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第5章 植物生命活动的调节
5.4 环境因素参与调节植物的生命活动
情境导入
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？
思考·讨论：
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。
3. 根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？
根向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；
茎背地生长，可以将枝条伸向天空，利于吸收阳光进行光合作用。
茎向上生长
植物的生命活动的调节主要依靠激素调节，同时受环境因素调节。光、温度、重力、水对植物生长发育都有调节作用。
【探究一】光对植物生长发育的调节
【回顾】光在光合作用中是能量的主要来源
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光。
胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
质疑：
光在植物的向光性中起什么作用？
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。
资料1
②有些植物的种子在有光条件下萌发的更好（如早熟稻、毛蕊花）。
一、光对植物生长发育的调节
任务一：分析光对植物生长发育的调节机制
1.光影响种子萌发
③有些植物种子的萌发，则受光的抑制（如洋葱、番茄）。
思考：萌发需要光的种子一般较_____(小/大) ，储藏的营养物质较___（多 /少）。
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：光本身是植物萌发过程中的一种调节因子。
资料1
小
少
思考：各种颜色（波长）的光均能促进莴苣种子萌发吗？
一、光对植物生长发育的调节
资料3　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
思考：从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响？
光既促使叶绿素的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态。
结论：光影响植物的颜色和形态建成。
2.光影响植物的颜色和形态
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
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？
资料4
长日照植物
短日照植物
日中性植物
光照时长
有关
上午
下午
上午
下午
(1)光是植物进行__________的__________；
(2)光作为一种信号，_____ 、 植物生长、发育的全过程。
光合作用
能量来源
影响
调控
1.光对植物生长发育的作用:
(间接)
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？
一、光对植物生长发育的调节
2. 植物具有接受光信号的分子——光敏色素(其中的一种)
(1) 化学本质: 蛋白质(色素—蛋白复合体)
(2) 分布: 植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。
(3) 吸收光的类型: 主要是红光和远红光。
化学本质 作用 分布 合成条件
光合色素
光敏色素
不是蛋白质
蛋白质
吸收、传递、转化光能
光的受体，信号分子
叶绿体类囊体薄膜
各个器官，尤其是分生组织细胞中
叶绿素的合成需要光照
有无光均可
一. 光对植物生长发育的调节
2.植物具有接受光信号的分子
一、光对植物生长发育的调节
——光敏色素(其中的一种):
光敏色素
(色素—蛋白复合体)
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
激活态
3.光调控植物生长发育的反应机制
一. 光对植物生长发育的调节
(1)感受信号：光敏色素被激活，其结构发生变化
(2)传导信号：信号经过转导传递到细胞核内
(3)发生反应：细胞核内特定基因转录变化
(4)表现出生物学效应：相应mRNA翻译出特定蛋白质
基因表达
生长素
②
①
③
④
光敏色素
光
生长素受体
生长素
生长素受体
信号转导
基因表达
生物学效应
光
光敏色素
信号转导
基因表达
生物学效应
受体→信号转导→基因表达→生物学效应
比较：
环境或生理信号
有的植物的开花与昼夜长短有关：
有的植物的开花与昼夜长短无关：
【讨论】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；
有关。
黄瓜、棉花、向日葵、辣椒、茄子等——对日长不敏感
小麦、菠菜、油菜、萝卜等——白天超过一定时长
菊、水稻、玉米、大豆、草莓等——白天短于一定时长
长日照植物
短日照植物
日中性植物
感受光周期刺激的部位都是叶片。
实例分析：光周期（日照长短）与植物开花
一. 光对植物生长发育的调节
讨论
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: 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；在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积小，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？
二. 参与调节植物生命活动的其他环境因素
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. 参与调节植物生命活动的其他环境因素
讨论
1. 树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？
讨论
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: 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；在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积小，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。
二. 参与调节植物生命活动的其他环境因素
资料2 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
冬小麦
蕙兰
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
感受低温的部位：在茎端分生组织或某些能进行细胞分裂的部位。
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，但因温度过高，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
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的具体表现
(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
二. 参与调节植物生命活动的其他环境因素
种子萌发后，根向地生长。如果将幼苗横过来，茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长。
讨论: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。
根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎没有重力。
2.如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它的根、茎可能会怎样生长？为什么？
二. 参与调节植物生命活动的其他环境因素
【问题探讨】
2.重力参与植物生长发育的调节实例
2.重力参与植物生长发育的调控:
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
(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。
重力是调节植物形态建成和生长发育的重要环境因素。
水平横放一株植物，一段时间后，根向地生长，茎背地生长。
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
胚芽鞘的向光性
根的向地性
①光敏色素是感光分子
②胚芽鞘尖端感光，生长素发生横向运输，分布不均等，使得尖端以下部位向光侧生长慢，背光侧生长快
①根冠存在一种感受重力的分子或结构
②引起生长素的重新分布，分布不均的生长素传递到伸长区后，使根出现向地性
类比胚芽鞘的向光性，推理根的向地性
2.重力参与植物生长发育的调节实例
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。
在根冠、胚芽鞘尖和茎的内皮层细胞中有比重比较大的淀粉体分布，受重力影响而沉积在细胞底部，起平衡石的作用。
二. 参与调节植物生命活动的其他环境因素
第四节
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
皮层
中柱
根冠
淀粉体
平衡石细胞
2.重力参与植物生长发育的调节实例
二. 参与调节植物生命活动的其他环境因素
促进生长
抑制生长
2.重力参与植物生长发育的调节实例
调节机理：
植物的根、茎中具有_________的物质和细胞，可以将_____信号转换成____________的信号, 造成_______的__________，从而调节植物的生长方向；
感受重力
重力
运输生长素
生长素分布
不均衡
二. 参与调节植物生命活动的其他环境因素
重力
重力
淀粉体
阅读教材108页，在书上画出填空的内容
1.高等植物是由很多细胞组成的高度复杂的有机体。植物生长发育的调控,是 调控、 调节和 调节共同完成的。
2.植物细胞里储存着 ,基因 的 表达调控植物的生长、发育、繁殖、 等生命活动。
3.激素的产生和分布是 调控的结果,也受到 的影响。
4.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,调控基因表达以及激素产生、分布,最终表现在 水平上的变化。
基因表达
激素
环境因素
全套基因
适时性
选择性
休眠
基因表达
环境因素
器官和个体
三. 植物生长发育的整体调控
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
三. 植物生长发育的整体调控

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