(共26张PPT)
第五章 植物生命活动的调节
第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
黄豆
黑暗条件培养
(黄色豆芽)
光照条件培养
(绿色豆芽)
一、光对植物生长发育的调控
1.光是植物进行光合作用的能量来源
2.光作为一种信号可影响、调控植物生长、发育的全过程
(1)植物向光性的产生: 单侧光可影响生长素的分布
(2)光影响种子的萌发
①少数植物种子必须有光才能萌发:烟草、莴苣
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。这是植物对环境的适应——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”。
烟草
莴苣
②部分植物种子在有光条件下能促进萌发:早熟禾、毛蕊花
早熟禾
毛蕊花
③部分植物种子在有光条件下反而抑制萌发:洋葱、番茄
洋葱
番茄
(3)光影响植物的开花
①长日照植物(一般日照超过13小时才能开花): 菠菜、鸢尾花
菠菜
鸢尾花
②短日照植物(一般日照在6~12小时才能开花):菊花、水稻
菊花
水稻
部分植物的开花受到日照长短的影响,如长日照植物:菠菜、鸢尾花等;短日照植物:菊花、水稻等。
但还有一部分植物开花不受光照长短的影响,如:黄瓜、棉花、向日葵等。
3.光影响植物生长的机理
(1)植物细胞具有接受光信号的分子——光敏色素
①化学本质: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
(2)光调控植物生长发育的反应机制示意图
感受信号
光敏色素被激活,其结构发生变化
传导信号
信号经过传导,传递到细胞核内
发生反应
细胞核内特定基因转录发生变化
表现出生物学效应:
相应mRNA翻译出特定蛋白质
二、温度参与植物生长发育的调节
一年中不同季节环境温度有所差异,是树木年轮的形成的重要原因。
春夏季:温度高,雨量多
细胞分裂快、细胞体积大
颜色较浅的宽带
秋冬季:温度低,雨量少
细胞分裂慢、细胞体积小
颜色较深的窄带
窄带
宽带
实例一、
树木年轮的形成
实例二、夏日中午植物“午休”现象的发生
夏日中午光照充足,但因蒸腾作用太强,气孔关闭,CO2进入叶片受阻,光合作用反而弱。
实例三、越冬植物的春化作用
冰雪下的冬小麦
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。
冬小麦一般在9~10月播种,经过冬天低温后,来年春天开花结果。如果在春季播种冬小麦,会使麦苗夏季旺长却不开花或者开花太晚,造成减产。
实例四、植物分布的地域性受温度影响
西双版纳热带季雨林
温带常绿阔叶林
落叶阔叶林
寒带针叶林
温度参与植物生长发育调节的一般规律
1.植物的所有生理活动都是在一定温度范围内进行
2.温度可以通过影响种子萌发、植物生长、开花结果、叶的衰老凋落等生
命活动,从而参与调节植物的生长发育
3.随着昼夜交替,气温白天高,夜晚低,植物的代谢也有旺盛、缓慢之分
4.随着季节轮回,气温呈现周期性变化,植物的发芽、开花、结果、落叶、
休眠等生命活动的节奏也追随着季节的步伐周而复始。
5.植物分布的地域性很大程度上由温度决定
生长素沿着重力方向分布
三、重力参与植物生长发育的调节
生长素不仅能受单侧光的影响,朝向背光侧转移;还能受到重力的影响,沿着重力的方向分布。
生长素不均匀分布对于根和茎产生的影响却截然相反——
①由于根对生长素十分敏感(最适浓度约为10—10mol/L),导致了根的向地生长;
②由于茎对生长素不太敏感(最适浓度约为10—4mol/L),导致了茎的背地生长。
【问题一】:根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢 ?
根向地生长,可以向土壤深扎根,利于根吸收水分和无机盐;
茎背地生长,可以将枝条伸向天空,利于树叶吸收阳光进行光合作用。
【问题二】:植物是如何感受到重力刺激的呢?
1、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
2、淀粉—平衡石假说模式图
植物水平
放置
平衡石细胞中的“淀粉体”沿重力方向沉降
引起一系列信号分子
改变
对植物生长产生影响
如通过影响生长素的运输导致生长素沿着重力的方向不对称分布
3、根的向地生长机理——根尖垂直放置时
①生长素(如:IAA)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,导致根冠处的生长素均匀运往伸长区
4、根的向地生长机理——根尖水平放置时
①根尖水平放置时,淀粉体沉淀到近地侧,该侧内质网压力更大
②近地侧运输更多的生长素到达伸长区
③近地侧高浓度的生长素抑制了根尖的生长
④远地侧低浓度的生长素促进了根尖的生长,使根向地弯曲生长
四、植物生长发育的整体调控
植物激素
生长素
细胞分裂素
赤霉素
脱落酸
乙烯
油菜素内酯
基因表达
环境因素
光
温度
重力
植物生长发育的调控
影响
决定
影响
改变分布情况
植物生长发育的整体调控要点总结
1.高等植物是由很多细胞组成的高度复杂的有机体,它的正常的生长发育需要各个细胞、组织、器官之间的协调和配合。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。
2.植物细胞内储存着全套基因,但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要进行调整。植物的生长、发育、繁殖、休眠,都处在基因选择性表达的调控之下。
3.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、休眠等生命活动,实际上是植物细胞响应环境变化,调控基因表达以及激素产生、分布,最终表现在器官、个体水平上的变化。