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第5章 第4节
从“种子”到“种子”全生命周期培养实验
种子萌发
幼苗生长
开花结果
一、光对植物生长发育的调节
问题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？
①许多种子萌发没有叶绿素，不能进行光合作用。
②需要光才能萌发的种子并非需要持续的光照，只需要一定时间的光照即可。
【资料1】少数植物（如拟南芥和莴苣）的种子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
一、光对植物生长发育的调节
【资料1】少数植物（如拟南芥和莴苣）的种子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
种子萌发接受光调控的适应性意义：
拟南芥种子
早熟禾种子
番茄种子
萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少，有光则萌发后能立即进行光合作用
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,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。
思考：从豆芽到豆苗，光对植物有什么影响？
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
【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
② 很多植物的开花与昼夜长短无关。
白天短于一定时长才开花
菠菜
菊
水稻
黄瓜
向日葵
棉花
一、光对植物生长发育的调节
【资料3】
思考3：有些植物根据昼夜长短“决定”是否开花，是那种环境因素在起作用？
光照时长
一、光对植物生长发育的调节
（一）光的作用
光的调控
种子萌发
植株生长
开花
衰老
均受到
① 光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
②光是植物进行光合作用的能量来源
植物是如何感受到光照？
光是如何调控植物生长发育的呢？
一、光对植物生长发育的调节
【资料4】1952年，美国农业部的科学家用不同波长的光处理莴苣种子，记录种子的萌发情况，结果如下：
结论：促进种子萌发最有效的光在_________________，抑制莴苣种子萌发最有效的光在____________________.
红光（波长在660 nm左右）远红光（波长在730 nm左右）
一、光对植物生长发育的调节
【资料5】科学家用相同时间的红光和远红光交替处理莴苣种子。不同光照条件下，种子的萌发情况如下：
结论：
红光促进种子萌发，远红光可逆转红光的作用，种子萌发率高低取决于最后一次照光波长
上述结果说明，吸收红光和远红光的光受体可能是具有两种存在形式的单一色素。后来，人们成功地分离出这种色素，称之为光敏色素。
一、光对植物生长发育的调节
（二）光受体——光敏色素
(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
植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体。
一、光对植物生长发育的调节
（三）光调控植物生长发育的反应机制
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。
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
光信号
激活
光敏色素
信号转导，传递到
细胞核
特定基因表达
(DNA→mRNA
→蛋白质)
表现
生物学效应
影响
一、光对植物生长发育的调节
问：光敏色素与光合色素的作用有什么区别？
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
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
不同于地面上拟南芥整齐划一的生长状态，太空舱中拟南芥的生长主要处于一种散乱的状态，这与拟南芥所处的微重力环境有很大的关系
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
1、重力参与植物生长发育的调节
(1)根的向地生长主要是受哪种环境因素调节的？这有什么意义？
根的向地生长主要受重力影响；根向地生长可以深扎根，利于吸收水分和无机盐。
问题2：重力是如何进行调节使根向地生长的呢？
重力信号
根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
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
1、重力参与植物生长发育的调节
设计实验：验证植物根向地性的感受部位在根冠
现提供发芽的拟南芥种植，请设计实验验证该结论，写出实验思路
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
可通过观察拟南芥根尖是否向下弯曲生长
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
1、重力参与植物生长发育的调节
设计实验：验证植物根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
—— 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
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
1、重力参与植物生长发育的调节
机制：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。
淀粉体如何将自身沉降这一信号转变成根向地生长的信号？
水平放置
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
1、重力参与植物生长发育的调节
机制：淀粉-平衡石假说
当根尖垂直放置时，为什么伸长区两侧细胞生长速度相等？
① 生长素运往根冠
② 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。
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
1、重力参与植物生长发育的调节
机制：淀粉-平衡石假说
当根尖水平放置时，为什么伸长区近地侧细胞生长速度慢于远地侧？
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
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
2、温度参与植物生长发育的调节
冬季型拟南芥开花需要在幼苗期经历一段时间的低温方可诱导开花（春化作用），否则会一直进行营养生长，无法进行生殖生长
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？
可以避免出现植物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
2、温度参与植物生长发育的调节
我国重要粮食作物冬小麦也要经过春化作用才能开花结实，一般在9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。
冬小麦
请思考：
①全球变暖导致冬天气温不断升高，暖冬将给冬小麦的生长带来什么影响？
②对于暖冬气候给小麦生产带来的影响，你能提出什么应对措施？
暖冬使得冬小麦无法开花结实，产量下降；
暖冬使得病虫害容易越冬，遭受病虫害侵染
人工春化处理
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
2、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。
你能举出其他温度调节植物生长发育的例子吗？
思考：树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？
资料6：温度变化使树干出现年轮
年轮形成的原因：
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。
年轮的形成，是树木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
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
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
三、植物生长发育的整体调控
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
改变分布
影响表达
生长素、赤霉素、乙烯
细胞分裂素、脱落酸、
习题巩固
1．植物的开花、种子的萌发及休眠都是在一年之中的某一时刻发生的，环境给植物的信号就是所谓的光周期（昼夜的长短），最显著的就是开花过程。根据开花与光周期的关联，可以植物分为短日照植物和长日照植物，下图是研究某短日照植物的开花与光周期的关系，根据实验分析，错误的是（ ）
A．控制开花的因素是持续不断夜间的长度，而不是日照的长度
B．在短日照植物临近开花季节，夜间照明会使开花时间推迟
C．将菊花（短日照植物）每天遮光数小时，可以使其在夏天开花
D．若将实验植物换成长日照植物，暗期内给予多次闪光，长日照植物会推迟开花
√
习题巩固
2.种子萌发时通常会形成“顶端弯钩”以保护幼嫩子叶免受伤害，出土后弯钩会打开，日光中的蓝光、红光和远红光都是弯钩打开的促进因子。研究发现，弯钩两侧生长素分布不均匀，如图所示b侧浓度更高。下列分析正确的是
A.“顶端弯钩”不能体现生长素的作用因浓度不同而有差异
B.极性运输导致生长素分布不均匀进而产生“顶端弯钩”
C.弯钩的打开是通过光敏色素的作用影响了相关基因的表达
D.顶端弯钩接受光刺激而打开体现了化学信息对生物的调节作用
√
习题巩固
3.下图是解释玉米根向重力生长原因的模型。平衡石是根冠细胞特有的结构。在垂直放置的根中，平衡石停留在根冠细胞的基部，导致经由中柱运来的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)。根据该模型，下列分析正确的是
A.IAA在根部只能从伸长区向根冠运输
B.在水平放置的根中，近地侧伸长
慢的原因是IAA浓度低于远地侧
C.若把去除根冠的玉米根水平放置，仍能观察到根向地弯曲生长
D.玉米根向重力生长与平衡石在根冠细胞中的位置密切相关
√
习题巩固
4.下面为探究白菜经三种不同方式处理后植株的开花情况的实验。由该实验可得出的结论是
实验1：低温处理，不另外施加赤霉素；实验结果：白菜开花
实验2：未经低温处理，另外施加赤霉素；实验结果：白菜开花
实验3：未经低温处理，不另外施加赤霉素；实验结果：白菜不开花
A.赤霉素能促进花的发育
B.赤霉素能解除种子休眠
C.赤霉素必须经低温诱导才能合成
D.白菜必须经低温环境处理才能开花
√
习题巩固
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
5.(2023·重庆七校高二联考)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
√

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