5.4环境因素参与调节植物的生命活动
——高二生物学人教版(2019)选择性必修一课时优化训练
一、单项选择题
1.研究人员发现,在特定的光照等条件下,光敏色素接受光信号后,关键的转录因子CO蛋白结合在成花素基因启动子区域,激发该基因表达出成花素,成花素运输到植物茎顶端分生组织,促进植物开花。下列分析错误的是( )
A.CO蛋白能促进植物开花,说明CO蛋白是一种植物激素
B.光敏色素是一类蛋白质,分布在植物的各个部位
C.植物开花是由环境因素、基因表达和激素共同调节完成的
D.成花素促进植物开花的过程中存在着基因的选择性表达
2.自然界中,植物开花需要光信号刺激,植物对日照时间的感知与光敏色素有关。下列相关说法错误的是( )
A.光敏色素只分布在植物分生组织的细胞内
B.受到光刺激后,光敏色素的结构会发生改变
C.被光激活的光敏色素会影响细胞核内特定基因的表达,从而表现出生物学效应
D.可以人为地控制光照时间,达到使花卉分批上市的目的
3.淀粉体是一种特化的白色体,植物光合作用产生的葡萄糖经聚合转变成淀粉,再以淀粉粒的形式储存于淀粉体中。“淀粉—平衡石假说”认为植物对重力的感受就是通过内含“淀粉体”的细胞。下列叙述不正确的是( )
A.淀粉体可感受重力的方向
B.淀粉体最终将重力信号转变成运输生长素的信号
C.植物的根部靠根冠中的细胞感受重力
D.根的背地侧生长素分布较多,生长较快,而使根向地生长
4.光对植物生长发育具有调节作用。下列叙述错误的是( )
A.萌发需要光照的种子一般较小,储藏的营养物质也很少
B.对于植物来说,光只是提供能量
C.光既能促进叶绿素的合成,也会影响植物的形态
D.光敏色素在接受光信号后结构发生变化
5.某科研小组进行如下实验:将100粒莴苣种子放置在适合生长的恒温条件下,并在黑暗中吸收足够的水分,如下图中的Ⅰ~Ⅴ所示,通过图中不同组合的光照条件处理,48小时后,检查发芽率(发芽种子的比例),得到下图所示结果。下列相关叙述错误的是( )
A.本实验的目的是研究不同光环境对莴苣种子发芽率的影响
B.光直射和黑暗下种子能萌发是因为光反应为暗反应提供了ATP、NADPH
C.由图中实验可知,影响发芽率的关键因素是黑暗处理前是否进行光直射
D.莴苣种子萌发需要合适的温度、水分和氧气等,图中Ⅴ组发芽率理论上是100%
6.某些植物必须经过春化作用才能开花结果。如表是对冬小麦进行春化处理的研究结果,以下对研究结果的分析错误的是( )
处理方式 未经低温处理(第1组) 经低温处理(第2组) 先低温处理后高温处理(第3组)
检测结果 没有某些特殊蛋白质 有某些特殊蛋白质 出现某些特殊蛋白质,高温处理后这些蛋白质消失
现象 不能抽穗开花 抽穗开花 不能抽穗开花
A.温度是决定冬小麦抽穗开花的环境因素
B.高温可以解除冬小麦的春化作用
C.春化作用产生的特殊蛋白质是低温诱导基因突变的结果
D.未经低温处理,北方春季补种的冬小麦只会长苗,不会开花结果
7.某研究团队以水稻为实验对象,用聚乙二醇和氯化钠溶液分别模拟干旱胁迫和盐胁迫,研究了远红光补光条件下水稻生长发育的干旱界限值与盐害界限值。结果表明,增加远红光间断辐照次数及单次辐照时长可显著促进水稻种子萌发及幼苗生长发育。下列说法错误的是( )
A.光作为一种信号,影响、调控植物生长发育的全过程
B.水稻细胞内含有接受远红光信号的光敏色素
C.远红光可能促进水稻种子中赤霉素的合成
D.远红光可以为种子萌发过程提供能量
8.下列关于植物生命活动调节的叙述,错误的是( )
A.植物无神经系统和免疫系统,因此植物正常生命活动都是通过激素调节实现的
B.激素的产生和分布是基因表达的结果,也受到环境的影响
C.光、重力和温度等因素对植物生长发育也具有调节作用
D.环境变化调控基因表达及激素产生、分布,最终表现在器官和个体水平上
9.下列关于温度对植物生命活动调节的叙述,错误的是( )
A.年轮是由于不同季节的温度不同引起植物细胞分裂快慢和细胞体积大小不同而产生的
B.一些植物在生长期需要经过一段时期的低温诱导之后才能开花的现象叫作春化作用
C.温度可以通过影响种子萌发、植株生长、开花结果等生命活动参与调节植物的生长发育
D.植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行的,植物分布的地域性由光照决定
10.如图是某光照条件下,促进与抑制拟南芥种子萌发的作用光谱。下列说法错误的是( )
A.不同波长的光对拟南芥种子萌发所起的调控作用不同
B.Ⅰ和Ⅱ区域波长的光对拟南芥种子萌发的作用效果显著
C.短波光照比长波光照对拟南芥种子萌发的抑制作用显著
D.在一定波长范围内,光促进拟南芥种子萌发,超过一定范围后,起抑制作用
11.胺鲜酯是一种新型植物生长调节剂,能提高植株体内叶绿素、蛋白质和核酸的含量。科研人员通过实验,探究胺鲜酯对菠菜根系生长的影响,结果如下表所示。以下说法正确的是( )
施用方式 胺鲜酯浓度/mg·kg-1 根长/cm 根系表面积/cm2
底施 0 1302 116
5 1700 165
10 2566 234
喷施 0 1226 104
5 359 30
10 218 18
A.实验的自变量是根长和根系表面积
B.与喷施相比,底施对菠菜根系生长有抑制作用
C.胺鲜酯对菠菜的光合作用有影响
D.表中促进菠菜根系生长的最佳处理方式是底施5/mg·kg-1的胺鲜酯
12.探究重力和单侧光对生长素分布的影响程度,实验操作如图所示(注:A盒下侧有开口,可以进光)。结果预测及结论如下,其中错误的是( )
A.若A、B中幼苗都向上弯曲生长,只是B中幼苗向上弯曲程度大,说明重力对生长素分布的影响大于单侧光对生长素分布的影响
B.若A中幼苗向下弯曲生长,B中幼苗向上弯曲生长,说明单侧光对生长素分布的影响大于重力对生长素分布的影响
C.若A中幼苗水平生长,B中幼苗向上弯曲生长,说明单侧光对生长素分布的影响与重力对生长素分布的影响程度相等
D.若A、B中幼苗都向上弯曲生长,只是B中幼苗向上弯曲程度大,说明重力对生长素分布的影响小于单侧光对生长素分布的影响
13.当干旱发生时,植物气孔会出现不同程度的关闭,并可将信息传递给周围其他植物。为探究植物之间是通过地上还是地下进行信息交流,某兴趣小组将3组长势一致的盆栽豌豆等距排列,第②组与第③组通过管道连接,这样在不移动土壤的情况下,化学信息可以通过管道进行交流;第①组与第②组的根部不联系。用高浓度甘露醇(高渗透压,模拟干旱)浇灌第②组,h后测定各组的气孔开度。下列叙述不正确的是( )
A.该实验还应该在甘露醇溶液处理之前分别测定3组植物的气孔开度
B.若植物通过地下进行信息交流,则第①组气孔开度变化不大,②③组下降
C.若植物通过地上进行信息交流,则第③组气孔开度变化不大,①②组下降
D.该实验说明植物的生命活动除了受基因控制和激素调节外,还受环境因素的影响
二、非选择题
14.植物的生长不仅受到激素调控,还受到光的调控。科研人员对光和脱落酸(ABA)如何影响某植物生长进行了研究。
(1)光作为能源驱动植物进行光合作用,光合作用既为植物自身生长发育,也为其他生物的生长发育提供_________。近年来研究发现,光还作为_________在植物体中被光敏色素(一种色素—蛋白复合体)捕捉,进而调控植物的生长发育。
(2)科研人员测定了野生型植物和光受体缺失突变体中ABA的含量,结果如图1所示。据实验结果推测,光可能_________。
(3)科研人员测定了不同处理下的种子萌发率,结果如图2所示。
①实验的自变量包括______。
②据实验结果可以推测,光信号减弱了ABA对种子萌发的抑制效果,其依据是______。
15.很多植物的开花与昼夜长短有关,光周期能诱导植物产生开花激素。有的植物只有在昼长夜短时才能开花称为长日照植物;有些植物只有在昼短夜长时才能开花,称为短日照植物。某同学做了光周期(日照长短)诱导菊花开花的实验,如图所示。图中菊花去掉了顶端的全部叶子,A、D植株分别接受长日照、短日照;B、C植株方框内为受短日照处理的部分。请回答下列问题:
(1)实验结果说明菊花属于_____(填“长日照”或“短日照”)植物,感受光周期的部位是_____(填“叶”或“顶端”)。
(2)开花激素的产生部位是_____(填“叶”或“顶端”),开花激素的作用部位是_____(填“叶”或“顶端”)。
(3)为了证明光周期诱导菊花产生开花激素,引起了植物开花,某同学借鉴“生长素的发现过程”设计了一个实验,实验步骤如下:
第一步:将植株经短日照处理后,切取一小段带叶枝条放置在琼脂块上一段时间;
第二步:取长日照处理的菊花植株若干,在顶端下方切一小口,随机分成甲、乙两组;
第三步:将经过处理的琼脂块放在甲组植株切口上,将没经过处理的琼脂块放在乙组植株切口上;
第四步:在一定条件下培养,观察植株是否开花。
①第一步操作的目的是_____。
②处理过的甲、乙两组植物应置于_____日照条件下培养,温度、水分等条件均应保持_____。
③乙组实验的作用是_____。
④预期实验结果是:甲组植株_____,乙组植株_____。
答案以及解析
1.答案:A
解析:植物激素是植物细胞合成的对植物生长发育起调节作用的物质,由题意可知,CO蛋白作为关键的转录因子,促进成花素基因表达出成花素,促进开花,CO蛋白并不是一种植物激素,A错误;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,B正确;植物的开花受基因影响,同时光周期引起的成花素的表达也可调控植物的开花,C正确;分析题意可知,在特定的光照等条件下,光敏色素接受光信号后,激发成花素基因表达出成花素,成花素运输到植物茎顶端分生组织,促进植物开花,故成花素促进植物开花的过程中存在着基因的选择性表达,D正确。
2.答案:A
解析:光敏色素分布在植物的各个部位,其中在分生组织的细胞中比较丰富,A错误;光敏色素是一种接受光信号的分子,受到光刺激后,光敏色素的结构会发生改变,B正确;被光激活的光敏色素发生结构变化,这一变化的信息通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,C正确;植物对日照时间的感知与光敏色素有关,可以人为地控制光照时间,达到使花卉分批上市的目的,D正确。
3.答案:D
解析:“淀粉—平衡石假说”认为,植物对重力的感受就是通过内含“淀粉体”的平衡石细胞来实现的,淀粉体可感受重力的方向,并且淀粉体最终将重力信号转变成运输生长素的信号,A、B正确;根尖中的平衡石细胞位于根冠,C正确;由于重力的作用,根的近地侧生长素分布较多,生长较慢,远地侧生长素分布较少,生长较快,从而使根向地生长, D错误。
4.答案:B
解析: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”,A正确;对于植物来说,光是植物进行光合作用的能量来源,但光不只是提供能量,B错误;光既能促进叶绿素的合成,也会影响植物的形态,如从豆芽到豆苗,光既能促进叶绿素的合成,使豆苗变成绿色,也会影响豆苗的形态,C正确;在受到光照时,光敏色素的结构会发生变化,D正确。
5.答案:B
解析:种子萌发的环境条件为一定的水分、适宜的温度和充足的空气等;自身条件是胚是完整的、胚是活的、种子不在休眠期以及含有发育所需的营养物质等。题述实验的目的是研究不同光环境对莴苣种子发芽率的影响,A正确;光直射下种子能萌发可能与光谱、光直射量等能促进种子萌发有关,未萌发的种子不能进行光合作用,B错误;根据图中实验对比分析可知,影响发芽率的关键因素是黑暗处理前是否进行光直射,C正确;莴苣种子萌发需要合适的温度、水分和氧气等,根据影响发芽的关键因素是黑暗处置前的光直射处理,Ⅴ组黑暗前有直射光照射,故图中Ⅴ组发芽率理论上是100%,D正确。
6.答案:C
解析:第1组未经低温处理,冬小麦不能抽穗开花,而第2组经低温处理,冬小麦抽穗开花,说明温度是决定冬小麦抽穗开花的环境因素,A正确;第2组经低温处理,冬小麦抽穗开花,而第3组先低温处理后高温处理,冬小麦不能抽穗开花,说明高温可以解除冬小麦的春化作用,B正确;细胞中原来就存在控制这些特殊蛋白质合成的基因,这些基因在低温条件下进行了选择性表达,而不是基因突变的结果,C错误;北方春季补种的冬小麦只会长苗,不会开花结果,是因为没有经过低温处理,D正确。
7.答案:D
解析:在自然界中,种子萌发,植株生长、开花、衰老等都会受到光的调控。光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程,A正确;增加远红光间断辐照次数及单次辐照时长可显著促进水稻种子萌发及幼苗生长发育,说明水稻细胞内含有接受远红光信号的光敏色素,B正确;赤霉素能促进种子萌发,远红光促进水稻种子萌发的机理可能是促进了水稻种子中赤霉素的合成,C正确;光合色素主要吸收红光、蓝紫光等可见光,且种子未长出幼叶前不能进行光合作用,远红光不能为种子萌发过程提供能量,D错误。
8.答案:A
解析:植物没有系统,植物生命活动的正常进行是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同实现的,A错误;激素的产生和分布是基因表达的结果,也受到环境的影响,B正确;光、温度和重力对植物生长发育的调节作用很重要,C正确;植物生长、发育、繁殖和休眠,实际上是植物响应环境变化,调控基因表达及激素产生、分布,最终表现在器官和个体水平上的变化,D正确。
9.答案:D
解析:年轮是由于不同季节的温度不同引起植物细胞分裂快慢和细胞体积大小不同而产生的,春夏季节细胞分裂快、细胞体积大,在树干上形成颜色较浅的带,在秋冬季节,细胞分裂慢、细胞体积小,在树干上形成了颜色较深的带,A正确;一些植物在生长期需要经过一段时期的低温诱导之后才能开花的现象叫作春化作用,B正确;植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行的,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,C正确;植物分布的地域性很大程度上是由温度决定的,D错误。
10.答案:C
解析:分析曲线图可知,Ⅰ区域及一些短波长的光促进拟南芥种子萌发,Ⅱ区域波长的光抑制拟南芥种子萌发,即不同波长的光对拟南芥种子萌发所起的调控作用不同,A正确,C错误;据图可知,Ⅰ区域波长的光促进拟南芥种子萌发的效果较显著,Ⅱ区域波长的光抑制拟南芥种子萌发的效果较显著,B正确;曲线表明,一定波长范围内,光对拟南芥种子的萌发起促进作用,超过一定波长范围后,起抑制作用,D正确。
11.答案:C
解析:A、根据表格信息可知,该实验的自变量是胺鲜酯的浓度和施用方式,A错误;
B.喷施时,随着胺鲜酯浓度的增加,根长和根系表面积随之减少,而底施时随着胺鲜酯浓度的增加,根长和根系表面积也随之增加,据此可知,与喷施相比,底施对菠菜根系生长有促进作用,B错误;
C.实验数据显示,喷施胺鲜酯后对菠菜的根系生长有抑制作用,根系生长受到抑制会对水分的吸收和矿质元素的吸收造成影响,进而对菠菜的光合作用造成影响,C正确;
D.根据表中数据可以看出促进菠菜根系生长的最佳处理方式是底施10mg kg-1的胺鲜酯,因为此时根长和根系表面积均为最大值,D错误。
故选C。
12.答案:D
解析:结合题图分析,A中幼苗受重力和单侧光的影响,B中幼苗只受重力的影响。重力使生长素由远地侧向近地侧运输,单侧光使生长素由近地侧向远地侧运输。若重力对生长素分布的影响大于单侧光对生长素分布的影响,则A中近地侧生长素浓度高于远地侧,幼苗向上弯曲生长,且B近地侧生长素浓度高于A近地侧生长素浓度,所以B中幼苗也向上弯曲生长,且弯曲程度大于A,A正确;若B中幼苗向上弯曲生长,说明重力作用使幼苗两侧生长素分布不均匀,而A中幼苗水平生长,说明在重力和单侧光的作用下,幼苗中近地侧和远地侧的生长素含量相同,可推测单侧光对生长素分布的影响与重力对生长素分布的影响相等,C正确;若重力对生长素分布的影响小于单侧光对生长素分布的影响,则A中远地侧生长素浓度高于近地侧,远地侧生长快于近地侧,A中幼苗向下弯曲生长,B正确,D错误。
13.答案:C
解析:干旱(高浓度甘露醇处理)会影响植物的气孔开度,因此实验还应该在甘露醇溶液处理之前分别测定3组植物的气孔开度,A正确;若植物是通过地下进行信息交流的,则第①组气孔开度变化不大,②③组下降,B正确;若植物通过地上进行信息交流,3组植物的气孔开度都出现明显降低,且①和③下降程度相同,C错误;该实验中模拟的环境是干旱,由此可见植物的生命活动除了受基因控制和激素调节外,还受环境因素的影响,D正确。
14.答案:(1)能量和物质;信号
(2)抑制植物ABA的合成
(3)①光照和黑暗、野生型和光受体缺失突变体、ABA的浓度;②在光照条件下,野生型在不同浓度ABA处理下种子萌发率大于光受体缺失突变体种子的萌发率(或在不同浓度ABA处理下,野生型在光照条件下的种子萌发率都大于黑暗条件)
解析: (1)光作为能源驱动植物进行光合作用,光合作用既为植物自身生长发育,也为其他生物的生长发育提供能量和物质。近年来研究发现,光敏色素捕捉的是一种信号,因而光还作为信号在植物体中被光敏色素(一种色素一蛋白复合体)捕捉,进而调控植物的生长发育。
(2)野生型植物能接受光信号,光受体缺失突变体不能接受光信号。分析题图1可知,野生型植物ABA含量相对值低于光受体缺失突变体,说明光可能抑制植物ABA的合成。
(3)分析题图2,该实验的自变量有光照和黑暗、野生型和光受体缺失突变体、ABA的浓度。由于在光照条件下,野生型在不同浓度ABA处理下种子萌发率大于光受体缺失突变体种子的萌发率(或在不同浓度ABA处理下,野生型在光照条件下的种子萌发率都大于黑暗条件),可推测光信号减弱了ABA对种子萌发的抑制效果。
15.(1)答案:短日照;叶
解析:图中A植株接受长日照不开花,D植株接受短日照开花,说明短日照条件下该植物才能产生开花激素并调节植物开花,故该植物属于短日照植物,B植株下部的叶子接受短日照,B植株开花,C植株的顶端接受短日照,C植株不开花,可知感受光周期的器官是叶。
(2)答案:叶;顶端
解析:B植株下部的叶子接受短日照,B植株开花,C植株的顶端接受短日照,C植株不开花,可知受短日照刺激能够产生开花激素的器官是叶,开花激素的作用部位是顶端。
(3)答案:得到含有短日照植株产生的开花激素的琼脂块;长;相同且适宜;证明单独的琼脂块不会对植物开花产生影响;开花;不开花
解析:①本实验第一步操作的目的是得到含有短日照植株产生的开花激素的琼脂块。②本实验的目的是要证明短日照植株产生的开花激素可使长日照的同种植物开花。实验设计要遵循对照原则和单一变量原则。除了自变量外,其他无关变量都要相同且适宜。为了避免短日照会使枝条产生开花激素影响实验,处理后的枝条应都置于长日照下。③该实验的自变量为是否含有短日照植株产生的开花激素,要设计不含短日照植株产生的开花激素的琼脂块的对照组,证明单独的琼脂块不会对植物产生影响。④该实验为了证明短日照植株产生的开花激素可使长日照条件下的同种植物开花,所以预测结果是甲组植株开花,乙组植株不开花。