5.4环境因素参与调节植物的生命活动课件-高二上学期生物人教版选择性必修1

第4节环境因素参与调节植物的生命活动第五章植物生命活动的调节问题探讨

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。讨论：1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？2.如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它的根、茎可能怎样生长？为什么？是由重力因素调节的茎和根很可能会继续横向生长；因为太空中几乎没有重力。除了重力，还有哪些环境因素参与调节植物的生命活动？一、光对植物生长发育的调节

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。思考: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？一、光对植物生长发育的调节【资料1】少数植物的种子在有光条件下才能萌发；如烟草、莴苣有些植物的种子在有光条件下萌发的更好；如早熟稻、毛蕊花有些植物种子的萌发，受光的抑制。如洋葱、番茄研究发现，萌发需要光的种子一般比较小，储藏的营养物质也很少。毛蕊花烟草种子讨论1：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？不是,光参与调节许多植物的种子萌发过程。一、光对植物生长发育的调节【资料2】黄豆种子无光有光豆芽豆苗讨论2：从豆芽到豆苗，光对植物的颜色形态有什么影响？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。茎伸长，出现弯钩，不含叶绿素茎伸长减慢弯钩伸展合成叶绿素资料3：植物开花条件：决定是否开花的因素是：一个周期中连续黑暗时间。菠菜——白天超过13

h（长日植物）菊、水稻——白天短于一定时长（短日植物）黄瓜、棉花、向日葵——和昼夜长短无关【思考】到底是日照长度还是黑暗时间长度影响植物开花？（日中性植物）结论3：有些植物开花与昼夜时长有关。一、光对植物生长发育的调节一、光对植物生长发育的调节讨论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？植株生长开花衰老种子萌发均受到光的调控②光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。①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？一、光对植物生长发育的调节植物具有能接受光信号的分子，例如:光敏色素红光远红光光敏色素激活态1.光敏色素(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

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。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DNA③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2.光调控植物生长发育的反应机制(1)感受信号：

(2)传导信号：(3)发生反应：(4)表现出生物学效应：

细胞水平：伸长、分裂、分化、衰老等器官水平：种子萌发、生长、开花、结果等光敏色素vs光合色素？？？光敏色素被激活，

结构发生变化信号经过转导，传递到细胞核内细胞核内特定基因转录表达变化相应mRNA翻译出特定蛋白质化学本质作用分布合成条件光合色素光敏色素不是蛋白质蛋白质吸收、传递、转化光能光的受体，信号分子叶绿体类囊体薄膜各个器官，尤其是分生组织细胞中叶绿素的合成需要光照有无光均可一、光对植物生长发育的调节2.在黑暗中生长的植物幼苗通常表现为黄叶,称为黄化苗。光照影响幼苗叶色的分子机制如图所示。下列叙述错误的是(

)A.黑暗条件可能促进了细胞分裂素的降解,导致叶绿素合成量减少形成黄化苗B.光敏色素是一类蛋白质,分布在植物的各个部位,主要吸收红光和蓝紫光C.光敏色素接收光信号后,其空间结构会发生变化,影响特定基因的表达D.光照环境下,进入细胞核的光敏色素抑制HY5降解,使幼苗发生去黄化反应√导与练P141即时应用探究一光对植物生长发育的调节「问题情境」资料:一些种子(如莴苣)需要在一定光照条件下才能萌发,这类种子称为需光种子。在研究莴苣种子萌发时,科研人员利用红光(R)和远红光(FR)反复照射进行实验,得到如下结果,根据实验结果分析讨论:照射萌发率/%R70R+FR6R+FR+R74R+FR+R+FR6R+FR+R+FR+R76R+FR+R+FR+R+FR7注:在26℃条件下连续地以1min的红光和4min的远红光照射。导与练P140-141(1)接收光信号的是

,其化学本质是

.

。(2)根据实验结果,推测对莴苣种子萌发起抑制作用的是

光,依据是

.

。(3)实验选择红光和远红光照射而不是其他颜色的光的理由是

。光敏色素一类蛋白质(色素—蛋白复合体)远红最后一次照射为红光时,种子萌发率高,但远红光可抵消红光的作用光敏色素主要吸收的是红光和远红光(4)光是如何调控植物的生长发育的呢?提示: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。拓展：光敏色素PrPfr红光远红光光敏色素2种类型（近代研究认为还有若干中间型）：红光吸收型（Pr）：①黑暗中合成并积累，②最大吸收峰在666纳米；远红光吸收型（Pfr）：①在红光或白光照射下，大多数Pr转变为Pfr，

②最大吸收峰在730纳米思考：黄化幼苗中光敏色素_________________________有Pr无Pfr转化关系照射红光后:__________；照射远红光后:________Pr→PfrPfr→Pr黑暗条件下：__________________________________________________________________Pfr逐渐转变为Pr，或是Pfr降解而减少，使Pfr/Pr的值降低光敏色素在非活性状态下定位于细胞质中，在转化为活性Pfr状态后易位到细胞核中除了光，温度、重力等环境因素也会参与调节植物的生长发育，温度和重力是如何参与植物生命活动调节呢？二、参与调节植物生命活动的其他环境因素【资料1】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。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。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【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。

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。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？温度参与植物生长发育的调节冬小麦：9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。二、参与调节植物生命活动的其他环境因素讨论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？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。叶片变黄、脱落:落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。二、参与调节植物生命活动的其他环境因素植物的生命活动追随季节的步伐植物的代谢有旺盛和缓慢之分季节轮回、气温周期性变化昼夜交替、气温午高夜低二.参与调节植物生命活动的其他环境因素2.温度参与植物生长发育的调节植物的所有生理活动均在一定温度范围内进行。参与调节植物的生长发育温度影响植株生长开花结果叶的衰老脱落种子萌发

植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。[总结:把握本质]植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行的。温度对植物生命活动的影响本质上主要是通过对酶活性的影响带来的。是谁决定？植物的地域性发布3.为研究短日照诱导苍耳开花的原理,研究者将5株苍耳相互嫁接在一起。如果将其中一株的一片叶接受适宜的短日照诱导,其他植株都处在长日照条件下,最后所有植株都能开花。下列说法正确的是(

)A.植物生长发育的调控是由环境因素决定的B.将所有植株都长期置于黑暗中,最后所有植株都能开花C.受短日照诱导的植株的光敏色素能通过嫁接部位传递给其他植株D.光敏色素接收光信号后,其空间结构会发生变化√导与练P145随堂检测

1.重力是调节植物________和__________的重要环境因素生长发育形态建成茎的背地性根的向地性【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.调节方式：植物的根、茎中具有感受重力的

，可以将重力信号转换成

的信号，造成

，从而调节植物的生长方向。物质和细胞运输生长素生长素分布的不均衡二.参与调节植物生命活动的其他环境因素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。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二.参与调节植物生命活动的其他环境因素植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞将重力信号转换成运输生长素的信号影响生长素的运输，导致生长素沿着重力刺激的方向不对称分布（近地侧浓度高）重力根对生长素敏感根的近地侧生长受抑制茎的近地侧生长较快茎对生长素较不敏感根向地生长茎背地生长思考：请根据淀粉—平衡石假说解释根的向地性和茎的背地性产生原因？外因：重力引起生长素在植物体内分布不均匀。内因：根、茎进对生长素的敏感程度不同。

提示二.参与调节植物生命活动的其他环境因素三、植物生长发育的整体调控课外实践已有的研究表明，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。真的是这样吗？我们能否设计实验进行验证？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发芽的玉米粒处理预期结果对照组

不做处理

有向地性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待切去尖端后的根尖重新长出尖端恢复向地性减法原理加法原理以上实验设计应用了什么实验原理呢？4.“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,“淀粉体”停留在平衡石细胞的基部,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,“淀粉体”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(

)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