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(共32张PPT)
第五章 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
1．通过分析光、温度、重力等环境因素对植物生长发育的影响，认同植物生长发育是在多种环境因素综合调节下，实现与环境相适应的稳态，形成结构与功能观、进化与适应观。(生命观念)
2．基于资料分析、实验探究，运用归纳与概括、演绎与推理等方法，理解环境因素调控植物生命活动的机制，提升逻辑思维与批判性思维能力。(科学探究)
3.关注农业生产、生态保护中环境因素调节植物生命活动的应用，树立可持续发展意识，运用所学知识解决实际问题。(社会责任)
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？
光、温度、重力对植物生长发育都有调节作用
问题探讨
光是植物进行光合作用的能量来源。
光参与调节植物的生命活动
对于植物来说，光只是起提供能量的作用吗？
一、光对植物生长发育的调节
资料1
②有些种子→有光条件下萌发的更好。
③有些种子→萌发受光的抑制
讨论1：那些需要光才萌发的种子是需要
光照给种子萌发提供能量吗？
光本身是植物萌发过程中的一种调节因子
结论：光影响种子萌发
一、光对植物生长发育的调节
①少数种子→有光才萌发。
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。如何解释此现象？
种子储藏营养少，故需一萌发便能进行光合作用合成有机物，维持幼苗的生长。
一、光对植物生长发育的调节
豆芽是在黑暗的环境中培育的,细胞中不含叶绿素,茎(实际上很大一部分是下胚轴) 比在光下要长很多。豆芽一旦见光,就会发生形态变化并长成豆苗。
资料2
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。
黑暗中培育
见光培育
结论：光影响植物的形态建成
一、光对植物生长发育的调节
一、光对植物生长发育的调节
①很多植物开花与昼夜长短有关。
资料3
②有些植物开花与昼夜长短无关。
黄瓜
向日葵
棉花
讨论3：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？
是光照时长(黑暗时长)在起作用
结论：光影响植物开花
菠菜白天长度超13小时才开花
菊、水稻白天短于一定时长才开花
知识拓展
光周期：是指一日之内光照时间长短的变化，即在白昼与黑夜循环中日照长短的变化。
长日照植物
短日照植物
日中性植物
在任何日照长度条件下都能开花。
春天开花的植物
如洋葱、甜菜
秋天开花的植物如水稻、棉花
如番茄、番薯等。
到底是日照长度还是黑暗时间长度影响植物开花？
苍耳 对光暗周期的响应
思考1：对比A、B组，可判断该植物
为_______日照植物。
思考2：分析A、C组可知，该植物______ （是/不是）通过感受持续光照来调节开花的。
短
思考3：分析A、D组可知，该植物是通过感受___________来调节开花的。
不是
持续黑暗
知识拓展
长日照植物 = 短夜植物
短日照植物 = 长夜植物
到底是日照长度还是黑暗时间长度影响植物开花？
植物的开花与日照长度无关，而是需要一定时长的持续黑暗。
1、光对植物生长发育的两种作用
（1）光合作用的能量来源；
（2）作为信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
思考：植物能对光作出反应，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？
植物具有接受光信号的分子——如：光敏色素
一、光对植物生长发育的调节
(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。
2、光敏色素
Pr
Pfr
（生理失活型）
（生理激活型）
一、光对植物生长发育的调节
相关信息：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。
感受信号
传导信号
发生反应
光照射
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
DNA
③细胞核内特定基因的转录变化
RNA
翻译
④表现出
生物学效应
3、光调控植物生长发育的反应机制
(1)感受信号：光敏色素被激活，
结构发生变化
(2)传导信号：信号经过信息传递
系统传导细胞核内
(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mRNA翻译出特定蛋白质
一、光对植物生长发育的调节
一、光对植物生长发育的调节
生长素
生长素受体
信号转导
基因表达
生物学效应
环境或
生理信号
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
比较：
1.判断：
(1)对植物来说，光只是提供能量(　　)
(2)光敏色素是一类色素—蛋白复合体(　　)
(3)接受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化(　　)
×
√
√
一、光对植物生长发育的调节
课堂练习
2.下面关于光调控植物生长发育的反应机制的说法，不正确的是（ ）
A.光敏色素的本质是蛋白质
B.光敏色素主要吸收红光、蓝光
C.光通过影响光敏色素的结构影响特定基因的表达
D.光作为一种信号，影响、调控植株的生长、开花等
B
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
除了光，温度、重力等环境因素也会参与调节植物的生长发育。温度和重力因素是如何参与植物生命活动的调节的呢？
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
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：
①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；
②在秋冬季细胞分裂慢、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。
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
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
光合作用: 夏日正午因温度高，蒸腾作用强，气孔关闭，CO2进入叶片受阻，光合作用弱。
叶片变黄、脱落: 天气变冷，叶片在秋冬季变黄、脱落。
结论：温度对植物的多种生命活动具有调节作用。
1、温度参与植物生长发育的调节
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
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。
植物所有生理活动都是在一定的温度范围内进行。
植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
温带常绿阔叶林
落叶阔叶林
针叶林
西双版纳热带季雨林
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
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。
根向地、茎背地生长
实例：
生长发育
形态建成
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
植物是如何对“上下”作出反应的呢？
淀粉—平衡石假说：植物通过平衡石细胞来实现对重力的感受。
富含“淀粉体”
重力方向改变
“淀粉体”沿重力方向沉降
引起一系列信号分子改变
对植物生长产生影响
如：影响生长素的运输导致其沿重力方向不对称分布
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
淀粉—平衡石假说：
Ⅰ.根尖垂直放置时
①根尖垂直放置，淀粉体均匀分布
在平衡石细胞底部的内质网上，
②内质网两侧压力相当，均匀释放
Ca2+，Ca2+与钙调蛋白结合后活化
IAA泵，并将IAA均匀运往伸长区。
③ 两侧均匀生长。
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
淀粉—平衡石假说：
Ⅰ.根尖水平放置时
① 根横放时，淀粉体下沉在细胞
近地侧的内质网上
② 诱导该侧内质网释放更多Ca2+
到细胞质基质，Ca2+与钙调蛋白
结合后活化IAA泵
③ 使近地侧积累较多IAA。抑制近地侧生长。
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
同时，激素的产生和分布是 的结果，也受到_______ _ 的影响。
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、组织和细胞之间的协调和配合。
环境因素调节
激素调节
基因表达调控
植物细胞里储存着 ，某个细胞的基因如何表达会根据需要作调整。植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处在 的调控之下。
基因适时选择性表达
全套基因
激素作为_________，会影响细胞的__________，从而起到调节作用。
信息分子
基因表达
基因表达调控
环境因素
三、植物生长发育的整体调控
植物激素
环境因素
基因表达
影响
调控
影响
影响
三、植物生长发育的整体调控
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，调控基因表达以及激素产生、分布，最终表现在器官和个体水平上的变化。
研究表明，植物的根是靠根冠中的细胞感受重力，从而引起根的向地生长。我们能否设计实验进行验证？
自变量:
因变量:
是否有根冠
根是否出现向地生长
可采用切除根冠的方法进行处理
观察玉米根尖是否向下弯曲生长
【设计实验】验证植物根向地性的感受部位在根冠
预期结果、
得出结论:
1.取材分组编号：
2.对照处理：
3.进行培养：
4.观察记录：
取8颗大小、萌发程度相同的刚萌发的玉米粒,
随机分成数量相同的A、B两组。
A组：去除玉米粒根冠 B组：不作处理
分别放在两个含有湿棉花的培养皿中。
置于温度适宜的暗室中培养一段时间。
观测两组玉米粒根尖是否出现向地弯曲生长
若A组玉米根尖不向地弯曲,B组均向地弯曲生长,
即可证明植物根向地性的感受部位在根冠。
实验思路:
A B
【设计实验】验证植物根向地性的感受部位在根冠
课堂小结
1.列关于光对植物生长发育调节的叙述，错误的是（ ）
A. 莴苣种子萌发需要光照，说明光可作为种子萌发的信号
B. 光敏色素是一类光受体，主要吸收红光和远红光
C. 植物向光生长仅与生长素的横向运输有关，与基因表达无关
D. 特定蓝光波长可加快气孔开放速率，体现光对植物生理活动的调节
课堂练习
选项 A：莴苣种子为需光种子，光照触发种子内部代谢变化（如激素合成），促进萌发，体现光的信号作用，表述正确；
选项 B：光敏色素是植物重要的光受体，其化学结构会随红光 / 远红光照射发生可逆变化，进而传递光信号，表述正确；
选项 C：植物向光生长的直接原因是单侧光导致生长素横向运输（背光侧浓度高），但生长素调控细胞伸长的过程需通过影响 “细胞伸长相关基因” 的表达实现，并非与基因表达无关，表述错误（对应教学重点 “光调节的分子机制”）；
选项 D：2025 年科研发现特定蓝光（如 450nm 波长）可激活气孔保卫细胞中的光受体，促进离子吸收和水分进入，加快气孔开放，体现光对植物生理活动的调节，表述正确。
C
课堂练习
2.人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开” 是经典的物候现象。结合 2025 年最新研究（温度通过调控春化作用关键基因VRN1的表达影响开花），下列分析错误的是（ ）
A. 山寺桃花开花晚，可能是因为高海拔地区温度较低，延缓了VRN1基因的表达
B. 若人为给山寺桃花植株提供低温处理，可促进其提前开花
C. 温度对桃花开花的调节，仅依赖酶活性的改变，与基因表达无关
D. 该现象体现了环境因素（温度）对植物生长发育的调控作用
C
【解析】选项 A：高海拔地区温度低，而春化作用（低温诱导开花）需低温激活VRN1基因，低温不足会延缓VRN1表达，导致开花延迟，表述正确（对应教学中 “温度影响基因表达” 的前沿内容）； 选项 B：人为补充低温处理，可满足春化作用对低温的需求，加速VRN1基因表达，促进开花，表述正确； 选项 C：温度对开花的调节是 “双重机制”：一方面通过影响酶活性（如呼吸酶、激素合成酶）调节代谢，另一方面通过调控春化关键基因（如VRN1）表达调控开花，并非仅依赖酶活性，表述错误； 选项 D：同一地区不同海拔的温度差异导致开花时间不同，直接体现环境因素（温度）对植物生长发育的调控，表述正确。
课堂练习
3.下列关于植物生长发育整体调控的叙述，符合 2025 年研究进展的是（ ）
A. 环境因素（如光、温度）可直接调控植物生长，无需激素和基因参与
B. 生长素的合成仅受基因调控，与光照、温度等环境因素无关
C. 光信号可通过激活光敏色素，调控激素合成相关基因的表达，间接影响植物生长
D. 植物生长发育的调控中，环境因素、激素、基因表达三者互不关联

C
【解析 】选项 A：环境因素对植物生长的调控需 “环境信号→激素调节→基因表达” 的协同作用，如光照需通过光敏色素传递信号，影响激素合成和基因表达，无法直接调控，表述错误； 选项 B：2025 年研究发现，光照可通过影响 “生长素合成关键基因YUC” 的表达，调节生长素合成；低温也可改变生长素运输载体的活性，说明生长素合成 / 运输与环境因素密切相关，表述错误； 选项 C：光信号激活光敏色素后，光敏色素进入细胞核，结合特定转录因子，调控 “生长素合成基因”“细胞分裂素分解基因” 等的表达，间接影响植物生长，体现三者的协同调控（对应教学重点 “整体调控的复杂性”），表述正确； 选项 D：植物生长发育是环境因素（信号）、激素（调节物质）、基因表达（分子基础）三者相互作用、形成调控网络的结果，并非互不关联，表述错误。

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