(共28张PPT)
唤醒沉睡的种子,
调控幼苗的生长。
引来繁花坠满枝,
瓜熟蒂落也有时。
靠的是雨露阳光,
离不开信息分子。
第5章 植物生命活动的调节
选择性必修一 稳态与调节
环境因素参与调节植物的生命活动
第5章 第4节
目录
一、新课导入
二、新知探究
三、课堂练习
1.说明光对植物生长发育的调节作用,简述温度、重力等参与调节植物生命活动
2.阐明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系
3.举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性
学习目标
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。
茎向上生长
问题探讨
新课导入
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:
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?
茎向上生长
根和茎很可能会继续横向生长,因为太空中几乎没有重力。
问题探讨
对植物来说,光只是起提供能量的作用吗?
一.光对植物生长发育的调节
新知探究
调节作用:种子萌发,植株生长、开花、衰老等都受光的调控。
一.光对植物生长发育的调节
阅读P105思考讨论,回答问题:
(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? 所有种子萌发都需要光吗?
思考与讨论
不是。 有的种子萌发必须有光,有的种子萌发不需要光。
调节作用:种子萌发,植株生长、开花、衰老等都受光的调控。
一.光对植物生长发育的调节
阅读P105思考讨论,回答问题:
(2)从豆芽到豆苗,光对植物的颜色和形态有什么影响?
思考与讨论
光既促进叶绿素的合成从而使豆苗变绿色,也影响豆苗形态。
调节作用:种子萌发,植株生长、开花、衰老等都受光的调控。
一.光对植物生长发育的调节
阅读P105思考讨论,回答问题:
(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?
思考与讨论
光照时长(黑暗时长)起作用;与植物激素分泌有光。
1. 调节作用:种子萌发,植株生长、开花、衰老等都受光的调控。
2. 调节实质:光作为一种信号,影响调控植物生长发育的全过程。
一.光对植物生长发育的调节
3.调节机制
(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
光调控植物生长发育的反应机制示意图
一.光对植物生长发育的调节
光敏色素
本质:蛋白质(色素蛋白复合体)
功能:主要吸收红光,远红光
分布:植物体的各个部位,在分生组织的细胞内比较丰富
一.光对植物生长发育的调节
1.温度
(1)调节实例:
a.年轮形成:因为春夏季细胞分裂快,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
二.参与调节植物生命活动的其他环境因素
1.温度
(1)调节实例:
b.春化作用:低温诱导促使植物开花作用
闷麦法:将萌发的小麦种子闷在罐中,放在0-5度的低温下处理40到50天,春暖后播种,就可以和冬播麦一样开花结实。
七九小麦:在冬至那天起,将种子浸在井水里,第二天早晨取出阴干,每9天处理一次,共7次,由于冬小麦得到花诱导所要求的低温,在其他条件具备的情况下,在当年的夏初就可以抽穗。
二.参与调节植物生命活动的其他环境因素
1.温度
(2)调节方式:通过影响种子萌发、植物生长、开花结果或叶的衰老脱落等生命活动,参与调节植物的生长发育。
同时在很大程度上决定植物分布的地域性。
牵牛花
二.参与调节植物生命活动的其他环境因素
二.参与调节植物生命活动的其他环境因素
2.重力
(1)调节机理:植物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,造成生长素分布的不均衡,从而调节植物的生长方向。
(2)调节方式:调节植物生长发育和形态建成
二.参与调节植物生命活动的其他环境因素
通过植物体内一类富含“淀粉体”的细胞(即平衡石细胞 )感受重力 ,细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降,引起植物体内一系列信号分子改变 。
2.重力
淀粉——平衡石假说
二.参与调节植物生命活动的其他环境因素
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。
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。
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。
基因表达调控
激素调节
环境因素调节
植物生长发育调控
三.植物生长发育的整体调控
课堂练习
1.(2023·广东省·期末考试)我国宋代著作《种艺必用》中,记载了一种促进空中压条生根的方法:“凡嫁接矮果及花,用好黄泥晒干,筛过,以小便浸之。又晒干,筛过,再浸之。又晒又浸,凡十余次。以泥封树枝……则根生。”请你运用已学过的知识分析,下列相关叙述错误的是( )
A. 黄泥通过吸附人尿中的生长素从而促进枝条生根
B. 植物生根是基因调控的结果,但也受环境的影响
C. 人尿中调节生根的物质直接参与植物的细胞代谢
D. 植物生根等生命活动是多种激素共同作用的结果
C
课堂练习
【分析】植物激素亦称植物天然激素或植物内源激素。是指植物体内产生的一些微量而能调节(促进、抑制)自身生理过程的有机化合物。已知植物体内产生的激素有六大类,即生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯和油菜素甾醇。
【详解】A、人尿中含有微量的生长素,将黄泥反复浸到尿液中再晒干,黄泥中就会吸附一定量的生长素,用这样的黄泥封裹枝条,就能利用其中的生长素促进枝条生根,A正确;
B、植物生根受基因和环境的共同影响,B正确;
C、人尿中调节生根的物质起信号作用,不直接参与植物的细胞代谢,C错误;
D、植物生命活动受多种激素的共同调节,D正确。
故选C。
课堂练习
2.(2023·江苏省·模拟题)“酸生长假说”解释了生长素促进植株生长的作用机理。该假说认为,生长素激活细胞膜上的H+泵,消耗ATP把H+运到细胞外,细胞膜外pH下降导致细胞壁松弛,细胞吸水而体积增大。下列相关叙述错误的是( )
A. 胚芽鞘尖端下部背光侧H+浓度高导致生长素浓度增大
B. 细胞壁中可能含有适合酸性pH值的“细胞壁松弛因子”
C. 胚芽鞘切段中注入中性缓冲液能够抑制生长素诱导的生长
D. 胚芽鞘切段中促进H+外排的物质与生长素具有协同作用
A
课堂练习
【分析】植物生长器官受单方向光照射而引起生长弯曲的现象称为向光性。向光性是向性的一种,指生物的生长受光源的方向而影响的性质,常见于植物之中。
【详解】A、胚芽鞘尖端下部背光侧生长素浓度增大不是H+浓度高导致的,而是植物的向光性,A错误;
B、根据题干“细胞膜外pH下降导致细胞壁松弛”可推测胞壁中可能含有适合酸性pH值的“细胞壁松弛因子”,B正确;
C、根据“酸生长假说”可知,生长素诱导细胞生长要在酸性条件下,因此胚芽鞘切段中注入中性缓冲液能够抑制生长素诱导的生长,C正确;
D、根据题干“消耗ATP把H+运到细胞外,细胞膜外pH下降导致细胞壁松弛,细胞吸水而体积增大”可知,胚芽鞘切段中促进H+外排的物质与生长素具有协同作用,D正确。
故选A。
课堂练习
3.(2023·江苏省·期末考试)植物的根具有负向光性生长的特点(如下图)。为探究Ca2+对植物根负向光性生长的影响及其作用机制,科研人员以生根的水稻种子为材料,开展了相关研究,结果如下表。请回答下列问题。
(1)光作为一种信号,能被植物细胞中______(物质)吸收,从而调控植物的生长和发育。
(2)植物体内生长素主要的合成部位有______。在细胞水平上,生长素起着促进细胞______等作用。
(3)单侧光照射下,生长素对根的向光侧与背光侧的生长分别起______、______(“促进”“抑制”)作用。据表分析,Ca2+可促进根的负向光性生长,其原因可能是______。
课堂练习
(4)为进一步探明Ca2+可能的作用机制,科研人员提取了根细胞中总RNA,利用RT-PCR及电泳技术,分别测定了不同条件下根细胞中β-actin基因(一种骨架蛋白基因)和生长素横向运输载体基因(cptl基因)的表达情况,结果如下图。
注:1、2、3为黑暗组,CaCl2浓度分别为0、0.1、1mg·L-1;4、5、6为单侧光组,CaCl2浓度分别为0、0.1、1mg·L-1
①研究中,选择β-actin基因作为对照,原因是该基因______。
②结合上述研究,可推测在单侧光下,Ca2+能促进______,使根尖两侧生长素含量差异增大,从而促进根的负向光性生长。
③为验证上述推测,下列生物材料中可用于后续研究的是______。
a.普通水稻生根的种子
b.cptl基因缺失的水稻突变体生根的种子
c.超表达cpt1基因的转基因水稻生根的种子
课堂练习
课堂练习
【分析】生长素主要的合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子。在这些部位,色氨酸经过一系列反应可转变成生长素。在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中,生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,而不能反过来运输,也就是只能单方向地运输,称为极性运输。极性运输是一种主动运输。在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输。
【详解】(1)光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程。光敏色素是一类蛋白质分布在植物的各个部位,其中在分生组织的细胞内比较丰富。在受到光照射时,光敏色素的结构会发生变化,这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内,影响特定基因的表达,从而表现出生物学效应
(2)生长素主要的合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子,在这些部位,色氨酸经过一系列反应可转变成生长素。在植物体内,生长素在细胞水平上起着促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用;在器官水平上则影响器官的生长、发育,如促进侧根和不定根发生,影响花、叶和果实发育等。
(3)根对生长素敏感,生长素具有低浓度促进生长高浓度抑制生长的特点,因此根的向光侧生长素浓度低,促进生长,背光侧生长素浓度高,抑制生长,从而使根表现为负向光性生长。据表分析,在单侧光作用下,随着Ca2+浓度的增加,向光侧生长素浓度降低,背光侧生长素浓度升高,进而促进向光侧生长抑制背光侧生产,促进根的负向光性生长。
(4)①有电泳图可知,黑暗组和单侧光照组都有β-actin基因转录的mRNA,说明β-actin基因在所有细胞中都表达。
②由条带图可知,黑暗条件下,cptl基因不表达,在单侧光照射下,随着Ca2+浓度的增加,cptl基因转录出的mRNA增加,从而使生长素横向运输载体数量增加,使生长素从向光侧运到背光侧,使根尖两侧生长素含量差异增大,从而促进根的负向光性生长。
③上述推测为Ca2+促进cptl基因表达,使根尖两侧生长素含量差异增大,从而促进根的负向光性生长。为验证该推测,可设计对照实验,自变量为有无cptl基因,即一组为Ca2+处理普通水稻生根的种子,一组为Ca2+处理cptl基因缺失的水稻突变体生根的种子,培养一段时间,观察根的生长情况。故后去研究用到的是cptl基因缺失的水稻突变体生根的种子和普通水稻生根的种子,即AB,故选AB。