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第5章
5.4 环境因素参与调节植物的生命活动
题型1 环境因素参与调节植物生命活动
题型1 环境因素参与调节植物生命活动
解｜题｜知｜识 ①光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 ②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。 ③植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调 节和环境因素调节共同完成的。 1.光敏色素是一类蛋白质（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。在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会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。 2.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，造成生长素分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。 3.植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行，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。此外，植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
【典例1】秋眠植物在秋季光照减少和气温下降时表现出的休眠现象，有利于提高植物的抗寒能力。如图为红光条件下苜蓿植株秋眠的信号转导途径，PIFI是转录因子，其他英文表示的都是基因。下列叙述错误的是（　　）
A．红光刺激光敏色素后可引起赤霉素与脱落酸的比值上升
B．缺氮影响光敏色素的合成，进而导致GA3oX1基因的表达产物减少
C．由夏季进入秋季，光照中红光的比例可能逐渐增加
D．苜蓿秋眠是外界因素、基因表达、植物激素共同调控的结果
【答案】C
【解答】解：A、红光作用于光敏素色，光敏色素可抑制PIFI的形成进而调控植物秋眠：PIFI可促进DAG基因的表达，DAG抑制GA3oX1的表达，GA3oX1的表达可促进赤霉素的合成；同时PIFI可促进SOM基因的表达，SOM基因可抑制GA3oX1基因的表达，进而抑制赤霉素的产生；SOM可促进GA2ox2基因和ABA1基因的表达，GA2ox2基因可抑制赤霉素的产生，进而促进秋眠，ABA1基因的表达可促进脱落酸的合成，即红光比例升高时促进赤霉素的合成，抑制脱落酸的合成，进而抑制秋眠，赤霉素与脱落酸的比值上升，A正确；
B、光敏色素属于色素﹣蛋白复合体，组成成分包含氮元素。氮元素匮乏会阻碍光敏色素合成，光敏色素对PIF1的抑制效果随之减弱；PIF1能够推动DAG生成，而DAG又会抑制GA3ox1的合成。综上，缺氮造成光敏色素合成不足，最终使 GA3ox1基因的表达产物减少，B正确；
C、光照红光比例提高，有利于赤霉素合成同时抑制脱落酸产生，阻碍植物秋眠；红光比例降低时，赤霉素合成受抑制、脱落酸合成增多，推动秋眠。从夏季过渡到秋季，植物开始秋眠，说明光照中的红光比例大概率持续降低，C错误；
D、从图中可以看出，红光（外界因素）刺激光敏色素，引发一系列基因（如PIFI、DAG、SOM、GA3ox1、GA2ox2、ABA1等）的表达调控，进而影响植物激素（赤霉素、脱落酸）的合成，最终导致苜蓿秋眠，说明苜蓿秋眠是外界因素、基因表达、植物激素共同调控的结果，D正确。
故选：C。
【变式1】如图表示调控拟南芥开花的4条途径，其中自主途径受自身内部发育状况的影响，CO、FLC、FT、SOC1以及AP1和LFY代表途径中的基因，“→”表示促进，“”表示抑制，下列叙述正确的是（　　）
A．光周期途径和春化途径都是植物对环境中光信号作出反应
B．LFY基因发生甲基化修饰后，不会影响对拟南芥开花的调控
C．春化途径可促进FT和SOCl的表达，进而调控拟南芥开花
D．图中拟南芥开花只受激素调节和环境因素调节的作用
【答案】C
【解答】解：A、光周期途径是对光信号的反应，但春化途径是对低温信号的反应，A错误；
B、LFY是调控开花的关键基因，基因甲基化修饰会影响其表达，进而影响拟南芥开花调控，B错误；
C、图示中FLC抑制FT和SOC1的表达，而春化途径可抑制FLC（春化的核心作用是解除FLC的抑制），从而间接促进FT和SOC1的表达，最终通过AP1、LFY调控开花，C正确；
D、图中除了环境因素（光周期、春化）、激素（赤霉素）调节，还有自主途径（自身内部发育状况）的调节，D错误。
故选：C。
【变式2】在一定比例的红光/远红光的条件下，植物中非活性形式的光敏色素（Pr）与活性形式的光敏色素（Pfr）会发生相互转化，进而影响生长素的合成，具体过程如图所示。PIfs是调节基因表达的转录因子，T/Y基因控制合成T/Y酶。下列叙述正确的是（　　）
A．光敏色素是一类分布在植物细胞叶绿体类囊体膜上的蛋白质
B．在受到高比例的红光/远红光照射时，Pr的结构发生变化，变成有活性的Pfr，Pfr进入细胞核影响基因表达
C．红光可作为信号调节植物体内生长素的含量，进而调节植物生长、发育的整个过程
D．由图可知，红光/远红光的比例会影响植物细胞核内所有基因的表达
【答案】C
【解答】解：A、光敏色素分布在植物体的各个部位，其中在分生组织中含量比较丰富，A错误；
B、由图可知，Pfr会抑制PIFs的作用，进而导致T/Y基因的表达量下降，但是无法判断Pfr是否会进入细胞核内，B错误；
C、由图可知，当红光/远红光的比例较高时，会通过信号传导抑制IAA的合成，故推测红光可作为信号调节植物体内生长素的含量，进而调节植物生长、发育的整个过程，C正确；
D、根据图示只能判断红光/远红光的比例会影响T/Y基因的表达，D错误。
故选：C。
【变式3】如图是研究植物向性运动的实验示意图，该实验结果不能说明（　　）
A．根和茎的向性运动都是一种适应
B．产生生长素的部位是根尖和茎尖
C．根具有向重力性，茎具有负向重力性
D．生长素对植物生长的作用具有两重性
【答案】B
【解答】解：A、根向地生长能获取水分和营养，茎背地生长能获取阳光，因此两者的向性运动都是一种适应，A正确；
B、根尖和茎尖确实可以产生生长素，但是题目的图中所示实验不能得出产生生长素的部位是根尖和茎尖这个结论，B错误；
C、根向下生长说明生长素对植物生长的作用具有两重性，茎向上生长具有负向重力性，C正确；
D、根的向重力性体现了生长素对植物生长的作用具有两重性，D正确。
故选：B。
【变式4】如图为温特研究植物向光性的实验设计，①～⑥是在黑暗环境中对切去尖端的胚芽鞘进行的不同处理．下列分析错误的是（　　）
A．温特猜想尖端产生的化学物质可以扩散到琼脂块中
B．若在单侧光照下进行该实验，不能得到相同的实验结果
C．④和⑥结果表明胚芽鞘向光弯曲与尖端产生的物质有关
D．设置⑤和⑥组的目的是排除琼脂块对胚芽鞘生长的影响
【答案】B
【解答】解：A、温特的实验是将胚芽鞘的尖端切下放到琼脂块上，因为他猜想尖端产生的化学物质可以扩散到琼脂块中，促进植株生长，A正确；
B、感光部位是胚芽鞘尖端，而实验中去除胚芽鞘的尖端，则在单侧光照下进行该实验，得到相同的实验结果，B错误；
C、③④中经过胚芽鞘尖端处理的琼脂块放在了胚芽鞘的一侧，发现放琼脂块的一侧生长快；⑤⑥是对照组，排除琼脂块本身对实验的影响，表明胚芽鞘向光弯曲与尖端产生的物质有关，C正确；
D、⑤⑥是空白对照组，排除琼脂块对胚芽鞘的影响，D正确。
故选：B。
【变式5】植物生命活动除了直接受化学物质的调节之外，也受环境因素的影响。下列有关叙述错误的是（　　）
A．原产于热带地区的玉米适应短日照条件，在从热带地区引种至温带地区时，可能出现不适应的现象
B．冬小麦的正常开花离不开春化作用，实验室夏季种植冬小麦时，可合理使用冷库，调节冬小麦的开花
C．环境因素和植物激素对植物的影响是相互独立的，但二者都具有重要的影响
D．由于光敏色素的存在，光照可调节植物体内有关基因的表达，进而调节植物的生命活动
【答案】C
【解答】解：A、原产于热带地区的玉米适应短日照条件，在从热带地区引种至温带地区时，由于日照条件和环境温度都发生了改变，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，进而对基因组的表达进行调节，从而使其出现不适应的现象，A正确；
B、冬小麦的正常开花离不开春化作用，实验室夏季种植冬小麦时，可合理使用冷库，调节冬小麦的开花，B正确；
C、环境因素和植物激素对植物的影响是相互联系的，二者都具有重要的影响，C错误；
D、由于光敏色素的存在，使得植物能够感受到光照的变化，光照又能调节植物体内有关基因的表达，进而调节植物的生命活动，D正确。
故选：C。
【变式6】回答下列有关植物激素的问题，如图是根据细胞壁松散学说绘制的一定浓度生长素促进植物细胞伸长的原理图．请分析回答：
（1）图中结构A的作用是　将H+从细胞膜内运送到细胞壁　 ．
（2）图中表明，当生长素浓度由低升至最适时，酶X所处环境溶液pH的变化是　下降　 ，被激活的酶X的直接作用是　水解连接纤维素分子的多糖链　 ，从而使细胞壁松散，最终使细胞伸长．能促进植物细胞伸长的另一种植物激素是　赤霉素　 ．
（3）植物向光弯曲实验发现的生长素的基本特征是　AD　 （多选）．
A．促进细胞伸长 B．体内含量丰富 C．对各器官灵敏度相似 D．可长距离转运．
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）观察图示过程可知：图中结构A的作用是将H+从细胞膜内运送到细胞壁中．
（2）图中表明，当生长素浓度由低升至最适时，H+从细胞膜内运送到细胞壁中的数量增多，从而使酶X所处环境溶液pH下降．图中显示，被激活的酶X的直接作用是水解连接纤维素分子的多糖链，使多糖链断裂，从而使细胞壁松散，最终使细胞伸长．植物体内的赤霉素也能促进植物细胞伸长．
（3）解：A、生长素能促进细胞伸长生长，A正确；
B、生长素在植物体内含量很少，B错误；
C、生长素对各器官灵敏度不同，如根比芽和茎要敏感，C错误；
D、生长素可从产生部位通过极性运输运到基部，D正确．
故选：AD．
故答案为：
（1）将H+从细胞膜内运送到细胞壁（将H+运出细胞/运输H+/充当H+载体蛋白均给分）
（2）下降；水解连接纤维素分子的多糖链；赤霉素
（3）AD
【变式7】Ⅰ如图甲表示动物体生命活动调节的部分过程，图中字母代表激素；图乙表示的是运动神经纤维末梢和骨骼肌细胞之间的联系．请据图回答：
（1）在寒冷环境中，血液中含量会增加的激素有　ABC　 （填字母），体温调节过程属于　神经—体液调节　 调节．
（2）骨骼肌受神经支配，运动神经末梢和骨骼肌之间靠Ach（乙酰胆碱）传递信息，Ach是一种兴奋型递质，当神经冲动传到轴突末梢时，Ach进入③中，然后与Ach受体结合，引起肌肉收缩．在此反射的反射弧中，神经冲动是　单向　 向传递的．
（3）研究表明，不少重症肌无力患者是由于受病毒感染后，机体产生抗体，它除与病毒结合之外，还能与Ach受体结合，阻碍兴奋的传导，导致肌无力．在免疫学上此种重症肌无力属于一种　自身免疫病　 病．
Ⅱ图丙为生长素类似物的X、Y和Z三种浓度下对月季茎段侧芽生长的影响，则：X浓度、Y浓度和Z浓度之间大小的关系是　X＞Y，X＞Z，Y与Z之间大小关系不确定　 ．
【答案】见试题解答内容
【解答】解：Ⅰ（1）据图甲可知：在寒冷环境中，下丘脑分泌的A增多作用于垂体，促进垂体分泌C，C又作用于甲状腺，促进甲状腺分泌的B增多．在体温调节过程中既有下丘脑、有关神经的参与，又有A、B、C等激素的参与，因此，调节方式为神经—体液．
（2）据图分析，图乙表示突触结构，由于神经递质只能由突触前膜释放并作用于突触后膜，所以在此反射的反射弧中，神经冲动是单向向传递的．
（3）正常情况下，抗体作用于病毒，不以自身的正常细胞作为抗原，重症肌无力患者的抗体作用于自身的正常细胞，属于自身免疫疾病．
ⅡZ浓度和Y浓度条件下月季生根量大于空白对照组，说明Y和Z浓度对月季插条生根起促进作用，X浓度条件下与空白对照组相比，生根数量少，说明X浓度对月季插条生根起抑制作用，X浓度最大，但是Y与Z之间大小关系不确定．
故答案为：
Ⅰ（1）ABC 神经—体液调节
（2）单向
（3）自身免疫病
ⅡX＞Y，X＞Z，Y与Z之间大小关系不确定
光敏色素是一类蛋白质（色素—蛋白复合体），是植物能接受光信号的分子。下列有关光敏色素叙述错误的是（　　）
A．胚芽鞘尖端能感受单侧光刺激的细胞可能含有光敏色素
B．光可以作为一种信号，影响、调控植物的生长、发育的过程
C．光敏色素只分布在绿色植物叶肉细胞的类囊体薄膜上
D．光调控植物生长发育的实质是影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应
【答案】C
【解答】解：A、单侧光作为信号传递信息，胚芽鞘尖端能感受单侧光刺激的细胞可能含有光敏色素，通过光敏色素来感知单侧光信号刺激，A正确；
B、光可以作为一种信号，影响、调控植物的生长、发育的过程，例如光的波长影响种子萌发，B正确；
C、光敏色素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，C错误；
D、光作为信号分子，调控植物生长发育的实质是影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应，D正确。
故选：C。
一颗小小的望天树种子发育成参天大树的过程中，要受到植物激素和环境因素的影响。以下分析错误的是（　　）
A．在望天树种子发育过程中，不同激素的调节往往表现出一定的顺序性
B．望天树种子萌发过程中主要需要光提供能量，光在幼苗发育过程中影响树苗的形态
C．光照、温度、重力等环境因素，最终均通过影响基因的表达，调控望天树的发育过程
D．在望天树各器官中均同时存在着多种植物激素，在不同阶段各种激素的绝对和相对含量都可能不同
【答案】B
【解答】解：A、在植物生长发育过程中，不同激素的调节往往表现出一定的顺序性，A正确；
B、种子萌发过程中不需要太阳提供能量，其萌发所需的能量由种子内储存的有机物提供，光在幼苗发育过程中影响树苗的形态，B错误；
C、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，进而对基因组的表达进行调节，调控望天树的发育过程，C正确；
D、在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立的起作用，而是多种激素相互作用共同调节。有的相互促进，有的相互拮抗，在不同阶段各种激素的绝对和相对含量都可能不同，D正确。
故选：B。
拟南芥可发生避荫反应，即拟南芥植株被其他植株遮蔽时，可通过光敏色素感受富含远红光的光，进而伸长节间和叶柄，捕获更多的光能。下列相关叙述正确的是（　　）
A．避荫反应有利于类胡萝卜素吸收更多的远红光
B．发生避荫反应时，拟南芥的基因型发生了变化
C．避荫反应说明拟南芥可感受来源于无机环境的信息
D．发生避荫反应的拟南芥生长受到抑制
【答案】C
【解答】解：A、避荫反应有利于光敏色素吸收更多的远红光，A错误；
B、发生避荫反应时，拟南芥的基因型未发生变化，B错误；
C、避荫反应说明拟南芥可感受来源于无机环境的物理信息，C正确；
D、发生避荫反应的拟南芥生长受到促进，能伸长节间和叶柄，捕获更多的光能，D错误。
故选：C。
植物的茎具有向光性，此现象中光的直接作用是（　　）
A．促进植物进行光合作用
B．促进植物合成生长素
C．抑制向光一侧的细胞生长
D．改变生长素在植物体内的分布
【答案】D
【解答】解：植物向光性的原因是单侧光照过后，生长素由向光一侧朝背光一侧运输，使生长素分布不均匀，从而导致植物弯向光源生长。
故选：D。
春化作用是指某些植物（如冬小麦）在生长期需要经历一段时间的低温后才能开花的现象。Vrn基因是抑制冬小麦开花的基因，下列说法错误的是（　　）
A．低温可通过影响基因的表达从而调控植物的生命活动
B．秋冬前冬小麦Vrn基因的表达水平较低
C．春化作用是越冬植物适应环境的一种重要机制
D．春天补种的冬小麦只会长苗不会结果
【答案】B
【解答】解：A、某些植物（如冬小麦）在生长期需要经历一段时间的低温后才能开花，Vrn基因是抑制冬小麦开花的基因，可见低温可通过影响基因的表达从而调控植物的生命活动，A正确；
B、Vrn基因是抑制冬小麦开花的基因，秋冬前Vrn基因的表达水平较高，冬小麦不能开花，B错误；
C、春化作用是越冬植物适应环境的一种重要机制，避免小麦开花遇到寒冷环境而冻死，C正确；
D、冬小麦在生长期需要经历一段时间的低温后才能开花，春天补种的冬小麦只会长苗不会结果，D正确。
故选：B。
种子萌发以及植株生长、开花、衰老等都会受到光的调控。下列相关叙述错误的是（　　）
A．光作为一种信号，可影响、调控植物生长、发育的全过程
B．光照调节植物生长时，需要光敏色素的参与，接收到光照后光敏色素的结构会发生变化
C．植物接受到光照后，最终会影响到细胞核中特定基因的表达，从而表现出生物学效应
D．不同颜色的光对植物生长和发育的影响是相同的
【答案】D
【解答】解：A、光作为一种信号，可影响、调控植物生长、发育的全过程，A正确；
B、光照调节植物生长时，需要光敏色素的参与，在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，最终影响基因的表达，从而表现出生物学效应，B正确；
C、植物接受到光照后，光敏色结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应，C正确；
D、不同颜色的光对植物生长和发育的影响是不同的，光敏色素主要吸收红光和远红光，D错误。
故选：D。
烟草种子在有光的条件下才能萌发。研究发现，在白光照射环境中种植的野生型烟草的发芽率高于突变型，野生型种子内脱落酸的含量远低于突变型。已知该突变型是由于与光敏色素合成相关的chromophore基因发生突变后形成的。下列分析正确的是（　　）
A．光敏色素是一类蛋白质，分布于植物的各个部位，主要吸收红光和蓝紫光
B．烟草种子在有光的条件下才能萌发是因为光照为种子萌发提供了能量
C．野生型烟草的光敏色素分布在植物的各个部位，其中在营养组织的细胞内比较丰富
D．突变型烟草的光敏色素合成异常，脱落酸含量的升高不利于烟草种子萌发
【答案】D
【解答】解：A、光敏色素是一类蛋白质（色素–蛋白复合体），分布于植物的各个部位，主要吸收红光和远红光，A错误；
B、烟草种子萌发需要光的作用是因为光照可以引起光敏色素结构发生变化，从而影响特定基因表达导致种子萌发，光照是作为外界刺激存在的而不是为种子萌发提供了能量，B错误；
C、野生型烟草的光敏色素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，C错误；
D、由题干信息分析可知，突变型烟草细胞的光敏色素异常，且ABA含量高于野生型，脱落酸含量的升高不利于烟草种子萌发，D正确。
故选：D。
科学家将一批莴苣种子交替暴露在红光（R）和红外光（FR）下，处理后置于黑暗处一段时间后，统计各组种子的萌发率图1。对这一实验结果，科学家研究发现其机理如图2。已知光敏色素有Pr型（吸收红光）和Pfr型（吸收红外光），Pr与Pfr在不同光谱下可以相互转换，且莴苣种子对红光更敏感。下列分析错误的是（　　）
A．由表可知，种子的萌发率与最后一次光照的类型密切相关
B．Pr在吸收红光后转变为Pfr，而Pfr吸收远红光后转变为Pr
C．黑暗下生长的莴苣中，光敏色素以非活性的Pr形式存在于细胞质中
D．Pfr传导的信号可能影响核内赤霉素基因的表达进而促进种子的萌发
【答案】D
【解答】解：A、根据解析果可知，红光的促进作用可以被随后照射的远红光降低。若用红光和远红光交替多次处理。则种子的萌发率取决于最后一次处理的是光，若是远红光，则萌发率低，若是红光，则萌发率较高，A正确；
B、据图分析，红光诱导光敏色素发生空间结构改变，使P转化为Ph形式，而PG吸收远红光后转变为Pr，B正确；
C、光敏色素蛋白两种形式：无活性Pr和有活性的PG，黑暗条件下以Pf存在，光照会促进Pr转化为Pf，C正确；
D、PG传导的信号可能抑制细胞核内赤霉素基因的表达，从而抑制种子的萌发，D错误。
故选：D。
如表为研究光照和赤霉素（GA）对某种植物种子萌发影响的实验，环境条件相同且适宜（GA缺陷型是基因突变造成不能合成GA的植株）。下列对该实验结果的分析正确的是（　　）
条件 A组（普通植株的种子） GA缺陷型植株的种子
B组（加适宜浓度的GA） C组（加等量的蒸馏水）
黑暗 不萌发 不萌发 不萌发
适宜光照 萌发 萌发 不萌发
A．光照能促进种子萌发
B．赤霉素能促进种子萌发
C．光照通过促进赤霉素的合成促进种子萌发
D．光照和赤霉素都是种子萌发的必要条件
【答案】ABD
【解答】解：A、由A组实验可以得出种子萌发需要光照，A正确；
B、由B和C组实验可以得出种子萌发需要赤霉素，B正确；
C、由C组实验可以得出光照通过促进赤霉素的合成促进种子萌发是错误的，C错误；
D、由A、B和C组实验可以得出光照和赤霉素都是种子萌发的必要条件，D正确。
故选：ABD。
为探究不同光对莴苣种子萌发的影响，科学家共设了5组实验，不同处理后（各处理总时长相同）将种子在黑暗中放置2天，之后测种子的萌发率（如表），请回答下列问题：
处理 种子的萌发率（%）
无（黑暗处理） 8.5
红光 98
红光—远红光 54
红光—远红光—红光 100
红光—远红光—红光—远红光 43
（1）本实验设计黑暗组处理的目的是 　对照　 。
（2）根据实验结果可以推测，当反复照射红光和远红光时，种子的萌发率取决于 　最后一次处理的是哪种波长的光　 。
（3）随着研究的深入，发现植物体内存在吸收红光的色素蛋白（Pr）和吸收远红光的色素蛋白（Pfr），科学家研究萌发种子的生长状况，得到了如图所示的结果。据图分析可知，Pr和Pfr之间可以在光的影响下相互转化，即照射 　红光　 后Pr转变为Pfr，照射另一种光后Pfr转变为Pr，另外这种转化还受 　温度　 的影响，科学家进而将这种色素蛋白命名为 　光敏色素　 。
（4）研究发现，Pfr/Pr的比值还会影响植物的开花，连续的黑暗中，该比值会逐渐降低，到一定程度就会触发短日照植物成花物质的形成而促进开花，由此可推知短日照植物必须接受一定时长的 　暗处理　 。
【答案】（1）对照
（2）最后一次处理的是哪种波长的光
（3）红光 温度 光敏色素
（4）暗处理
【解答】解：（1）黑暗处理的目的是作为对照。
（2）实验最后一次处理的都是红光（R），其萌发率都较高，实验最后一次处理的都是远红光（FR），其萌发率都很低，说明对莴苣种子萌发起抑制作用的光是远红光；若用红光和远红光交替多次处理，则种子的萌发率取决于最后一次处理的是哪种波长的光。
（3）照射红光后Pr转变为Pfr，照射远红光后Pfr转变为Pr，另外这种转化还受热转化即温度的影响。科学家进而将这种色素蛋白命名为光敏色素。
（4）连续的黑暗中，Pfr/Pr的比值会逐渐降低，到一定程度就会触发短日照植物成花物质的形成而促进开花，短因此，日照植物必须接受一定时间的暗处理才可以开花。
故答案为：
（1）对照
（2）最后一次处理的是哪种波长的光
（3）红光 温度 光敏色素
（4）暗处理
苜蓿是多年生草本植物，是当今世界上分布最广，栽培面积最大的牧草。苜蓿的秋眠性（寒冷条件下，某些品种会通过休眠来降低代谢强度，减缓生长速率，以度过逆境）是决定其合理引种和选择栽培地的首要指标。科研人员以苜蓿为实验材料进行了如下实验。
（1）现有甲、乙、丙三个品种，从中分别选择相同数量的状态良好、长势相同的苜蓿植株移植于花盆中。实验设8h/d（小时/天）、12h/d、16h/d光照处理，每个处理重复6组，则共 　54　 组，其它条件相同且适宜，处理35天后测定相关指标。
（2）测定各组植株的株高，结果如下表所示：
光照时间 株高（cm） 品种 8h/d 12h/d 16h/d
甲 4 52 89
乙 28 53 91
丙 50 53 91
从表中数据可知，　16h/d　 日照条件适宜苜蓿生长：野外生长时，短日照往往伴随寒冷等不利条件，其中 　甲　 品种最可能存活下来。
（3）测定各组植株光敏色素含量和不同激素的比值，结果如图1、图2所示：
①植物体中IAA（生长素）和GA3（赤霉素）主要作用是 　促进　 细胞伸长，ABA（脱落酸）主要作用是 　抑制　 细胞分裂。在一定范围内，图2中两对激素的比值较大时会 　促进　 植物生长。（每空填“促进”或“抑制”）
②结合上述实验结果推测，某些品种的苜蓿可以在短日照寒冷条件下生存的原因是，光照作为信号被光敏色素捕捉，使光敏色素含量 　增加　 ，并影响了IAA与ABA、GA3与ABA的比值，进而使代谢强度 　降低　 。
【答案】（1）54
（2）16h/d 甲
（3）①促进 抑制 促进 ②增加 降低
【解答】解：（1）实验材料共甲、乙、丙三个品种，每个品种有3种不同的光照处理，每个处理重复6组，因此，共3×3×6＝54组。
（2）从表中数据可知，光照时间为16h/d时，苜蓿株高最大，最适宜苜蓿生长；根据题干信息“寒冷条件下，某些品种会通过休眠来降低代谢强度，减缓生长速率，以度过逆境”，短日照（8h/d）下植株越矮越容易度过不利条件，所以品种甲最可能存活下来。
（3）①植物体中IAA和GA3（赤霉素）具有协同作用，主要作用是促进细胞伸长来促进植株生长；ABA（脱落酸）的主要作用是抑制细胞分裂；根据表中的数据，光照时间为16h/d时苜蓿株高最大，再结合图2中，日照条件为16h/d时对应的两对激素的比值较大，由此说明两对激素的比值较大时会促进植株生长。
②由图1与图2可知，随着光照时间延长，光敏色素减少，IAA与ABA、GA3与ABA的比值均升高，推测光敏色素可以影响IAA与ABA、GA3与ABA的比值；结合图1可知，短日照时光敏色素含量较高，植株相对较矮，因此可推测，光照作为信号被光敏色素捕捉，使光敏色素含量增加，进而使代谢强度降低。
故答案为：
（1）54
（2）16h/d 甲
①促进 抑制 促进 ②增加 降低
用传统方法生产啤酒时，大麦芽是不可缺少的原料。利用大麦芽，实质上是利用其中的α﹣淀粉酶，大麦胚能合成α﹣淀粉酶。用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就可以产生α﹣淀粉酶，这样就可以简化工艺，降低成本。请回答下列问题：
（1）植物体内，赤霉素的合成部位主要是 　未成熟的种子幼根和幼芽　 。它能诱导种子中α﹣淀粉酶的产生，很可能与它 　促进种子萌发　 的作用有关。
（2）已知大麦的种子在组成上包括种皮、糊粉层、胚和胚乳几部分，大麦胚和大麦种子的糊粉层细胞都能合成α﹣淀粉酶。为了探究赤霉素处理未发芽的大麦种子中α﹣淀粉酶的来源，请利用未经处理的、未发芽的大麦种子为材料，写出相应的实验设计思路。 　将未经处理的，未发芽的大麦种子随机均分成三组，一组保持完整、一组去掉胚保留糊粉层、一组去掉糊粉层保留胚，用相同且适宜的赤霉素溶液处理一段时间后，检测各组α–淀粉酶的含量　 。
（3）为了研究赤霉素的作用，某研究小组用一定浓度的赤霉素处理了甘蓝幼苗的顶端，同样条件下培养一段时间后，出现了如图所示现象。由此不仅证明植物体内存在着赤霉素的运输，还说明它能 　促进植株增高　 。
（4）在植物生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用的，而是多种激素共同调控，譬如在种子萌发过程中，　脱落酸　 与 赤霉素就存在拮抗关系。
【答案】（1）未成熟的种子幼根和幼芽 促进种子萌发
（2）将未经处理的，未发芽的大麦种子随机均分成三组，一组保持完整、一组去掉胚保留糊粉层、一组去掉糊粉层保留胚，用相同且适宜的赤霉素溶液处理一段时间后，检测各组α–淀粉酶的含量
（3）促进植株增高
（4）脱落酸
【解答】解：（1）植物体内，未成熟的种子幼根和幼芽是合成赤霉素的主要部位，赤霉素能促进细胞伸长，在种子萌发过程中，它能诱导种子中α–淀粉酶的产生，从而促进淀粉的分解，有利于代谢的进行，促进种子的萌发，即赤霉素是通过调节淀粉酶的合成促进代谢过程，进而表现为促进种子萌发的。
（2）为了探究赤霉素处理未发芽的大麦种子中α–淀粉酶的来源，根据实验目的可知，这里选择的材料是未经处理未发芽的大麦种子，题中显示大麦胚和大麦种子的糊粉层细胞都能合成α–淀粉酶。显然本实验的目的是 要探究淀粉酶的来源是糊粉层还是大麦胚，据此设置三组实验，思路如下：将未经处理的，未发芽的大麦种子随机均分成三组，一组保持完整、一组去掉胚保留糊粉层、一组去掉糊粉层保留胚，用相同且适宜的赤霉素溶液处理一段时间后，检测各组α–淀粉酶的含量，据此确定α–淀粉酶的来源。
（3）为了研究赤霉素的作用，某研究小组用一定浓度的赤霉素处理了甘蓝幼苗的顶端，同样条件下培养一段时间后，出现了如图所示现象。由图示的现象可以说明赤霉素能从顶端向下运输并起到促进植株长高的作用。
（4）在种子萌发过程中，脱落酸能抑制萌发，而赤霉素能促进种子的萌发，显然二者在促进种子萌发方面表现出拮抗关系。这同时也说明在植物生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用的，而是多种激素共同调控。
故答案为：
（1）未成熟的种子幼根和幼芽 促进种子萌发
（2）将未经处理的，未发芽的大麦种子随机均分成三组，一组保持完整、一组去掉胚保留糊粉层、一组去掉糊粉层保留胚，用相同且适宜的赤霉素溶液处理一段时间后，检测各组α–淀粉酶的含量
（3）促进植株增高
（4）脱落酸第5章
5.4 环境因素参与调节植物的生命活动
题型1 环境因素参与调节植物生命活动
题型1 环境因素参与调节植物生命活动
解｜题｜知｜识 ①光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 ②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。 ③植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调 节和环境因素调节共同完成的。 1.光敏色素是一类蛋白质（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。在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会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。 2.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，造成生长素分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。 3.植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行，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。此外，植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
【典例1】秋眠植物在秋季光照减少和气温下降时表现出的休眠现象，有利于提高植物的抗寒能力。如图为红光条件下苜蓿植株秋眠的信号转导途径，PIFI是转录因子，其他英文表示的都是基因。下列叙述错误的是（　　）
A．红光刺激光敏色素后可引起赤霉素与脱落酸的比值上升
B．缺氮影响光敏色素的合成，进而导致GA3oX1基因的表达产物减少
C．由夏季进入秋季，光照中红光的比例可能逐渐增加
D．苜蓿秋眠是外界因素、基因表达、植物激素共同调控的结果
【变式1】如图表示调控拟南芥开花的4条途径，其中自主途径受自身内部发育状况的影响，CO、FLC、FT、SOC1以及AP1和LFY代表途径中的基因，“→”表示促进，“”表示抑制，下列叙述正确的是（　　）
A．光周期途径和春化途径都是植物对环境中光信号作出反应
B．LFY基因发生甲基化修饰后，不会影响对拟南芥开花的调控
C．春化途径可促进FT和SOCl的表达，进而调控拟南芥开花
D．图中拟南芥开花只受激素调节和环境因素调节的作用
【变式2】在一定比例的红光/远红光的条件下，植物中非活性形式的光敏色素（Pr）与活性形式的光敏色素（Pfr）会发生相互转化，进而影响生长素的合成，具体过程如图所示。PIfs是调节基因表达的转录因子，T/Y基因控制合成T/Y酶。下列叙述正确的是（　　）
A．光敏色素是一类分布在植物细胞叶绿体类囊体膜上的蛋白质
B．在受到高比例的红光/远红光照射时，Pr的结构发生变化，变成有活性的Pfr，Pfr进入细胞核影响基因表达
C．红光可作为信号调节植物体内生长素的含量，进而调节植物生长、发育的整个过程
D．由图可知，红光/远红光的比例会影响植物细胞核内所有基因的表达
【变式3】如图是研究植物向性运动的实验示意图，该实验结果不能说明（　　）
A．根和茎的向性运动都是一种适应
B．产生生长素的部位是根尖和茎尖
C．根具有向重力性，茎具有负向重力性
D．生长素对植物生长的作用具有两重性
【变式4】如图为温特研究植物向光性的实验设计，①～⑥是在黑暗环境中对切去尖端的胚芽鞘进行的不同处理．下列分析错误的是（　　）
A．温特猜想尖端产生的化学物质可以扩散到琼脂块中
B．若在单侧光照下进行该实验，不能得到相同的实验结果
C．④和⑥结果表明胚芽鞘向光弯曲与尖端产生的物质有关
D．设置⑤和⑥组的目的是排除琼脂块对胚芽鞘生长的影响
【变式5】植物生命活动除了直接受化学物质的调节之外，也受环境因素的影响。下列有关叙述错误的是（　　）
A．原产于热带地区的玉米适应短日照条件，在从热带地区引种至温带地区时，可能出现不适应的现象
B．冬小麦的正常开花离不开春化作用，实验室夏季种植冬小麦时，可合理使用冷库，调节冬小麦的开花
C．环境因素和植物激素对植物的影响是相互独立的，但二者都具有重要的影响
D．由于光敏色素的存在，光照可调节植物体内有关基因的表达，进而调节植物的生命活动
【变式6】回答下列有关植物激素的问题，如图是根据细胞壁松散学说绘制的一定浓度生长素促进植物细胞伸长的原理图．请分析回答：
（1）图中结构A的作用是　 　 ．
（2）图中表明，当生长素浓度由低升至最适时，酶X所处环境溶液pH的变化是　 　 ，被激活的酶X的直接作用是　 　 ，从而使细胞壁松散，最终使细胞伸长．能促进植物细胞伸长的另一种植物激素是　 　 ．
（3）植物向光弯曲实验发现的生长素的基本特征是　 （多选）．
A．促进细胞伸长 B．体内含量丰富 C．对各器官灵敏度相似 D．可长距离转运．
【变式7】Ⅰ如图甲表示动物体生命活动调节的部分过程，图中字母代表激素；图乙表示的是运动神经纤维末梢和骨骼肌细胞之间的联系．请据图回答：
（1）在寒冷环境中，血液中含量会增加的激素有　 　 （填字母），体温调节过程属于　 　 调节．
（2）骨骼肌受神经支配，运动神经末梢和骨骼肌之间靠Ach（乙酰胆碱）传递信息，Ach是一种兴奋型递质，当神经冲动传到轴突末梢时，Ach进入③中，然后与Ach受体结合，引起肌肉收缩．在此反射的反射弧中，神经冲动是　 　 向传递的．
（3）研究表明，不少重症肌无力患者是由于受病毒感染后，机体产生抗体，它除与病毒结合之外，还能与Ach受体结合，阻碍兴奋的传导，导致肌无力．在免疫学上此种重症肌无力属于一种　 　 病．
Ⅱ图丙为生长素类似物的X、Y和Z三种浓度下对月季茎段侧芽生长的影响，则：X浓度、Y浓度和Z浓度之间大小的关系是 　 ．
光敏色素是一类蛋白质（色素—蛋白复合体），是植物能接受光信号的分子。下列有关光敏色素叙述错误的是（　　）
A．胚芽鞘尖端能感受单侧光刺激的细胞可能含有光敏色素
B．光可以作为一种信号，影响、调控植物的生长、发育的过程
C．光敏色素只分布在绿色植物叶肉细胞的类囊体薄膜上
D．光调控植物生长发育的实质是影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应
一颗小小的望天树种子发育成参天大树的过程中，要受到植物激素和环境因素的影响。以下分析错误的是（　　）
A．在望天树种子发育过程中，不同激素的调节往往表现出一定的顺序性
B．望天树种子萌发过程中主要需要光提供能量，光在幼苗发育过程中影响树苗的形态
C．光照、温度、重力等环境因素，最终均通过影响基因的表达，调控望天树的发育过程
D．在望天树各器官中均同时存在着多种植物激素，在不同阶段各种激素的绝对和相对含量都可能不同
拟南芥可发生避荫反应，即拟南芥植株被其他植株遮蔽时，可通过光敏色素感受富含远红光的光，进而伸长节间和叶柄，捕获更多的光能。下列相关叙述正确的是（　　）
A．避荫反应有利于类胡萝卜素吸收更多的远红光
B．发生避荫反应时，拟南芥的基因型发生了变化
C．避荫反应说明拟南芥可感受来源于无机环境的信息
D．发生避荫反应的拟南芥生长受到抑制
植物的茎具有向光性，此现象中光的直接作用是（　　）
A．促进植物进行光合作用
B．促进植物合成生长素
C．抑制向光一侧的细胞生长
D．改变生长素在植物体内的分布
春化作用是指某些植物（如冬小麦）在生长期需要经历一段时间的低温后才能开花的现象。Vrn基因是抑制冬小麦开花的基因，下列说法错误的是（　　）
A．低温可通过影响基因的表达从而调控植物的生命活动
B．秋冬前冬小麦Vrn基因的表达水平较低
C．春化作用是越冬植物适应环境的一种重要机制
D．春天补种的冬小麦只会长苗不会结果
种子萌发以及植株生长、开花、衰老等都会受到光的调控。下列相关叙述错误的是（　　）
A．光作为一种信号，可影响、调控植物生长、发育的全过程
B．光照调节植物生长时，需要光敏色素的参与，接收到光照后光敏色素的结构会发生变化
C．植物接受到光照后，最终会影响到细胞核中特定基因的表达，从而表现出生物学效应
D．不同颜色的光对植物生长和发育的影响是相同的
烟草种子在有光的条件下才能萌发。研究发现，在白光照射环境中种植的野生型烟草的发芽率高于突变型，野生型种子内脱落酸的含量远低于突变型。已知该突变型是由于与光敏色素合成相关的chromophore基因发生突变后形成的。下列分析正确的是（　　）
A．光敏色素是一类蛋白质，分布于植物的各个部位，主要吸收红光和蓝紫光
B．烟草种子在有光的条件下才能萌发是因为光照为种子萌发提供了能量
C．野生型烟草的光敏色素分布在植物的各个部位，其中在营养组织的细胞内比较丰富
D．突变型烟草的光敏色素合成异常，脱落酸含量的升高不利于烟草种子萌发
科学家将一批莴苣种子交替暴露在红光（R）和红外光（FR）下，处理后置于黑暗处一段时间后，统计各组种子的萌发率图1。对这一实验结果，科学家研究发现其机理如图2。已知光敏色素有Pr型（吸收红光）和Pfr型（吸收红外光），Pr与Pfr在不同光谱下可以相互转换，且莴苣种子对红光更敏感。下列分析错误的是（　　）
A．由表可知，种子的萌发率与最后一次光照的类型密切相关
B．Pr在吸收红光后转变为Pfr，而Pfr吸收远红光后转变为Pr
C．黑暗下生长的莴苣中，光敏色素以非活性的Pr形式存在于细胞质中
D．Pfr传导的信号可能影响核内赤霉素基因的表达进而促进种子的萌发
如表为研究光照和赤霉素（GA）对某种植物种子萌发影响的实验，环境条件相同且适宜（GA缺陷型是基因突变造成不能合成GA的植株）。下列对该实验结果的分析正确的是（　　）
条件 A组（普通植株的种子） GA缺陷型植株的种子
B组（加适宜浓度的GA） C组（加等量的蒸馏水）
黑暗 不萌发 不萌发 不萌发
适宜光照 萌发 萌发 不萌发
A．光照能促进种子萌发
B．赤霉素能促进种子萌发
C．光照通过促进赤霉素的合成促进种子萌发
D．光照和赤霉素都是种子萌发的必要条件
为探究不同光对莴苣种子萌发的影响，科学家共设了5组实验，不同处理后（各处理总时长相同）将种子在黑暗中放置2天，之后测种子的萌发率（如表），请回答下列问题：
处理 种子的萌发率（%）
无（黑暗处理） 8.5
红光 98
红光—远红光 54
红光—远红光—红光 100
红光—远红光—红光—远红光 43
（1）本实验设计黑暗组处理的目的是 　 　 。
（2）根据实验结果可以推测，当反复照射红光和远红光时，种子的萌发率取决于 　
　 。
（3）随着研究的深入，发现植物体内存在吸收红光的色素蛋白（Pr）和吸收远红光的色素蛋白（Pfr），科学家研究萌发种子的生长状况，得到了如图所示的结果。据图分析可知，Pr和Pfr之间可以在光的影响下相互转化，即照射 　 　 后Pr转变为Pfr，照射另一种光后Pfr转变为Pr，另外这种转化还受 　 　 的影响，科学家进而将这种色素蛋白命名为 　 　 。
（4）研究发现，Pfr/Pr的比值还会影响植物的开花，连续的黑暗中，该比值会逐渐降低，到一定程度就会触发短日照植物成花物质的形成而促进开花，由此可推知短日照植物必须接受一定时长的 　 。
苜蓿是多年生草本植物，是当今世界上分布最广，栽培面积最大的牧草。苜蓿的秋眠性（寒冷条件下，某些品种会通过休眠来降低代谢强度，减缓生长速率，以度过逆境）是决定其合理引种和选择栽培地的首要指标。科研人员以苜蓿为实验材料进行了如下实验。
现有甲、乙、丙三个品种，从中分别选择相同数量的状态良好、长势相同的苜蓿植株移植于花盆中。实验设8h/d（小时/天）、12h/d、16h/d光照处理，每个处理重复6组，则共 　
　 组，其它条件相同且适宜，处理35天后测定相关指标。
（2）测定各组植株的株高，结果如下表所示：
光照时间 株高（cm） 品种 8h/d 12h/d 16h/d
甲 4 52 89
乙 28 53 91
丙 50 53 91
从表中数据可知，　 　 日照条件适宜苜蓿生长：野外生长时，短日照往往伴随寒冷等不利条件，其中 　 　 品种最可能存活下来。
（3）测定各组植株光敏色素含量和不同激素的比值，结果如图1、图2所示：
①植物体中IAA（生长素）和GA3（赤霉素）主要作用是 　 　 细胞伸长，ABA（脱落酸）主要作用是 　 　 细胞分裂。在一定范围内，图2中两对激素的比值较大时会 　 植物生长。（每空填“促进”或“抑制”）
②结合上述实验结果推测，某些品种的苜蓿可以在短日照寒冷条件下生存的原因是，光照作为信号被光敏色素捕捉，使光敏色素含量 　 　 ，并影响了IAA与ABA、GA3与ABA的比值，进而使代谢强度 　 　 。
用传统方法生产啤酒时，大麦芽是不可缺少的原料。利用大麦芽，实质上是利用其中的α﹣淀粉酶，大麦胚能合成α﹣淀粉酶。用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就可以产生α﹣淀粉酶，这样就可以简化工艺，降低成本。请回答下列问题：
（1）植物体内，赤霉素的合成部位主要是 　 　 。它能诱导种子中α﹣淀粉酶的产生，很可能与它 　 　 的作用有关。
（2）已知大麦的种子在组成上包括种皮、糊粉层、胚和胚乳几部分，大麦胚和大麦种子的糊粉层细胞都能合成α﹣淀粉酶。为了探究赤霉素处理未发芽的大麦种子中α﹣淀粉酶的来源，请利用未经处理的、未发芽的大麦种子为材料，写出相应的实验设计思路。 　
。
（3）为了研究赤霉素的作用，某研究小组用一定浓度的赤霉素处理了甘蓝幼苗的顶端，同样条件下培养一段时间后，出现了如图所示现象。由此不仅证明植物体内存在着赤霉素的运输，还说明它能 　 　 。
（4）在植物生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用的，而是多种激素共同调控，譬如在种子萌发过程中，　 　 与 赤霉素就存在拮抗关系。

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