环境因素参与调节植物的生命活动课件-2025-2026学年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学习目标010203通过光、温度参与植物生长发育调节的实例分析，培养用逻辑思维解决问题的能力。(科学思维)通过光、温度、重力等环境因素参与调节植物的生长发育，形成稳态与平衡观。(生命观念)基于光、温度和重力等环境因素对植物生长发育影响的认识，分析解决生产和生活中的一些实际问题。(社会责任)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？一、问题探讨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。问题: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？二、光对植物生长发育的调节思考：请同学们自主阅读教材P105思考讨论，完成以下问题。

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?从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么响影?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？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？二、光对植物生长发育的调节

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，则受光的抑制（如洋葱、番茄）。研究发现：萌发需要光的种子一般较小，储存的营养物质也很少。资料1问题:光照是为了给种子萌发提供能量吗?不是。推测：光本身是植物萌发过程中的一种调节因子。二、光对植物生长发育的调节

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）比在光下要长很多。豆芽一旦见光，就会发生形态变化并长成豆苗。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。光影响植物的颜色和形态建成。资料2二、光对植物生长发育的调节

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

很多植物的开花与昼夜长短无关。黄瓜向日葵棉花二、光对植物生长发育的调节资料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。处理火龙果开花朵数补光6小时54补光5小时47补光4小时44不补光9资料3二、光对植物生长发育的调节光照黑暗黑暗光照临界日长知识拓展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1.光周期:每天光期长于一定临界长度并经过一定天数才能开花长日植物:因我国地处北半球，春天日长逐渐增加，在春天开花的植物如大麦、芹菜、胡萝卜、莴苣、菠菜、冬小麦等多为长日照植物。拓展:光调节植物开花的具体机制黑暗黑暗光照临界日长光照光照黑暗黑暗光照临界日长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光周期:每天光期长于一定临界长度并经过一定天数才能开花长日植物:短日植物:当每天光期短于一定临界长度并经一定天数后，它们才能开花植物如高粱、玉米、水稻、大豆、草莓、秋菊等多为短日照植物。拓展:光调节植物开花的具体机制光照黑暗黑暗光照临界日长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1.光周期:每天光期长于一定临界长度并经过一定天数才能开花长日植物:短日植物:当每天光期短于一定临界长度并经一定天数后，它们才能开花拓展:光调节植物开花的具体机制黑暗黑暗光照临界日长光照日中性植物:它们对每天光期要求范围很广，在任何日照长度条件下都能开花。如茄子、向日葵、棉花、辣椒、黄瓜和蒲公英等无论是长日照植物还是短日照植物，感受光周期刺激的部位都是叶片。短日照植物，用短日照和短暗期处理，植物__________。短日照植物，用长日照和足够长的暗期处理，植物______。像上述在黑暗条件下，施加短暂的光照处理，暗期效应就会失去作用（暗期不连续），这种称为暗期间断。开花不开花拓展:光调节植物开花的具体机制推测:一个周期中连续黑暗时间决定是否开花。短光周期的长暗期中间给予瞬间光照,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。长光周期的长光期中间插入短时黑暗,短日照植物不开花,因为黑暗时长不能满足其要求

。拓展:光调节植物开花的具体机制问题: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？

萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应—萌发后能很快进行光合作用，从而避免在无光条件下萌发后“饿死”；植株生长、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。二、光对植物生长发育的调节（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；植株生长开花衰老种子萌发均受到光的调控问题: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？二、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

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。二、光对植物生长发育的调节PrPfr感光区域（发色团）酶活性区域激活后能引发下游生物学效应，如促进种子萌发植物具有接受光信号的分子——光敏色素(其中的一种)资料分析PrPfr红光远红光（生理失活型）（生理激活型）Pr比较稳定，Pfr不稳定。在黑暗条件下，Pfr会逆转为Pr，降低Pfr浓度。Pfr也会被蛋白酶降解。Pfr的半衰期为20min到4h，所以在黑暗条件下，植物体内的光敏色素主要以Pr形式存在。阳光中红光和远红光都有，但Pr吸收红光，转变成Pfr的速度比Pfr转变成Pr的速度快。因此，在自然条件下，像莴苣这样的可被光诱导萌发的种子一旦暴露在充足的阳光下，Pfr浓度就会升高。当Pfr浓度累积到一定量时，便启动萌发过程。研究表明，植物体内至少存在三种不同的光受体：光敏色素、隐花色素、UV-B光受体。1.隐花色素（又叫作UV-A/蓝光受体）主要吸收蓝光和近紫外光区域的光如蓝紫光加快IAA氧化分解，使茎端生长素含量下降。这是高山植物比平原植物生长矮的原因之一。利用浅蓝色塑料薄膜低温下育秧比无色的好，因为其可大量透过400～500nm波长的蓝紫光，使秧苗矮壮。2.UV-B光受体（又叫紫外线B类受体）接收紫外光B区域的光。这些色素分子在接收光信号时自身结构会发生变化从而被激活。拓展——光受体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：

光敏色素被激活，

结构发生变化信号经过转导，传递到细胞核内核内特定基因转录表达变化相应mRNA翻译出特定蛋白质光信号激活光敏色素信息传递系统细胞核影响特定基因表达（DNA→mRNA）翻译生物学效应（蛋白质）光敏色素vs光合色素？？？化学本质分布合成条件功能光合色素光敏色素不是蛋白质蛋白质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吸收、利用和转换光能传递光信号，引起信号转导二、光对植物生长发育的调节光敏色素与光合色素的作用有什么区别？还有哪些方面不同？例1.下列关于光在植物生长发育中的调节作用的说法，正确的是A.番茄种子的萌发需要有光条件下B.棉花需白天长度超过13小时才开花C.光敏色素主要分布在叶肉细胞内D.光作为一种信号，影响调控植物的生长、发育的全过程解析番茄种子的萌发受光的抑制，故A错误；棉花的开花与昼夜长短无关，故B错误；光敏色素主要分布于分生组织中，C错误。D例.植物的开花与光照时长(黑暗时长)有关。研究人员对A、B两种植物进行如下处理，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（

）A.满足短日照条件下，闪光打断黑暗时间，不会影响A植物的开花B.满足长日照条件下，短暂暗处理打断光照时间，会抑制B植物开花C.3组与4组对比，可得出导致A植物开花的条件是长时间的连续黑暗D.据图分析，导致B植物开花的条件更为关键的是短时间的连续黑暗D例.植物光敏色素是一类色素—蛋白复合体，有红光吸收型(Pr)和远红光吸收型(Pfr)。无活性的Pr在细胞质中合成，接受红光刺激后可转化为有活性的Pfr并转移到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。下列叙述错误的是（

）A.光敏色素分布在植物的各个部位，分生组织中尤为丰富B.光敏色素接受光刺激后传递信号，影响相关基因的表达C.Pfr和Pr活性不同是由于其空间结构不同D.在光合作用中，光敏色素能够吸收、传递、转化光能D科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批莴苣种子进行处理，然后置于暗处。一段时间后，这些莴苣种子的发芽情况如下表所示。由上述实验结果可以得出什么结论?组别光照射处理方式发芽情况对照组无光照不发芽组1红光发芽组2红光→红外光不发芽组3红光→红外光→红光发芽组4红光→红外光→红光→红外光不发芽红光促进莴苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽。P109拓展应用科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批莴苣种子进行处理，然后置于暗处。一段时间后，这些莴苣种子的发芽情况如下表所示。(2)莴苣种子对红光的反应远比红外光敏感,如果经过红光和红外光处理后，将莴苣种子置于自然光下而不是黑暗条件下，莴苣种子的发芽情况会如何？组别光照射处理方式发芽情况对照组无光照不发芽组1红光发芽组2红光→红外光不发芽组3红光→红外光→红光发芽组4红光→红外光→红光→红外光不发芽莴苣种子会发芽，因为自然光包含红光和红外光，莴苣种子对红光更敏感，因此在自然光照射下会发芽。二、参与调节植物生命活动的其他环境因素

通过以上学习，我们知道光调节植物的生长发育的机理，除了光还有其他因素参与调节吗?

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,那么温度和重力是如何参与植物生命活动调节呢？任务：思考与讨论“温度参与植物生长发育的调节”。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？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: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11、温度参与植物生长发育的调节【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: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？冬小麦：9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。1、温度参与植物生长发育的调节讨论: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西双版纳热带季雨林亚热带常绿阔叶林落叶阔叶林针叶林植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的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。植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行重力是调节植物______________和_______________的重要环境因素。根、茎中具有感受重力的物质和细胞调节植物的生长方向根向地、茎背地生长实例：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生长发育形态建成2.重力参与植物生长发育的调节:三、参与调节植物生命活动的其他环境因素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。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。重力信号根、茎中感受重力的物质和细胞运输生长素的信号生长素分布不均匀平衡石细胞（含“淀粉体”）“淀粉体”沿着重力方向沉降2.重力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——重力淀粉—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。平衡石原指甲壳类动物器官中一种管理平衡的沙粒。植物的平衡石是指淀粉体——一种充满淀粉粒的质体。根部的平衡石在根冠中，茎部的平衡石分布在维管束周围的1～2层细胞中。在重力影响下，平衡石会下沉到细胞底部，刺激内质网释放出Ca2+。内质网释放Ca2+到细胞质内，Ca2+和钙调素结合，激活细胞下侧的钙泵和生长素泵，钙泵将Ca2+运到细胞壁，生长素泵将生长素运到细胞壁，于是细胞下侧积累过多Ca2+和生长素，抑制伸长区伸长，而上侧生长素较少，生长正常，上侧生长快，下侧生长慢，所以根就向重力方向IAAIAAIAAⅠ.根尖垂直放置时①生长素运往根冠。②根尖垂直放置时，淀粉体均匀分布在平衡石细胞底部的内质网上，内质网两侧压力相当，运往根冠的生长素均匀地运往伸长区。伸长区根冠淀粉粒拓展——淀粉平衡石学说的具体机制Ⅱ.根尖水平放置时①根尖水平放置时，淀粉体沉降到近地侧，该侧内质网压力更大。②压力大的一侧运输更多生长素至伸长区。③高浓度生长素抑制近地侧根尖生长。④低浓度生长素促进远地侧根尖生长。根尖向地弯曲。

拓展——淀粉平衡石学说的具体机制例、“淀粉体—平衡石假说”认为植物依靠内含淀粉体的细胞感受对重力的单一方向的刺激，使横放的茎、根等部位发生生长素的横向运输。植物光合作用产生的葡萄糖经由聚合转变成淀粉，再以淀粉粒的形式储存于淀粉体中。下列叙述错误的是()A.淀粉体可感受重力的方向B.淀粉体最终将重力信号转变成运输生长素的信号C.植物根部的向地生长体现了生长素作用的两重性D.根的远地侧生长素分布较多，生长较快，而使根向地生长D植物生长发育的整体调控植物激素调节基因表达调控环境因素调节相互影响影响表达影响产生和分布情况光、温度、重力等生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯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。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。四、植物生长发育的整体调控1基因表达调控：植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整。植物的_______、________、________、________等都处在基因适时选择性表达的调控之下。生长发育繁殖休眠四、植物生长发育的整体调控2激素调节：对于多细胞植物体来说，细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调，需要通过激素传递信息1基因表达调控：植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整。激素作为____________，会影响细胞的_____________，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是__________________的结果，也受到_________的影响。信息分子基因表达基因表达调控环境因素四、植物生长发育的整体调控2激素调节：对于多细胞植物体来说，细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调，需要通过激素传递信息1基因表达调控：植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整。环境因素影响：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。3四、植物生长发育的整体调控例.下列关于植物生长发育的整体调控的叙述，错误的是（

）A.植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处在基因适时选择性表达的调控

之下B.激素的产生和分布是基因表达调控的结果C.激素的产生和分布不受环境因素影响D.光照、温度等环境因子变化对植物激素的合成和分解具有调节作用CBA.图中a、b、c依次代表植物激素、基因和环境因素B.单侧光照可以影响生长素在胚芽鞘伸长区的横向运输体现c改变a的分布C.赤霉素调控萌发大麦种子α-淀粉酶基因表达体现a对b的影响D.a的产生和分布是b调控的结果，也受到c的影响例.植物的生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的(三者关系如图所示)。下列说法不正确的是（）例．高等植物的生长发育受到环境因素调节，光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要，请判断下列说法错误的有几项（

）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，主要吸收红光和远红光③接受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化④植物分布的地域性很大程度上就是由光照决定的⑤高等植物正常生长发育需要各个器官、组织、细胞之间的协调和配合⑥年轮、春化作用均能说明温度参与植物生长发育的调节⑦植物对重力的感受可能是通过平衡石细胞来实现的A．二项 B．四项 C．五项 D．六项A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【设计实验】验证植物根向地性的感受部位在根冠已有的研究表明，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？五、课外实践发芽的玉米粒对照组：完整的刚刚萌发玉米种子设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠处理预期结果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硝酸银灼烧根尖结果类似——减法原理设计实验：验证植物向地性的感受部位在根冠——加法原理处理预期结果待切去尖端后的根尖重新长出尖端恢复向地性拓展四——其它方法验证植物向地性的感受部位在根冠【设计实验