5.4 环境因素参与调节植物的生命活动人教版(2019)高中生物选择性必修一(课件共51张PPT)

(共51张PPT)
调控花期创造美好生活
花开花落、花季易逝，而再待花开有时需要静
候一年。落花的无奈，会引发诗人莫名的伤感；守 望花开，也成为世人美好的期待。那么,能不能人 工调节花期，使得植物按照人的意愿来开花呢
菊花本在秋天开放，但现在一年四季，你都可
以看到色彩斑斓的菊花了，这是为什么呢
第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
2.明确温度、重力等其他因素也参与调节植物的生长
发育。
1.生命观念：通过光、温度、重力等环境因素参与调节
植物的生长发育，形成稳态与平衡观。
2.科学思维：通过光、温度参与植物生长发育调节的实
例分析，培养用逻辑思维解决问题的能力。
3.社会责任：基于光、温度和重力等环境因素对植物生
长发育影响的认识，分析解决生产和生活中的一些实 际问题。
学习目标 1.光在植物生长、发育过程中的调节作用。
素养要求
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“天宫二号”内，它
的根、茎可能会怎样生长 为什么
茎和根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
茎的向光性 背光侧
光
向光侧
光是植物进行光合作用的能量来源。
对于植物来说，光只是起提供能量的作用吗
一、光对植物生长发育的调节
环境因素参与调节植物的生命活动。
黑暗
结论：莴苣种子在光照一段时间后的发芽率明显高于黑暗条件。
一、光对植物生长发育的调节
① 光影响植物种子萌发(莴 苣)
资料1
黑暗
光
处 理
发 芽 率 ( % )
全黑暗
6.67
光照/黑暗
91.00
结论： 烟草种子在光照/黑暗条件下的发芽率明显高于完全黑暗条件。
一、光对植物生长发育的调节
② 光 影响植物种子萌发(烟 草 )
资料1
③ 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。
思考： 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。
一、光对植物生长发育的调节
资料1
思考： 从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响
光既促进叶绿素的合成从而使豆苗变成绿 色，也会影响豆苗的形 态。
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。
一、光对植物生长发育的调节
绿豆苗：有光条件
绿豆芽：无光条件
资料2
一 、光对植物生长发育的调节
① 很多植物的开花与昼夜长短有关；
② 很多植物的开花与昼夜长短无关。
白天短于一定时长才开花
白天长度超过13小时才开花
资料3
向 日 葵
菠 菜
黄 瓜
水 稻
棉 花
菊
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
一、光对植物生长发育的调节
结论：植物开花与光照时长有关。
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
2. 从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响
光既促进叶绿素的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态
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)在起作用；这与植物激素的分泌有关。
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。
问题探讨
植株
生长
均受到
光的调控
在自然界中，种子的萌发、植株的生长、开花、衰老，等等，都
会受到光的调控。植物的向光性生长，实际上也是植物对光刺激的反 应。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
种子 萌发
衰老
开花
1.植物具有接受光信号的分子——光敏色素(其中的 一种)
(1) 化学本质：蛋白质(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。
(3) 吸收光的类型：主要是红光和远红光。
两个相同亚基，每个亚基含两个结构域
发色团(感知光)
具光受体活性。含非 蛋白色素发色团。
具酶活性。两个结构 域相互作用，使光与 细胞内反应联系起来
一、光对植物生长发育的调节
光敏色素
感光区域
酶活性区域
Pf
红光
合成
远红光
黑暗中缓 慢转化
1.植物具有接受光信号的分子——光敏色素(其中的 一种)
(1) 化学本质：蛋白质(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。
(3) 吸收光的类型：主要是红光和远红光。
一、光对植物生长发育的调节
反应：
种子发芽，植 株开花等
P
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。
1.植物具有接受光信号的分子——光 敏 色 素(其中的一种)
(1) 化学本质：蛋白质(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。
(3) 吸收光的类型：主要是红光和远红光。
一、光对植物生长发育的调节
一、光对植物生长发育的调节
2.光调控植物生长发育的
反应机制
感受信号 传导信号
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
光敏色素被激活， 结构发生变化
表现出生 物学效应
发生反应
翻译
DNA
RNA
表现出生
物学效应
感受信号 传导信号 发生反应
2.光调控植物生长发育的反应机制
一、光对植物生长发育的调节
光敏色素 被激活， 结构发生
变化
细胞核内特
定基因的转
录变化
信号经过传 导，传递到 细胞核内
传导信号
信号经过
转导，传
递到细胞
核内
表现 出生 物学 效应
RNA
翻译
照 射
光敏色素被激活，
结构发生变化
细胞核内特定基 因的转录变化
蛋白质
转录
翻译
感受信号
发生反应
光
RNA
除了光，温度、重力等环境因素也会参与
调节植物的生长发育。
温度和重力因素是如何参与植物生命活动
的调节的呢
温度参与植物生长发育的调节
资料1 温带地区，树木年复一年的加粗，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：
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。
思考：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环境因素
资料2 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：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，会使麦苗夏季旺长却不开花或者开花太晚，造成减产。
结论：冬小麦需要经历一段时间的低温诱导方可开花( 春化作用)。
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
这样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。
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
讨论： 温度参与植物生长发育的调节
(1)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。
(2)春化作用
经历低温诱导促使植物开花的作用叫做春化作用。
例如：冬小麦、冬大麦、蕙兰、白菜、胡萝卜、芹菜等。
如果不经过一定时间低温，它们就会一直保持营养状态或很晚
才能开花。
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
讨论3: 温度影响拟南芥开花
现象：
拟南芥需要经
历一段时期的低温 之后才能开花。
(春化作用)
叶片
幼苗期经4 ℃处 理40天的拟南芥
未经低温处理的拟南芥
花
温度参与植物生长发育的调节的具体表现
(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；
( 4)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。
(5)植物分布的地域性_很大程度上就是由温度决定的；
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
植物的地域性分布
落叶阔叶林
温带常绿阔叶林
西双版纳热带季雨林
针叶林
重力参与植物生长发育的调节
正向重力性： 根顺着重力方向向下生长(根的向地性)
负向重力性： 茎背着重力方向向上生长(茎的背地性)
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
形态学上端 形态学下端 形态学上端
茎生长的背地性与根生长的向地性的解释
外因：重力引起生长素在植物体内分布不均匀；
内因： 根对生长素敏感，浓度高抑制生长；
茎对生长素不敏感，浓度高促进生长。
重力参与植物生长发育的调节
根冠存在一种感受重力 的分子或结构
引起生长素的重新分布， 分布不均衡的生长素传 递到伸长区后，使根出 现向地性。
光敏色素是感光分子
胚芽鞘尖端感光，生长 素发生横向运输，分布 不均匀，使得尖端以下 部位向光侧生长慢，背 光侧生长快。
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
胚芽鞘的向光性
根的向地性
向地性的原因
淀粉一平衡石假说：
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
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
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
如通过影响生长素的运 输导致生长素沿着重力 刺激的方向不对称分布
石细胞来实现的。
引起一系列信 号分子的改变
对植物生长
产生影响
根尖中的平衡石细胞示意图
在根冠、胚芽鞘尖和茎的内皮层细胞中有比重比较大的淀粉
体分布，受重力影响而沉积在细胞底部，起平衡石的作用。
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
根横放时，淀粉体下沉在细胞近地侧的内质网上，诱导内质网释
放Ca +到细胞质基质，Ca +与钙调蛋白结合后活化Ca +泵和IAA泵 ( 均 为ATP驱动泵),使近地侧积累较多的Ca +和IAA。
IAA
IAA
IAA
生长抑制
R
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
根尖水平放置
Ca+)
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
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。
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。
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。
三、植物生长发育的整体调控
基因适时选择性表达
调控激素产 生和分布
激素是信息分子 传递
信息
三、植物生长发育的整体调控
调控 植物的生长、发育
繁殖、休眠等。
调控基因表达 以及激素的产 生、分布
细胞与细胞之间、器 官与器官之间的协调
器官和个 体水平上 的变化
植物细胞里储存着全套基因
植物生长发育
基因表 达调控
环境因 素调节
环境 变化
植物 响应
激素
调节
影 响
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 我们也可以设计实验来进行 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，
课外实践
设计实验，验证植物根向地性的感受部位在根冠
应该怎样设计实验组、对照组
与同学讨论，小组合作设计并完成实验。
三、植物生长发育的整体调控
发芽的玉米粒
设计实验：
证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。
三、植物生长发育的整体调控
伸长区
分生区
根冠
根毛
根
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
设计实验证明根冠感受重力
——减法原理
三、植物生长发育的整体调控
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
设计实验证明根冠感受重力
——加法原理
三、植物生长发育的整体调控
切除根尖
大头针固定蚕豆幼
苗，水平放置90 min
不作处理
结论： 水平放置时，根尖产 生了某种“指令” (物质) 影响了伸长区生长。
设计实验证明根冠通过某种物质影响伸长区生长
注：通常，从水平放置 到发生弯曲需要几小时。
根尖均向下弯曲生长
1. 温度参与了植物生长和开花等生命活动的调节。
2. 重力参与了植物生长发育和形态建成等的调节。
“淀粉——平衡石”假说是被普遍承认的一种解释重力对植
物生长调节的机制。
3. 加法原理或减法原理均可用来证明自变量对因变量的影响。
4. 植物生长发育由基因表达、激素和环境因素共同调节。
四、课堂小结
重力
温度
光
植物生命活动的调节
烯
脱落酸
赤 霉 素
细 胞 分 裂 素
生 长 素
四、课堂小结
植物生长发育的整体调控
改变分布情况
环境因素
植物激素
影响表达
互相影响
基因
练习与应用
一、概念检测
1.一颗小小的望天树种子可以生长发育成参天大树。判断下列相关表述是否正确。
(1)它的生长发育完全由植物激素控制。(×)
(2)调控它生长发育的环境因素有光照、温度、重力等。( √)
(3)它的生长发育是基因表达调控的结果。( √)
2.请用恰当的方式表示调节植物生长发育的环境因素、植物激素和基因表达的关系。
植物激素
环境因素
基因表达
组别 光照射处理方式
发芽情况
对照组 无光照
不发芽
组1 红光
发芽
组2 红光→红外光
不发芽
组3 红光→红外光→红光
发芽
组4 红光→红外光→红光→红外光
不发芽
二、拓展应用
1.科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批萬苣种子进行处理，然后置于暗处。 一段时间后，这些萬苣种子的发芽情况如下表所示。
(1)由上述实验结果可以得出什么结论
【答案】红光促进萵苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽。
组别 光照射处理方式
发芽情况
对照组 无光照
不发芽
组1 红光
发芽
组2 红光→红外光
不发芽
组3 红光→红外光→红光
发芽
组4 红光→红外光→红光→红外光
不发芽
(2)萬苣种子对红光的反应远比红外光敏感，如果经过红光和红外光处理后，将
萬苣种子置于自然光下而不是黑暗条件下，萬苣种子的发芽情况会如何
【答案】莴苣种子会发芽，因为自然光包含红光和红外光，莴苣种子对红光更
敏感，因此在自然光照射下会发芽。
二、拓展应用
1.科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批萬苣种子进行处理，然后置于暗处。
一段时间后，这些萬苣种子的发芽情况如下表所示。
2.昙花一般夜间开花，受昼夜交替节律的影响。如果要让昙花
白天开花，可尝试采取哪些措施
【答案】可尝试进行遮光处理。
复习与提高
一、选择题
1.园林工人为使灌木围成的绿篱长得茂密、整齐，需要对绿篱定期修剪，其目的是
(B)
A.抑制侧芽生长
B.抑制顶端优势
C.抑制向光性生长
D.抑制其开花结果
2.用适宜浓度的生长素处理未受粉的番茄雌蕊柱头，可得到无子番茄，这种果实细 胞中的染色体数目为( C )
A.与卵细胞染色体数目一样
B.是受精卵染色体数目一半
C.与体细胞中染色体数目一样
D.比受精卵染色体数目多一倍
3. 以下关于植物激素的说法，错误的是( A)
A.植物激素能促进植物生长
B. 植物激素是一类化学物质
C.植物激素在植物体内含量很少
D.植物激素不直接参与细胞内的代谢活动
4.果实的生长发育和成熟，受多种激素调节。下列叙述正确的是( A )
A.细胞分裂素促进果实生长
B. 乙烯抑制果实的生长和成熟
C.脱落酸促进细胞分裂和果实脱落
D. 生长素对果实的发育和成熟没有影响
时间/d
(1)比较曲线a、b、c与d可知 顶 芽 对侧芽的生长有抑制作用，其中起作用的主要
激素是_生长素 ,而且 细胞分裂素 (激素)能解除这种激素的抑制作用。在保留 顶芽的情况下，除了c所采用的措施，还可通过喷施赤霉素 的化合物促进侧芽生长。
、非选择题
1.研究人员进行了多种植物激素对豌豆植株侧芽生长影响的实验，结果如图所示。
a 去顶芽，切口涂抹赤霉素
c顶芽保留，侧芽上涂抹细胞
d 去顶芽，切口涂抹生长素
侧芽长度平均值/mm
二 、非选择题
1.研究人员进行了多种植物激素对豌豆植株侧芽生长影响的实验，结果如图所示。
a 去顶芽，切口涂抹赤霉素
c 顶芽保留，侧芽上涂抹细胞
d 去顶芽，切口涂抹生长素
时间/d
(2)比较曲线a 与b可知，赤霉素能明显促进侧芽生长。 推测：在完整豌豆植株的
顶芽中，赤霉素产生于 分生 组织。
(3)据图中信息，推测侧芽生长速度不同的原因是侧芽内生长素与赤霉素、细胞分裂素
浓度或比例的改变。
侧芽长度平均值/mm
2.当干旱发生时，植物之间是否会交流信息呢 如果有信息交流，是通过地上信号还
是地下信号呢 为了探究这些问题，有研究者设计了如下实验。将11株盆栽豌豆等距 排列，6一11号植株在根部有管子相通，这样在不移动土壤的情况下，化学信息可以 通过管子进行交流；1一6号的根部不联系(如下图)。
对照
6号植株接受高渗透压刺激后15 min
8 91011
用高浓度的甘露醇浇灌(高渗透压，模拟干旱)
来刺激6号植株，15 min后，测定所有植株的气 孔开放度。对照组是用水浇灌6号植株。结果如 右图所示。
根部不联系 根部联系
高渗透压刺激
气孔开放度/um
植物编号
2 3
4567
14
(1)对照组的实验结果说明了什么
【答案】对照组的结果说明，在不受干旱胁迫时，各植株的气孔开放度无显著差异。
(2)在干旱条件下，6一8号植株与9一11号植株相比，气孔的开放度有什么不一样
【答案】在于旱条件下，6~8号植株的气孔开放度显著低于9~11号，且越远离6号的植
株的气孔开放度越大。
(3)这些数据支持“当干旱发生时，植物之间会交流信息”这一观点吗 如果会，
是通过地上部分还是地下部分交流信息的
【答案】这些数据支持该观点。植物可以通过地下部分交流信息。
(4)在对6号植株进行干旱诱导后1 h, 再次测定所有植株的气孔开放度，发现6～11号
植株的气孔大多数都关闭了。这是为什么
【答案】对6号植株进行持续1h的干旱胁迫，该植株根部会源源不断地产生胁迫信号，
通过地下通路传递给7~11号植株；这些植株的根部感知到该信号，作出关闭气孔的响 应，以避免散失不必要的水分。
谢谢
让课堂绽放魅力让教育更加美好