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第5章 植物生命运动的调节
第4节　环境因素参与调节
植物的生命活动
课时目标 1.运用结构与功能观，分析植物根向地生长和茎背地生长的意义。
(生命观念)
2．运用归纳与概括、演绎与推理等方法，举例分析光、温度等环境因素参与植物生命活动的调节。(科学思维)
3．基于植物接受环境因素调节的适应意义，分析和解决生产、生活中一些实际问题。(社会责任)
一、光对植物生长发育的调节
1．光作为一种____，影响、调控植物生长、发育的全过程。
2．机理：光照→________的结构发生变化→信息传递系统→细胞核→影响______________→表现出生物学效应。
信号
光敏色素
特定基因的表达
3．实例
(1)少数植物的种子需要在____的条件下才能萌发。
(2)豆芽是在____的环境中培育的。
(3)很多植物的开花与____长短有关。
有光
黑暗
昼夜
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
1．温度
植物的所有生理活动都是在______________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。
一定的温度范围
2．重力
(1)重力是调节植物________和________的重要环境因素。
(2)重力作用的原理：植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将____信号转换成__________的信号，造成______分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。
(3)“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。
生长发育
形态建成
重力
运输生长素
生长素
三、植物生长发育的整体调控
1．植物生长发育的调控机制：由________调控、激素调节和________调节共同完成。
2．调控方式之间的联系
(1)激素作为____分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。
(2)激素的产生和分布是________调控的结果，也受到________的影响。
基因表达
环境因素
信息
基因表达
环境因素
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
1．有些植物的种子需在光照条件下才能萌发。(　　 　　)
2．菠菜、菊和水稻的开花与光照时长有关。(　　 　　)
3．植株的衰老不受光的调控。(　　 　　)
4．温带地区树木中的年轮表现出季节周期性变化。(　　 　　)
5．春化作用是指植物开花需经一定光照时长的诱导。(　　 　　)
6．植物的根靠根冠中的细胞感受重力，从而引起根的向地生长。(　　 　　)
√
×
×
√
√
√
◆思维启迪
1．研究人员发现，无论苍耳的叶在茎枝上的排列方式如何，相邻两节的叶子互不重叠，在与阳光垂直的层面上呈镶嵌排布。苍耳叶片的镶嵌式排布对光合作用有什么积极影响？
提示：光照是植物光合作用的能量来源，相邻两节的叶子互不重叠，可使所有叶片都能最大限度接受光照，提高光能利用率。
2．自然状态下，根向地生长、茎背地生长，这对于植物的生长发育有何意义？
提示：根向地生长有利于根吸收水分和无机盐，茎背地生长有利于植物伸展枝叶，接受光照。
任务一 光对植物生长发育的调节
科学家曾用大型光谱仪将红光分离成单色光处理莴苣种子，发现在红光下萌发率最高，而远红光会逆转这一过程。对莴苣种子进行交替红光(R)和远红光(FR)照射(在26 ℃下，连续地以1 min的R和4 min的FR曝光)，测定萌发率，实验结果见下表。
光处理 萌发率/% 光处理 萌发率/%
R 70 R－FR－R－FR 6
R－FR 6 R－FR－R－FR－R 76
R－FR－R 74 R－FR－R－FR－R－FR 7
[问题探究]
1．莴苣种子的光受体是什么？其化学本质是什么？
答案：光敏色素。蛋白质。
2．实验数据表明，进行交替红光和远红光照射时，莴苣种子的萌发率的高低取决于哪种光波？判断的依据是什么？
答案：最后一次使用的光波。当最后一次使用的是远红光时，种子的萌发率为6%～7%；而当最后一次使用的是红光时，种子的萌发率为70%～76%。
1．光对植物颜色的影响
(1)机理：叶绿素的形成需要光。种子在黑暗中萌发，长成的幼苗叶片中缺乏叶绿素，表现为“黄化苗”。
(2)应用：韭黄、蒜黄的培育。
2．光对植物形态的影响
(1)植物的向光性
①机理：单侧光照使向光侧的生长素向背光侧转移，导致背光侧生长较快，从而使植物向光弯曲生长。
②意义：使植物得到尽可能多的光照。
(2)豆芽的形态变化：黑暗中的幼苗下胚轴较长，使幼苗尽快出土；一旦见光，子叶展开，上胚轴快速生长，长成豆苗，以接受光照。
3．光对植物开花的影响
(1)长日照植物
①概念：只有当日照长度超过临界日长(14～17小时)，或者暗期必须短于某一时数才能形成花芽的植物。否则不能形成花芽，只停留在营养生长阶段。
②实例：冬小麦、大麦、油菜、萝卜等，纬度超过60°的地区，多数植物是长日照植物。
(2)短日照植物
①概念：只有当日照长度短于其临界日长(少于12小时，但不少于8小时)时才能开花的植物。在一定范围内，暗期越长，开花越早，如果在长日照下则只进行营养生长而不能开花。
②实例：许多热带、亚热带和温带春秋季开花的植物大多属于短日照植物，如大豆、玉米、水稻、紫花地丁等。
1．(2023·广东卷)种植和欣赏水仙是广东的春节习俗。当室外栽培的水仙被移入室内后，其体内会发生一系列变化，导致徒长甚至倒伏。下列分析正确的是 (　　)
A．水仙光敏色素感受的光信号发生改变
B．水仙叶绿素传递的光信号发生改变
C．水仙转入室内后不能发生向光性弯曲
D．强光促进了水仙花茎及叶的伸长生长
A
解析：
当室外栽培的水仙被移入室内后，光信号发生变化，光敏色素作为光信号的受体感受的光信号发生改变，影响相关基因的表达，进而导致水仙徒长甚至倒伏，A正确。叶绿素可以吸收、传递和转化光能，但不能传递光信号，B错误。植物的向光性是指在单侧光的照射下，向光侧生长素浓度低于背光侧，导致背光侧生长快，向光侧生长慢，植物向光弯曲；水仙转入室内后，若给以单侧光，仍可以发生向光弯曲，C错误。室外栽培的水仙被移入室内后，光照强度减弱，说明弱光促进了水仙花茎及叶的伸长生长，D错误。
2．依据植物开花与光周期长短可以把植物分为长日照植物和短日照植物。长日照植物是指在24 h昼夜周期中，日照长度长于一定时数才能开花的植物；短日照植物是指日照长度短于一定时数才能开花的植物。某生物研究性学习小组将菊花顶部花芽附近的叶片去掉，并对顶部花芽和下部的叶片做以下四组不同处理，结果如下图所示。下列对此实验的分析，正确的是 (　　)
D
A．实验的自变量是光周期处理部位，因变量是植物是否开花
B．由实验结果可知，只要是用短日照处理，植物都会开花
C．由实验结果可知，菊花是长日照植物，要使其提前开花，可以延长光照时间
D．本实验可得出的结论是菊花开花受光周期调控的部位是植物体下部的叶片
解析：
实验的自变量是光周期和光周期处理部位，因变量是植物是否开花，A错误；由实验结果可知，只有用短日照处理下部的叶片，菊花才会开花，B错误；由实验结果可知，菊花是短日照植物，要使其提前开花，应该缩短光照时间，C错误；本实验可得出的结论是菊花开花受光周期调控的部位是植物体下部的叶片，D正确。
任务二 参与调节植物生命活动的其他环境因素
1．温度对植物生命活动的影响
材料一　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。
材料二　赤霉素处理能使许多冬性一年生植物和二年生植物不经低温而开花。菊、延龄草等多种植物经春化后赤霉素含量增加。而且用赤霉素生物合成的抑制剂处理植株，会抑制春化作用。
[问题探究]
(1)春化作用过程中，感受低温的部位分生组织中的RNA和蛋白质含量增加，说明低温通过什么机制影响植物的开花。
答案：通过影响基因的表达影响植物的开花。
(2)根据材料二你能得出什么结论？
答案：春化作用可能与植物激素中的赤霉素有关。
2．重力对植物生命活动的影响
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。
[问题探究]
(1)图中A、B、C、D四处，生长素浓度比较高的是哪些？为什么？细胞生长较快的是哪些？
答案：图中A、B、C、D四处，生长素浓度比较高的是C、D，因为是近地侧，由于重力作用，生长素向下运输。细胞生长较快的是A、D，均为促进生长。
(2)从图中我们也可以判断出茎和根中对生长素更敏感的是哪个部分？有何意义？
答案：根对生长素更敏感。由于根对生长素的敏感性强，远地侧较低浓度的生长素促进了该侧细胞的生长，近地侧较高浓度的生长素抑制了该侧细胞的生长，从而使根表现出向地性。
1．春化作用
(1)条件：低温。
(2)感受低温的时期：种子吸胀萌动时及苗期。
(3)感受低温的部位：分生组织(能进行细胞分裂的部位)、幼叶、叶柄基部。
(4)机理：春化过程中，感受低温的部位分生组织中的RNA和蛋白质含量增加，代谢也发生顺序性变化。
(5)应用
①低温处理促进花芽分化，如石竹等的春播。
②利用解除春化控制开花，如储藏的洋葱鳞茎经高温处理以解除春化，防止开花，可以增产。
2．植物茎的背地性和根的向地性与重力的关系
(1)表现
(2)原因(“淀粉—平衡石假说”)
3．植物生长发育的整体调控
1．下列关于环境因素参与植物生命活动的调节的叙述，错误的是 (　　)
A．温度参与树木年轮形成的调节，也参与冬小麦春化作用的调节
B．重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素，如根向地生长、茎背地生长等
C．脱落酸和乙烯在植物生长、发育过程中可以起到协同作用
D．光敏色素主要通过吸收红光和蓝紫光来调控植物的基因表达
D
解析：
年轮的形成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条带，在秋冬季细胞分裂慢，细胞体积较小，在树干上形成颜色较深的条带，可见温度参与树木年轮形成的调节；冬小麦在生长期需要经历一段时期的低温才能开花，说明温度也参与冬小麦春化作用的调节，A正确。植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将重力信号转换成运输生长素的信号，使生长素分布不均衡，从而调节植物的生长发育和形态建成，如根向地生长、茎背地生长等，
解析：
B正确。脱落酸抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老和脱落；乙烯促进果实成熟，促进器官脱落，它们具有协同作用，C正确。光敏色素主要吸收红光和远红光，D错误。
2．(2025·济南高二检测)《农书》中记载“不见风日，其叶黄嫩，谓之韭黄”；《齐民要术》中记载“冬至日前后，取小麦种子浸于户外井水，次日置于阴凉处晾干，每九日如此处理，共七次”，其中利用了春化原理。下列关于环境因素对植物生长的影响的叙述，错误的是 (　　)
A．韭黄的长成是由于光对其生命活动的调节
B．小麦种子的处理过程利用的春化原理主要与温度有关
C．光敏色素在细胞核内直接影响基因的表达，从而影响植物生命活动
D．植物体内的平衡石细胞能够感受重力作用，从而调节植物根尖生长
C
解析：
韭黄需要进行遮光处理，其长成是由于光对其生命活动的调节，A正确；小麦种子的处理过程利用了春化原理，主要与温度有关，B正确；光敏色素通过改变结构将信息传递到细胞核从而影响植物基因的表达，并非直接在细胞核内影响该过程，C错误；植物体内的平衡石细胞能够感受重力作用，从而调节植物生命活动，D正确。
植物的生物钟——科技进展
一天之内，不同的花开放的时间是不同的。凌晨四点，牵牛花吹起了紫色的小喇叭；五点左右，艳丽的蔷薇绽开了笑脸；七点，睡莲从梦中醒来；中午十二点左右，午时花开放了；下午三点，万寿菊欣然怒放；傍晚六点，烟草花在暮色中苏醒；月光花在七点左右舒展开自己的花瓣；夜来香在晚上八点开花；昙花却在九点左右含笑一现……植物开花的时间与温度、湿度、光等环境因素有着密切的关系。
最新科学研究表明，在拟南芥和水稻中，CO(CONSTANS)基因位于生物钟的输出途径，是生物钟和开花时间基因之间监测日照长度的重要元件，它可以整合光信号和生物钟信号，节律性地激活FT(FLOWERING LOCUS T)基因的表达，从而诱导开花。
设计1：考查信息获取能力
(1)哪些因素会影响植物开花？_________________________________
________________________________________________________________(答出三种以上)。
设计2：考查知识迁移应用与长句表达能力
(2)结合资料和教材内容简要叙述光诱导植物开花的机理。
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
答案：(1)光照强度、光照时长、温度、湿度、自身基因等
(2)光照刺激引发光敏色素结构发生改变，进而激发细胞核内特定基因的表达，如激活FT基因的表达，诱导植物开花。
解析：
(1)光照强度、光照时长、温度、湿度、自身基因等因素会影响植物开花。(2)结合资料和光调控植物生长发育的反应机制可知，光诱导植物开花的机理为光照刺激引发光敏色素结构发生改变，进而激发细胞核内特定基因的表达，如激活FT基因的表达，诱导植物开花。
1．(2025·西安高二检测)十九世纪，人们发现离煤气路灯越近的树叶在秋末脱落越早，后来又发现煤气中引起脱落的活性物质还可以催熟果实。现在以电灯作为路灯，离路灯越近的树叶脱落却越晚，保持绿色的时间较长。对上述现象解释错误的是 (　　)
A．离煤气路灯近的树叶脱落早与煤气中的乙烯有关
B．电灯延长光照时间可增加叶片内脱落酸含量
C．保持绿色时间长的叶片内细胞分裂素含量较高
D．植物叶片内存在感受光照变化的物质
B
解析：
离煤气路灯越近的树叶在秋末脱落越早，后来又发现煤气中引起脱落的活性物质还可以催熟果实，因此树叶脱落早与煤气中的乙烯有关，A正确；离电灯越近的树叶脱落却越晚，说明电灯延长光照时间可减少叶片内脱落酸含量，B错误；离电灯越近的树叶脱落却越晚，保持绿色的时间较长，说明其细胞分裂素含量较高，C正确；植物叶片内存在感受光照变化的物质，如光敏色素，D正确。
2．(2025·大理高二检测)“草长莺飞”“春华秋实”，处处体现出激素调节的重要性。下列说法正确的是 (　　)
B
A．春回大地，万物萌动，种子吸水后赤霉素和脱落酸含量升高，有利于种子萌发
B．农历二月，日照延长，鸟类分泌激素促进性腺发育，该过程由神经和体液共同调节
C．阳春三月，山花烂漫，长日照使植物光敏色素结构改变，催化开花相关激素的合成
D．金秋八月，硕果累累，植物果实中乙烯和生长素合成增多，促进果实成熟
解析：
种子中脱落酸含量降低有利于种子萌发，A错误；农历二月，日照延长，鸟类接收到相关信息，经过综合分析，鸟类分泌促性腺激素释放激素和促性腺激素，促进性腺发育，该过程由神经和体液共同调节的，B正确；长日照使植物光敏色素结构改变，通过一系列信号转导，将信息传递至细胞核，引起相关基因表达，光敏色素不能起催化作用，C错误；生长素不能促进果实成熟，所以果实成熟期间，生长素含量不会增多，D错误。
3．(2025·成都高二检测)木棉在每年元宵节刚过，就开始开花，花冠红艳、树干壮硕，犹如壮士风骨，一些地区街道种有木棉作为行道树，常常截干或修枝整形，促使树冠丰满美观。下列分析错误的是 (　　)
A．光、温度等环境因素参与木棉开花的调控
B．木棉中的光敏色素能够感受光信号传递信息
C．树干截顶能解除顶端优势，促进侧枝生长发育
D．植物的生长发育过程根本上是激素调控的结果
D
解析：
光照、温度等环境因子的变化，会引起植物体内产生包括植物激素合成在内的多种变化，进而对基因的表达进行调节，可见光、温度等环境因素参与木棉开花的调控，A正确；木棉中光敏色素能够感受光信号传递信息，进而对细胞中基因的表达过程进行调控，B正确；树干截顶能解除顶端优势，降低了侧芽部位生长素的含量，进而促进侧枝生长发育，C正确；植物的生长发育过程根本上是基因在一定时间和空间上程序性表达的结果，D错误。
4．(2024·朔州高二检测)我国劳动人民创造的“闷麦法”是把已经处于萌动状态的冬小麦种子装在罐中，在冬天的低温条件下储存40～50天，以便于春季播种时可以达到与秋播一样的效果。该方法运用了春化作用的原理，下列说法正确的是 (　　)
A．“闷麦”后种子中的脱落酸含量增加会促进细胞分裂
B．“闷麦”是为了去除种子中的乙烯
C．“闷麦”的目的是提高种子的呼吸速率
D．“闷麦”后种子中的赤霉素含量增加会促进种子萌发
D
解析：
脱落酸抑制细胞分裂，“闷麦”后种子中的脱落酸含量降低，A错误；冬小麦要经历春化作用才能开花，“闷麦”是为了进行春化处理，以便春季播种时可以达到与秋播一样的效果，B、C错误；赤霉素能够打破种子休眠，促进萌发，“闷麦”后春季播种时可以达到与秋播一样的效果，故低温处理后种子内赤霉素含量升高促进种子萌发，D正确。
5．植物的开花不仅受内在基因和激素的调控，同时还受到外界环境因素的影响。研究表明，赤霉素对植物的开花具有调节作用，其作用机制如图1所示。
(1)检测植物体内是否产生____________是预测植物开花的先决条件。结合SPL蛋白的功能，描述赤霉素对植物开花的调节机制：______________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)图2所示为光周期(日照长度)诱导植物开花激素的产生实验。图中植物去掉了顶端的全部叶子， A、D植株分别接受长日照、短日照； B、C植株方框内为受短日照处理的部位。结合图2，分析下列选项中错误的是________。
A．图2中的植物属于短日照植物
B．感受光周期的部位是顶端花蕾
C．诱导产生开花激素的部位是叶
D．开花激素的作用部位是顶端花蕾
(3)根据图3信息可知，人为地控制每日光照和黑暗的长度，可以使植物的开花期提前或延迟。菊花是一种短日照植物，若想延迟菊花开花，你的建议是__________________________________________________________。
答案：(1)SOC蛋白　赤霉素促进DEL蛋白的降解，解除DEL蛋白对SPL蛋白作用的阻止，SPL蛋白激活SOC基因转录、翻译产生SOC蛋白，促进开花
(2)B
(3)在夜晚进行闪光照射(或增加每天的光照时间)
解析：
(1)依据图1可知，植物开花受SOC基因的调控，其控制的SOC蛋白能促进植物开花。赤霉素能促进DEL蛋白的降解，解除DEL蛋白对SPL蛋白激活SOC基因的抑制作用，从而促进SOC基因转录、翻译出SOC蛋白，促进开花。(2)A、D对照，接受短日照的植物开花，说明该植物是短日照植物，A正确；B、C对照，B中叶片接受短日照能开花，而C中花蕾接受短日照不开花，说明感受光周期的部位是叶片，诱导产生开花激素的部位是叶，B错误、C正确；植物开花的部位是顶
解析：
端，所以开花激素的作用部位是顶端花蕾，D正确。(3)依据图3可知，黑暗时间少于标准夜晚长度时，长日照植物开花、短日照植物不开花；而在黑暗时间长于标准夜晚长度时，夜间闪光处理，长日照植物开花、短日照植物不开花。菊花是一种短日照植物，若想延迟菊花开花，可在夜晚进行闪光照射(或增加每天的光照时间)。

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