(共33张PPT)
第4节 环境因素参与植物的生命活动
本节聚焦:
光是怎样调节植物生长发育的?
温度、重力等环境因素是怎样调节植物生长发育的?
植物接受环境因素的调节有什么适应意义?
第5章 植物生命活动的调节
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。
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。
根和茎很可能会继续横向生长,因为太空中几乎没有重力。
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
问题一: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
一、光对植物生长发育的调节
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
资料1:光对种子萌发的影响
促进种子萌发
抑制种子萌发
光
有光才能萌发
有光萌发好些
(烟草、莴苣)
(早熟禾、毛蕊花)
(洋葱、番茄)
特点:
一般较小,储藏的营养物质也很少。
【思考】是需要光照给种子萌发提供能量吗
不是。光本身是植物萌发过程中的一种调节因子。
【思考】这对植物生存有没有适应性意义?
一、光对植物生长发育的调节
一
光对植物生长发育的调节
一、光对植物生长发育的调节
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。
思考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。
一、光对植物生长发育的调节
资料3 很多植物的开花与昼夜长短有关。
菠菜 —— 白天超过13 h; 菊、水稻 —— 白天短于一定时长;
黄瓜、棉花、向日葵 —— 和白天长度无关。
思考3:从有些植物根据昼夜长短“决定”是否开花,是那种环境因素在起作用?这与植物激素的分泌有关吗?
光照时长( 黑暗时长)在起作用;这与植物激素的分泌有关。
知识拓展
长日植物:每天光期长于一定临界长度并经过一定天数才能开花。
光周期:是指一日之内光照时间长短的变化,也就是在白昼与黑夜循环中日照长短的变化。
光照
黑暗
黑暗
光照
临界日长
因我国地处北半球,春天日长逐渐增加,在春天开花的植物如洋葱、甜菜、胡萝卜、莴苣、菠菜、冬小麦等多为长日照植物。
知识拓展
短日植物:当每天光期短于一定临界长度并经一定天数后,它们才能开花。
光周期:是指一日之内光照时间长短的变化,也就是在白昼与黑夜循环中日照长短的变化。
黑暗
黑暗
光照
临界日长
光照
我国秋天开花的植物如水稻、棉花、菜豆、大豆、秋菊等多为短日照植物。
日中性植物:它们对每天光期要求范围很广,在任何日照长度条件下都能开花。
知识拓展
从这个实验结果中你能得出什么结论?
植物的开花与日照长度无关,而是需要一定时长的持续夜长。因此,短日植物实际是长夜植物,而长日植物实际是短夜植物。(了解)
萌发需要光照的种子一般较小,这是对环境的适应一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。
思考4:综合上述资料分析,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?
一、光对植物生长发育的调节
光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程。
植株
生长
开花
衰老
种子
萌发
均受到
光的调控
问题二:光在植物生长发育过程中起了什么作用?
问题三:植物能够对光作出反应,表明植物可以感知光信号,并据此调整生长发育,那么植物是怎样感受到光照的呢?
学习任务
阅读课本P106,回答以下3个问题:
1.光敏色素主要吸收哪种光?
2.光敏色素分布在哪?
3.光敏色素如何调控植物生长发育的?
以小组为单位,请用“文字和箭头”方式,尝试构建光调控植物生长发育的反应机制模型。(3分钟)
总结
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:
(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。
一、光对植物生长发育的调节
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。
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
2.光调控植物生长发育的反应机制
光信号
光受体(光敏色素)
信息传递系统
特定基因表达
生物学效应
↓
↓
↓
↓
↓
↓
问:光敏色素与光合色素的作用有什么区别?
光敏色素是光的受体。
光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程。
光合色素是在光合作用中参与吸收、传递并转化光能等的作用,包括叶绿素和类胡萝卜素等。
光是植物进行光合作用的能量来源
问题四:温度是如何参与植物生命活动的调节的呢?
二、温度对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。年轮出现的原因是: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、温度对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。年轮出现的原因是: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1: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、温度对植物生长发育的调节
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。
思考2: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
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。
二、温度对植物生长发育的调节
资料3
结论:温度对植物的多种生命活动具有调节作用。
西双版纳热带季雨林
亚热带常绿阔叶林
落叶阔叶林
针叶林
植物的地域性分布
二、温度对植物生长发育的调节
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)温度调节植物生长发育
植物的所有生理活动都是在_________________ 进行,温度可以通过影响_________、_________、_________和________、____等生命活动,从而参与调节植物的生长发育;
一定的温度范围内
种子萌发
植株生长
开花结果
叶的衰老
脱落
植物分布的_______很大程度上就是由温度决定的;
(2)温度影响植物的分布
地域性
二、温度对植物生长发育的调节
结论:植物根具有向地性
意义:充分扎入土壤吸收物质
原因:
①生长素在近地侧分布多于远地侧
②重力使生长素沉降?
三、重力对植物生长发育的调节
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、重力对植物生长发育的调节
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
四、植物生长发育的整体调控
三
植物生长发育的整体调控
植物生长发育
基因表达调控
激素
调节
环境因素调节
植物细胞里储存着全套基因
基因适时选择性表达
植物的生长、发育、繁殖、休眠等。
调控
激素是信息分子
传递信息
细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调
影响
调控激素产生和分布
环境变化
植物响应
调控基因表达以及激素的产生、分布
器官和个体水平上的变化
四、植物生长发育的整体调控
植物生长发育的整体调控
四、植物生长发育的整体调控
课外实践
设计实验,验证植物根向地性的感受部位在根冠
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?我们能否设计实验进行验证?
自变量:
是否有根冠
因变量:
根是否出现向地生长
可采用切除根冠的方法进行处理
可通过观察玉米根尖是否向下弯曲生长来对因变量进行观测
课外实践
设计实验,验证植物根向地性的感受部位在根冠
实验思路:
1.取10颗大小、萌发程度大致相同的刚刚萌发的同种玉米粒,随机分成数量相同的甲、乙两组;
2.去除甲组玉米粒的根冠,乙组玉米粒不作处理,分别放在两个含有湿棉花的培养皿中;
3.置于温度适宜的暗室中培养一段时间。
4.观测两组玉米粒根尖是否出现向地弯曲生长
预期结果、得出结论:
如果甲组玉米根尖不出现向地弯曲生长,乙组均出现向地弯曲生长,即可证明植物根向地性的感受部位在根冠。
课后练习
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。
×
√
√
3.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?
植物激素
基因表达
环境因素
可尝试遮光处理!
课后练习
4.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,这些萬苣种子的发芽情况如下表所示。
由上述实验结果可以得出什么结论
(2 )莴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?
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
红光促进莴苣种子发芽,红外光抑制莴苣种子发芽。
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。
1952年,美国农业部的科学家用单色光处理莴苣种子发现,红光(波长在660 nm左右)促进种子萌发,而远红光(波长在730 nm左右)抑制种子萌发;如果用红光和远红光交替处理,则两种波长的光对种子萌发的影响可以相互逆转,种子萌发率高低取决于最后一次曝光波长。
感谢观看
THANK YOU