(共24张PPT)
第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
一
二
三
一、光对植物生长发育的调节
1.光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程。
2.光敏色素
光敏色素是一类蛋白质(色素—蛋白复合体),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。光敏色素主要吸收红光和远红光。在受到光照射时,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,从而表现出生物学效应。
3.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。
一
二
三
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
1.温度
(1)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。
(2)植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
2.重力
重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞,可以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。
一
二
三
三、植物生长发育的整体调控
1.高等植物是由很多细胞组成的高度复杂的有机体。植物生长发育的调控,是基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
2.植物细胞里储存着全套基因,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。
3.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。
4.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。
一
二
三
预习反馈
1.判断
(1)光是植物进行光合作用的能量来源。(
√
)
(2)植物的向光性生长,实际上是植物对光刺激的反应。(
√
)
(3)有些植物的种子比较小,储藏的营养物质很少,需要照光提供能量才能萌发。(
×
)
(4)重力影响生长素的分布,近地侧分布多,生长快。(
×
)
(5)冬小麦经过春化作用才能抽穗开花。(
√
)
一
二
三
2.海洋植物和高山植物均有分层现象。而沙漠地区动植物类稀少。造成这种现象的主要生态因素依次是
( )
A.光照、温度、水
B.温度、光照、水
C.水、温度、光照
D.光照、水、盐度
解析:影响海洋植物分布的主要因素是光照,影响高山植物类群分布的主要因素是温度,而影响沙漠地区动植物分布的主要因素是水。
答案:A
一
二
三
3.下列关于“引来繁花缀满枝,瓜熟蒂落也有时”现象的分析,错误的是( )
A.这一现象是多种植物激素相互作用的结果
B.适当喷2,4-D能延长“繁花缀满枝”的时间
C.乙烯和脱落酸协同调节了“瓜熟蒂落”的过程
D.植物的生命活动只受植物激素的调节
解析:植物的生命活动是在多种植物激素相互作用、共同调节下进行的,A项正确;一定浓度的2,4-D能防止落花落果,所以延长“繁花缀满枝”的时间,B项正确;乙烯可促进果实的成熟,脱落酸可促果实的脱落,所以说乙烯和脱落酸协同调节了“瓜熟蒂落”的过程,C项正确;植物的生命活动受植物激素的调节,但光照、水肥等环境因素也可以影响植物的生命活动,D项错误。
答案:D
探究点一
探究点二
光对植物生长发育的调节
情境导引
“万物生长靠太阳”,阳光除了为植物光合作用提供能量,还在植物的生长发育过程中发挥重要的作用。请结合教材P105思考·讨论“光在植物生长发育中的调节作用”提供的资料,分析讨论下列问题。
1.有些植物的种子在有光的条件下才会萌发,而有些植物的种子萌发则受光的抑制,说明什么问题?
答案:种子的萌发受到光的调控。光作为一种信号,影响了种子的萌发。
探究点一
探究点二
2.有些植物根据昼夜长短“决定”是否开花,是哪种环境因素的作用?起作用的原理是什么?
答案:日照时间的长短影响了植物的开花。研究发现,光敏色素是植物接受光信号的蛋白质分子,主要吸收红光和远红光。光敏色素发挥调控作用的机理是:光信号刺激→光敏色素结构发生改变→信号传导到细胞核内→核内特定基因的转录变化→翻译出相应蛋白质→表现出生物学效应。
探究点一
探究点二
归纳提升
1.光在植物生长发育中的调节作用
(1)光能够影响某些植物种子的萌发。
(2)光影响叶绿素的形成,并影响植物的形态。
(3)光照时间长短影响植物的开花。
探究点一
探究点二
2.植物的光周期
光周期是植物对昼夜相对长度的变化发生反应的现象。根据光周期反应的类型,把植物分为长日照植物和短日照植物。
(1)长日照植物:只有当日照长度超过临界日长(14~17
h),或者说暗期必须短于某一时数才能形成花芽的植物。否则不能形成花芽,只停留在营养生长阶段。
(2)短日照植物:只有当日照长度短于其临界日长(少于12
h,但不少于8
h)时才能开花的植物。在一定范围内,暗期越长,开花越早,如果在长日照下则只进行营养生长而不能开花。许多热带、亚热带和温带春秋季开花的植物多属短日照植物,如大豆、玉米、水稻等。
探究点一
探究点二
典例剖析
下图为日照与植物开花时间关系的曲线图,据图可知
( )
A.甲是短日照植物,乙是长日照植物
B.甲是长日照植物,乙是短日照植物
C.甲是短日照植物,乙是日中性植物
D.甲是长日照植物,乙是长日照植物
探究点一
探究点二
解析:长日照植物指在14
h以上的较长光照条件下,促进植物开花,日照短于一定长度时就不能开花或推迟开花;短日照植物刚好相反;中性日照植物是指昼夜长短比例接近或相等时才开花的植物;中间型植物对日照长短要求不严格,能在长短不同的任何日照条件下开花。从图中可以看出:甲曲线所代表的植物在日照时间短于14
h的情况下,开花前的时间短,也就是说,短日照促进该植物开花,所以甲为短日照植物;乙的情况与甲相反,是长日照植物。
答案:A
探究点一
探究点二
活学活练
1.华北的冬小麦在华南不能开花,原因是南方( )
A.日照长
B.日照短
C.温度高
D.营养不适
解析:植物的花诱导需要低温和光周期两个外界因子。华北的冬小麦必须经过低温处理才能开花,而华南不可能提供这么低的温度,因此冬小麦不能经过春化处理,也就不能开花。
答案:C
探究点一
探究点二
2.某一品种的菊花通常在秋季开花,若要使其在夏季开花,应当采取的关键措施是在适当时期( )
A.补充光照,使光照时间延长
B.适当提高温度
C.遮光,使光照时间缩短
D.适当多浇水
解析:菊花是短日照植物,通常在秋季开花,若要使其在夏季开花,在适当时期遮光,使光照时间缩短。
答案:C
探究点一
探究点二
参与调节植物生命活动的其他环境因素
情境导引
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。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。请结合教材P106“参与调节植物生命活动的其他环境因素”,讨论解决下列问题。
1.有些植物必须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?
答案:春化作用是植物应付恶劣环境的一种策略,植物在开花期是最脆弱的时候,如果不幸遇上低温,则很容易无法抵抗而导致不开花或死亡。所以经过长期的自然选择,植物进化出一个适应的策略,等待寒冬过去后再开花结实(即春化作用),以确保繁衍后代的成功。
探究点一
探究点二
2.植物根向地、茎背地生长是在重力的调节下形成的,请分析其作用机理。
答案:植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞,可以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,近地侧分布多,背地侧分布少。由于根和茎对生长素的敏感程度不同,根的近地侧生长素浓度高,抑制生长,背地侧生长素浓度低,促进生长,因此根出现向地性;茎的近地侧生长素浓度高,促进生长,背地侧生长素浓度低,生长较慢,因此茎出现背地性。
探究点一
探究点二
归纳提升
1.根的向地性和茎的背地性
探究点一
探究点二
2.温度对植物生长发育的影响
(1)气温的周期性变化影响植物的发芽、开花、落叶、休眠等生命活动过程。
(2)植物的所有生理活动都在一定温度范围内进行。
(3)植物的地域性分布很大程度上由温度决定。
探究点一
探究点二
典例剖析
下列关于植物茎的负向重力性和根的向重力性的叙述,正确的是( )
A.在根部“③→④”的运输不需要消耗ATP
B.生长素对②处和⑥处的作用相同
C.两种现象说明根对生长素的敏感性高于茎
D.两种现象均能体现生长素低浓度促进、高浓度抑制的作用特点
解析:根部生长素“③→④”的运输属于主动运输,所以需要消耗ATP;②处的生长素浓度大于①处,⑥处的生长素浓度大于⑤处,但②处生长受到抑制,⑥处生长受到促进,体现了根对生长素的敏感性大于茎;茎的背地生长中只有促进作用没有抑制作用。
答案:C
探究点一
探究点二
活学活练
1.下列有关叙述正确的是( )
A.茎与根对重力刺激的反应不同是因为它们对生长素的敏感程度不同
B.生长素的横向运输与单侧光照无关
C.影响从巴基斯坦北移到我国湖北的黄麻开花延迟的主要因素是温度
D.植物根向地性的感受部位是根尖分生区
探究点一
探究点二
解析:茎具有背地生长的特点,根具有向地生长的特性,是由于茎与根对生长素的敏感程度不同导致的,A项正确;单侧光影响生长素的横向运输,背光侧生长素含量高,生长快,B项错误;黄麻为短日植物,从巴基斯坦北移到我国的湖北,日照时间相对较短,又因为植物必须积累一定的日照才能开花,所以开花推迟,生长期延长,可以增加植株高度,提高纤维产量,因此主要影响因素是光照,C项错误;植物根向地性的感受部位是根冠,D项错误。
答案:A
探究点一
探究点二
2.在太空中飞行的宇宙飞船上放置一株水平方向的苗,培养若干天后,根、茎生长方向是( )
A.根向下生长,茎向上生长
B.根向下生长,茎向下生长
C.根向水平方向生长,茎向上生长
D.根和茎都向水平方向生长
解析:在太空中飞行的宇宙飞船处于失重状态,重力对生长素的分布没有影响,水平放置的幼苗,根和茎的上、下侧生长素分布均匀,两侧细胞的生长速度相同,故都向水平方向生长。
答案:D第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下列植物感应活动中,不是由于环境因素的单向刺激引起的是( )
A.根向着地心方向生长
B.茎背着地心方向生长
C.含羞草的小叶合拢
D.根朝向肥料较多的地方生长
解析根向着地心方向生长,是由重力引起的向性运动;茎背着地心方向生长,是由重力引起的向性运动;含羞草的小叶合拢是由不定向的刺激引起的感性运动;根朝向肥料较多的地方生长,是由水肥引起的向性运动。
答案C
2.下列有关植物生命活动调节的说法,错误的是( )
A.植物生命活动的调节从根本上说是植物基因组程序性表达的结果
B.调节植物生命活动的激素不是孤立的,而是相互作用共同调节的
C.根据人们的意愿使用植物生长调节剂,可以促进或抑制植物的生命活动
D.光照、温度等环境因子通过改变植物激素的作用来影响植物的生命活动
解析植物的各种生命活动都不是受单一激素的控制,而是各种激素相互作用、共同调节的结果,从根本上说是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果,A、B两项正确;植物生长调节剂是人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质,因此人们根据意愿,使用植物生长调节剂,可以促进或抑制植物的生命活动,C项正确;光照、温度等环境因子的变化,会引起植物体内产生包括植物激素合成在内的多种变化,进而对基因组的表达进行调控,D项错误。
答案D
3.一些生长在阴湿环境中的植物,叶片一般大而薄,主要的作用是( )
A.充分利用光能
B.减少阳光照射
C.适应低温环境
D.减少呼吸消耗
解析阴湿环境中光照不强,植物的叶有较大的表面积,就能充分吸收利用有限的太阳光。
答案A
4.下列关于植物生命活动调节的叙述,错误的是( )
A.调节植物生命活动的激素不是孤立的,而是相互作用共同调节的
B.植物生命活动的调节从根本上说是植物基因组程序性表达的结果
C.在窗台上久不移动的植物弯向窗外生长,有利于植物进行光合作用
D.光照等因素通过改变植物激素的作用原理,来影响植物的生命活动
解析根据分析可知,调节植物生命活动的激素不是孤立的,而是相互作用、共同调节的,A项正确;植物生命活动的调节从根本上说是植物基因组程序性表达的结果,B项正确;在窗台上久不移动的植物由于受到单侧光的影响使其弯向窗外生长,这有利于植物接受更多的光照进行光合作用,进而促进生长,C项正确;光照、温度等环境因子的变化会引起植物体内包括植物激素的合成在内的多种变化,进而对基因组的表达进行调节而影响植物的生命活动,但不能改变植物激素作用的原理,D项错误。
答案D
5.下列有关植物生长素发现及应用的叙述,正确的是
( )
A.燕麦胚芽鞘中生长素的极性运输与光照方向无关
B.顶芽生长占优势时侧芽生长素的合成受到抑制
C.温特的实验中生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是主动运输
D.在太空失重状态下植物激素不能进行极性运输,根失去向地生长的特征
解析光照能使生长素发生横向运输,极性运输是指从形态学上端向形态学下端运输,所以燕麦胚芽鞘中生长素的极性运输与光照方向无关,A项正确;顶芽生长占优势时,侧芽生长素的合成不会受到抑制,侧芽的生长由于生长素浓度过高而受抑制,B项错误;温特的实验中生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是扩散,而不是主动运输,主动运输与被动运输是物质通过生物膜的方式,C项错误;太空失重状态下,由于没有重力根失去向地生长的特性,而极性运输是由形态学上端向形态学下端的运输,在任何情况下都存在,D项错误。
答案A
6.将一株正在生长的植物水平放入在太空中飞行的航天飞机的暗室内,暗室朝向地心的一侧开一个小孔,小孔附近放一光源(如图),一段时间后,该植物茎的生长方向是( )
A.背地(心)生长
B.向水平方向生长
C.向光生长
D.无法确定
解析植物水平放入到太空中飞行的航天飞机内,不受重力的影响,即植物的向光性不受重力的影响,则在单侧光的作用下该植物茎向光生长。
答案C
7.苍耳为菊科植物,一年生杂草。它是一种绝对短日植物,即在24
h昼夜周期中,日照长度短于一定时数才能成花。请回答下列问题。
(1)光周期是一种具有季节性的环境信号,具有季节性的环境信号还有 (写出一个即可)。?
(2)下图为4种植物对不同日长的开花反应,曲线 表示苍耳对日长的开花反应,理由是 。?
(3)研究人员发现,无论苍耳的叶在茎枝上的排列方式如何,相邻两节的叶子互不重叠,在与阳光垂直的层面上作镶嵌排布。苍耳叶片的镶嵌式排布对光合作用有什么积极影响?
?
。?
解析(1)随着四季变换,温度也发生周期性变化,温度是影响植物的一种环境信号。(2)已知苍耳是短日照植物,从图示可知,曲线2表示光期长度超过16
h则不再开花,其他曲线显示超过16
h仍能开花,只是开花程度出现差异,因此判断曲线2表示苍耳对日长的开花反应。(3)光照是植物光合作用的能量来源,相邻两节的叶子互不重叠,可使所有叶片都能最大限度接受光照,提高光能利用率。
答案(1)温度 (2)2 2曲线表示的植物在低于16
h日照时间下才开花,符合短日照植物的定义 (3)使所有叶片都能最大限度接受光照,提高光能利用率
能力提升
1.植物的生命活动受植物激素的调节,下图为某植物感知外界光照、温度等变化,通过调节激素的合成促进植物冬天休眠、夏天生长过程示意图。分析最合理的是
( )
A.长日照能促进过程②④,短日照能促进过程⑤⑥
B.10
℃有利于过程②④,30
℃有利于过程⑤⑥
C.10
℃有利于过程①②③④,30
℃有利于过程①③⑤⑥
D.长日照能促进所有过程,短日照能抑制所有过程
解析夏季长日照、温度高,植物生长旺盛,细胞分裂素和赤霉素分泌增多,所以长日照、较高温度能促进过程②④;冬季短日照、气温低,叶和果实衰老、脱落,生长受到抑制,所以短日照、低温能促进过程⑤⑥。
答案A
2.下列有关植物激素的调节与应用,不正确的是( )
①可利用适宜浓度的IAA促进细胞伸长,使植物增高 ②脱落酸和细胞分裂素对细胞分裂的作用相反 ③若研究发现赤霉菌产生的某种物质能促进植物长高,则可说明该物质是促生长的植物激素 ④在太空失重状态下植物激素不能进行极性运输,根失去了向地生长的特性
A.①②③
B.①③④
C.③④
D.②④
解析赤霉素和生长素的作用都有促进细胞伸长、引起植株增高,可利用适宜浓度的生长素(IAA)促进细胞伸长,使植物增高,①正确;脱落酸抑制细胞分裂,细胞分裂素促进细胞分裂,二者对细胞分裂的作用相反,②正确;植物激素必须是植物体产生的对植物具有显著调节作用的有机物,赤霉菌产生某种具有促进植物生长的物质不属于植物激素,③错误;重力不影响生长素的极性运输,④错误。综上分析可知③④错误。
答案C
3.下图为某双子叶植物顶端优势示意图。下列针对植物顶端优势现象的叙述,错误的是( )
A.若将植物放入太空舱中,其不再具有顶端优势现象
B.植物的侧芽如b也能产生生长素
C.双子叶植物的根也具有顶端优势现象
D.打顶后,首先解除顶端优势,发育成侧枝的是a
解析生长素的运输属于极性运输(从形态学的上端运输到形态学的下端)。太空舱中虽然无重力,但不影响生长素的极性运输,故顶芽产生的生长素仍能运输到侧芽,使侧芽生长素浓度过高,从而抑制侧芽生长,产生顶端优势现象;植物的侧芽也能产生生长素;双子叶植物的根也具有顶端优势现象;离顶芽越近的侧芽所受的抑制作用越强,故打顶后最先解除顶端优势的必然是离顶芽最近的侧芽a。
答案A
4.如图所示,如果根a侧的生长素浓度在曲线A点(10-10
mol/L),下列描述正确的是( )
A.CD段属于生长抑制范围,所以根不再生长
B.如果使单侧光导致图中的根向左偏,单侧光应该照射b侧,因为根具有背光生长性
C.a侧的生长素浓度为最适浓度,细胞伸长生长快,b侧的浓度低于a侧,相当于曲线FE段浓度,因而细胞伸长生长慢
D.在太空中(重力为0),根的生长状况将不同于上图的生长状况,坐标图中的曲线也不适用于根的生长
解析CD段属于生长抑制范围,但根仍然生长,只是生长缓慢;由于根具有背光生长的特性,若要使根向左偏,单侧光应该照射右边,即b侧;由于受到重力作用,b侧生长素浓度较高,抑制生长,相当于曲线CD段浓度;在太空中,坐标图中生长素的曲线仍然适用于根的生长,但由于太空中重力为0,所以a、b两侧生长素浓度相等,根水平生长。
答案B
5.(多选)将豌豆的幼苗水平放置,它的根就会向下弯曲。若将根冠全部或部分切去,如图所示:
甲:根冠不切除,一定时间后,向下弯曲63°;
乙:根冠全切除,一定时间后,向上弯曲1°;
丙:根冠上半部分切除,一定时间后,向下弯曲31°;
丁:根冠下半部分切除,一定时间后,向上弯曲4°。
那么,下列说法正确的是( )
A.决定根的向重力性的组织是根冠
B.此实验必须在遮光条件下进行
C.根冠产生的物质是生长促进剂
D.根的向重力性是单一激素作用的结果
解析从甲、乙对照得,决定根的向重力性的组织是根冠,A项正确。该实验研究植物激素对根向下弯曲的影响,光照是无关变量,因为光可能会影响到实验的进行,所以该实验一般选择无光条件下进行,B项正确。从丙和丁实验结果分析,丙切除上半部分,结果向下弯曲,说明根尖端上半部分生长较快,所以根冠产生的物质是生长抑制剂,C项错误。根的向重力性是多种激素作用的结果,D项错误。
答案AB
6.将培养在琼脂培养基上的蚕豆幼苗分别放入四个暗箱中一段时间(如下图),其中乙和丁暗箱分别在顶部和右侧开孔,使光线能射入,请据图回答下列问题。
(1)选择 两个装置进行实验,可了解蚕豆茎的生长与光的关系。?
(2)选择 两个装置进行实验,可了解蚕豆茎和根的生长与重力的关系。?
(3)装置丁中的蚕豆幼苗的茎尖生长情况是 。如将丁的幼苗放在匀速旋转器上,茎尖生长情况是 。?
(4)如图所示的白杨树的主干上端,A、B、C、D分别为生长正常的侧芽。
①这些侧芽发育成枝的顺序依次为 。?
②生长素主要由 处产生,以 方式到达侧芽并积累在侧芽处,在缺氧条件下,其运输的速度 (填“减慢”或“加快”)。?
③如果剪去顶芽,则 芽将首先发育成枝条,原因是 。?
解析(1)实验设计要遵循单一变量原则和对照原则,研究蚕豆茎的生长与光的关系,单一变量是光照,所以丙、丁可以说明。(2)研究蚕豆茎和根的生长与重力的关系,单一变量是重力,甲、丙作为对照可以说明。(3)装置丁中的蚕豆幼苗受单侧光照,植物茎表现向光性,即向右弯曲生长,如将丁的幼苗放在匀速旋转器上,相当于植物受光照均匀,植物将直立生长。(4)①由于白杨树具有顶芽,顶芽产生的生长素向下运输,在侧芽处积累过多,抑制了侧芽的生长,距离顶芽越近的侧芽,抑制作用越强,所以发育成枝的顺序依次为:D、C、B、A。②生长素主要由顶芽产生,以主动运输方式向侧芽运输,缺氧时,能量供应减少,主动运输速度减慢。③若剪去顶芽,顶端优势解除,则侧芽A处的生长素浓度低于其他侧芽,优先发育成枝条。
答案(1)丙、丁
(2)甲、丙
(3)向右弯曲生长 直立生长
(4)①D、C、B、A ②顶芽 主动运输 减慢 ③A
A处生长素浓度降低,顶端优势被解除
