2023-2024学年高二生物人教版选择性必修第一册课件 5.4 环境因素参与调节植物的生命活动(共28张PPT)
文档属性
| 名称 | 2023-2024学年高二生物人教版选择性必修第一册课件 5.4 环境因素参与调节植物的生命活动(共28张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 128.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-24 12:57:28 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
5.4 环境因素参与调节植物的生命活动
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？
思考·讨论：
2.如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它们的根、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。
由重力因素调节的。
3.根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？
根向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；
茎背地生长，可以将枝条伸向天空，利于吸收阳光进行光合作用。
茎向上生长
“问题探讨”中的实例说明，高等植物的生长发育是受环境因素调节的。光、温度、重力对植物生长发育的调节尤为重要。
向光侧
背光侧
光
茎的向光性
除了重力，还有哪些环境因素参与调节植物的生命活动？
茎的向光性，光是提供能量的作用吗？
资料1 少数植物（如烟草和莴苣）的种子需要在有光的条件下才能萌发，有些植物(如早熟禾、毛蕊花)的种子在有光条件下萌发得好一些，还有一些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发，则受光的抑制。研究发现，萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少。
不萌发
早熟禾
毛蕊花
有光比无光萌发更好
洋葱
番茄
萌发
烟草、莴苣的种子
萌发
光抑制种子萌发
1.光影响种子萌发
分析光对植物生长发育的调节机制
任务一
资料1 少数植物（如烟草和莴苣）的种子需要在有光的条件下才能萌发，有些植物(如早熟禾、毛蕊花)的种子在有光条件下萌发得好一些，还有一些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发，则受光的抑制。研究发现，萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少。
(1)根据以上资料思考：那些需要光才能萌发的种子，是光影响生长素的分布吗？光提供能量吗？
影响生长素分布的结果应该是植物表现出一种不对称的生长状态，而种子萌发不是这种情况，所以不是光通过影响生长素的分布来影响种子萌发的。许多种子萌发时是没有叶绿素的，不能进行光合作用，所以光也不提供能量。
资料1 少数植物（如烟草和莴苣）的种子需要在有光的条件下才能萌发，有些植物(如早熟禾、毛蕊花)的种子在有光条件下萌发得好一些，还有一些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发，则受光的抑制。研究发现，萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少。
(2)请推测光是如何调节种子萌发的？
光本身是植物种子萌发过程中的一种信号分子。在受到光照时，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，从而调节种子萌发。
资料2 科学家用红光和红外光依次照射的方法对一批莴苣种子进行处理，然后置于暗处。一段时间后，这些莴苣种子的发芽情况如表所示：
组别 光照处理方式 发芽情况
对照组 无光照 不发芽
1 红光 发芽
2 红光→红外光 不发芽
3 红光→红外光→红光 发芽
4 红光→红外光→红光→红外光 不发芽
(3)分析以上实验，你能得出什么结论？
红光促进莴苣种子萌发，红外光逆转以上效果。
2.光影响植物的颜色和形态
资料3 豆芽是在黑暗的环境中培育的，细胞中不含叶绿素，茎比在光下要长很多。豆芽一旦见光，就会发生形态变化并长成豆苗。
豆芽：无光条件
豆苗：有光条件
思考：在这个过程中，光产生了什么影响？
光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。
结论：光影响植物的颜色和形态建成。
分析光对植物生长发育的调节机制
任务一
3.光调节植物开花
资料4 植物开花条件：菠菜——白天光照时长超过13 h；菊、水稻——白天短于一定光照时长；黄瓜、棉花、向日葵——和白天光照时长无关。
菠菜
菊
水稻
黄瓜
向日葵
棉花
处理 火龙果开花朵数
补光6小时 54
补光5小时 47
补光4小时 44
不补光 9
决定植物是否开花的环境因素是什么？
光照时长。
分析光对植物生长发育的调节机制
任务一
4.光信号在植物体内的转换
资料5 科学家在短日照条件下分别培养短日照植物和长日照植物，前者开花，后者不开花。这两组作为对照，其结果是符合预期的。然后将长日照植物的枝条嫁接到短日照植物的枝干上，仍然给予短日照的条件，发现这个嫁接过去的长日照植物枝条居然在短日照条件下开花了。
结论：光信号在植物体内被转换为化学物质信号。
由此，你可以得出什么结论？
分析光对植物生长发育的调节机制
任务一
光的调控
种子萌发
植株生长
开花
衰老
均受到
① 光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
②光是植物进行光合作用的能量来源。
植物是如何感受到光照？
光是如何调控植物生长发育的呢？
1
光的作用
2
光信号传导的结构基础之一光敏色素
Ⅰ. 一类蛋白质（色素—蛋白复合体）
Ⅱ. 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。
Ⅲ. 受到光照时，光敏色素结构会发生改变。
红光
远红光
光敏色素
激活态
相关信息
光敏色素主要吸收红光和远红光。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。（教材P106）。
3
光调控植物生长发育的反应机制
参照教材图5－12，尝试用文字和箭头构建光信号转换过程模型。
感受信号
传导信号
发生反应
受到
光照射
光敏色素被激活，结构发生变化
信号经过转导，传递到细胞核内
DNA
细胞核内特定基因的转录变化
RNA
翻译
表现出
生物学效应
Ⅰ. 光敏色素被激活，结构发生变化
Ⅱ. 信号经过转导，传递到细胞核内
Ⅲ. 细胞核内特定基因的转录变化
Ⅳ. 表现出生物学效应
光信号
激活
光敏色素
信息传递系统
细胞核
影响特定基因表达
（DNA→mRNA）
翻译
生物学效应（蛋白质）
思考·讨论
树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系
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？
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？
请同学们阅读课本107页资料 1 和 资料2，讨论以下问题：
温度和重力是如何参与植物生命活动的调节的呢？
思考：树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？
资料1：温度变化使树干出现年轮
年轮形成的原因：
①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；
②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。
年轮的形成，是树木对一年中不同时期环境温度反应的结果。
分析温度和重力对植物生长发育的调节
任务二
1．温度参与植物生长发育的调节
资料2：温度影响冬小麦开花
分析温度和重力对植物生长发育的调节
任务二
1．温度参与植物生长发育的调节
冬小麦：9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。
实践：在春季播种冬小麦，会使得麦苗夏季旺长却不开花或者开花太晚，造成减产。
思考 ：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？
可以避免出现植物在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。
冬小麦
1
温度参与植物生长发育的调节
（1）随着季节轮回、气温周期性变化，植物发芽、开花、落叶、休眠，追随季节的步伐。
（2）随着昼夜交替，气温午高夜低，植物的代谢有旺盛和缓慢之分。
（3）植物的所有生理活动均在一定温度范围内进行。如种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等。
（4）植物分布的地域性很大程度由温度决定。
西双版纳热带雨林
温带常绿阔叶林
落叶阔叶林
针叶林
2
重力参与植物生长发育的调节
水平横放一株植物，一段时间后，根向地生长，茎背地生长。
(1)根的向地生长主要是受哪种环境因素调节的？这有什么意义？
根的向地生长主要受重力影响；根向地生长可以深扎根，利于吸收水分和无机盐。
重力是调节植物形态建成和生长发育的重要环境因素。
分析温度和重力对植物生长发育的调节
任务二
2．重力参与植物生长发育的调节
胚芽鞘的向光性
根的向地性
①光敏色素是感光分子。
②胚芽鞘尖端感光，生长素发生横向运输，分布不均等，使得尖端以下部位向光侧生长慢，背光侧生长快。
①根冠存在一种感受重力的分子或结构。
②引起生长素的重新分布，分布不均的生长素传递到伸长区后，使根出现向地性。
类比胚芽鞘的向光性，推理根的向地性
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。
重力方向发生改变
平衡石细胞中的“淀粉粒”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
机理：
①垂直时淀粉体对平衡石细胞底部内质网压力均等，
②水平时不均等。
2
重力参与植物生长发育的调节
IAA
IAA
IAA
Ⅰ.根尖垂直放置时
① 生长素运往根冠。
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，运往根冠的生长素均匀地运往伸长区。
伸长区
根冠
淀粉粒
(2)请用“淀粉—平衡石假说”解释根的向地性。
分析温度和重力对植物生长发育的调节
任务二
2．重力参与植物生长发育的调节
Ⅱ.根尖水平放置时
① 根尖水平放置时，淀粉体沉降到近地侧，该侧内质网压力更大。
② 压力大的一侧运输更多生长素至伸长区。
③ 高浓度生长素抑制近地侧根尖生长。
④ 低浓度生长素促进远地侧根尖生长。根尖向地弯曲。
(2)请用“淀粉—平衡石假说”解释根的向地性。
(3)研究表明：平衡石细胞和感受重力的部位在根冠。根冠感受了重力方向后，通过运输物质(生长素)的量影响根尖生长方向。真的是这样吗？如何通过设计实验来进行验证？
请设计实验，分别用减法原理和加法原理验证植物向地性的感受部位在根冠(完善下列表格)。
项目 处理 预期结果
减法原理 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 _____________
加法原理 切去不同长度的根尖端后又长出尖端 __________
根失去向地性
恢复向地性
验证实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
3
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、细胞之间的协调和配合。
植物生长发育的调控，是由基因表达的调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
植物生长发育
基因表达
植物激素
影响
调控
环境因素
光、温度、重力
改变分布
影响表达
生长素、赤霉素、乙烯
细胞分裂素、脱落酸、
5.4 环境因素参与调节植物的生命活动
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？
思考·讨论：
2.如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它们的根、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。
由重力因素调节的。
3.根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？
根向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；
茎背地生长，可以将枝条伸向天空，利于吸收阳光进行光合作用。
茎向上生长
“问题探讨”中的实例说明，高等植物的生长发育是受环境因素调节的。光、温度、重力对植物生长发育的调节尤为重要。
向光侧
背光侧
光
茎的向光性
除了重力，还有哪些环境因素参与调节植物的生命活动？
茎的向光性，光是提供能量的作用吗？
资料1 少数植物（如烟草和莴苣）的种子需要在有光的条件下才能萌发，有些植物(如早熟禾、毛蕊花)的种子在有光条件下萌发得好一些，还有一些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发，则受光的抑制。研究发现，萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少。
不萌发
早熟禾
毛蕊花
有光比无光萌发更好
洋葱
番茄
萌发
烟草、莴苣的种子
萌发
光抑制种子萌发
1.光影响种子萌发
分析光对植物生长发育的调节机制
任务一
资料1 少数植物（如烟草和莴苣）的种子需要在有光的条件下才能萌发，有些植物(如早熟禾、毛蕊花)的种子在有光条件下萌发得好一些，还有一些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发，则受光的抑制。研究发现，萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少。
(1)根据以上资料思考：那些需要光才能萌发的种子，是光影响生长素的分布吗？光提供能量吗？
影响生长素分布的结果应该是植物表现出一种不对称的生长状态，而种子萌发不是这种情况，所以不是光通过影响生长素的分布来影响种子萌发的。许多种子萌发时是没有叶绿素的，不能进行光合作用，所以光也不提供能量。
资料1 少数植物（如烟草和莴苣）的种子需要在有光的条件下才能萌发，有些植物(如早熟禾、毛蕊花)的种子在有光条件下萌发得好一些，还有一些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发，则受光的抑制。研究发现，萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少。
(2)请推测光是如何调节种子萌发的？
光本身是植物种子萌发过程中的一种信号分子。在受到光照时，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，从而调节种子萌发。
资料2 科学家用红光和红外光依次照射的方法对一批莴苣种子进行处理，然后置于暗处。一段时间后，这些莴苣种子的发芽情况如表所示：
组别 光照处理方式 发芽情况
对照组 无光照 不发芽
1 红光 发芽
2 红光→红外光 不发芽
3 红光→红外光→红光 发芽
4 红光→红外光→红光→红外光 不发芽
(3)分析以上实验，你能得出什么结论？
红光促进莴苣种子萌发，红外光逆转以上效果。
2.光影响植物的颜色和形态
资料3 豆芽是在黑暗的环境中培育的，细胞中不含叶绿素，茎比在光下要长很多。豆芽一旦见光，就会发生形态变化并长成豆苗。
豆芽：无光条件
豆苗：有光条件
思考：在这个过程中，光产生了什么影响？
光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。
结论：光影响植物的颜色和形态建成。
分析光对植物生长发育的调节机制
任务一
3.光调节植物开花
资料4 植物开花条件：菠菜——白天光照时长超过13 h；菊、水稻——白天短于一定光照时长；黄瓜、棉花、向日葵——和白天光照时长无关。
菠菜
菊
水稻
黄瓜
向日葵
棉花
处理 火龙果开花朵数
补光6小时 54
补光5小时 47
补光4小时 44
不补光 9
决定植物是否开花的环境因素是什么？
光照时长。
分析光对植物生长发育的调节机制
任务一
4.光信号在植物体内的转换
资料5 科学家在短日照条件下分别培养短日照植物和长日照植物，前者开花，后者不开花。这两组作为对照，其结果是符合预期的。然后将长日照植物的枝条嫁接到短日照植物的枝干上，仍然给予短日照的条件，发现这个嫁接过去的长日照植物枝条居然在短日照条件下开花了。
结论：光信号在植物体内被转换为化学物质信号。
由此，你可以得出什么结论？
分析光对植物生长发育的调节机制
任务一
光的调控
种子萌发
植株生长
开花
衰老
均受到
① 光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
②光是植物进行光合作用的能量来源。
植物是如何感受到光照？
光是如何调控植物生长发育的呢？
1
光的作用
2
光信号传导的结构基础之一光敏色素
Ⅰ. 一类蛋白质（色素—蛋白复合体）
Ⅱ. 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。
Ⅲ. 受到光照时，光敏色素结构会发生改变。
红光
远红光
光敏色素
激活态
相关信息
光敏色素主要吸收红光和远红光。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。（教材P106）。
3
光调控植物生长发育的反应机制
参照教材图5－12，尝试用文字和箭头构建光信号转换过程模型。
感受信号
传导信号
发生反应
受到
光照射
光敏色素被激活，结构发生变化
信号经过转导，传递到细胞核内
DNA
细胞核内特定基因的转录变化
RNA
翻译
表现出
生物学效应
Ⅰ. 光敏色素被激活，结构发生变化
Ⅱ. 信号经过转导，传递到细胞核内
Ⅲ. 细胞核内特定基因的转录变化
Ⅳ. 表现出生物学效应
光信号
激活
光敏色素
信息传递系统
细胞核
影响特定基因表达
（DNA→mRNA）
翻译
生物学效应（蛋白质）
思考·讨论
树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系
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？
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？
请同学们阅读课本107页资料 1 和 资料2，讨论以下问题：
温度和重力是如何参与植物生命活动的调节的呢？
思考：树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？
资料1：温度变化使树干出现年轮
年轮形成的原因：
①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；
②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。
年轮的形成，是树木对一年中不同时期环境温度反应的结果。
分析温度和重力对植物生长发育的调节
任务二
1．温度参与植物生长发育的调节
资料2：温度影响冬小麦开花
分析温度和重力对植物生长发育的调节
任务二
1．温度参与植物生长发育的调节
冬小麦：9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。
实践：在春季播种冬小麦，会使得麦苗夏季旺长却不开花或者开花太晚，造成减产。
思考 ：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？
可以避免出现植物在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。
冬小麦
1
温度参与植物生长发育的调节
（1）随着季节轮回、气温周期性变化，植物发芽、开花、落叶、休眠，追随季节的步伐。
（2）随着昼夜交替，气温午高夜低，植物的代谢有旺盛和缓慢之分。
（3）植物的所有生理活动均在一定温度范围内进行。如种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等。
（4）植物分布的地域性很大程度由温度决定。
西双版纳热带雨林
温带常绿阔叶林
落叶阔叶林
针叶林
2
重力参与植物生长发育的调节
水平横放一株植物，一段时间后，根向地生长，茎背地生长。
(1)根的向地生长主要是受哪种环境因素调节的？这有什么意义？
根的向地生长主要受重力影响；根向地生长可以深扎根，利于吸收水分和无机盐。
重力是调节植物形态建成和生长发育的重要环境因素。
分析温度和重力对植物生长发育的调节
任务二
2．重力参与植物生长发育的调节
胚芽鞘的向光性
根的向地性
①光敏色素是感光分子。
②胚芽鞘尖端感光，生长素发生横向运输，分布不均等，使得尖端以下部位向光侧生长慢，背光侧生长快。
①根冠存在一种感受重力的分子或结构。
②引起生长素的重新分布，分布不均的生长素传递到伸长区后，使根出现向地性。
类比胚芽鞘的向光性，推理根的向地性
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。
重力方向发生改变
平衡石细胞中的“淀粉粒”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
机理：
①垂直时淀粉体对平衡石细胞底部内质网压力均等，
②水平时不均等。
2
重力参与植物生长发育的调节
IAA
IAA
IAA
Ⅰ.根尖垂直放置时
① 生长素运往根冠。
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，运往根冠的生长素均匀地运往伸长区。
伸长区
根冠
淀粉粒
(2)请用“淀粉—平衡石假说”解释根的向地性。
分析温度和重力对植物生长发育的调节
任务二
2．重力参与植物生长发育的调节
Ⅱ.根尖水平放置时
① 根尖水平放置时，淀粉体沉降到近地侧，该侧内质网压力更大。
② 压力大的一侧运输更多生长素至伸长区。
③ 高浓度生长素抑制近地侧根尖生长。
④ 低浓度生长素促进远地侧根尖生长。根尖向地弯曲。
(2)请用“淀粉—平衡石假说”解释根的向地性。
(3)研究表明：平衡石细胞和感受重力的部位在根冠。根冠感受了重力方向后，通过运输物质(生长素)的量影响根尖生长方向。真的是这样吗？如何通过设计实验来进行验证？
请设计实验，分别用减法原理和加法原理验证植物向地性的感受部位在根冠(完善下列表格)。
项目 处理 预期结果
减法原理 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 _____________
加法原理 切去不同长度的根尖端后又长出尖端 __________
根失去向地性
恢复向地性
验证实验：验证植物向地性的感受部位在根冠
3
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、细胞之间的协调和配合。
植物生长发育的调控，是由基因表达的调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
植物生长发育
基因表达
植物激素
影响
调控
环境因素
光、温度、重力
改变分布
影响表达
生长素、赤霉素、乙烯
细胞分裂素、脱落酸、