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1、第4节 环境因素参与植物的生命活动本节聚焦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调节植物生长发育的？3.植物接受环境因素的调节有什么适应意义？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？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。茎向上生长 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、光对植物生长发育的调节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？光在植物生长发育的调节作用 资料1
2、少数植物（如烟草和莴苣）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的好一些。还有一些植物（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。毛蕊花莴苣烟草种子讨论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。推测：光本身是植物萌发过程中的一种调节因子。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。豆苗见光培育豆苗黑暗中培育讨论2.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
3、绿素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。例如，菠菜只有白天长度超过13小时才开花；菊、水稻则要在白天短于一定的时长才开花。当然，也有不少植物的开花与昼夜长短没有关系，如黄瓜、棉花、向日葵等。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？光照时长（黑暗时长）在起作用；这与植物激素的分泌有关。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？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
4、光照的节奏，能保证生命活动正常进行，能保证正常地繁行后代，这也是植物对环境的适应。1.调节作用：2.调节实质：3.光信号传导的结构基础之一 光敏色素一、光对植物生长发育的调节种子萌发，植株生长、开花、衰老等都受光的调控。光作为一种信号，影响调控植物生长发育的全过程。（1）化学本质：蛋白质（色素蛋白复合体）（2）分布：植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。（3）吸收光的类型：主要是红光和远红光。4.光调控植物生长发育的反应机制感受信号 传导信号 发生反应受到光照射光敏色素被激活，结构发生变化信号经过转导，传递到细胞核内DNA细胞核内特定基因的转录变化RNA翻译表现出生物学效应光调控植物
5、生长发育的反应机制(1)感受信号：光敏色素被激活，其结构发生变化(2)传导信号：信号经过转导传递到细胞核内(3)发生反应：细胞核内特定基因转录变化(4)表现出生物学效应：相应mRNA翻译出特定蛋白质 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。温度和重力因素是如何参与植物生命活动的调节的呢？二、其他因素对植物育生命活动调节温度参与植物生长发育的调节资料 资料 1 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；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
6、结果。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：冬小麦：910月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。资料 资料 2 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。实践：在春季播种冬小麦，会使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？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 3.关于温度参与调节植物生
7、长发育的实例，你还能举出一些吗？现象：拟南芥需要经历一段时间的低温方可开花（春化作用）。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。保卫细胞气孔张开二、其他因素对植物育生命活动调节1.温度（1）随着季节轮回，气温周期性变化，植物发芽、开花、落叶、休眠，生命活动的节奏追随着季节的步伐；（2）随着昼夜交替，气温午高夜低，植物的代谢也会有旺盛和缓慢之分；（3）植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行；（4）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
8、；（5）植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。西双版纳热带季雨林温带常绿阔叶林落叶阔叶林针叶林植物的地域性分布2.重力重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。茎的背地性 根的向地性茎根AA BB外因:重力引起生长素在植物体内分布不均匀;根对生长素敏感，浓度高抑制生长；茎对生长素不敏感，浓度高促进生长。内因：根、茎细胞如何感知重力信息？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。淀粉平衡石假说：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根尖
9、垂直放置时根尖水平放置时 刺激内质网释放Ca2+到细胞质中，Ca2+和特定蛋白质相结合，激活细胞底部的钙泵和生长素泵。使近地侧积累较多的Ca2+和IAA。思考：根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？根的向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；茎的背地生长，可以将枝条伸向天空，利于吸收阳光进行光合作用。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。2激素调节：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。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
10、的基因如何表达则会根据需要作调整。3环境因素调节：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。三、植物生长发育的整体调控设计实验，验证植物根向地性的感受部位在根冠是否有根冠。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）1.取10颗大小、萌发程度相同的刚萌发的同种玉米粒,均分为甲、乙两组;2.去除甲组玉米粒根冠,乙组不作处理,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 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
11、长,即可证明植物根向地性的感受部位在根冠。植物生长发育基因表达调控激素调节环境因素调节植物细胞里储存着全套基因基因适时选择性表达植物的生长、发育、繁殖、休眠等。调控激素是信息分子传递信息细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调影响调控激素产生和分布环境变化植物响应调控基因表达以及激素的产生、分布器官和个体水平上的变化课堂小结:1.一颗小小的望天树种子可以生长发育成参天大树。判断下列相关表述是否正确。(1)它的生长发育完全由植物激素控制。()(2)调控它生长发育的环境因素有光照、温度、重力等。()(3)它的生长发育是基因表达调控的结果。()2.请用恰当的方式表示调节植物生长发育的环境因素、植物激素和
12、基因表达的关系。一、概念检测练习与应用 1.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。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(1)由上述实验结果可以得出什么结论?二、拓展应用红光促进莴苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽。2.昙花一般夜间开花，受昼夜交替节律的影响。如果要让昙花白天开花，可尝试采取哪些措施？可尝试进行遮光处理。(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
13、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？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。1.园林工人为使灌木围成的绿篱长得茂密、整齐，需要对绿篱定期修剪，其目的是（）A.抑制侧芽生长 B.抑制顶端优势 C.抑制向光性生长 D.抑制其开花结果 2.用适宜浓度的生长素处理未受粉的番茄雌蕊柱头，可得到无子番茄，这种果实细胞中的染色体数目为（）A.与卵细胞染色体数目一样 B.是受精卵染色体数目一半 C.与体细胞中染色体数目一样 D.比受精卵染色体数目多一倍BC复习与提高一、选择题 3.以下关于植物激素的说法，错误的是（）A.植物激素能促进植
14、物生长 B.植物激素是一类化学物质 C.植物激素在植物体内含量很少 D.植物激素不直接参与细胞内的代谢活动 4.果实的生长发育和成熟，受多种激素调节。下列叙述正确的是（）A.细胞分裂素促进果实生长 B.乙烯抑制果实的生长和成熟 C.脱落酸促进细胞分裂和果实脱落 D.生长素对果实的发育和成熟没有影响AA二、非选择题 1.研究人员进行了多种植物激素对豌豆植株侧芽生长影响的实验，结果如图所示。(1)在保留顶芽的情况下，除了c所采用的措施，还可通过喷施_ 的化合物促进侧芽生长。(2)比较曲线a与b可知，赤霉素能明显促进 _。推测：在完整豌豆植株的顶芽中，赤霉素产生于_组织。(3)据图中信息，推测侧芽生
15、长速度不同的原因是侧芽内_浓度或比例的改变。赤霉素侧芽生长分生生长素与赤霉素、细胞分裂素 2.当干旱发生时，植物之间是否会交流信息呢？如果有信息交流，是通过地上信号还是地下信号呢？为了探究这些问题，有研究者设计了如下实验。将11株盆栽豌豆等距排列，611号植株在根部有管子相通，这样在不移动土壤的情况下，化学信息可以通过管子进行交流；16号的根部不联系（如下图）。用高浓度的甘露醇浇灌（高渗透压，模拟干旱）来刺激6号植株，15 min后，测定所有植株的气孔开放度。对照组是用水浇灌6号植株。结果如右图所示。（1）对照组的实验结果说明了什么？对照组的结果说明，在不受干旱胁迫时，各植株的气孔开放度无显著
16、差异。（2）在干旱条件下，68号植株与911号植株相比，气孔的开放度有什么不一样？在于旱条件下，68号植株的气孔开放度显著低于911号，且越远离6号的植株的气孔开放度越大。（3）这些数据支持“当干旱发生时，植物之间会交流信息”这一观点吗？如果会，是通过地上部分还是地下部分交流信息的？这些数据支持该观点。植物可以通过地下部分交流信息。对6号植株进行持续1h的干旱胁迫，该植株根部会源源不断地产生胁迫信号，通过地下通路传递给711号植株；这些植株的根部感知到该信号，作出关闭气孔的响应，以避免散失不必要的水分。（4）在对6号植株进行干旱诱导后1 h,再次测定所有植株的气孔开放度，发现611号植株的气孔大多数都关闭了。这是为什么？