5.4+環(huán)境參與調(diào)節(jié)植物的生命活動課件高二上學期生物人教版（2019）選擇性必修1

第五章

植物生命活動的調(diào)節(jié)第4節(jié)

環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物的生命活動光重力溫度問題探討種子萌發(fā)后，根向地生長。如果將幼苗橫過來，莖會彎曲向上生長，根則彎曲向下生長。討論：1.莖和根的生長是受哪種因素調(diào)節(jié)的？是由重力因素調(diào)節(jié)的。根和莖很可能會繼續(xù)橫向生長，因為太空中幾乎沒有重力。2.如果將該幼苗橫放在太空中的“天宮二號”內(nèi)，它的根、莖可能會怎樣生長？為什么？一、光對植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)1.實例①光對種子萌發(fā)的影響煙草種子洋蔥種子有光才能萌發(fā)有光萌發(fā)好些無光才能萌發(fā)(光抑制種子萌發(fā))如：煙草、萵苣如：早熟禾、毛蕊花如：洋蔥、番茄種子較小討論1：光照是為種子萌發(fā)提供能量嗎？不是,光參與調(diào)節(jié)許多植物的種子萌發(fā)過程。一、光對植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)1.實例②光對植物形態(tài)構(gòu)建的影響黃豆種子無光有光豆芽莖伸長，出現(xiàn)彎鉤，不含葉綠素豆苗莖伸長減慢彎鉤伸展合成葉綠素討論2：從豆芽到豆苗，光對植物的顏色和形態(tài)有什么影響嗎？光既促進葉綠素的合成從而使豆苗變綠，也影響豆苗的形態(tài)。③光對植物開花的影響短日植物長日植物日中性植物日照必須長于某個日照長度才能開花。如：菠菜、小麥、胡蘿卜、洋蔥、甜菜、油菜等。植物的開花與晝夜長短無關(guān)。如：黃瓜、向日葵、番茄等。菊水稻菠菜向日葵日照必須短于某個日照長度才能開花。如：水稻、甘蔗、大豆、菊花等。有些植物開花與晝夜時長有關(guān)。結(jié)論：很多植物的開花都與光周期的季節(jié)性變化有著極為顯著的關(guān)系。生物體對光周期的生理反應，稱為光周期現(xiàn)象。討論3：有些植物根據(jù)晝夜長短“決定”是否開花，是哪種環(huán)境因素在起作用？這與植物激素的分泌有關(guān)系嗎？是光照時長(黑暗時長)在起作用；與植物激素的分泌有關(guān)。討論4：種子發(fā)芽，植株生長、開花接受光的調(diào)控，是如何體現(xiàn)植物對環(huán)境的適應的？

萌發(fā)需要光照的種子一般較小，這是對環(huán)境的適應——萌發(fā)后能立即進行光合作用，從而避免在無光條件下萌發(fā)后“餓死”

植株在生長、開花過程種，跟隨著光照的節(jié)奏，能保證生命活動的正常進行，能保證正常地繁衍后代，這也是植物對環(huán)境的適應。結(jié)論:一個周期中連續(xù)黑暗時間決定是否開花。長日照植物開花原因不是光照總時長滿足其要求，而是滿足了短夜條件?！和卣箲?』光調(diào)節(jié)植物開花的具體機制短日照植物不開花，因為黑暗時長不能滿足其要求

，暗期越長，開花越早?！菊n堂練習】1.某種長日植物開花的臨界日長是15小時，在下列光周期中，此長日植物不能正常開花的是()A.16h光照/8h黑暗B.14h光照/10h黑暗C.8h光照/8h黑暗/閃光/8h黑暗D.4h光照/8h黑暗/4h光照/8h黑暗B連續(xù)黑暗時間短于9小時&2&

長日照植物與短日照植物的區(qū)分長日照植物和短日照植物的開花與日照時長并無直接關(guān)系，連續(xù)的黑暗時長會直接決定其開花與否。即促進長日照植物的開花并不需要延長日照時長，只要在連續(xù)的黑暗中給予短時間的光照，將連續(xù)的黑暗時長縮短至某一臨界值以下就可以了；而對于短日照植物，只需延長連續(xù)黑暗的時間即可。所以長日照植物也叫短夜植物，短日照植物也叫長夜植物。2.長日照植物和短日照植物的臨界日長（夜長）根據(jù)物種不同而不同，并不是嚴格的12小時。一、光對植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)實例：光對種子萌發(fā)的影響光對植物形態(tài)構(gòu)建的影響光對植物開花的影響植物的向光性光作為一種信號，影響、調(diào)控植物生長、發(fā)育的全過程。1.光對植物生長發(fā)育的兩種作用※(1)光是植物進行__________的____________；(2)光作為一種_____，_____、____植物生長、發(fā)育的全過程；光合作用能量來源信號影響調(diào)控

思考：植物如何感知光信號？植物具有能接受光信號的分子，例如:光敏色素(3)吸收光的類型:蛋白質(zhì)(色素—蛋白復合體)植物的各個部位，其中在分生組織的細胞內(nèi)比較豐富。主要是紅光和遠紅光。2.植物具有接受光信號的分子——光敏色素(其中的一種)(1)化學本質(zhì):(2)分布:(4)其它分子：_____________________________________________________；環(huán)境中的_____________，對于植物的生長發(fā)育來說，是非常關(guān)鍵的。感受藍光的受體（隱花素：主要吸收藍光和近紫外光）紅光、藍光光敏色素：感光區(qū)域酶活性區(qū)域具有光受體活性，感知光信號具有酶活性，控制代謝過程主要吸收紅光和遠紅光光受體向光素隱花色素光敏色素UV-B受體藍光受體主要吸收藍光相關(guān)信息：植物體內(nèi)除了光敏色素，還有感受藍光的受體?？梢哉J為，環(huán)境中的紅光、藍光，對于植物的生長發(fā)育來說，是非常關(guān)鍵的。Q1：光敏色素感知紅光和遠紅光有什么不同？生理鈍化型生理激活型光敏色素的結(jié)構(gòu)發(fā)生可逆性變化Q2：光敏色素感知光信號后，細胞發(fā)生了什么反應？感受信號傳導信號發(fā)生反應光敏色素被激活，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化信號經(jīng)過轉(zhuǎn)導，傳遞到細胞核內(nèi)DNA細胞核內(nèi)特定基因的轉(zhuǎn)錄變化RNA翻譯表現(xiàn)出生物學效應3.光調(diào)控植物生長發(fā)育的反應機制※Ⅰ.光敏色素被激活，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

Ⅱ.信號經(jīng)過轉(zhuǎn)導，傳遞到細胞核內(nèi)Ⅲ.細胞核內(nèi)特定基因的表達Ⅳ.表現(xiàn)出生物學效應合成了一些蛋白質(zhì)，改變激素的量等細胞水平：伸長、分裂、分化、衰老等器官水平：種子萌發(fā)、生長、開花、結(jié)果等一、光對植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)2.光調(diào)控植物生長發(fā)育的反應機制②反應機制感受信號RNADNA翻譯(2)(3)(1)(4)傳導信號發(fā)生反應光敏色素光(1)光敏色素被激活，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。(2)信號經(jīng)過轉(zhuǎn)導，傳遞到細胞核內(nèi)。(3)細胞核內(nèi)特定基因的轉(zhuǎn)錄變化(4)表現(xiàn)出生物學效應光光敏色素信號轉(zhuǎn)導基因表達生物學效應信息分子信息分子受體信號轉(zhuǎn)導過程特定基因表達產(chǎn)生相應效應生長素生長素受體信號轉(zhuǎn)導基因表達生物學效應光既能作為植物細胞的能量來源，又能通過影響光敏色素等蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，引起光信號傳導，改變細胞激素水平和基因表達水平。植物激素與光的機制對比（調(diào)節(jié)本質(zhì)上是對基因程序性表達的調(diào)控）【拓展】比較光合色素和光敏色素光合色素光敏色素分布化學本質(zhì)※性質(zhì)吸收光譜合成條件功能※葉綠體類囊體薄膜復雜有機物(葉綠素含鎂)不溶于水，易溶于有機溶劑主要吸收紅光和藍紫光需要光吸收、利用和轉(zhuǎn)換光能各個部位色素—蛋白復合體易溶于水主要吸收紅光和遠紅光不需要光傳遞光信號，引起信號轉(zhuǎn)導2.下圖是某光照條件下光促進與抑制擬南芥種子萌發(fā)的作用光譜，有關(guān)說法錯誤的是()A.不同波長的光對擬南芥種子萌發(fā)所起的調(diào)控作用不同B.波長Ⅰ和Ⅱ區(qū)域的光照對擬南芥種子萌發(fā)的作用效果較為顯著C.圖中顯示藍光比紅光對擬南芥種子萌發(fā)的抑制作用顯著D.隨著波長的增加，光對擬南芥種子萌發(fā)表現(xiàn)出短波長促進種子萌發(fā)，長波長抑制種子萌發(fā)的特點【課堂練習】C【課堂練習】課本P1091.科學家用紅光和紅外線依次照射的方法，對一批萵苣種子進行處理，然后置于黑暗處。一段時間后，這些萵苣種子的發(fā)芽情況如下表所示。組別光照射處理方式發(fā)芽情況對照組無光照不發(fā)芽組1紅光發(fā)芽組2紅光→紅外光不發(fā)芽組3紅光→紅外光→紅光發(fā)芽組4紅光→紅外光→紅光→紅外光不發(fā)芽(1)由上述實驗結(jié)果可以得出什么結(jié)論？紅光促進萵苣種子發(fā)芽，紅外光抑制萵苣種子發(fā)芽若反復使用紅光和遠紅光，其作用效果取決于最后一次處理的光質(zhì)?！菊n堂練習】課本P109組別光照射處理方式發(fā)芽情況對照組無光照不發(fā)芽組1紅光發(fā)芽組2紅光→紅外光不發(fā)芽組3紅光→紅外光→紅光發(fā)芽組4紅光→紅外光→紅光→紅外光不發(fā)芽(2)萵苣種子對紅光的反應遠比紅外光敏感，如果經(jīng)過紅光和紅外光處理后，將萵苣種子置于自然光下而不是黑暗條件下，萵苣種子的發(fā)芽情況會如何？

萵苣種子會發(fā)芽，因為自然光包含紅光和紅外光，再加上萵苣種子對紅光敏感，因此在自然光照射下會發(fā)芽。拓展：光敏色素PrPfr紅光遠紅光光敏色素2種類型（近代研究認為還有若干中間型）：紅光吸收型（Pr）：①黑暗中合成并積累，②最大吸收峰在666納米；遠紅光吸收型（Pfr）：①在紅光或白光照射下，大多數(shù)Pr轉(zhuǎn)變?yōu)镻fr，

②最大吸收峰在730納米思考：黃化幼苗中光敏色素_________________________有Pr無Pfr轉(zhuǎn)化關(guān)系照射紅光后:__________；照射遠紅光后:________Pr→PfrPfr→Pr黑暗條件下：__________________________________________________________________Pfr逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镻r，或是Pfr降解而減少，使Pfr/Pr的值降低光敏色素在非活性狀態(tài)下定位于細胞質(zhì)中，在轉(zhuǎn)化為活性Pfr狀態(tài)后易位到細胞核中思考·討論1.樹木的年輪與季節(jié)的溫度變化有什么直接關(guān)系？年輪的形成，是樹木生長對一年中不同時期環(huán)境溫度反應的結(jié)果。2.有的植物需要經(jīng)過春化作用才能開花，這對于它們適應所生存的環(huán)境有什么意義？這樣可以避免出現(xiàn)冬季來臨之前開花從而無法正常結(jié)果的情況。二、參與調(diào)節(jié)植物生命活動的其他環(huán)境因素資料

溫帶地區(qū)，樹木年復一年的加粗，構(gòu)成一圈圈的年輪，表現(xiàn)出季節(jié)周期性變化。年輪出現(xiàn)的原因是：春夏季細胞分裂快、細胞體積大，在樹干上形成顏色較淺的帶。秋冬季細胞分裂慢、細胞體積較小，樹干上形成顏色較深的帶。二、參與調(diào)節(jié)植物生命活動的其他環(huán)境因素思考：樹木的年輪與季節(jié)的溫度變化有什么直接關(guān)系？年輪的形成，是樹木生長對一年中不同時期環(huán)境溫度反應的結(jié)果。資料2有些植物在生長需要經(jīng)歷一段時期的低溫之后才能開花（春化作用）。冬小麥、冬大麥、蕙蘭就是這樣。冬小麥(1)定義：有些植物經(jīng)一定時間的

促進植物開花的作用低溫誘導(3)經(jīng)過春化作用才開花的適應性意義：區(qū)分出現(xiàn)的適宜溫度，避免植物在冬季來臨前開花，導致無法正常結(jié)果。（春化作用的溫度0℃—10℃之間；與表觀遺傳的關(guān)系;赤霉素能代替春化作用）2.春化作用(2)具有春化作用的植物:冬小麥、冬大麥、蕙蘭、蘿卜、白菜等。(4)可能的機制：莖尖感受到低溫的刺激植物通過形成春化素，刺激植物開花植物體內(nèi)赤霉素含量升高，刺激植物開花

實驗證明，一些需要春化的植物未經(jīng)低溫處理而施用赤霉素，也能開花。(5)溫度對植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)其它實例①溫度可以通過影響

、植株生長、開花結(jié)果和葉的衰老、脫落等生命活動參與調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育。②隨著晝夜交替，氣溫_________，植物的______也會有______和______之分。③植物分布的

很大程度上由溫度決定。種子萌發(fā)地域性資料2補充秋末冬春的低溫是誘導開花的必要條件。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，低溫能促進冬小麥體內(nèi)赤霉素含量增加。這說明什么？溫度可以影響植物激素的合成影響植物生長發(fā)育。未經(jīng)低溫處理的冬小麥，如果施用適宜的赤霉素也可以誘導開花。花期調(diào)控除了光照處理，也可以采用溫度處理，生長調(diào)節(jié)劑處理。午高夜低代謝旺盛緩慢3.重力參與植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)(1)作用：調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育和___________。(2)作用機制：形態(tài)建成植物的根、莖中具有感受重力的物質(zhì)和細胞將重力信號轉(zhuǎn)換成運輸生長素的信號造成生長素分布不均衡調(diào)節(jié)植物的生長方向

植物的根、莖中具有感受重力的物質(zhì)和細胞，可以將______信號轉(zhuǎn)換成___________的信號。①重力感受細胞：富含淀粉體的細胞，又稱平衡石細胞重力重力淀粉體(3)淀粉——平衡石假說：重力運輸生長素教材P108②重力作用機制：重力平衡石細胞中淀粉體沿重力方向下沉刺激內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+Ca2+與特定的蛋白質(zhì)結(jié)合，激活細胞底部的鈣泵和生長素泵使近地側(cè)生長素濃度高于遠地側(cè)信號轉(zhuǎn)導過程（均為ATP驅(qū)動泵）促進生長抑制生長皮層中柱根冠淀粉體平衡石細胞→感受重力的部

位在根冠

在根冠、胚芽鞘尖和莖的內(nèi)皮層細胞中有比重比較大的淀粉體分布，受重力影響而沉積在細胞(平衡細胞)底部，起平衡石的作用。

根橫放時，淀粉體下沉在細胞近地側(cè)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，誘導內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+到細胞質(zhì)基質(zhì)，Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合后活化Ca2+泵和IAA泵（均為ATP驅(qū)動泵），使近地側(cè)積累較多的Ca2+和IAA。知識拓展—淀粉-平衡石假說IAAIAAIAAIAAIAACa2+Ca2+Ca2+淀粉體柱細胞中柱根冠IAAIAAIAAIAACa2+Ca2+Ca2+根的中柱：向頂運輸（極性運輸）根的皮層：向基運輸（非極性運輸）皮層-根頂部根基部例：“淀粉平衡石假說"認為根向地生長的原因是在根冠中存在一種平衡細胞，含有能感受重力刺激的淀粉體。當植株橫放時，平衡細胞的生命活動如下圖所示，①~④是調(diào)節(jié)過程。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放鈣離子的量會影響鈣調(diào)蛋白的激活數(shù)量。下列敘述錯誤的是（

）A．切除根冠后，幼根的向地生長會受到抑制B．淀粉體最終將重力信號轉(zhuǎn)變成運輸生長素的信號C．生長素泵功能的正常進行依賴被激活的鈣調(diào)蛋白D．當內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中初始鈣離子水平較低時，根橫放時其向地性程度增強D四、植物生長發(fā)育的整體調(diào)控2植物生長發(fā)育的調(diào)控是由______________、_________和環(huán)境因素調(diào)節(jié)共同完成。環(huán)境因素（光、溫度和重力等）植物激素基因表達植物生長發(fā)育共同調(diào)控基因表達調(diào)控激素調(diào)節(jié)1.高等植物是由許多細胞組成的高度復雜的有機體，它的正常生長發(fā)育需要各個______________________之間的協(xié)調(diào)和配合。器官、組織、細胞【課堂練習】1.自然條件下，冬小麥是在頭一年秋季萌發(fā)，以營養(yǎng)體(長出根、莖、葉的植物體)過冬，第二年夏初開花和結(jié)實。秋末冬春的低溫是誘導開花的必要條件。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)低溫能促使冬小麥體內(nèi)赤霉素含量增加，說明()A.未經(jīng)過低溫處理的冬小麥，如果施用適宜濃度的赤霉素也能誘導開花B.赤霉素等植物激素控制著植物的生命活動C.赤霉素直接參與細胞內(nèi)的代謝活