环境因素参与调节植物的生命活动（教学设计）-2025-2026学年高二生物上册（人教版）选择性必修1

5.4环境因素参与调节植物的生命活动

教学设计

教学目标

1.说明光对植物生长发育的调节作用，简述温度、重力等参与调节植物生命活动。

2.阐明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系。

3.举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。

教学重点：光对植物生长发育的调节作用及植物生长发育调控的复杂性和整体性。

教学难点：植物生长发育调控的复杂性和整体性。

教学过程

本节聚焦：

1.光是怎样调节植物生长发育的？

2.温度、重力等环境因素是怎样参与植物生长发育的？

3.植物接受环境因素的调节有什么适应意义？

【导入新课】

创设问题情境，激疑导入新课

教师：展示小麦和菊花的图片，引导学生思考：

小麦和菊花各自在什么季节开花?你认为影响二者开花的环境因素是什么？它们是如何影响

植物开花的？

学生：观看图片，联系生活经验和知识基础，讨论问题并提出自己的假设，由此导入本节内

容的学习。

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。

茎向上生长

讨论：

1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？

提示：是由重力因素调节为。

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。

提示：根和茎很可能会横向生长，因为太空中几乎没有重力。

“问题探讨”中的实例说明，高等植物的生长发育是受环境因素调节的。光、温度、重力对

植物生长发育的调节作用尤为重要。

【新课讲授】

一、光在植物生长发育的调节

从现象到本质，分析光参与植物生命活动的调节

教师：指导学生阅读教材第105页“思考・讨论”中提供的三则资料，引导学生从种子萌发、

植株的形态建成、开花等角度初步认识光在植物生长发育中的调节作用。光作为一种信号,

影响、调控植物生长、发育的全过程。

资料1：少数植物（如烟草和其苣）的种子需要在有光的条件下才能萌发。有些植物（如早

熟禾、毛蕊花）的种子在有光条件下萌发得好一些。一些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发，

则受光的抑制。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。

葛苣

结论：葛苣种子在光照一段时间后的发芽盅明显高于黑暗条件。

烟草

处理发芽率（％）

全黑暗6.67

光照/黑暗91.00

结论：烟草种子在光照/黑暗条件下的发芽率明显高于完全黑暗条件。

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？

提示1:不是。

资料2：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。

绿豆芽：无光条件黑豆苗：有光条件

1

讨论2：从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响？

提示2：光既促进叶绿索的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态。

资料3：很多植物的开花与昼夜长短有关。如：菠菜只有白天长度超过13小时才开花；如：

菊、水稻则要在白天短于一定的时长才开花；也有不少植物的开花与昼夜长短没有关。如:

黄瓜、棉花、向日葵等。

长日照植物

讨论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？

提示3：是光照时长（黑暗时长）在起作用；与植物激素的分泌有关。

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？

提示4：萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应，一萌发后能立即进行光合作用，

从而避免在无光条件下萌发后“饿死”；植株在生长、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。

以上资料总结：

在自然界中，种子萌发，植株生长、开花、衰老等都会受到到光的调控。植物的向光性生长、

实际上也是植物对光刺激的反应。光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。

梳理归纳：

1.调节作用：种子萌发植株生长、开花、衰老等都受光的调控。

2.调节实质：光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。

3.调节过程：

（I）接受光信号的分子：光敏色素是其中的一种。

（2）光敏色素:

本质：是一类蛋白质（色素一一蛋白复合体）。

功能：主要吸收红光、远红光。

分布：植物体的各个部位其中在分生组织的细胞内比好丰富。

教师：展示光调控植物生长发育的反应机制示意图，引导学生归纳植物生长发育的调节过程“

▲图5T2光调控植物生长发行的反应机制示意图

提出问题：植物的向光性生长，实际也是植物对光刺激的反应。植物是怎样感受到光照的呢?

教师：指导学生阅读教材第106页，观察图5-12,并思考下列问题：

（1）光敏色素与光合色素的作用有什么区别？

（2）光调控植物生长发育的机制分为几个阶段？

（3）各阶段与细胞的哪一部分结构相关？

任务：在讨论回答的基础上，引导学生构建光调控植物生长发育的反应机制流程图。

感受信号发生反应

色

素被

敏

表

光

现出

照

回

构信号经过信息传

结

活细胞核内特定

激

学

生

I物

商

，*|RNA酊蛋白质

生

化

发

效

递系统的传导，基因的转录变应

变H

传递到细胞核内化（表达）

总结：

1.植物在受到光照射时，会通过信息传递系统进而影响特定基因的表达，从而表现出生物学

效应。

2.植物生长发育的调节过程。

经信息传递

接收红光和光敏色素结

系统传导到

远红光信号构发生变化

细胞核内

影响特定基表现出生

T因的表达—>物学效应

二、参与调节植物生命活动的其他环境因素

过渡：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。

提出问题：温度和重力因素是如何参与植物生命活动的调节的呢？

L温度

教师：组织学生阅读教材P107页，结合“思考讨论温度参与植物生长发育的调节”中实

例的分析讨论，概述温度参与植物生命活动的调节。

学生：阅读教材，小组合作，思考讨论，回答问题。

（1）参与调节植物生长、发育的实例

资料1:年轮的形成

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：春天气候温和、雨量充沛，对树木的生长有利，这是形成层细胞分裂旺盛，新产生

的细胞大而明显，导管又大又多，因此，木材就显得颜色淡，质地松软，入夏以后，随着气

温增高，雨量减少，特别是到秋天，天气渐冷，雨量更少，形成层活动减弱，分裂出的细胞

形状小，加上细胞壁厚，导管又少，木材显得致密而坚硬，颜色也深。

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；

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。

讨论1.树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？

提示：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2：春化作用

有些植物在生长期需要经历一段时间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、惠兰等就是这样。

教师：介绍植物的春化作用，引导学生思考并讨论以下3个问题。

讨论2.春化作用体现了哪一环境因素对植物生长发育的调节作用？

提示：温度。

讨论3.有的植物需要经过春化作用才能开花，这对「它们适应所生存的环境有什么意义？

提示：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。

是植物应对恶劣环境的一种策略，植物在开花期是最脆弱的时候，如果不幸遇上低温，则很

容易因无法抵抗寒冷而不开花或死亡。因此经过长久的演化，植物本身便发展处一个适应的

策略，那就是等待寒冬过去之后再开花结实，以确保顺利繁衍后代。

讨论4.通过对春化作用的讨论，体会温度对植物生命活动影响。

提示：

其他受温度影响的植物生命活动:

光合作用：夏日正午光照充足，但因蒸腾作用强，气孔关闭，C02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。

结论：温度对植物的多种生命活动具有调节作用。

冬小麦：9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果”

思考：冬天温度低，有时会冻伤麦苗，为何不能在春天播种冬小麦呢？

实践：在春季播种冬小麦，会使得麦苗夏季旺长却不开花或者开花太晚，造成减产。

结论：冬小麦需要经历一段时间的低温诱导方可开花（春化作用）。

讨论5.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？

提示:学生根据自己的情况回答。一串红、仙人掌等花卉需要在一定温度以上才能生长发育。

除上述提到的年轮的形成、春化作用外，温度还能够影响植物以下几个方面。

❶植物的生命活动（发芽、开花、落叶、休眠）追随季节的步伐。

❷植物的代谢有旺盛和缓慢之分。

❸植物的所有生理活动均在一定温度范围内进行。如种子萌发、植株牛.长、开花结果和叶

的衰老、脱落等。

❹植物分布的地域性很大程度由温度决定。

<2）调节方式

教师：引用古诗“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”，并提问：这种现象发生的原因是什

么?这说明温度对植物的生命活动有什么影响?温度还对植物的哪些生命活动产生影响？

学生：举例说明温度通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等活动参与

调节植物的生长发育。

教师：引导学生关注生活中的生命现象，形成生物与环境相适应的生命观念。

总结：温度可以通过影响四种了萌发、植株生长、开花结果和叶的哀老、脱落等生命活动，

参与调节植物的生长发育3

教师：展示针叶林、针阔混交林、阔叶林的图片，引导学生分析不同植被的分布区域。

总结：温度在很大程度上决定植物分布的地域性。

教师补充：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。

2.重力

过渡：重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。本节“问题探讨”里所提到的

植物根向地、茎背地生长，就是在重力的调节下形成的。

提出问题：那么，植物是如何对“上下”作出反应的呢?

教师：组织学生阅读教材P107页，结合“问题探讨”和“淀粉一平衡石假说”的分析，概

述重力参与植物生命活动的调节。

学生：阅读教材，小组合作，思考讨论，回答问题。

资料3：重力影响根的生长方向

玉米根|水平放置

结论：植物根具有向地性

意义：充分扎入土壤吸收物质

原因：①生长素在近地侧分布多于远地侧；②重力使生长素沉降？

教师总结：

（1）调节内容：重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。

（2）影响过程：植物根、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。

教师：展示问题探讨中的图片，引导学生结合生长素有关知识回顾茎背地生长的原因，并进

一步思考：植物是如何感知重力的呢?茎的背地生长有什么意义呢?植物的向地性与重力有关

系吗？

总结：

（1）植物向地性的原因

①胚芽鞘的向光性：★光敏色素是感光分子。

★胚芽鞘尖端感光，生长素发生横向运输，分布不均等，使得尖端以下

部位向光侧生长慢，背光侧生长快。

②根的向地性：★根冠存在一种感受重力的分子或结构。

★引起生长素的重新分布，分布不均的生长素传递到伸长区后，使根出现向

地性。

补充知识：向地性的机理根尖垂直放置时

①生长素运往

根好。

②根尖垂直放五时，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。

补充知识：向地性的机理一根尖水平放置时

④低浓度生长

素促进远地便

根尖生长。根

尖向她弯曲。

①根尖水平放置

③高浓度生艮素

②压力大的一时，淀粉体沉降

抑制近地倒根尖

倒运输更多生到近地倒，该侧

生长。

长素至伸长区。内质网压力更大。

（2）植物向地性的意义

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。

（3）植物向地性的调节机理

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

造成生长素分布不均衡

悯襁物的生长方向

（4）假说淀粉平衡石假说

教师：指导学生阅读教材第108页关于“淀粉——平衡石假说”的内容，并用信息观来分析

重力对生长素分布的影响，

教师：“淀粉一一平衡石假说”是被普遍承认的一种解释重力对植物生长调节的机制。这种

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。当重力方向发生改变时，平衡石细胞中的“淀粉体”就会沿着重力方向沉降，引起植物

体内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，从而造成重力对值物生长的影响。

总结：“淀粉一一平衡石”假说感知重力方向的机理

机理：垂直时淀粉体对平衡石细胞底部内质网压力均等，水平时不均等。

总结：温度和重力通过影响植物的生命活动和激素调节等参与调节植物的生长发育。

三、植物生长发育的整体调控

教师讲授：

1.植物生长发育的调控，是基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。

2.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。

3.对•于多细胞植物体来说细胞与细胞之间、器宜与器官之间的协调，需要通过激素传递信息。

激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布

是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响。

4.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。

生

赤

脱

细重

落

长

霉

胞力

酸

素

素

分

裂

素

课外实践：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

样吗我们也可以设计实验来进行验证。

提示：实验可以用刚刚萌发的玉米粒实际上是颖果，农业上称为种子）为材料。为便于观察，

川在培乔皿中铺上湿棉花，将刚萌发的玉米粒放在其中培乔。为验证到底是否是根冠感受重

力，引起根的向地生长，应该怎样设计实验组、对照组？

与同学讨论，小组合作设计并完成实验。

发芽的玉米粒

分析实验变量：

自变量：是否有根冠（可采用切除根冠的方法进行处理）。

因变量：根是否出现向地生长（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）。

实验思路：

①取10颗大小、萌发程度大致相同的刚刚萌发的同种玉米粒，随机分成数量相同的甲、乙

两组。

②去除甲组玉米粒的根冠，乙组玉米粒不作处理，分别放在两个含有湿棉花的培养皿中。

③置于温度适宜的暗室中培养一段时间。

④观测两组玉米粒根尖是否出现向地弯曲生长。

预期结果、得出结论：

如果甲组玉米根尖不出现向地弯曲生长，乙组均出现向地弯曲生长，即可证明植物根向地性

的感受部位在根冠。

处埋预期结果

麻怕仅切掉0.5mm,

减法切去不同长度的根尖端

根依然失去了向地性

原理一

硝酸银灼烧根尖失去了向地性

加法待切去尖端后的根尖W新

恢复向地性

原埋长出尖端

板书设计

5.4环境因素参与调节植物的生命活动

L环境因素调节

光f光敏色素辘基因表达

影响

种子萌发植

物网络

植株生长