(共20张PPT)
环境因素参与调节植物的生命活动（第二课时）
1
光对植物生长发育的调节
光调节植物生长发育的现象和机制
2
参与调节植物生命活动的其他环境因素
①
温度、重力对植物生命活动的调节
②
植物生长发育的整体调控
结论：植物的生长受到温度的调节。
资料1：温度变化使树干出现年轮
冬小麦：9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。
思考：冬天温度低，有时会冻伤麦苗，为何不能在春天播种冬小麦呢？
实践：在春季播种冬小麦，会使得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：温度影响冬小麦开花
现象：拟南芥需要经历一段时间的低温方可开花（春化作用）。
图片修改自：
Plant
Physiology:
580.
Figure
24.25.
资料2：温度影响拟南芥开花
思考：经过春化作用才开花的意义是什么？
意义：避免在秋季开花。
结论：某些植物的开花也受到温度的调节。
资料2：温度影响植物开花
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。
结论：温度对植物的多种生命活动具有调节作用。
其他受温度影响的植物生命活动
图片修改自：Campbell
Biology:
841.
Figure
39.24(a).
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？
资料3：重力影响根的生长方向
根冠：根尖顶端
分生区：细胞分裂
伸长区：细胞伸长
根毛区：吸收物质
图片修改自：Campbell
Biology:
747.
Figure
35.13
根尖的结构
胚芽鞘的向光性
根的向地性
光敏色素是感光分子
胚芽鞘尖端感光，生长素发生横向运输，分布不均等，使得尖端以下部位向光侧生长慢，背光侧生长快
根冠存在一种感受重力的分子或结构
引起生长素的重新分布，分布不均的生长素传递到伸长区后，使根出现向地性
向地性的原因
图片修改自：Campbell
Biology:
841.
Figure
39.24(b).
淀粉体
平衡石细胞
淀粉体会随着重力沉降
淀粉——平衡石
图片修改自：
Plant
Physiology:
446.
Figure
19.30(C).
机理：垂直时淀粉体对平衡石细胞底部内质网压力均等，水平时不均等。
“淀粉——平衡石”假说感知重力方向的机理
图片修改自：
Plant
Physiology:
448.
Figure
19.33.
向地性的机理——根尖垂直放置时
图片修改自：
Plant
Physiology:
448.
Figure
19.33.
向地性的机理——根尖水平放置时
设计实验：证明平衡石细胞和感受重力的部位在根冠。根冠感受了重力方向后，通过运输物质（生长素）的量影响根尖生长方向。
图片修改自：Campbell
Biology:
747.
Figure
35.13
思考
图片修改自：
Plant
Physiology:
447.
Figure
19.31.
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
硝酸银灼烧根尖
结果类似
——减法原理
设计实验证明根冠感受重力
图片修改自：
Plant
Physiology:
447.
Figure
19.31.
处理
预期结果
待切去尖端后的根尖重新长出尖端
恢复向地性
——加法原理
设计实验证明根冠感受重力
大头针固定蚕豆幼苗，水平放置90
min
切除根尖
不作处理
根尖均向下弯曲生长
注：通常，从水平放置到发生弯曲需要几小时
结论：水平放置时，根尖产生了某种“指令”（物质）影响了伸长区生长。
设计实验证明根冠通过某种物质影响伸长区生长
植物生长发育的整体调控
温度参与了植物生长和开花等生命活动的调节。
重力参与了植物生长发育和形态建成等的调节。“淀粉——平衡石”假说是普遍承认的一种解释植物感知重力的方式。
加法原理或减法原理均可用来证明自变量对因变量的影响。
植物生长发育由基因表达、激素和环境因素共同调节。
小结(共24张PPT)
第5章
第4节
环境因素参与调节植物的生命活动（第一课时）
左图修改自：Jane
B.
Reece,
et
al.
Campbell
Biology
(9th
edition)[M].
San
Francisco:
Pearson
Education,
Inc.,
2011:
825.
Figure
39.5.
环境因素参与调节植物的生命活动。
植物生命活动的调节
1
光对植物生长发育的调节
光调节植物生长发育的现象和机制
2
参与调节植物生命活动的其他环境因素
①
温度、重力对植物生命活动的调节
②
植物生长发育的整体调控
结论：莴苣种子在光照一段时间后的发芽率明显高于黑暗条件。
图片修改自：Campbell
Biology:
836.
Figure
39.17.
资料1：光影响植物种子萌发（莴苣）
结论：烟草种子在光照/黑暗条件下的发芽率明显高于完全黑暗条件。
处理
发芽率（%）
全黑暗
6.67
光照/黑暗
91.00
数据引自：王玉芳等,光照
、温度和盐胁迫对红花大金元种子萌发的影响[J].
种子,
2009,
28(12):
19-22.
资料1：光影响植物种子萌发（烟草）
有光、无光种子均萌发，前者萌发情况好于后者：早熟禾，毛蕊花。
有光抑制萌发：洋葱，番茄。
资料1：光影响植物种子萌发（其他）
资料1结论：光参与调节许多植物的种子萌发过程。
思考：光在种子萌发中起了什么作用？影响生长素分布？提供能量？
推测：光本身是植物萌发过程中的一种调节因子。
思考
图片修改自：Campbell
Biology:
836.
Figure
39.17.
结论：莴苣种子红光——萌发，远红光逆转以上效果。
资料2：红光和远红光调节莴苣种子萌发的不同作用
结论：光影响植物的颜色和形态建成。
图片摘自：多点APP。
绿豆芽：无光条件
黑豆苗：有光条件
资料3：光影响植物颜色和形态
植物开花条件：
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
结论：植物开花与光照时长有关。
处理
火龙果开花朵数
补光6小时
54
补光5小时
47
补光4小时
44
不补光
9
数据引自：叶小荣等,
大棚补光对火龙果开花及产量影响[J].
中国南方果树,
2019,
48(6):
43-45.
资料4：光调节植物开花（日照长短）
长日照植物
短日照植物
图片修改自：Taiz,
L.
and
Zeiger,
E.
Plant
Physiology
(5th
edition)[M].
Sunderland:
Sinauer
Associates
Inc.,
2010:
574.
Figure
24.18.
资料4：光调节植物开花（日照长短）
推测：一个周期中连续黑暗时间决定是否开花。
图片修改自：
Plant
Physiology:
575.
Figure
24.19(A).
资料4：光调节植物开花的具体机制
图片修改自：
Plant
Physiology:
575.
Figure
24.19(B).
证实结论：一个周期中连续黑暗时间决定是否开花。
资料4：光调节植物开花的具体机制
图片修改自：
Plant
Physiology:
578.
Figure
24.22.
结论：取决于最后一次照射光的颜色，红光有效，远红光无效。
资料5：红光和远红光调节植物开花的不同作用
图片修改自：Campbell
Biology:
840.
Figure
39.23.
结论：光信号在植物体内被转换为化学物质信号。
资料6：光信号在植物体内的转换
资料1：光参与调节许多植物的种子萌发过程。
资料2：红光促进莴苣种子萌发，远红光可逆转此效应。
资料3：光影响植物的颜色和形态。
资料4：某些植物开花与黑暗时长有关。
资料5：黑暗时长可被红光打断，远红光可逆转此效应。
资料6：光信号在植物体内转换为化学信号。
综合分析以上资料
科学问题：光是如何调节植物生长发育的？
子问题1：红光和远红光对植物种子萌发和开花调控作用不同的分子机理是什么？
子问题2：光信号在植物体内转换为化学信号的具体过程是什么？
提出下一步待研究的科学问题
光敏色素
感光区域
酶活性区域
图片修改自：Campbell
Biology:
837.
Figure
39.18.
子问题1：红光和远红光作用的分子机理——光敏色素
图片修改自：Campbell
Biology:
837.
Figure
39.19.
子问题1：红光和远红光作用的分子机理——光敏色素
子问题2：光信号转换过程
图片修改自：Campbell
Biology:
823.
Figure
39.4.
观察、分析、总结现象：①光对植物种子萌发、颜色和形态建成、开花与否具有调节作用。②远红光可以逆转红光对种子萌发和开花的调节作用。③光信号在植物体内转换为化学信号。
观察
提出待研究的科学问题：光是如何调节植物生长发育的？
将以上问题分解为子问题：①红光和远红光对植物种子萌发和开花调控作用不同的分子机理是什么？②光信号在植物体内转换为化学信号的具体过程是什么？
观察
提问
观察
分析实验结果，得出实验结论，回答科学问题
实施实验
设计实验
提问
设计实验，实施实验：科学家完成设计和实施过程。
分析结果，得出结论，回答科学问题：子问题1——红光使光敏色素（光受体）转变为有活性结构，远红光作用相反。子问题2——光敏色素接收光信号后将之转换为胞内cGMP和Ca2+信号，进一步引起基因表达的改变。
科学探究的基本流程
光参与了植物种子萌发、颜色和形态建成、开花等多项生长发育过程的调节。
光敏色素是感受光信号的受体，可以将信号传递到细胞核中，引起基因转录的变化。
“观察现象，提出待研究的科学问题，设计实验，实施实验，分析实验结果，回答科学问题”是科学探究的基本流程。
小结
