【課件】環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物的生命活動課件2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修1

第4節(jié)環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物的生命活動第5章植物生命活動的調(diào)節(jié)種子萌發(fā)后,根向地生長、莖背地生長。如果將幼苗橫過來,莖會彎曲向上生長,根則彎曲向下生長。1.莖和根的生長是受哪種因素調(diào)節(jié)的？2.如果將該幼苗橫放在太空中的“神舟十三號”內(nèi)，它的根、莖可能會怎樣生長？為什么？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。思考種子萌發(fā)后,根向地生長、莖背地生長。如果將幼苗橫過來,莖會彎曲向上生長,根則彎曲向下生長。思考3.根的向地生長和莖的背地生長有什么意義呢？根向地生長,可以深扎根,利于吸收水分和無機鹽；莖背地生長,可以將枝條伸向天空,利于吸收陽光進行光合作用。光是植物進行光合作用的能量來源。對于植物來說，光只是起提供能量的作用嗎？環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物的生命活動。一、光對植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)①

光影響植物種子萌發(fā)（萵苣）結(jié)論:萵苣種子在光照一段時間后的發(fā)芽率明顯高于黑暗條件。光對種子萌發(fā)的影響:②

光影響植物種子萌發(fā)（煙草）結(jié)論:煙草種子在光照/黑暗條件下的發(fā)芽率明顯高于完全黑暗條件。處

理發(fā)芽率（%）全黑暗6.67光照/黑暗91.00③有些植物的種子在有光條件下萌發(fā)的更好（如早熟稻、毛蕊花）；有些植物種子的萌發(fā)，則受光的抑制（如洋蔥、番茄）。研究發(fā)現(xiàn):萌發(fā)需要光的種子一般較小，儲存的營養(yǎng)物質(zhì)也很少。思考：那些需要光才能萌發(fā)的種子是需要光照給種子萌發(fā)提供能量嗎?是影響生長素分布？不是。推測：光本身是植物萌發(fā)過程中的一種調(diào)節(jié)因子。豆芽是在黑暗的環(huán)境中培育的,它的細(xì)胞中不含葉綠素,莖（實際上很大一部分是下胚軸）比在光下要長很多。豆芽一旦見光,就會發(fā)生形態(tài)變化并長成豆苗。思考:從豆芽到豆苗，光對植物的顏色和形態(tài)有什么影響?光既促進葉綠素的合成從而使豆苗變成綠色,也會影響豆苗的形態(tài)。綠豆芽:無光條件綠豆苗:有光條件光對植物形態(tài)構(gòu)建的影響:①

很多植物的開花與晝夜長短有關(guān)；白天長度超過13小時才開花②

很多植物的開花與晝夜長短無關(guān)。白天短于一定時長才開花菠菜菊水稻黃瓜向日葵棉花光對植物開花的影響:處理火龍果開花朵數(shù)補光6小時54補光5小時47補光4小時44不補光9結(jié)論:植物開花與光照時長有關(guān)。推測:一個周期中連續(xù)黑暗時間決定是否開花。光對植物開花的影響:光對植物開花的影響:萌發(fā)需要光照的種子一般較小,這是對環(huán)境的適應(yīng)一一萌發(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、開花過程中,跟隨著光照的節(jié)奏,能保證生命活動正常進行,能保證正常地繁行后代,這也是植物對環(huán)境的適應(yīng)。思考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(yīng)的？光對植物生長發(fā)育的作用（2）光作為一種信號,影響、調(diào)控植物生長、發(fā)育的全過程。（1）光是植物進行光合作用的能量來源；在自然界中,種子的萌發(fā)、植株的生長、開花、衰老,等等,都會受到光的調(diào)控。植物的向光性生長,實際上也是植物對光刺激的反應(yīng)。光作為一種信號,影響、調(diào)控植物生長、發(fā)育的全過程。植株生長開花衰老種子萌發(fā)均受到光的調(diào)控1.植物具有接受光信號的分子——光敏色素（其中的一種）（1）化學(xué)本質(zhì):蛋白質(zhì)（色素—蛋白復(fù)合體）（2）分布:植物的各個部位，其中在分生組織的細(xì)胞內(nèi)比較豐富。（3）吸收光的類型:主要是紅光和遠(yuǎn)紅光。光敏色素感光區(qū)域酶活性區(qū)域1.植物具有接受光信號的分子——光敏色素（其中的一種）（1）化學(xué)本質(zhì):蛋白質(zhì)（色素—蛋白復(fù)合體）（2）分布:植物的各個部位，其中在分生組織的細(xì)胞內(nèi)比較豐富。（3）吸收光的類型:主要是紅光和遠(yuǎn)紅光。相關(guān)信息光敏色素主要吸收紅光和遠(yuǎn)紅光。植物體內(nèi)除了光敏色素,還有感受藍(lán)光的受體。可以認(rèn)為,環(huán)境中的紅光、藍(lán)光,對于植物的生長發(fā)育來說,是非常關(guān)鍵的。3.光調(diào)控植物生長發(fā)育的反應(yīng)機制陽光光敏色素被激活,結(jié)構(gòu)發(fā)生變化信號經(jīng)過信息傳遞系統(tǒng)的傳導(dǎo)到細(xì)胞核內(nèi)細(xì)胞核內(nèi)特定基因的轉(zhuǎn)錄變化（表達）照射轉(zhuǎn)錄RNA蛋白質(zhì)表現(xiàn)出生物學(xué)效應(yīng)感受信號傳導(dǎo)信號發(fā)生反應(yīng)信號經(jīng)過轉(zhuǎn)導(dǎo),傳遞到細(xì)胞核內(nèi)表現(xiàn)出生物學(xué)效應(yīng)翻譯RNA光敏色素被激活,結(jié)構(gòu)發(fā)生變化DNA細(xì)胞核內(nèi)特定基因的轉(zhuǎn)錄變化（表達）感受信號傳導(dǎo)信號發(fā)生反應(yīng)光調(diào)控植物生長發(fā)育的反應(yīng)機制示意圖除了光，溫度、重力等環(huán)境因素也會參與調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育。溫度和重力因素是如何參與植物生命活動的調(diào)節(jié)的呢？溫帶地區(qū)，樹木年復(fù)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。年輪形成的原因是:①春夏季:細(xì)胞分裂快、細(xì)胞體積大，在樹干上形成顏色較淺的帶；②秋冬季:細(xì)胞分裂慢、細(xì)胞體積較小，樹干上形成顏色較深的帶。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(yīng)的結(jié)果。有些植物在生長期需經(jīng)歷一段時期低溫之后才能開花。這種經(jīng)歷低溫誘導(dǎo)促使植物開花的作用,稱為春化作用。冬小麥、冬大麥,蕙蘭等就是這樣。思考：有的植物需要經(jīng)過春化作用才能開花，這對于它們適應(yīng)所生存的環(huán)境有什么意義？

這樣可以避免出現(xiàn)在冬季來臨之前開花從而無法正常結(jié)果的情況。冬小麥:9~10月播種，經(jīng)過冬天后，來年春天開花結(jié)果。實踐:在春季播種冬小麥，會使麥苗夏季旺長卻不開花或者開花太晚，造成減產(chǎn)。結(jié)論:冬小麥需要經(jīng)歷一段時間的低溫誘導(dǎo)方可開花（春化作用）。現(xiàn)象:擬南芥需要經(jīng)歷一段時期的低溫之后才能開花。（春化作用）溫度影響擬南芥開花（1）年輪形成的原因（2）春化作用經(jīng)歷低溫誘導(dǎo)促使植物開花的作用叫做春化作用。例如:冬小麥、冬大麥、蕙蘭、白菜、胡蘿卜、芹菜等。如果不經(jīng)過一定時間低溫，它們就會一直保持營養(yǎng)狀態(tài)或很晚才能開花。①春夏季:細(xì)胞分裂快、細(xì)胞體積大，在樹干上形成顏色較淺的帶；②秋冬季:細(xì)胞分裂慢，細(xì)胞體積較小，樹干上形成顏色較深的帶。溫度參與植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)討論3.關(guān)于溫度參與調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的實例，你還能舉出一些嗎？光合作用:夏日正午光照充足，但因蒸騰作用強，氣孔關(guān)閉，CO2進入葉片受阻，光合作用反而弱。葉片變黃、脫落:落葉樹的葉片在秋冬季變黃、脫落。保衛(wèi)細(xì)胞氣孔張開溫度參與植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)的具體表現(xiàn)（1）隨著季節(jié)輪回,氣溫________,植物_____、_____、______、______,生命活動的節(jié)奏追隨著季節(jié)的步伐。（2）隨著晝夜交替,氣溫________,植物的_____也會有_______和______之分。（3）植物的所有生理活動都是在_______________進行；（4）溫度可以通過影響_______、________、________和________、_____等生命活動,從而參與調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育。（5）植物分布的_______很大程度上就是由溫度決定的；周期性變化發(fā)芽開花落葉休眠午高夜低代謝旺盛緩慢一定的溫度范圍內(nèi)種子萌發(fā)植株生長開花結(jié)果葉的衰老脫落地域性二、參與調(diào)節(jié)植物生命活動的其他環(huán)境因素西雙版納熱帶季雨林溫帶常綠闊葉林落葉闊葉林針葉林植物的地域性分布很大程度上由溫度決定重力參與植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)正向重力性:根順著重力方向向下生長（根的向地性）負(fù)向重力性:莖背著重力方向向上生長（莖的背地性）形態(tài)學(xué)上端形態(tài)學(xué)上端形態(tài)學(xué)下端莖二、參與調(diào)節(jié)植物生命活動的其他環(huán)境因素莖的背地性根的向地性外因:內(nèi)因:重力引起生長素在植物體內(nèi)分布不均勻;根和莖對生長素濃度的敏感性不同。莖根AA’BB’莖生長的背地性與根生長的向地性的解釋根對生長素敏感,濃度高抑制生長；莖對生長素不敏感,濃度高促進生長。重力參與植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)淀粉—平衡石假說:植物對重力的感受是通過體內(nèi)一類富含“淀粉體”的細(xì)胞，即平衡石細(xì)胞來實現(xiàn)的。重力方向改變平衡石細(xì)胞中的“淀粉體”會沿著重力方向沉降引起一系列信號分子的改變?nèi)缤ㄟ^影響生長素的運輸導(dǎo)致生長素沿著重力刺激的方向不對稱分布對植物生長產(chǎn)生影響二、參與調(diào)節(jié)植物生命活動的其他環(huán)境因素胚芽鞘的向光性根的向地性光敏色素是感光分子胚芽鞘尖端感光,生長素發(fā)生橫向運輸,分布不均勻,使得尖端以下部位向光側(cè)生長慢,背光側(cè)生長快。根冠存在一種感受重力的分子或結(jié)構(gòu)引起生長素的重新分布,分布不均衡的生長素傳遞到伸長區(qū)后,使根出現(xiàn)向地性。向地性的原因二、參與調(diào)節(jié)植物生命活動的其他環(huán)境因素植物生長發(fā)育的整體調(diào)控機理:垂直時淀粉體對平衡石細(xì)胞底部內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力均等，水平時不均等?！暗矸邸胶馐奔僬f感知重力方向的機理向地性的機理——根尖垂直放置時向地性的機理——根尖水平放置時在根冠、胚芽鞘尖和莖的內(nèi)皮層細(xì)胞中有比重比較大的淀粉體分布,受重力影響而沉積在細(xì)胞底部,起平衡石的作用。二、參與調(diào)節(jié)植物生命活動的其他環(huán)境因素根橫放時,淀粉體下沉在細(xì)胞近地側(cè)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+到細(xì)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。二、參與調(diào)節(jié)植物生命活動的其他環(huán)境因素思考：根的向地生長和莖的背地生長有什么意義呢？根的向地生長,可以深扎根,利于吸收水分和無機鹽；莖的背地生長,可以將枝條伸向天空,利于吸收陽光進行光合作用。二、參與調(diào)節(jié)植物生命活動的其他環(huán)境因素植物細(xì)胞里儲存著全套基因，但是某個細(xì)胞的基因如何表達則會根據(jù)需要作調(diào)整:1.基因表達調(diào)控植物的_____、_____、_____、_____等都處在基因適時選擇性表達的調(diào)控之下。生長發(fā)育繁殖休眠激素作為________,會影響細(xì)胞的________,從而起到調(diào)節(jié)作用。同時,激素的產(chǎn)生和分布是_____________的結(jié)果,也受到________的影響。2.激素調(diào)節(jié)信息分子基因表達基因表達調(diào)控環(huán)境因素對于多細(xì)胞植物體來說,細(xì)胞與細(xì)胞之間、器官與器官之間的協(xié)調(diào),需要通過激素傳遞信息。在個體層次,植物生長、發(fā)育、繁殖、休眠,實際上是植物響應(yīng)環(huán)境變化,調(diào)控________以及_____產(chǎn)生、分布,最終表現(xiàn)在器官和個體水平上的變化。3.環(huán)境因素調(diào)節(jié)基因表達激素植物生長發(fā)育的整體調(diào)控植物激素基因表達環(huán)境因素相互影響影響表達改變分布情況光、溫度、重力生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、脫落酸、乙烯設(shè)計實驗:驗證植物向地性的感受部位在根冠根冠感受了重力方向后,通過運輸物質(zhì)（生長素）的量影響根尖生長方向。實驗設(shè)計思路參考:⑴取一定量的萌發(fā)狀態(tài)相同的玉米種子，平均分為兩組。⑵第一組去除根冠，第二組不做處理。都橫放在培養(yǎng)皿上在相同的條件下進行培養(yǎng)。⑶一段時間后，觀察根的生長方向。處理預(yù)期結(jié)果切去不同長度的根尖端硝酸銀灼燒根尖——減法原理設(shè)計實驗:驗證植物向地性的感受部位在根冠哪怕僅切掉0.5mm,根依然失去了向地性結(jié)果類似處理預(yù)期結(jié)果待切去尖端后的根尖重新長出尖端——加法原理設(shè)計實驗:驗證植物向地性的感受部位在根冠恢復(fù)向地性溫度參與了植物生長和開花等生命活動的調(diào)節(jié)。重力參與了植物生長發(fā)育和形態(tài)建成等的調(diào)節(jié)?！暗矸邸胶馐奔僬f是普遍承認(rèn)的一種解釋植物感知重力的方式。加法原理或減法原理均可用來證明自變量對因變量的影響。植物生長發(fā)育由基因表達、激素和環(huán)境因素共同調(diào)節(jié)。概念檢測1.一顆小小的望天樹種子可以生長發(fā)育成參天大樹。判斷下列相關(guān)表述是否正確.(1)它的生長發(fā)育完全由植物激素控制。()(2)調(diào)控它生長發(fā)育的環(huán)境因素有光照、溫度、重力等。()(3)它的生長發(fā)育是基因表達調(diào)控的結(jié)果。()×√√2.請用恰當(dāng)?shù)姆绞奖硎菊{(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的環(huán)境因素、植物激素和基因表達的關(guān)系。植物生長發(fā)育的整體調(diào)控植物激素基因表達環(huán)境因素相互影響影響表達改變分布情況1.科學(xué)家用紅光和紅外光依次照射的方法,對一批萬苣種子進行處理,然后置于暗處。一段時間后,這些萬苣種子的發(fā)芽情況如下表所示。拓展應(yīng)用(1)由上述實驗結(jié)果可以得出什么結(jié)論?答案:紅光促進萵苣種子發(fā)芽，紅外光抑制萵苣種子發(fā)芽。(2)萬苣種子對紅光的反應(yīng)遠(yuǎn)比紅外光敏感,如果經(jīng)過紅光和紅外光處理后，將萬苣種子置于自然光下而不是黑暗條件下，萬苣種子的發(fā)芽情況會如何？答案:萵苣種子會發(fā)芽，因為自然光包含紅光和紅外光，萵苣種子對紅光更敏感，因此在自然光照射下會發(fā)芽?！皬?fù)習(xí)與提高”參考答案一、選擇題1.園林工人為使灌木圍成的綠籬長得茂密、整齊,需要對綠籬定期修剪,其目的是（）A.抑制側(cè)芽生長B.抑制頂端優(yōu)勢C.抑制向光性生長D.抑制其開花結(jié)果2.用適宜濃度的生長素處理未受粉的番茄雌蕊柱頭,可得到無子番茄,這種果實細(xì)胞中的染色體數(shù)目為（）A.與卵細(xì)胞染色體數(shù)目一樣B.是受精卵染色體數(shù)目一半C.與體細(xì)胞中染色體數(shù)目一樣D.比受精卵染色體數(shù)目多一倍BC3.以下關(guān)于植物激素的說法,錯誤的是（）A.植物激素能促進植物生長B.植物激素是一類化學(xué)物質(zhì)C.植物激素在植物體內(nèi)含量很少D.植物激素不直接參與細(xì)胞內(nèi)的代謝活動4.果實的生長發(fā)育和成熟,受多種激素調(diào)節(jié)。下列敘述正確的是（）A.細(xì)胞分裂素促進果實生長B.乙烯抑制果實的生長和成熟C.脫落酸促進細(xì)胞分裂和果實脫落D.生長素對果實的發(fā)育和成熟沒有影響AA二、非選擇題1.研究人員進行了多種植物激素對豌豆植株側(cè)芽生長影響的實驗,結(jié)果如圖所示。(1)比較曲線a、b、c與d可知對側(cè)芽的生長有抑制作用,其中起作用的主要激素是,而且（激素）能解除這種激素的抑制作用。在保留頂芽的情況下,除了c所采用的措施,還可通過噴施的化合物促進側(cè)芽生長。（2）比較曲線a與b可知，赤霉素能明顯促進。推測:在完整豌豆植株的頂芽中，赤霉素產(chǎn)生于組織。（3）據(jù)圖中信息,推測側(cè)芽生長速度不同的原因是側(cè)芽內(nèi)