(共40张PPT)
第5章 植物的激素调节
第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
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。
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。
2.如果将该幼苗横放在太空中的“空间站”内,它的根、茎可能会怎样生长?为什么?
根和茎很可能会继续横向生长,因为太空中几乎没有重力。
①莴苣、烟草种子的萌发
思考·讨论
?
光在植物生长发育中的调节作用
资料1
少数植物(如烟草、莴苣)的种子需要在有光的条件下才能萌发
处 理 烟草种子发芽率(%)
全黑暗 6.67
光照/黑暗 91.00
思考·讨论
?
光在植物生长发育中的调节作用
② 有些植物的种子在有光条件下萌发的更好(如早熟稻、毛蕊花);
有些植物种子的萌发,则受光的抑制(如洋葱、番茄)。
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。
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
思考·讨论
?
光在植物生长发育中的调节作用
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。
无光条件
有光条件
绿豆苗
绿豆芽
2.从豆芽到豆苗,光对植物的颜色和形态有什么影响
光既促使叶绿素的合成从而使豆苗变成绿色,也会影响豆苗的形态
思考·讨论
?
光在植物生长发育中的调节作用
资料3 植物的开花与昼夜长短
菠菜
菊
水稻
白天长度超过13小时才开花
白天短于一定时长才开花
黄瓜
向日葵
棉花
植物的开花与昼夜长短无关
思考·讨论
?
光在植物生长发育中的调节作用
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)
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。
一、光对植物生长发育的调节
植株
生长
开花
衰老
种子
萌发
均受到
光的调控
1.光对植物生长发育的作用
(1)光是植物进行光合作用的能量来源;
(2)光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程
2.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
(1)化学本质:
(2)分布:
植物的各个部位
蛋白质(色素——蛋白复合体)
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
植物体内除了光敏色素,还有感受蓝光的受体。可以认为,环境中的红光、蓝光,对于植物的生长发育来说,是非常关键的
3.光调控植物生长发育的反应机制
光敏色素被激活,结构发生变化
感受信号
信号经过传导,传递到细胞核内
传导信号
DNA
细胞核内特定
基因的转录变化
翻译
表现出生物学效应
(1)感受信号:
3.光调控植物生长发育的反应机制
(2)传导信号:
(3)发生反应:
光敏色素结构发生变化
光
照射
信号经过传导,传递到细胞核内
细胞核内特定基因的转录变化
转录
RNA
翻译
蛋白质
表现出生物学效应
二、参与调节植物生命活动的其他因素
思考·讨论
?
温度参与植物生长发育的调节
【资料1】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: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、细胞体积小,树干上形成颜色较深的带。
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结果
二、参与调节植物生命活动的其他因素
思考·讨论
?
温度参与植物生长发育的调节
【资料2】 有些植物在生长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、蕙兰就是这样。
如果不经过一定时间的低温,它们就会一直保持营养生长状态或很晚才能开花。
蕙兰
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?
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长发育的实例,你还能举出一些吗?
保卫细胞
气孔张开
光合作用:夏日正午光照充足,但因温度过高,气孔关闭,CO2进入叶片受阻,光合作用减弱。
叶片脱落:落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。
二、参与调节植物生命活动的其他因素
1.温度
影响植物的各项生命活动,
以及植物的地域性分布
(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,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;
热带季雨林
温带常绿阔叶林
落叶阔叶林
寒带针叶林
2.重力
二、参与调节植物生命活动的其他因素
(1)重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素
(2)调节机理
根的向地性、茎的背地性
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
调节植物的生长方向
植物是如何感受到重力刺激的呢?
(3)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。
根尖中的平衡石细胞示意图
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
对植物生长产生影响
(如影响生长素的运输,导致生长素沿着重力刺激的方向不对称分布)
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。
重力
A
B
C
D
远地侧
近地侧
根部:
生长素浓度:A B
生长素的效应:
A促进B抑制
茎部:
生长素浓度:C D
生长素的效应:
C促进弱D促进强
三、植物生长发育的整体调控
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。
植物生长发育的调控网络
基因表达调控
激素调节
环境因素调节
1. 基因表达调控
植物细胞里储存着全套基因,但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整。植物的生长、发育、繁殖、休眠,都处在基因适时选择性表达的调控之下
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
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
【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?我们能否设计实验进行验证?
【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,可在培养皿中铺上湿棉花,将刚萌发的玉米粒放在其中培养。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?
设计实验证明根冠感受重力
——减法原理
处理 预期结果
切去不同长度的根尖端 哪怕仅切掉0.5 mm,
根依然失去了向地性
硝酸银灼烧根尖 结果类似
处理 预期结果
待切去尖端后的根尖重新长出尖端 恢复向地性
——加法原理
A.烟草种子只有在光下才能萌发是因为种子萌发需要利用光能
B.绿豆芽长出长的茎而没有发育成豆苗说明光照影响植物形态的建成
C.冬小麦的春化作用现象说明温度影响植物生殖
D.温带地区秋季树叶变黄原因之一是低温等因素抑制叶绿素合成
A
[典例1]环境因素参与调节植物的生命活动,以下说法错误的是
A.叶绿体内的色素吸收并转化光能也是动物赖以生存的基础
B.叶绿素可感知光信号,调节光合作用
C.光信号照射光敏色素使其结构发生变化是光调节的关键一步
D.光信号会影响植物的有关基因表达
[典例2]下列植物生长发育与光照的关系的说法,错误的是
B
[典例3]植物生长离不开光,下列说法错误的是( )
A.光可以影响种子的萌发
B.光往往对植物繁殖有重要影响
C.光影响基因表达
D.光是光合作用光反应的信号
D
[典例4] 下列有关温度对植物生长发育调节的说法,错误的是
A.温带地区树木形成规则的年轮主要与光周期有关
B.黄河流域播种的冬小麦一定要有低温诱导才能开花
C.温度几乎影响植物的所有生命活动
D.高山植被从山顶到山脚分布植物类群的差异主要受温度影响
A
[典例5](多选)下列关于重力参与调节植物生命活动的叙述,正确的是
A.重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素
B.植物的根、茎中的任何细胞都具有感受重力的物质
C.重力信号可以转换成运输生长素的信号
D.重力造成生长素分布的不均衡,从而调节植物的生长方向
ACD
[典例6]下列关于植物生长发育的调控的叙述,错误的是
A.基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成植物生长发育的调控
B.调控的结果就是使基因按照一定的顺序表达
C.激素不直接参与细胞代谢但可影响细胞代谢
D.环境因素通过影响激素分布和酶的活性调节植物生长发育
D
§5—4《环境因素参与调节职务的生命活动》练习
1.下列不是环境因素参与调节的生命活动是
A.胚芽鞘向光弯曲生长
B.生长素从形态学上端运输到形态学下端
C.根向地生长
D.烟草种子萌发
2.我国劳动人民在解决冬小麦的特殊条件下的播种问题,创造了七九小麦法。在冬至那天将种子浸在井水中,次晨取出阴干,每九日处理1次,共7次。下列分析错误的是
A.可解决冬小麦春播的问题
B.主要原因是种子萌发需要水
C.这是春化处理的有效措施
D.井水0 ℃以上低温可诱导种子内部一系列代谢反应
3.“玉兰花欲开,春寒料峭来”。初春时,天气寒冷,玉兰树的花已开放但叶子却没有长出。对于这时玉兰的分析,错误的是
A.玉兰细胞中的光敏色素能感受光的变化
B.诱导玉兰花芽萌发的温度要高于叶芽
C.红色花瓣细胞中的液泡内含有色素
D.此时的玉兰植株吸收O2,释放CO2
4.玉米的根冠被切除后,约5天即可再生出完整的新根冠,但在飞行的宇宙飞船中却不能再生根冠,其最可能的理由是下列中的
A.根冠的形成与天气中CO2含量有关
B.根冠的形成与光周期有关
C.根冠的形成与昼夜温差有关
D.根冠的形成与重力有关
5.分别将一种短日植物和一种长日植物置于短光周期中,但在长暗期中间给予一次瞬间光照,结果短日植物不开花,长日植物开花;再将这两种植物置于长光周期中,但在长光期中间插入一次短时黑暗,结果短日植物仍不开花,长日植物开花。以下分析正确的是( )
A.短日植物和长日植物分别指开花需要短日照条件和长日照条件
B.短光周期的长暗期中给予短瞬间光照,长日植物开花,因为光照总时满足其要求
C.长光周期的长光期中间插入短时黑暗,短日植物开花
D.植物对光照和黑暗的反应叫光周期现象
6.如图是某光照条件下光促进与抑制拟南芥种子萌发的作用光谱,下列有关说法错误的是
A.不同波长的光照对拟南芥种子萌发所起的调控作用不同
B.波长Ⅰ和Ⅱ区域的光照对拟南芥种子萌发的作用不同较为显著
C.图中显示蓝光比红光对拟南芥种子萌发的抑制作用显著
D.随着波长的增加,光照对拟南芥种子萌发表现出两重性
7.下表为研究光照和赤霉素(GA)对某种植物种子萌发影响的实验,环境条件相同且适宜(GA缺陷型是基因突变造成不能合成GA的植株)。下列对该实验结果的分析不合理的是
A.光照能促进种子萌发
B.光照通过促进赤霉素的合成促进种子萌发
C.光照和赤霉素都是种子萌发的必要条件
D.赤霉素能促进种子萌发
条件 A组:植株的种子 GA缺陷型植株的种子
B组:加适宜浓度的GA C组:加等量的蒸馏水
黑暗 不萌发 不萌发 不萌发
适宜光照 萌发 萌发 不萌发
8.研究者结合生长素、Ca2+、钙调素对向重力性的影响,提出向重力性的机理,如图所示。据图分析,下列说法正确的是
A.在重力作用下,造粉体沉降到下侧内质网上,诱发内质网释放Ca2+
B.钙离子具有激活钙调素的作用
C.钙泵只能运输钙离子,而不能运输生长素
D.激活后的钙调素只能作用于钙泵
9.某城市考虑引进香樟作为绿化树种。为了解光照强度与光周期对香樟苗生长的影响,研究人员进行了相关研究。回答下列问题:
(1)研究过程中,需要保持一定的温度、二氧化碳浓度,并对香樟苗始终提供适量的________________ (至少回答2点)。
(2)研究人员测定了若干组长势相同的同龄期香樟苗在不同光照强度下的净光合作用强度。结果表明,香樟苗生长最适宜的光照强度范围是21~30 klx。过低或过高光照强度都不利于香樟苗的生长,其原因是
光照强度过低,限制了光合作用的正常进行,不利于干物质积累;
光照强度过高,破坏相关色素,影响光合作用相关蛋白质的活性
水分和无机盐
(3)研究人员在适当条件下培养若干香樟种子,待幼苗出土后,在适宜的光照强度下,设3个人工控制的光周期处理组继续培养,2个月后测定各组香樟苗的株高和地径(靠近地表处的直径)。结果如下:光周期对香樟苗的株高和地径的影响(单位:mm)
组别 光周期 株高 地径
A 10 h光期+14 h暗期 291 3.84
B 15 h光期+9 h暗期 302 4.17
C 24 h光期+0 h暗期 306 3.95
该城市春季平均日照长度接近10 h、夏季平均日照长度接近15 h,结合上述实验结果分析,在大棚中培育香樟苗适合在________ (填“春季”或“夏季”),并应控制好大棚内温度、二氧化碳浓度,且根据一天光照强度的变化情况采取______________ 的措施让香樟苗更好地生长。
适时补光及遮阴
夏季
活着,要紧的是姿态