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(共38张PPT)
第4节 环境因素参与植物的生命活动
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。
种子萌发后，根向地生长、茎背地生长。
茎和根的生长是受哪种因素调节的？
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？
问题探讨
如果将幼苗横过来，茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长。
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。
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？
光照侧抑制物较多
背光侧抑制物较少
过渡
阅读教材第105页“思考 讨论〞中提供的3份资料，从种子萌发、植株的形态建成、开花等角度。初步认识光在植物生长发育中的调节作用
任务一：光对植物生长发育的调节
【合作探究】
1.那些需要光才能萌发的种子，是需要光提供能量吗？
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
2.从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响
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
资料1
不萌发
早熟禾、毛蕊花
无光萌发较弱
洋葱、番茄
萌发
烟草、莴苣的种子
萌发
光抑制种子萌发
1.那些需要光才能萌发的种子，是需要光提供能量吗？
有光萌发更好
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
不是
推测：光本身是植物萌发过程中的一种调节因子。
豆芽（黑暗中培育）
豆苗见光培育
2.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。
资料2
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
资料3
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
①很多植物的开花与昼夜长短有关。
菠菜
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
处理 火龙果开花朵数
补光7小时 58
补光6小时 48
补光3小时 43
不补光 8
资料3
①很多植物的开花与昼夜长短有关。
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
② 很多植物的开花与昼夜长短无关。
是光照时长( 黑暗时长)在起作用；与植物激素的分泌有关。
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
黄瓜
向日葵
棉花
资料3
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
萌发需要光照的种子一般较小,这是对环境的适应——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”；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。
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
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
资料4
光信号在植物体内被转换为化学物质信号。
5.由此，你可以得出什么结论？
科学家在短日照条件下分别培养短日照植物和长日照植物，前者开花，后者不开花。这两组作为对照，其结果是符合预期的。然后将长日照植物的枝条嫁接到短日照植物的枝干上，仍然给予短日照的条件，发现这个嫁接过去的长日照植物枝条居然在短日照条件下开花了。
短日照植物
长日照植物枝条嫁接到短日照植物上
长日照植物
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
阅读教材第106页，观察图5-12，并思考下列问题:
任务二：光调节植物生长发育的机制
【合作探究】
(1)结合上述资料，试总结光的作用有哪些？
(2)光调控植物生长发育的机制分为几个阶段
(3)各阶段与细胞的哪一部分结构相关
(4)光敏色素与光合色素的作用有什么区别
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？
1.光的作用
作用
(1)光信号传导的结构基础——光敏色素
一类蛋白质（色素—蛋白复合体）
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。
受到光照时，光敏色素结构会发生改变。
2.光调节植物生长发育的机制
红光
远红光
光敏色素
激活态
结构发生改变
成分：
分布：
特点：
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）。
光信号在植物体内转换为化学信号的具体过程是什么？
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。
相关信息
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
光敏色素结构变化
细胞核
影响特定基因表达
（DNA→mRNA）
翻译
生物学效应(蛋白质)
2.光调节植物生长发育的机制
(2)光信号转换过程
信息传递系统
①光敏色素是光的受体，光仅是一种信号。
②光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，能吸收、传递并转化光能储存在有机物中，是自然界各种生物的能量和物质基础。
除了光，温度和重力等环境因素也会参与调节植物的生长发育，温度和重力是如何参与植物生命活动调节呢？
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？
光敏色素与光合色素
思考
3.光敏色素与光合色素
课堂检测
1.水稻是一种短日照植物（即只有日照长度短于一定的时长才开花的植物）。2022年中国空间站实验舱“问天”成功进入太空，一个月后，水稻幼苗在空间站生长状态良好。这是我国在国际上首次完成水稻“从种子到种子”全生命周期空间培养实验。下列叙述错误的是（ ）
A.光在水稻“从种子到种子”的全生命周期培养中起调节作用
B.空间站的微重力环境可能导致植物激素分布改变，影响植物生长发育进程
C.实验舱水稻幼苗长出后需要连续光照，以促进其生长发育和开花结实
D.该实验可为探索更多适应空间生命保障要求的粮食作物生产提供指导
C
课堂检测
B
2.光敏色素分布在植物的各个部位，其受到光照射时，可以经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。下列说法正确的是（ ）
A．光敏色素可以将光能转化成活跃的化学能
B．受到光照射，光敏色素的结构会发生改变
C．光敏色素与光合色素吸收的光完全相同
D．光敏色素与光合色素分布的位置相同
3.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
课堂检测
D
树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系
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？
任务三：参与调节植物生命活动的其他环境因素
【合作探究】
请同学们阅读课本107页资料1和资料2，讨论以下问题：
①春夏季： ，在树干上形成颜色较浅的带；
②秋冬季： ，树干上形成颜色较深的带。
温度变化使树干出现年轮
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。
1.树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？
资料1
形成原因
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
细胞分裂快、细胞体积大
细胞分裂慢、细胞体积较小
冬小麦：9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。
实践：在春季播种冬小麦，会使得麦苗夏季旺长却不开花或者开花太晚，造成减产。
冬小麦需要经历一段时间的低温诱导方可开花（春化作用）。
温度影响冬小麦开花
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。
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？
资料2：
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
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。
举例1
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？
气孔
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
叶片变黄、脱落: 落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。
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？
举例2
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
温度对植物的多种生命活动具有调节作用。
(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
请同学们阅读教材P107，完成以下填空
结论：
1.温度参与植物生长发育的调节
重力
A
B
C
D
远地侧
近地侧
根的向地生长和茎的背地生长是什么原因导致的呢？
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。
资料1：
2.重力参与植物生长发育的调节
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？
过渡
根、茎中具有感受重力的物质和细胞
调节植物的生长方向
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
重力
A
B
C
D
远地侧
近地侧
根部：
生长素浓度：A B
生长素的效应：
＞
A促进B抑制
茎部：
生长素浓度：C D
生长素的效应：
＞
C促进弱D促进强
你能解释重力对植物生长调节的机制吗？
2.重力参与植物生长发育的调节
水平横放一株植物，一段时间后，根向地生长，茎背地生长。
资料1：
过渡
淀粉体会随着重力沉降
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。
(1)平衡石细胞:
机理：
①垂直时淀粉体对平衡石细胞底部内质网压力均等，
②水平时不均等。
2.重力参与植物生长发育的调节
资料2：
淀粉—平衡石假说
重力方向改变
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
根尖中平衡石细胞示意图
(2)淀粉——平衡石假说总结
平衡石细胞
2.重力参与植物生长发育的调节
资料2：
淀粉—平衡石假说
引起一系列信号分子的改变
平衡石细胞的"淀粉体"会沿着重力方向沉降
课堂检测
A
1.关于环境因素参与植物生命活动调节的说法，不合理的是（ ）
A．树木年轮的形成也是光参与植物生长发育的一个实例
B．冬小麦必须要经历春化作用才能开花
C．植物茎的背地生长是由于重力参与了植物生命活动的调节
D．“淀粉—平衡石假说”认为是重力方向的改变引起平衡石细胞中的“淀粉体”沿着重力方向沉降，最终引起了植物体内一系列信号分子的改变，造成重力对植物生长的影响
2.“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( )
课堂检测
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
课堂检测
下列分析正确的是( )
B
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。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。
植物激素
基因
环境因素
植物生命活
动的调节
生长素
细胞分裂素
赤霉素
脱落酸
乙烯
光
温度
重力
改变分布情况
相互影响
影响
表达
1.植物生长发育的整体调控
研究表明:平衡石细胞和感受重力的部位在根冠。根冠感受了重力方向后,通过运输物质(生长素)的量影响根尖生长方向。真
的是这样吗 如何通过设计实验来进行验证
根冠
分生区
伸长区
成熟区
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
提示
验证实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
课外实践
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
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
加法原理
验证实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
课外实践
课堂检测
B
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
1.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（ ）
1.温度参与了植物生长和开花等生命活动的调节。
本节总结
4.植物生长发育由基因表达、激素和环境因素共同调节。
2.重力参与了植物生长发育和形态建成等的调节。
（“淀粉—平衡石”假说）
3.加法原理或减法原理均可用来证明自变量对因变量的影响。
小结

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