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、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？
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？
探究点一 光对植物生长发育的调节
【师问导学】
1．细胞核内基因的表达一般需要经过哪两个过程？
2．“待到秋末九月八，我花开后百花杀”，菊花为短日照植物，在“五一”节时需要摆放菊花花坛，欲使菊花在“五一”节时开花，应对其进行怎样的处理？(科学思维)
3．植物的向光性是否体现了生长素低浓度促进生长，高浓度抑制生长的作用？(科学思维)
4．光敏色素结构变化的信息传导到细胞核内，影响基因的表达，体现了核孔的什么功能？
5．光敏色素是一类蛋白质(色素—蛋白复合体)，受到光照时结构会发生变化。这一变化的实质可能是什么？
【智涂笔记】
[归纳总结]
光既能作为植物细胞的能量来源，又能通过影响光敏色素等蛋白质的构象，引起光信号传导，改变细胞激素水平和基因表达水平。
[方法规律]长日照植物与短日照植物的区分
(1)长日照植物和短日照植物的开花与日照时长并无直接关系，是连续的黑暗时长会直接决定其开花与否。即促进长日照植物的开花并不需要延长日照时长，只要在连续的黑暗中给予短时间的光照，将连续的黑暗时长缩短至某一临界值以下就可以了；而对于短日照植物只需延长连续黑暗的时间即可。所以长日照植物也叫短夜植物、短日照植物也叫长夜植物。
(2)长日照植物和短日照植物的临界日长(夜长)根据物种不同而不同，并不是严格的12小时。
【师说核心】
1．光对植物生长发育的两种作用
(1)间接作用：光作为能量来源，主要是通过影响光合作用间接影响植物的生长发育的。
(2)直接作用：光作为一种外界信号，对植物生长发育的直接作用主要是通过影响植物的形态建成实现的。光作为一种信号影响着植物生长发育的许多方面，从种子发芽和幼苗脱黄化到昼夜节律、基因表达、向地性和向光性，对植物的生长发育有广泛的调节作用，植物受光诱导和调节的发育称为植物的光形态建成。植物光形态建成包括以下几个方面：
①光在种子萌发中的作用
光对一般植物种子的萌发没有什么影响，但有些植物种子的萌发是需要光的，这些种子叫需光种子，如莴苣、烟草等植物的种子。还有一些植物种子的萌发是不需要光的，这些种子叫需暗种子，如西瓜、黄瓜、番茄等植物的种子。
在需光种子中，研究较多的是莴苣种子，它的萌发对光的要求非常严格。在白光下，莴苣种子的萌发受到促进；改用660
nm的红光照射，同样促进种子萌发；若用730
nm的远红光照射则有很强的抑制作用，种子萌发率大大降低。同时发现，红光的促进作用和远红光的抑制作用是可逆的，当用红光处理后再用远红光处理则红光的作用被解除。若反复使用红光和远红光，其作用效果取决于最后一次处理的光质。现在已知，参与需光种子萌发反应的光的吸收与光敏色素有关。
②光在植物营养生长期的作用
光能消除黄化现象，使叶伸长，茎节间变短；使植物根、茎、叶正常分化。
③光在植物开花中的作用
很多植物的开花与日照长度有关，白天和黑夜的相对长度叫光周期。
2．光的信号传导
(1)光敏色素：植物接受光信号的分子之一。
①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生理作用：光敏色素可参与调节种子萌发、茎的伸长、气孔分化、叶绿体和叶片运动、花诱导、花粉育性等生理过程。
(2)调控机制
【检测反馈】
1．拟南芥可发生避荫反应，即拟南芥植株被其他植株遮蔽时，可通过光敏色素感受富含远红光的光，进而伸长节间和叶柄，捕获更多的光能。下列相关叙述正确的是( )
A．避荫反应有利于类胡萝卜素吸收更多的远红光
B．发生避荫反应时，拟南芥的基因型发生了变化
C．避荫反应说明拟南芥可感受来源于无机环境的信息
D．发生避荫反应的拟南芥生长受到抑制
2．如表是交替地暴露在红光和远红光下的莴苣种子的萌发率(26℃下，连续1
min的红光和4
min的远红光照射，R表示红光，FR表示远红光)。下列叙述正确的是( )
光处理
萌发率%
R
70
R－FR
6
R－FR－R
74
R－FR－R－FR
6
R－FR－R－FR－R
76
R－FR－R－FR－R－FR
6
A．该实验的主要目的是探究种子的萌发是否需要光
B．光照处理时间越长，莴苣种子的萌发率越高
C．莴苣种子萌发率的高低以最后一次照射的光的波长为准
D．光是莴苣种子萌发的必需条件，远红光下萌发率高，红光下萌发率低
3．植物能感知外界光照变化，调节脱落酸和赤霉素合成，保证冬天(短日照)休眠、夏天(长日照)生长。下列叙述正确的是( )
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
探究点二 参与调节植物生命活动的其他环境因素
【师问导学】
1．将植物幼苗横放，在重力作用下，生长素在靠地一侧的分布较多，但根表现为向地性，茎表现为背地性，原因是什么？
2．自然状态下，根向地生长、茎背地生长，这对于植物的生长发育有何意义？(生命观念)
3．春化作用过程中，感受低温的部位分生组织中的RNA和蛋白质含量增加，说明低温通过什么机制影响植物的开花？(生命观念)
4．玉米种子萌发为幼苗的过程中，种子的干重和鲜重如何变化？
5．根尖和芽尖中的生长素的产生部位和作用部位是否一致？
【智涂笔记】
[误区警示]
[解题通法]
解答此类试题的关键是明确基因表达调控、激素调节和环境因素调节三个方面对植物生长发育的作用。植物的生长发育过程，是基因适时选择性表达的结果；激素调节只是植物生命活动调节的一部分；光照、温度等环境因素的变化，会引起植物体内产生包括植物激素合成在内的多种变化，影响基因的表达。
【师说核心】
1．温度
(1)树木的年轮表现出季节周期性变化
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
①概念：经一定时间的低温诱导促进植物开花的作用。
②举例：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，例如冬小麦、冬大麦、芹菜、胡萝卜、白菜等，如果不经过一定时间的低温，它们就会一直保持营养生长状态或很晚才能开花。
(3)植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行
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。植物根向地、茎背地生长就是在重力的调节下形成的。
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。
在重力作用下，生长素由远地侧向近地侧运输，即A→a、B→b，这样a、b处的生长素浓度分别比A、B处的高。
(1)由于根对生长素比较敏感，a处过高浓度的生长素对根的生长起抑制作用，而A处的生长素浓度有利于根的生长，这充分体现了生长素作用的两重性。
(2)由于茎对生长素相对不敏感，b处的生长素浓度比B处的高，b处较高浓度的生长素对茎生长的促进作用更强，茎近地侧比远地侧生长快。
[名师提醒] 淀粉—平衡石假说
淀粉—平衡石假说认为，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。
3．植物生长发育的整体调控
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构成的网络。
【检测反馈】
1．自然条件下，冬小麦是在头一年秋季萌发，以营养体(长出根、茎、叶的植物体)过冬，第二年夏初开花和结实。秋末冬春的低温是诱导开花的必要条件。经研究发现低温能促使冬小麦体内赤霉素含量增加，说明( )
A．未经过低温处理的冬小麦，如果施用适宜浓度的赤霉素也能诱导开花
B．赤霉素等植物激素控制着植物的生命活动
C．赤霉素直接参与细胞内的代谢活动
D．赤霉索具有解除种子休眠的作用
2．下列关于植物茎背地生长和根向地生长的叙述，正确的是( )
A．根部生长素“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．根对生长素的敏感性高于茎
D．两种现象均能体现生长素作用的两重性
3．以下关于植物生长发育的调控的叙述，正确的是( )
A．由于植物没有神经系统，所以植物的生长发育只受激素调节
B．植物激素几乎控制着植物所有的生长发育过程
C．植物激素合成受基因表达的调控，植物激素又会影响基因的表达
D．光照、温度等环境因素直接影响植物的生长发育
4．在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素相互作用、共同调节。下列关于植物生命活动调节的叙述，错误的是( )
A．不同植物激素对生命活动某一过程的调节既可表现协同作用，也可表现拮抗作用
B．激素调节只是植物生命活动调节的一部分，植物生命活动还受到环境因素的调节
C．光照、温度等环境因素通过改变植物激素的作用来影响生命活动
D．植物生命活动的过程是基因适时选择性表达的结果
【网络建构】
【主干落实】
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。
3．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。
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。
6．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构成的网络。
1．下列关于生长素浓度对植物的作用效果，相似的是( )
A．根的向地性和茎的背地性
B．植物的向光性和顶端优势
C．根的向地性和植物的向光性
D．茎的背地性和植物的向光性
2．下列关于植物激素的叙述，正确的是( )
A．植物激素是由内分泌器官产生具有调节作用的有机物
B．幼苗中激素的合成受基因的调控并受光照等因素的影响
C．顶端优势现象表明不同器官对生长素的敏感程度存在差异
D．胚芽鞘的向光性表明生长素只能由形态学上端向下端运输
3．植物的生长发育与激素调节息息相关。下列关于植物激素调节的叙述，错误的是( )
A．激素调节只是植物生命活动调节的一部分
B．植物激素直接参与细胞代谢并给细胞传达调节代谢的信息
C．植物激素可以对基因组的表达进行调节，其合成也受基因组控制
D．在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，多种激素共同起作用
4．分别将一种短日照植物和一种长日照植物置于短光周期中，但在长暗期中间给予一次瞬间光照，结果短日照植物不开花，长日照植物开花；再将这两种植物置于长光周期中，但在长光期中间插入一次短时黑暗，结果短日照植物仍不开花，长日照植物开花。下列叙述错误的是( )
A．短日照植物和长日照植物分别指开花需要短日照条件和长日照条件
B．短光周期的长暗期中间给予短瞬间光照，长日照植物开花，因为黑暗时长满足其要求
C．长光周期的长光期中间插入短时黑暗，短日照植物不开花，因为黑暗时长不能满足其要求
D．植物对光照和黑暗的反应叫光周期现象
5．某同学将豌豆幼苗横放几小时后，将一段弯曲部位制成临时装片，观察到细胞大小如图所示，检测到Ⅰ侧生长素的浓度低于Ⅱ侧(图中·表示生长素的分布状况)。下列叙述错误的是( )
A．该部位是靠近尖端的分生区
B．该区段不可能取自根尖
C．Ⅱ侧为茎的近地侧
D．生长素在该区段未体现低浓度促进生长，高浓度抑制生长的特点
6．干旱可促进植物体内脱落酸(ABA)的合成。取正常水分条件下生长的某种植物的野生型和ABA缺失突变体幼苗，进行适度干旱处理，测定一定时间内茎叶和根的生长量，结果如图所示。
回答下列问题：
(1)综合分析上图可知，干旱条件下，ABA对野生型幼苗的作用是________________________________________________________________________。
(2)若给干旱处理的突变体幼苗施加适量的ABA，推测植物叶片的蒸腾速率会________，以对环境的变化作出反应。
(3)ABA有“逆境激素”之称，其在植物体中的主要合成部位有
________________________________________________________________________(答出两点即可)。
教材第109页?【练习与应用】
一、概念检测
1．(1)× 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构成的网络。
(2)√ 高等植物的生长发育受光、温度、重力等环境因素的调节。
(3)√ 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下，是基因表达调控的结果。
2.
,结果
二、拓展应用
1．(1)莴苣种子是否发芽由最后一次光照决定，如果最后一次光照是红光照射，莴苣种子发芽，如果最后一次是红外光照射，莴苣种子不发芽。
(2)莴苣种子会发芽。
2．提示：可以人工改变光照时间，如白天让昙花避光生长，晚上给予适当光照。
第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
互动·探究·智涂
探究点一
【师问导学】
1．提示：转录、翻译。
2．提示：提前对其进行短日照处理。
3．提示：不能，植物的向光性只能体现生长素促进生长的作用。
4．提示：核孔是核质之间信息交流的通道。
5．提示：蛋白质的空间结构发生变化。
【检测反馈】
1．解析：避荫反应有利于光敏色素吸收更多的远红光，但类胡萝卜素等光合色素一般不能吸收远红光进行光合作用，A错误；发生避荫反应时，拟南芥的基因型未发生变化，B错误；避荫反应说明拟南芥可感受来源于无机环境的信息(不可见的远红光)，C正确；发生避荫反应的拟南芥能更好地吸收光能用于光合作用，故不会抑制其生长，D错误。
答案：C
2．解析：由题干信息可知，该实验的主要目的是探究红光和远红光交替照射对莴苣种子萌发率的影响，A错误；分析表中6组数据可知，种子的萌发与光照处理时间无关，B错误；由表可知，种子萌发率的高低与最后一次照射的光的波长有关，最后一次照射红光的种子萌发率高，最后一次照射远红光的种子萌发率低，C正确、D错误。
答案：C
3．解析：由于植物短日照休眠，长日照生长，生长与图中的赤霉素和细胞分裂素有关，休眠与脱落酸有关，故A正确，D错误；冬天温度较低，促进植物休眠，夏天温度较高，有利于植物生长，故B、C错误。
答案：A
探究点二
【师问导学】
1．提示：根对生长素较为敏感，根的靠地一侧生长被抑制，茎的靠地一侧生长素促进生长，所以根、茎出现了不同的反应。
2．提示：根向地生长有利于根吸收水分和无机盐，茎的背地生长有利于植物伸展枝叶，接受光照。
3．提示：通过影响基因的转录和翻译影响基因的表达。
4．提示：干重先由于有机物的分解而减少，当幼苗出土，光合作用强度大于呼吸作用强度后，干重开始增加；鲜重一直在增加。
5．提示：不一致。产生部位主要是根尖和芽尖的分生组织，作用部位是根尖和芽尖下面的伸长区。
【检测反馈】
1．解析：秋末冬春的低温是诱导开花的必要条件，低温能促使冬小麦体内赤霉素含量增加，说明赤霉素与植物的开花有关，故未经过低温处理的冬小麦，如果施用适宜浓度的赤霉素也能诱导开花，A正确；植物激素的合成受基因的控制，故基因控制着植物的生命活动，植物激素对生命活动只是起调节作用，不能直接参与细胞内的代谢，B、C错误；冬小麦是以营养体过冬的，故题干未体现赤霉素具有解除种子休眠的作用，D错误。
答案：A
2．解析：根据生长素“3→4”的运输属于主动运输，需要消耗ATP，A错误；2处生长素起抑制生长的作用，6处生长素起促进生长的作用，根对生长素的敏感性高于茎，B错误、C正确；根的向地生长体现了生长素作用的两重性；茎的背地生长只体现了生长素的促进作用，不能体现生长素作用的两重性，D错误。
答案：C
3．解析：激素调节只是植物生长发育的调控的一部分，A错误；植物激素几乎调节着植物所有的生长发育过程，而不是控制，B错误；光照、温度等环境因素的变化，引起包括植物激素合成在内的多种变化，影响基因表达，从而影响植物的生长发育等生命活动，D错误。
答案：C
4．解析：生长素和细胞分裂素在促进植物生长方面表现为协同作用，细胞分裂素和脱落酸在细胞分裂方面表现为拮抗作用，A正确；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构成的网络，B正确；环境因素可影响激素的产生、分布，但不改变激素的作用，C错误；植物生命活动的过程是基因适时选择性表达的结果，D正确。
答案：C
随堂·巩固·达标
1．解析：根的向地性体现生长素低浓度促进生长，高浓度抑制生长，茎的背地性是由于生长素对植物具有促进生长的作用，A错误；植物的向光性，是由于生长素对植物具有促进生长的作用，而顶端优势体现生长素低浓度促进生长，高浓度抑制生长，B错误；根的向地性体现生长素低浓度促进生长，高浓度抑制生长，植物的向光性是由于生长素对植物有促进生长的作用，C错误；茎的背地性是由于生长素对植物具有促进生长的作用，而植物的向光性是由于生长素对植物具有促进生长的作用，D正确。
答案：D
2．解析：植物没有内分泌器官，植物激素是由一定部位产生的，具有调节作用的有机物，A错误；激素的合成受基因(激素的合成过程需要一系列酶的催化，酶的合成由基因调节控制)调节控制，还受光照等因素的影响，B正确；顶端优势是因为顶芽产生的生长素向侧芽处运输，积累在侧芽部位，导致侧芽的生长素浓度过高，从而造成顶芽优先生长，侧芽的生长受到抑制的现象，顶端优势现象都发生在器官——芽，所以未体现不同器官对生长素的敏感性不同，C错误；胚芽鞘的向光性表明生长素由向光侧向背光侧运输，造成背光侧比向光侧生长快，并非证明生长素只能由形态学上端向下端运输，D错误。
答案：B
3．解析：植物所有的生命活动受到基因的控制，而激素调节只是植物生命活动调节的一部分，A正确；植物激素不直接参与代谢，而是调节代谢，B错误；植物激素能对基因组的表达进行调节，其合成也受基因组控制，C正确；在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，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，D正确。
答案：B
4．解析：长日照植物是指每天日照时长于它的临界日长才开花的植物，短日照植物是指每天日照时间短于它的临界日长才开花的植物，A项正确；短日照植物实际是长夜植物，长日照植物实际是短夜植物，短光周期的长暗期中间给予短瞬间光照，长日照植物开花，原因不是光照总时长满足其要求，而是满足了短夜条件，B项正确；长光周期的长光期中间插入短时黑暗，短日照植物不开花，因为黑暗时长不能满足其要求，C项正确；植物对昼夜相对长度变化发生反应的现象，称为光周期现象，D项错误。
答案：D
5．解析：由题意可知，该部位为弯曲部位，属于尖端下部的伸长区，A错误；如果是取自根尖，Ⅰ侧生长受抑制，生长素的浓度应该高于Ⅱ侧，B正确；Ⅱ侧生长素浓度较高，生长较快，为近地侧，C正确；该区段是取自茎尖，Ⅰ侧和Ⅱ侧都是起促进作用，未体现低浓度促进生长，高浓度抑制生长的特点，D正确。
答案：A
6．解析：根据题意和图示分析可知：在干旱条件下，脱落酸抑制茎叶的生长，同时促进根的生长，脱落酸的这种作用有利于植物适应缺水环境，(1)由图可以直接看出，与突变体(不能合成ABA)相比，野生型(能合成ABA)幼苗茎叶生长受到抑制，根的生长被促进。(2)施加适量ABA后，根生长加快，从土壤中吸收水分增多；茎叶生长减慢，植物叶片的蒸腾速率会减慢，水分散失减少，以对环境的变化作出反应。(3)ABA主要在植物体的根冠、萎蔫的叶片中合成。
答案：(1)促进根的生长，抑制茎叶的生长 (2)降低 (3)根冠、萎蔫叶片(共55张PPT)
第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
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