5.4 环境因素参与调节植物的生命活动课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

环境因素参与调节植物的生命活动第4节◉学习目标1.说明光对植物生长发育的调节作用，简述温度、重力等参与调节植物生命活动。2.阐明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系。3.举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。课前——新知自主预习课堂——核心要点突破随堂——归纳迁移应用“四翼”检测评价（十八）目录新知自主预习◉课前间接作用光作为________，主要是通过影响____作用间接影响植物的生长发育直接作用光作为一种____，影响、调控植物生长、发育的全过程提能点（一）人口填一填一、主干知识(一)光对植物生长发育的调节1．光对植物生长发育的两种作用光合能量来源信号光敏色素是一种植物接收______的分子，其化学本质是______

(色素—蛋白复合体)，分布在植物的各个部位，其中在________的细胞内比较丰富调控机制光信号→(光敏色素等)_____信号→_____信号→发生反应光信号蛋白质分生组织2.光的信号传导感受传导温度参与调节植物的生长发育主要是通过影响________、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动实现的，此外还能决定植物分布的_______重力调节植物生长发育和________的重要环境因素具体表现根的____性和茎的____性影响机制植物的根、茎中有________的物质和细胞，可以将重力信号转换成___________的信号，造成______分布的不均衡，从而调节植物的生长方向种子萌发地域性

(二)参与调节植物生命活动的其他环境因素形态建成向地背地感受重力运输生长素生长素1．植物生长发育的调控，是由________调控、____调节和________调节共同完成的。2．基因表达：植物的各项生命活动都处在基因适时___________的调控之下。3．激素调节(1)激素作为_____分子，会影响细胞的基因表达。(2)激素的产生和分布是_________调控的结果。4．环境因素：影响激素的___________。

(三)植物生长发育的整体调控基因表达激素环境因素选择性表达信息基因表达产生和分布提能点（一）人口品一品二、重要图示读教材第106页图5-12光调控植物生长发育的反应机制示意图，回答有关问题。(1)图中感受光信号刺激的A是什么物质？提示：光敏色素。(2)光信号刺激后发生的变化按步骤分为①②③。请概述其含义是什么？提示：①感受信号→②传导信号→③发生反应。(3)从图中分析，光信号影响到特定的生物学效应的根本原因是什么？提示：光信号会影响到特定基因的表达。提能点（一）人口展一展三、边角知识阅读教材第108页“淀粉—平衡石假说”，回答问题：(1)该假说认为感受重力的是某种物质还是某种细胞？提示：提示：平衡石细胞(富含“淀粉体”的细胞)。(2)当根的放置方向改变时引起一系列信号分子改变的原因是什么？提示：平衡石细胞中的“淀粉体”沿重力方向沉降。核心要点突破◉课堂科学家曾用大型光谱仪将红光分离成单色光处理莴苣种子，发现在红光下萌发率最高，而远红光会逆转这一过程。进行交替红光和远红光照射，实验结果如下表：交替地暴露在红光(R)和远红光(FR)下的莴苣种子萌发率(在26℃下，连续地以1min的R和4min的FR曝光)提能点（一）人口任务驱动解释光对植物生长发育的调节核心要点（一）(1)莴苣种子的光受体是什么？其化学本质是什么？提示：光敏色素，它是一种由色素和蛋白质组成的复合体。光处理萌发率/%

光处理萌发率/%R70R-­FR­-R­-FR6R­-FR6R-­FR-­R­-FR-­R76R-­FR­-R74R­-FR­-R­-FR­-R-­FR7(2)实验数据表明，进行交替红光和远红光照射时，莴苣种子的萌发率的高低取决于哪种光波？判断的依据是什么？提示：最后一次使用的光波。判断的依据是当最后一次使用的是远红光时，种子的萌发率为6%～7%，而当最后一次使用的是红光时，萌发率为70%～76%。1．光对植物生长发育的调节发展认知2．光信号的调控机制受到光刺激时，光敏色素结构发生变化，这一变化的信息经过信息传递系统传递到细胞核内，影响特定基因的表达，如下图所示：3．辨析光合色素和光敏色素化学本质不同绿色植物的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，不是蛋白质；光敏色素是由色素参与组成的一种蛋白质复合体续表接收光照有本质区别光合色素能吸收并转化光能储存在有机物中，是自然界各种生物的能量和物质基础；光敏色素是光的受体，光仅是一种信号，被接收后经信息传递系统传导到细胞核，影响基因表达，从而调控植物的生长发育分布不同光合色素主要分布在叶肉细胞的叶绿体中，光敏色素分布在植物的各个器官中，尤其在分生组织细胞中更多，如胚芽鞘尖端、根尖等合成条件不同光是叶绿素合成的必要条件，黑暗培养的黄化苗不含叶绿素，但黄化幼苗的光敏色素比绿色幼苗多20～100倍[典例]光不但为植物光合作用提供能量来源，而且还是植物整个生命周期中许多生长发育过程的调节信号。这种依赖光调节控制植物生长、分化和发育的过程，称为植物光形态的建成。下列分析有误的是(

)A．光在植物形态建成中属于物理信息，物理信息可以来源于非生物环境和生物B．植物光形态建成说明信息传递可以调节种间关系，使植物在竞争中处于优势C．光形态的建成建立在一系列信息传递的基础上，最终都是对基因组表达的调控D．研究植物光形态的建成，可以提高农产品的产量，也可以为花卉栽培提供理论依据√[解析]

光是一种物理形式，因此其在植物形态建成中属于物理信息，物理信息可以来源于非生物环境和生物，A正确；植物光形态建成说明生物体正常的生命活动离不开信息传递，B错误；光形态的建成建立在一系列信息传递的基础上，最终都是对基因组表达的调控，C正确；研究植物光形态的建成，可以提高农产品的产量，也可以为花卉栽培提供理论依据，D正确。光与植物的生长发育(1)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结构，引起光信号传导，改变植物激素水平和基因表达水平。(2)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。1．植物的开花受光周期的影响，短日植物开花要求长夜，而长日植物开花则要求短夜。若以闪光中断其黑暗(如图，虚线为临界夜长)，对长日植物和短日植物产生的影响是(

)跟踪训练A．a、b、c开花；d、e、f不开花B．a、b、d开花；c、e、f不开花C．b、c、e开花；a、d、f不开花D．b、c、d开花；a、e、f不开花解析：因为长日植物开花要求短夜，所以a不开花，b、c开花；短日植物开花要求长夜，所以e、f不开花，d开花，D正确。√2．依据植物开花与光周期长短可以把植物分为长日照植物和短日照植物。长日照植物是指在24h昼夜周期中，日照长度长于一定时数才能开花的植物；短日照植物是指日照长度短于一定时数就能开花的植物。某生物研究性学习小组将菊花顶部花芽附近的叶片去掉，并对顶部花芽和下部的叶片作以下四组不同处理，结果如下图所示。下列对此实验的分析正确的是(

)A．该实验的自变量是光周期处理部位，因变量是植物是否开花B．由实验结果可知，只要是用短日照处理，植物都会开花C．由实验结果可知，菊花是长日照植物，要使其提前开花，可以延长光照D．本实验可得出的结论是菊花开花受光周期刺激的部位是植物体的下部叶片解析：依题意，本实验欲探究的是菊花感受光周期刺激的部位是顶部的花芽还是下部的叶片。根据实验的单因子变量原则，自变量应该是光周期和光周期处理部位，因变量是植物是否开花，A错误；√从图中可知，第4组用短日照处理顶部花芽，植物不开花，B错误；由图中实验结果可以推知，菊花是短日照植物，要使其提前开花，应该缩短光照时间，C错误；无论是长日照还是短日照处理顶部，只要用短日照处理下部叶片，植物都开花，说明菊花开花感受光周期刺激的部位是植物体的下部叶片，D正确。温度是告诉植物是否到了该发芽、该生长开花以及结果的重要信号。各种植物的生长、发育都要求有一定的温度条件，植物的生长和繁殖要在一定的温度范围内进行。在自然条件下，具有日温较高和夜温较低的周期性变化。植物对这种昼夜温度周期性变化的反应，称为生长的温周期现象。有些农作物必须经低温诱导才能开花，如萝卜、白菜、大蒜、冬小麦等，这种现象叫作春化现象。提能点（一）人口任务驱动调节植物生命活动的其他环境因素及植物生长发育的整体调控核心要点（二）(1)温周期现象对植物生长有利吗？主要原因是什么？提示：有利；因为夜间不进行光合作用，适当的低温可以减少细胞呼吸对有机物的消耗。(2)温室栽培农作物，最好怎样调节温差？并说出这样做的理由。提示：适当增大昼夜温差；理由是白天较高温度有利于光合作用合成有机物，夜间降温可以降低有机物的消耗，提高产量。(3)如果春季播种冬小麦让它在夏初抽穗开花，可采取什么措施进行处理？提示：播种前对小麦种子进行低温处理。(一)参与调节植物生命活动的其他环境因素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)春化作用发展认知

(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由温度决定。概念经一定时间的低温诱导促使植物开花的作用举例如冬小麦、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。(1)原因(幼苗横放)(2)分析(二)植物生长发育的整体调控[典例]重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。将豌豆的幼苗水平放置，它的根会向下弯曲。若将根冠全部或部分切去，实验过程及现象如表，下列相关描述错误的是(

)图示处理方法一段时间后弯曲情况甲

根冠不切除向下弯曲63°乙

根冠全切除不向下弯曲A．甲组为对照组，乙组为实验组B．依实验现象可知，决定根向重力性的部位是根冠C．此实验必须在黑暗条件下进行D．由表可知在重力作用下根冠产生了抑制近地端细胞生长的物质√[解析]

甲组不做处理为对照组，乙组将根冠全切除(经过特殊处理)为实验组，A正确；对比甲和乙可知根向下弯曲与植物的根冠有关，B正确；由于单侧光会影响生长素的分布，所以此实验必须在黑暗条件下进行，C正确；由表不能得出在重力作用下根冠产生了抑制近地端细胞生长的物质的结论，可能是生长素在近地端积累，高浓度抑制近地端的生长，D错误。“淀粉—平衡石假说”概述淀粉—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。1．下列关于温度参与植物生命活动调节的叙述，错误的是(

)A．年轮是由不同季节的不同温度引起植物细胞分裂速度快慢和细胞体积大小不同而产生的B．一些植物在生长期需要经过一段时期的低温诱导之后才能开花的现象叫作春化作用C．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、脱落等生命活动参与调节植物的生长发育D．植物的所有生理活动都在一定的温度范围内进行，植物分布的地域性很大程度上是由光照决定的√跟踪训练解析：植物的所有生理活动都在一定的温度范围内进行，植物分布的地域性很大程度上是由温度决定的，D错误。2．“淀粉—平衡石假说”是被普遍承认的一种解释重力对植物生长调节的机制。下列说法错误的是(

)A．植物对重力的感受是通过平衡石细胞来实现的B．根尖中的平衡石细胞位于根尖的分生区C．平衡石细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降D．平衡石细胞可将重力信号转化为运输生长素的信号√解析：“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，平衡石细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降，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，从而造成重力对植物生长的影响，A、C、D正确；根尖的平衡石细胞位于根冠，B错误。3．植物的生命活动比如种子萌发，依赖于多种激素的共同调节，赤霉素与受体结合后可诱导GAMYB基因的表达，GAMYB蛋白通过结合α-­淀粉酶基因的启动子激活该基因的表达，促进种子萌发；脱落酸可以抑制GAMYB基因的表达，同时激活ABI5基因的表达，ABI5蛋白可激活种子中脱落酸介导的基因转录，从而导致种子休眠；细胞分裂素可以激活ARRs基因的表达，其表达产物抑制ABI5基因的表达，解除种子休眠，使种子进入萌发状态。下列叙述正确的是(

)A．ABI5基因与α­-淀粉酶基因大量表达都会抑制种子萌发B．休眠的种子中脱落酸的含量较高，它通过抑制基因的表达来抑制种子萌发C．赤霉素和脱落酸对GAMYB基因的表达具有拮抗作用D．上述研究表明，基因可通过控制酶的合成控制代谢，进而直接控制生物性状√解析：GAMYB蛋白通过结合α-­淀粉酶基因的启动子激活该基因的表达，促进种子萌发，A错误；休眠的种子中脱落酸的含量较高，脱落酸可以抑制GAMYB基因的表达，也可以激活ABI5基因的表达，从而导致种子休眠，B错误；赤霉素诱导GAMYB基因的表达，脱落酸抑制GAMYB基因的表达，具有拮抗作用，C正确；基因可通过控制酶的合成控制代谢，进而间接控制生物性状，D错误。归纳迁移应用◉随堂(一)概念体系融通归纳与小结(二)核心语句必记1．参与植物生命活动调节的环境因素主要有光、重力和温度等。2．在受到光照射时，光敏色素的结构发生变化的信息会传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。3．植物生长发育的调控是由基因表达调控(基因控制)、激素调节和环境因素调节共同完成的，它们相互作用、协调配合。迁移与应用1．(2024年1月•九省联考甘肃卷)植物具有接收光信号的分子，这些分子对植物的生长发育发挥着重要作用，光敏色素是其中之一。下列叙述错误的是(

)A．光敏色素是一类色素—蛋白复合体B．光敏色素在植物分生组织中含量丰富C．光敏色素主要吸收蓝光、红光和远红光D．光敏色素将光信号传递到细胞核内发挥作用√解析：光敏色素是一类色素—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，A、B正确；光敏色素主要吸收红光和远红光，C错误；植物中的光敏色素接收光信号后，其结构发生变化，这一变化信息能够传递到细胞核内影响特定基因的表达，D正确。2．研究发现，叶片中的光敏色素(PFR和PR)是感受光周期变化的光受体。在红光下，PR变为PFR，而在远红光下，PFR变为PR。短日照植物在夜越长(昼越短)时，PFR转变为PR就越多，剩下的PFR也就越少，有利于短日照植物开花。反之，夜越短(昼越长)，PFR变为PR就较少，剩下的PFR也越多，有利于长日照植物开花。下列说法错误的是(

)A．光敏色素是能够感受光信号并引发一系列生理反应的蛋白质B．PFR的形成需要红光来激发，PFR还可影响莴苣种子的萌发C．夜间给长日照植物补充红光，会有利于长日照植物开花D．当短日照植物光照时间达到一定长度时，PFR/PR值的变化会促进其开花√解析：光敏色素是一类蛋白质，能够感受光信号并引发一系列生理反应，A正确；有些种子必须接收某种波长的光才能萌发，而莴苣种子通常需要接受一定时间的红光照射才能萌发，而在红光下，PR变为PFR，因而可推测，PFR可影响莴苣种子的萌发，B正确；夜间给长日照植物补充红光，PR变为PFR，PFR也越多，有利于长日照植物开花，C正确；当短日照植物光照时间短到一定长度时，PFR/PR值的变化会促进其开花，D错误。3．研究表明：根横放时，根冠平衡石细胞中的淀粉体会沉降到细胞下侧，诱发内质网释放Ca2＋到细胞质内，与钙调素结合激活细胞下侧的钙泵和生长素泵，于是细胞下侧积累过多Ca2＋和生长素，影响该侧细胞生长。下列叙述错误的是(

)A．重力、生长素、Ca2＋都属于植物生长发育的信号B．重力信号通过淀粉体经过一系列变化最终转变成运输Ca2＋和生长素的信号C．倒伏玉米的根部细胞内淀粉体影响生长素横向运输，促进根部近地侧细胞生长D．太空微重力下，玉米根部生长素仍能极性运输，但根生长失去向地性解析：由题干可知，重力、生长素、Ca2＋影响细胞生长，因此都属于植物生长发育的信号，A正确；√由题干可知，平衡石细胞中的淀粉体会沿着重力方向沉降，引起植物体内一系列信号分子的改变，说明重力信号通过淀粉体经过一系列变化最终转变成运输Ca2＋和生长素的信号，B正确；倒伏玉米的根部细胞内淀粉体影响生长素横向运输，使根近地侧积累较多的生长素，由于根对生长素敏感，抑制根部近地侧细胞生长，C错误；太空微重力环境下，玉米根部生长素仍能极性运输，但玉米根部的生长素不能横向运输，根失去向地生长特性，D正确。4．某研究性学习小组进行了如下实验：取甲、乙、丙、丁4个培养皿，在每个培养皿中均铺上潮湿的滤纸，并分别放入同一品种的莴苣种子100粒，然后分别给予不同的光照，数天后统计萌发种子数，结果如表所示。分析该实验及其数据，所得结论正确的是(

)培养皿甲乙丙丁光照条件用黑纸遮光照橘红光先照橘红光，再照远红光先照橘红光，再照远红光，最后照橘红光萌发种子数10994098A．光照对莴苣种子萌发没有影响，适量的水分是莴苣种子萌发的必需条件B．橘红光能促进莴苣种子萌发，但本实验不能证明适量水分是种子萌发的必需条件C．光照、适量水分是莴苣种子萌发的必需条件D．莴苣种子只用远红光照射不能萌发√解析：分析表格可知，甲用黑纸遮光，数天后萌发的种子数为10，乙照橘红光，数天后萌发的种子数为99，表明光照对莴苣种子萌发有影响，A错误；由题表可知，橘红光可促进莴苣种子萌发，但本实验不能证明适量水分是莴苣种子萌发的必需条件，B正确，C错误；没有单独用远红光照射进行实验，所以不能证明莴苣种子只用远红光照射不能萌发，D错误。5．如图表示基因表达、激素和环境因素对植物生长发育的调控关系。下列说法不正确的是(

)A．植物的生长发育是多种a相互协调共同作用