5.4 环境因素参与调节植物的生命活动课件(共24张PPT)2024-2025学年高二生物学人教版（2019）选择性必修1

(共24张PPT)
第4节 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。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。
根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎没有重力。
除了重力以外，还有哪些环境因素影响植物的生长？
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？
问题·探讨
一、光对植物生长发育的调节
高等植物的生命活动除了依靠激素调节，同时受环境因素调节。光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要。
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？
光在植物生长发育中的调节作用
思考·讨论
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。
烟草、莴苣
早熟禾
毛蕊花
洋葱
番茄
光抑制种子萌发
不萌发
有光比无光萌发更好
萌发
烟草、莴苣的种子
萌发
不萌发
早熟禾
毛蕊花
有光比无光萌发更好
洋葱
番茄
光抑制种子萌发
萌发
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。
讨论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。
资料1
资料2 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
讨论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。
黑暗
暗形态建成
光照
光形态建成
① 很多植物的开花与昼夜长短有关；
白天长度超过13小时才开花
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
菠菜
菊
水稻
黄瓜
向日葵
棉花
资料3 很多植物的开花与昼夜长短有关。例如，菠菜只有白天长度超过13小时才开花；菊、水稻则要在白天短于一定的时长才开花。当然，也有不少植物的开花与昼夜长短没有关系，如黄瓜、棉花、向日葵等。
讨论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
讨论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
光照时长( 黑暗时长)在起作用；有关。
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。
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 ， 植物生长、发育的全过程。
信号
影响、调控
1 机理：
① 化学本质 :
② 分布 :
③ 吸收光的类型 :
蛋白质(色素—蛋白复合体)
植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。
主要是红光和远红光。
植物具有接受光信号的分子—光敏色素(其中的一种)
植物体内还有感受蓝光的受体
相关信息
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。
2 转换过程：
任务一：参照教材P106图5-12，小组合作尝试构建光信号转换过程模型。
一、光对植物生长发育的调节
感受信号
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
传导信号
细胞核内特定基因的转录变化（表达）
发生反应
RNA
蛋白质
表现出
生物学效应
翻译
感受信号
传导信号
发生反应
信号经过转导，传递到细胞核内
表现出生物学效应
翻译
RNA
光敏色素被激活，结构发生变化
DNA
细胞核内特定基因的转录变化（表达）
转录
光
照射
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。
资料1
1、温度参与植物生长发育的调节
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
颜色较浅的带
颜色较深的带
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。
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。
【拓展】在有些特殊情况下，年轮会出现一些变异。如果数目一侧形成层休眠或死亡，就无法形成完整的年轮，这种情况称为断轮；如果数目遭受病虫害、气象灾害等，一年内的形成层活动可能出现多次起伏，容易形成伪年轮。
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。
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。
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）。
资料2
光合作用: 夏日正午光照充足，但因蒸腾作用强，气孔关闭，CO2进入叶片受阻，光合作用反而弱。
叶片变黄、脱落: 落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。
思考：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？
（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。
1.温度参与植物生长发育的调节
（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均在一定温度范围内进行，温度通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等调节植物的生长发育。
（4）植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
西双版纳热带季雨林
温带常绿阔叶林
落叶阔叶林
针叶林
（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.重力参与植物生长发育的调节
重力
（2）构建淀粉—平衡石假说模型来解释根的向地性：
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
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
对植物生长产生影响
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。
基因表达调控——
激素调节
环境因素调节
基因适时选择性表达
信息分子
基因表达
基因表达调控
环境因素
在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上是植物响应环境变化，调控__________以及_________________，最终表现在器官和个体水平上的变化。
基因表达
激素产生、分布
激素作为__________，会影响细胞的__________，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是______ 的结果，也受到__________ 的影响。
任务二: 小组合作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：
发芽的玉米粒
自变量:
是否有根冠
因变量:
根是否出现向地生长
对照组：完整的刚刚萌发玉米种子
实验组：
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
待切去尖端后的根尖重新长出尖端 恢复向地性
课外实践 验证根向地性的感受部位在根冠