的物质；分布在叶绿体的类囊体薄膜上。
光是植物进行光合作用的能量来源
光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
问题四：温度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
环境因素
重力
光
温度
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。
二、温度对植物生长发育的调节
1.年轮的形成
颜色较浅的宽带
颜色较深的细带
春夏季，温度高，雨量多
秋冬季，温度低，雨量少
细胞分裂快，细胞体积大
细胞分裂慢，细胞体积小
一年
二、温度对植物生长发育的调节
2.春化作用
冬小麦：9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。
思考：冬天温度低，有时会冻伤麦苗，为何不能在春天播种冬小麦呢？
实践：在春季播种冬小麦，麦苗在夏季旺长却不开花或者开花太晚，造成减产。
结论：冬小麦需要经历一段时间的低温诱导方可开花（春化作用）。
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1：春化作用对于某些植物适应所生存的环境有什么意义？
二、温度对植物生长发育的调节
讨论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？
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。
结论：温度对植物的多种生命活动具有调节作用。
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。
二、温度对植物生长发育的调节
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。
植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行
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
植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的
二、温度对植物生长发育的调节
三、重力对植物生长发育的调节
1.重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。
低浓度
促进生长
高浓度
抑制生长
低浓度
促进生长
高浓度
促进生长
讨论2：根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？
根：充分扎入土壤吸收物质 茎：伸向天空获得更多阳光进行光合作用。
问题四：植物如何感受重力作用，从而使生长素由远地侧向近地侧运输？
学习任务1：阅读教材P107,完成重力对植物生长发育调节的机理建模。
根的向地性
茎的背地性
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
三、重力对植物生长发育的调节
2.调节机理
3.淀粉——平衡石假说
三、重力对植物生长发育的调节
学习任务2：阅读教材P108”淀粉-平衡石假说”内容，完成以下任务：
1.根、茎中感受重力的物质和细胞分别是什么？
2.完成”淀粉-平衡石假说”建模
根和茎内感受重力的细胞
——
根和茎内感受重力的物质
——
平衡石细胞
淀粉体
机理：淀粉体对平衡石细胞底部内质网压力
①垂直时：压力均等
②水平时：压力不均等
Ⅰ.根尖垂直放置时
三、重力对植物生长发育的调节
3.淀粉——平衡石假说
IAA
IAA
IAA
伸长区
根冠
淀粉体
平衡石细胞
生长素运往根冠。
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，内质网两侧压力相当，运往根冠的生长素均匀地运往伸长区。
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。
② 压力大的一侧运输更多生长素至伸长区。
③ 高浓度生长素抑制近地侧根尖生长。
④ 低浓度生长素促进远地侧根尖生长。根尖向地弯曲。
三、重力对植物生长发育的调节
3.淀粉——平衡石假说
促进生长
抑制生长
皮层
中柱
根冠
淀粉体
平衡石细胞
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
影响生长素的分布
课外实践
设计实验，验证植物根向地性的感受部位在根冠
1
自变量
根冠的有无
2
因变量
根的生长方向
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0.5mm，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
资料2 在（非致死）高温或低温条件下，植物响应温度变化，基因表达发生改变一些保护性的热激蛋白和抗冻蛋白等表达量增多。
生物学效应
光
光敏色素
信号转导
调控基因表达
植物生
长发育
植物
激素
特异受体
信号转导
调控基因表达
生物学效应
植物生长发育
任务1：总结环境因素、植物激素、基因表达、植物生长发育四者关系
影响生长素的分布
重力
平衡石细胞中的“淀粉体”
信号转导
植物生
长方向
四、植物生长发育的整体调控
植物
激素
基因表达
环境因素
植物生长发育
光
重力
温度
生长素
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
油菜素内酯
影响
改变分布情况
影响产生和分布
影响表达
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。
调控
四、植物生长发育的整体调控
课堂小结
三
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
四、植物生长发育的整体调控

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