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第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
咏橘
暮春白花藏幼子，盛夏硕果压细枝。
寒霜袭来换黄颜，秋风拂面落满园。
思考1：诗句描述了橘子的发育过程，在橘子发育的过程仅仅依靠生长素等植物激素能否完成？
情景一：
如果把它推倒一段时间后，根依然是向地生长、茎背地生长的。
种子萌发后，根向地生长、茎背地生长。
思考2：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？
情景二：
一、光对植物生长发育的调节
1.认真阅读教材105页思考·讨论的3个资料，完成4道讨论题。
2.对植物来说，光只是参与光合作用吗？
3.植物为什么可以感知光信号？光敏色素的化学本质是什么？分布于哪儿？
4.光敏色素受到光照射时，结构会发生变化，主要吸收
哪种光？这一变化的实质是什么？结合图5-12，描述光
影响植物代谢产生效应分为哪几个阶段、具体过程是怎
样的？
阅读教材P105~106内容，解决以下问题：
1.光对植物生长发育的作用
间接作用：光是植物进行光合作用的能量来源，通过影响光合作用间接影响植物生长发育。
万物生长靠太阳
雨露滋润禾苗壮......
思考：对于植物来说，光只是起提供能量的作用吗？
资料1：
①少数植物（烟草和莴苣）的种子需要在有光的条件下才能萌发；
②有些植物（早熟禾、毛蕊花）的种子在有光条件下萌发得好一些；
③有些植物（如洋葱、番茄）的种子的萌发则受光的抑制。
研究发现：萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少。
提示：光参与调节许多植物种子的萌发过程。
思考：分析以上资料，你能得出什么结论？
洋葱种子
讨论1：光在种子萌发的过程中起什么作用？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？
提示：光是种子萌发过程中的一种调节因子，但对于需要光才能萌发的种子，光照并不是给种子萌发提供能量。
资料2：豆芽是在黑暗的环境中培育的，它的细胞中不含叶绿素，茎（实际上很大一部分是下胚轴）比在光下要长的多。豆芽一旦见光，就会发生形态上的变化并长成豆苗。
讨论2：从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响？
提示：光能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。即光能影响植物的颜色和形态建成。
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 也有不少植物的开花与昼夜长短无关。
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。
棉花
黄瓜
向日葵
资料3
这些植物开花与光照时间有什么关系？
【知识拓展】光周期是指一日之内光照时间长短的变化，也就是在白昼与黑夜循环中日照长短的变化。根据日照长短，可将植物分为长日照植物和短日照植物。
菊
水稻
菠菜
【知识拓展】
长日照植物：24小时中，白天的长度超过某个临界值才开花。
短日照植物：24小时中，白天的长度短于某个临界值才开花。
光调节植物开花的具体机制
日中性植物：对每天日照的时间长短并不敏感，如天竺葵(洋绣球)。
长日照植物和短日照植物的临界日长（夜长）根据物种不同而不同，并不是严格的12小时。
结论: 一个周期中连续黑暗时间决定是否开花。
长日照植物开花原因不是光照总时长满足其要求，而是满足了短夜条件。
短日照植物不开花，因为黑暗时长不能满足其要求 ，暗期越长，开花越早。
【知识拓展】
光调节植物开花的具体机制
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，这是对环境的适应——萌发后立即进行光合作用，从而避免在无光条件下萌发后“饿死”。
（2）植物在生长、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。
光作为一种 ，影响、调控植物生长、发育的全过程。
信号
思考：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？
植株
生长
开花
衰老
种子
萌发
均受到
光的调控
上午
下午
光对植物生长发育的调节机理
植物体内存在一个"开关"，红光使"开关"保持接通的状态，而红外光让"开关"保持断开的状态，"开关"接通与否，由最后一次操作决定。
2.光信号传导的结构基础—光敏色素
(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。
(1) 化学本质:
(2) 分布:
相关信息（P106）：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。
2.光信号传导的结构基础—光敏色素
（光受体之一）
（4）调节机制：
感受信号→信号传导→发生反应
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
生物学效应
↓
细胞核
↓
信息传递系统传导
光信号
光敏色素
↓
激活
特定基因表达
↓
影响
思考：光敏色素与光合色素的作用有何区别？
提示：光敏色素属于接受光信号的一类蛋白质分子，是光受体之一，主要吸收红光和远红光；光合色素包括类胡萝卜素和叶绿素，吸收、传递、转化光能，主要吸收红光和蓝紫光。
人间四月芳菲尽
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
山寺桃花始盛开
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？
1.树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？
2.有的植物需要经过春化作用才能开花，这对于它们适应环境有什么意义？
3.资料1和资料2分别能得出什么结论？
阅读教材P107资料相关内容，思考并回答以下问题：
1.温度参与植物生长发育的调节
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。年轮形成的原因是：
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。
宽带
细带
讨论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。
资料1
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。
讨论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。
你还能举出一些关于温度参与调节植物生长发育的实例吗？
②叶片变黄、脱落：落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。
①光合作用：夏季中午温度过高，植物为了防止失水过多，气孔关闭，CO2进入叶片减少，光合作用减弱。
保卫细胞
气孔张开
西双版纳热带季雨林
温带常绿阔叶林
落叶阔叶林
针叶林
（1）温度调节植物生长发育
植物的所有生理活动都是在_________________ 进行，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；温度其实是通过影响 的活性进而影响植物生命活动。
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
植物分布的_______很大程度上就是由温度决定的；
（2）温度影响植物的分布
地域性
酶
阅读教材P107—108相关文字，思考并回答以下问题：
1.植物如何感受重力刺激？调节机制如何？
2.植物为什么茎背地生长，根向地生长？有何意义？
2.重力参与植物生长发育的调节
重力是调节植物__________和__________的重要环境因素。
生长发育
形态建成
根向地、茎背地生长
实例：
【思考】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。
2.重力参与植物生长发育的调节
根、茎中具有感受重力的物质和细胞
调节植物的生长方向
原理：
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
根向地、茎背地生长
实例：
根、茎中感受重力的细胞是什么？
植物对重力的感受是通过体内一类富含“淀粉体”的细胞，即 来实现的。
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
如通过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
淀粉——平衡石假说
平衡石细胞
三、植物生长发育的整体调控
植物生长发育的调控，是由 、 、 和 共同完成的。
基因表达调控
激素调节
环境因素调节
高等植物是由许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
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
影响
调控激素产生和分布
传递信息
细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调
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
激素
基因表达
环境
影响
产生、分布
影响
影响
植物生长发育的调控，是由 、 、 和 共同完成的。
基因表达调控
激素调节
环境因素调节

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