5.4环境因素参与调节植物的生命活动课件高二上学期生物人教版选择性必修12

植物生长过程中难免会受到外界因素

的影响，植物激素收到某一个或几个外界因素的作用信号以后，就会打开

位于植物某个器官

的几个或多个基因，

产生相关的生物酶，光合作用光照光频谱温度风生长素、赤霉素、

细胞分裂素、油

菜素内酯等以增

加细胞数量和体

积促进植物生长为主

，脱落酸和乙烯则以加速细

胞发育的方式，来逃避或对抗外界因素对植物生

长的胁迫。这些激素之间往往是相辅相成的作用于植物体，使植物体向着同一个目标发育，

生产出更多的种子。催动对应的生物化

学反应，或合成或

降解细胞内的生化物质，最后表达出

植物器官的生长或

衰老等。₂土壤质量寄生性动物水分状况光照周期湿度草食动物C₂H₄(

乙

烯

)重力介病原菌

土壤微生物有毒

元素矿物营养第四节环境因素参与植物生命活动的调节调节的基本方式1、基因调节：通过信号诱导相关的基因表达，调控生长发育。诱导信号分为：

外部信号如阳光、温度、重力、日照长短

等；内部信号如激素、电、水。2、化学信使：主要的内部因子化学信使—激素。调节的基本形式是激素调节；3

、电信使调节：植物体内电信使时常以电化学波的形式传递，以快速、通用、

效用短暂为特点。在植物体内，它可以和

化学信使协作发挥效应。如植物记忆与生

物电变化及破案。4、水信使调节：植物体内水势的变化

也可作为一种信息，并迅速传递，以调节

相关生命活动，适应环境变化。如气孔的

开关调节、干早时叶子的闭合等。Garner和Allard于1918年测量日照长短对植物生长开花的影响实验，

实验用的小暗室

(A)

和1919年实验用的大暗房

(B),大暗房外边

植物生长箱下装有铁轨和滑轮，方便将植物移进和移出暗房。

(C)

经过室内黑暗处理的大豆已开花结果(左),而室外生长的大豆还

没有开花(右)红光(波长为560～690nm)

能够促进莴苣种子萌发，而远红光(波长为690～780nm)则抑制种子萌发。用红光和远红光交替照射种子，种子的萌发率取决于最后一次照射的光的波长。就好像植物中存在着一个开关，红光让开关保持接通的状态，而远红光让开关保持断开的状态，开关接通与否由最后一次操作来决定。Borthwick等猜测这个开关应该是一个色素，这种色素具有两种可相互转换的形态。这种对光作出的响应、吸收光的受体后来科学家证实并称

为“光敏色素”。早在1952年，美国科学家Borthwick利用红光和远红光交替照射莴苣种子，进行萌发试验。

实验结果发现，黑暗条件下，莴苣种子几乎不萌发，红光

(R)

和远红光

(FR)

都能促进莴苣种子萌发，但无论交替处理多少次，只要最后一次是红光，莴苣种子的萌发率几乎是

100%,如果最后一次是远红光，莴苣种子的萌发率就只有50%左右(下表)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。资料2

豆芽是在黑暗的环境中培育的，它的细胞中不含叶绿素，茎(实际上很大一部

分是下胚轴)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。资料3

很多植物的开花与昼夜长短有关。例如，菠菜只有白天长度超过13小时才开花；菊、水稻则要在白天短于一定的时长才开花。当然，也有不少植物的开花与昼夜长短没有关系，如黄瓜、棉花、向日葵等。讨论1.那些需要光才能萌发的种子是需要光照给种子萌发提供能量吗?2.从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响?3.有些植物根据昼夜长短“决定”是否开花，是哪种环境因素在起作用?这与植物激

素的分泌有关系吗?4.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?光对植物生长发育的调节细胞模Pr:远红光吸收型光敏色素P=

红光吸收型光单色素r活性调节蛋白sS50小亚基组装成酶Ⅱ①NA

·1sU大亚基参与类囊体膜上的PSⅡ划合体的组成叶片中有一种专门感受、传递和转化光照信号的光敏素系统，其实也是一些能够

随着光照波谱变化进行可逆性转化的蛋白质。当不活跃的Pr蛋白吸收红光以后，

摇身一变，成为非常活跃的Pfr蛋白，Pfr蛋白再与其它蛋白质一起转移到细胞核

中打开光调基因，表达出对应的生理性变化，合成更多的化合物；当Pfr吸收了远红光以后，立即转化为Pr蛋白，关闭基因的调节，叶片停止光合合成在细胞膜上，对红光和远红光有吸收并产生逆转作用色素蛋白复合体，参与植物光形态建成，调节植物生长发育过程。光作为一种信号分子，影响、调控植物生长、发育的全过程cab基因叶绿体bxs基因红

光核度②①DMA在植物上的光受体接收到来自环

境中的光信号之后，会把这种信

号逐级传递给下游的关键转录因

子，从而调控植物发育相关基因

的表达，介导植物的光形态建成。表现出生物学效应翻译传导信号信号经过转导，传

递到细胞

核

内调控机制光敏色素被激活，

结构发生变化光调控植物生长发育的反应机制示意图抱核内特定基的转录变化发生反应感受信号cccctecdtdRNADNACC9晚材年轮早材木射线你知道年轮形成的原因吗树木在不同季节因为气温降水等的环境不同其生命活动也随之变化；春夏降雨多，气温相对较高，植物生命活动旺盛处于生长期，植物从根部吸收的以水分为主的养分较多，形成层中的导管，筛管发育较粗，而秋冬季节，植物生命活动缓慢，处于生长后期，形成层发育缓慢。处于生长期发育的，称为早材或春材，处于生长季节后期发育的，称为晚材或秋材桃树茎横切作物最低温度最适

温度最

高

温

度水

稻10~

1220~3040~44小麦0~525~3131~37南瓜10~1537~4444~50外界条件对植物生长的影响春化作用

低温促进植物开花的作春化的主导条件

低温温度参与植物生长发育的调节温度三基点与植物的原产地有关。12080401020

30

40

50温度参与植物生长发育的调节从种植到开花天数协调最适温度：使植株健壮生长的适宜温度。常要求在比生长最适温度略低的温度下进行。生长还需要昼夜变温。如番茄，在昼夜温度恒定为25℃下，生长较快，但在昼温26℃,夜温20℃下，

则生长更快。生长的温周期现象

(thermoperiodicity

of

growth)在自然条件下，有日温较高和夜温较低的周期性变化反应现象。生长的最适温度：植物生长最快

的温度。感受重力的物质IAA淀粉——平衡石假说皮层中柱根冠Ca柱细胞淀粉体IAA生长抑制

CaR重力伸长区IAACa2+Ca²甲.根冠不切除(对照)乙.根冠全切除丙.根冠下半部分切除丁.根冠上半部分切除设计实验，验证植物根向地性的感受部位在根冠

(参考提示)如果进一步验证是钙离子在这一过程中发挥作用，请说出

实验思路(提示)EDTA的作用是去除与其临接部位的Ga2+玉米胚根乙组甲组植物生长发育的整体调控高等植物是由很多细胞组成的高度复杂的有机体，它的正常生长发育需要各个器官、组织、细胞之间的协调和

配合。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。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