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(共35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
学习目标
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
01
02
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
03
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
问题探讨
Problems discussed
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
茎向上生长
问题1: 茎和根的生长是受哪种因素调节的？
思考·讨论：
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。
问题探讨
Problems discussed
《不第后赋菊》
黄巢[唐]
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。
问题3：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，这是人工调控花期的结果，你认为自然状态下影响植物开花的因素有哪些？
光、温度、水肥、土壤、植物激素
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
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。
问题4: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？
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
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。
烟草、莴苣
早熟禾
毛蕊花
洋葱
番茄
光抑制种子萌发
不萌发
有光比无光萌发更好
萌发
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
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。
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？
不是。推测：光是植物萌发过程中的一种信号。
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
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。
豆芽：无光条件
豆苗：有光条件
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。
黑暗
暗形态建成
光照
光形态建成
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
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。
讨论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？
是光照时长(黑暗时长)在起作用；与植物激素的分泌有关。
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
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。
讨论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？
①萌发需要光照的种子一般较小，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”，这是对环境的适应；
②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，能保证正常地繁衍后代，这也是植物对环境的适应。
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
以上例子可知，种子的萌发、植株的生长、开花、衰老等等，都会受到光的调控；包括植物的向光性，实际上也是植物对光刺激的反应。
植株
生长
开花
衰老
种子
萌发
均受到
光的调控
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
1.光对植物生长发育的作用：
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；
上午
下午
上午
下午
植物能够对光作出反应，表明植物可以感知光信号，并据此调整生长发育，那么植物是怎样感受到光照的呢？
光敏色素主要本质是什么？吸收哪种光？
2
3
4
1
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？
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
合作探究：请同学们自主阅读教材P106，小组合作完成以下问题。
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
2.光信号传导的结构基础——光敏色素：
①化学本质：
蛋白质（色素—蛋白复合体）
②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。
③功能：
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。
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。
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
2.光信号传导的结构基础——光敏色素：
光敏色素调控植物生长发育的反应机制(视频)
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
3.光调控植物生长发育的反应机制
Pr
①感受信号
②传递信号
③做出反应
Pfr
④生物学效应
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
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
DNA
RNA
翻译
表现出
生物学效应
受到
光照射
信号经过转导，传递到细胞核内
细胞核内特定基因的转录变化
光敏色素被激活，结构发生变化
（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
光敏色素
激活
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）
光对植物生长发育的调节
Regulation of light on plant growth and development
思考·讨论：
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。
光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
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
参与调节植物生命活动的其他环境因素
Other environmental factors involved in regulating plant life activities
温度参与植物生长发育的调节
思考·讨论
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。年轮出现的原因是：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。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.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。
参与调节植物生命活动的其他环境因素
Other environmental factors involved in regulating plant life activities
温度参与植物生长发育的调节
思考·讨论
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。
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）。
参与调节植物生命活动的其他环境因素
Other environmental factors involved in regulating plant life activities
温度参与植物生长发育的调节
思考·讨论
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。
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。
参与调节植物生命活动的其他环境因素
Other environmental factors involved in regulating plant life activities
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。
保卫细胞
气孔张开
参与调节植物生命活动的其他环境因素
Other environmental factors involved in regulating plant life activities
1.温度参与植物生长发育的调节
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。
参与调节植物生命活动的其他环境因素
Other environmental factors involved in regulating plant life activities
植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行
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。
1.温度参与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
Other environmental factors involved in regulating plant life activities
2.重力参与植物生长发育的调节
（1）调节机理：植物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，造成生长素分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。
（2）调节方式：调节植物生长发育和形态建成。
根的向地性
茎的背地性
重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。
参与调节植物生命活动的其他环境因素
Other environmental factors involved in regulating plant life activities
2.重力参与植物生长发育的调节
（3）假说淀粉平衡石假说
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
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。
参与调节植物生命活动的其他环境因素
Other environmental factors involved in regulating plant life activities
（3）假说淀粉平衡石假说
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
参与调节植物生命活动的其他环境因素
Other environmental factors involved in regulating plant life activities
（3）假说淀粉平衡石假说
植物生长发育的整体调整
Overall adjustment of plant growth and development
高等植物是由很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。植物生长发育的调控，是基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
植物生长发育的整体调整
Overall adjustment of plant growth and development
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 、 、 、 等都处在基因适时选择性表达的调控之下。
生长
发育
繁殖
休眠
2.激素调节
对于多细胞植物体来说，细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调，需要通过激素传递信息。
植物生长发育的整体调整
Overall adjustment of plant growth and development
激素作为 ，会影响细胞的 ，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是 的结果，也受到 的影响。
信息分子
基因表达
基因表达调控
环境因素
3.环境因素调控
在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上是植物响应环境变化，调控 以及 产生、分布，最终表现在器官和个体水平上的变化。
基因表达
激素
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
植物生长发育的整体调整
Overall adjustment of plant growth and development
习题巩固
Brief summary
1.下列关于环境信号对植物生长发育影响的说法，正确的是( )
A.向性运动是植物对不利的环境信号做出的生长反应
B.所有植物的生殖都受到光周期的影响
C.春化作用可能与赤霉素有关
D.光敏色素和生长素都属于大分子有机物蛋白质
答案：C
解析：向性运动作用机理主要是单向刺激引起植物体内的生长素和生长抑制剂分布不均匀造成的，是植物对光、重力等环境信号的一种生长反应，A错误；凡是完成开花和其他生命阶段与日照长度无关的植物，称中性植物，因此并非所有植物的生殖都受到光周期的影响，B错误；春化作用是指低温对越冬植物成花的诱导和促进作用，许多植物经低温处理后，体内赤霉素含量增加，推测春化作用可能与赤霉素有关，C正确；光敏色素是一种易溶于水的具有独特吸光特性的蛋白质，生长素是由色氨酸进行一系列转化生成的微量有机物，但不属于蛋白质，D错误。
习题巩固
Brief summary
答案：D
解析：春化作用体现了环境因素参与调节植物的生命活动，A正确；春化作用对于植物适应生存的环境具有重要意义，B正确；若春季播种冬小麦，因为未经历一段时间的低温处理，未发生春化作用，可能只长茎叶不开花或延缓开花，C正确；可以用“淀粉-平衡石假说”解释重力对植物生长调节的机制，D错误。
2.谚语说的好，“今冬麦盖三层被，来年枕着馒头睡”。春化作用是指某些植物（如冬小麦）在生长期需要经历一段时间的低温之后才能开花。下列关于植物生长发育的调节的说法，错误的是( )
A.春化作用体现了环境因素参与调节植物的生命活动
B.春化作用对于植物适应生存的环境具有重要意义
C.若春季播种冬小麦，可能只长茎叶不开花或延缓开花
D.可以用“淀粉—平衡石假说”解释春化作用的机理
谢谢观看

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