高中生物：第三节 植物对多种环境信号做出反应

第三节植物对多种环境信号做出反应

课程内容标准核心素养对接

(1)生命观念、科学探究一一结合实例分

析温度、重力等其他环境因素也参与调

(1)概述其他因素参与植物生命活动的

节植物的生长发育；

调节，如光、重力和温度等；

(2)科学思维、社会责任——基于植物激

⑵查找植物激素在生产中应用的相关

素在生产生活中应用的相关资料，结合

资料。

植物激素和其他因素对植物生命活动的

调节，分析并尝试提出生产实践方案。

课前，自主预习自主梳理充基础

知识点1向性运动是植物对环境信号做出的生长反应

1.向性运动的定义、方向与实例

植物受到光、重力等有方向性的环

-境刺激而引起的生长运动，是植物

对环境信号的一种生长反应

-生长的方向取决于外界刺激的方向

向光性和向重力性

根的正向W力性和差的负向净力性

2.根的正向重力性

⑴感受重力部位：根冠细胞。

(2)不对称生长部位：伸长区细胞。

⑶信号分子：一般认为与生长素有关。

(4)根的正向重力性的解释

根横放时，要刺激内质网

►蚯沉降蓟■释放Ca?+到

/缅丽底部细胞质1

美指位于报通知胞中的淀粉怵激活细胞

报时生长磊农友十分权感，下侧高底部的转

浓度的生衰,文苏科制细胞生长工泵和生长

1蠹1

横放根下侧

下侧生长速

的生长素浓

度比上侧慢

弯度高于上侧

曲

知识点2植物的生殖受到光周期及温度的调控

1.光周期对植物开花的影响

，了引一天"A•内冬农的相时长度

田冈生物体4光周期的生理反应，称为光

遇到周期现象

八j傅圜叶工”……f犯胞中令有感至光周

倜-也朗的无秋色9

血［域］_植物的开花与日照长度无关，而是需

部画因J要一定时长的持续夜长

弋何林］叶片感受到光周期刺激，产生成花素,

I机理I-将信息传递到茎尖或叶腋等开花部位

、4

还可能存在一球大分子有机物，如RRMM。冬台缸也多

与it个过徨的存2,住座

2.温度对植物生殖的影响

低温诱导植物开花的过程

种子萌发或植株生长的任何时期

-感受低温刺激的部位一般在茎尖

_茎尖感受低温刺激，产生叠色冢,

将信息传递到开花部位二厂

也可能与张富今有关《•一•""

，自查自纠,

(1)根中感受重力的细胞在根尖分生区。(X)

提示根中感受重力的细胞在根冠。

(2)向光性和向重力性都属于向性运动。(J)

(3)植物的开花与日照长度无关，而是需要一定时长的持续夜长。(V)

(4)春化作用中感受低温刺激的部位一般在茎尖。(J)

课中，合作探究任务购重思维

探究点一向性运动是植物对环境信号做出的生长反应

，情境探疑

L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，如下图所示。请分析回答下列问题：

(1)决定上述根和茎生长方向的外界刺激是什么？

提示重力。

(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？

提示根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎没有重力。

(3)简单解释植物根向重力性出现的原因。

提示重力作用于水平放置的幼苗，导致根近地侧生长素浓度高于远地侧，但根

对生长素比较敏感，所以近地侧的生长受到抑制，而远地侧的生长受到促进。

(4)根的正向重力性和茎的负向重力性都能体现出生长素生理作用的两重性吗？

提示前者能，后者不能。

⑸根的向地生长和茎的背地生长有什么意义吗？

提示根向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；茎背地生长，可以将

枝条伸向天空，利于吸收阳光进行光合作用。

2.探究根冠对根生长的影响，实验过程如下：

云

母

。。根冠片

ABC

根冠对根生长影响的实验

A组：若根冠完整，根正常生长。

B组：若将根冠一部分切除，根向有根冠的一侧弯曲生长。

c组：若用云母片将根一侧部分阻断，根向非阻断的一侧弯曲生长。

⑴该实验说明根冠分泌了什么物质？

提示生长素。

(2)解释B、C两组实验现象出现的原因。

提示B组，根冠分泌的生长素主要运至有根冠侧，导致生长素浓度高，抑制生

长；无根冠侧生长素浓度低，促进生长，根弯向有根冠侧生长。C组，插入的云

母片影响了根冠生长素的向上运输，导致阻断侧生长素浓度低，促进生长，非阻

断侧生长素浓度高抑制生长，根弯向非阻断侧生长。

►•归纳提升

(1)幼苗向光性产生的原因分析

尖端

向

端

尖背光侧北冲

下方

极

光

横/浓度高、健

长

生

单

性

生长

弯

向

引

尖

影

刺

分

素

侧

一

一

一

一

运

素分

曲

端

起

激

运

响\长快一

光

不

布

输

生

布不

输

匀

均

氏

均匀\骤/篇

(2)根的正向重力性与茎的负向重力性

近地侧

抑制生长_根向地

根对生长

一远地侧生长

近地侧生长/素敏感

促进生长

重引素浓度高

力甚远地侧生长

素浓度低、茎对生长近地侧促

f进作用强茎背地

素不敏感

远地侧促生长

进作用弱

［例1］将一大豆幼苗水平放置，由于重力影响生长素在体内的分布，根、茎分别

表现出正向地性和负向地性。如图是根、茎对不同浓度生长素的反应曲线，相关

叙述正确的是()

AC、D两点可分别表示根近地侧和远地侧的生长状况

B.A点对应的浓度下，相应器官的生长速度比B点快

C.与C点相比，。点有更多的生长素直接参与细胞代谢

D.水平放置的幼苗，近地侧生长素浓度高于远地侧体现了生长素的极性运输

答案B

解析根对生长素敏感，茎对生长素不敏感，所以A、3两点所在的曲线表示根

对生长素浓度的反应，C、。两点所在曲线表示茎对生长素浓度的反应，A错误;

据图可知，A点对应的浓度下，相应器官生长单位长度所需时间比3点短，即A

点比3点生长速度快，B正确；植物激素是调节生命活动的信息分子，不直接参

与细胞代谢，C错误；水平放置的幼苗，近地侧生长素浓度高于远地侧体现了生

长素的横向运输，而极性运输是指生长素从形态学的上端运输到形态学的下端，

与重力的影响无关，D错误。

［例2］图甲为一株幼苗水平放置一段时间后的生长情况，图乙为用一定浓度梯度

的生长素类植物生长调节剂溶液处理杆插枝条后生根的情况（其中浓度为0的是

对照组），下列说法错误的是（）

A.图甲中的幼苗根尖产生的生长素极性运输方向从分生区到伸长区

B.图甲中生长素浓度a大于b,c大于d,故b生长快于a,c生长快于d

C.图乙可以判断出促进生根的最适浓度为12ppm

D.图乙实验的结果表明生长素类植物生长调节剂在促进枝条生根方面表现为两

重性

答案C

解析根尖合成的生长素能够从根尖向基部极性运输，即从分生区到伸长区，A

正确；在重力作用下，图甲中的根尖、茎尖处的生长素浓度a大于b,c大于d,

由于根对生长素较为敏感，而茎不敏感，因此b生长快于a,c生长快于d,B正

确；图乙所示实验生长素类植物生长调节剂浓度为4〜12Ppm范围内均为促进生

根，由于浓度梯度较大，无法判断促进生根的最适浓度，C错误；图乙所示实验

生长素类植物生长调节剂浓度为16Ppm的生根量小于对照组，说明该浓度抑制

根的生长，生长素类植物生长调节剂浓度为4〜12Ppm范围内促进生根，体现了

生长素类植物生长调节剂作用的两重性，D正确。

探究点二植物的生殖受到光周期及温度的调控

＞情境探疑

1.“不是花中偏爱菊，此花开尽更无花。”菊花是花中四君子之一，多数种类属

于短日植物，科学家为探究菊花感受光的部位，分别做了如图所示的实验。实验

开始前，先去掉菊花顶芽附近的叶片。

甲组：全株接受长日照处理，不开花。

乙组：全株接受短日照处理，开花。

丙组：叶接受短日照处理，顶端长日照处理，开花。

丁组：叶接受长日照处理，顶端短日照处理，不开花。

不开花开花开花不开花

长日照短日照---------------------

甲组乙组丙组丁组

请回答下列问题：

⑴菊花在正常情况下于国庆节前后开花，如果想要其在五一节前后开花，可采

取的措施是。

提示短日照一段时间

(2)实验结果说明了短日植物的感光部位在植物体的哪一部分？

提示实验结果说明了短日植物感光部位是植物的叶片。

(3)根据实验结果猜测，光敏色素可能在植物体的哪些部位产生？

提示在叶等生长旺盛的部位。

(4)黄麻原产于热带和亚热带地区，是春天播种的一年生植物。人们种植黄麻是

为了收获茎秆，剥取纤维。如果将黄麻由原产地北移到华北地区种植，它的开花

时间和产量将分别发生什么变化？

提示华北地区的春天与热带和亚热带相比，白天的光照时间长。黄麻由原产地

引入到华北地区后，开花会延迟，营养生长时间延长，所以黄麻的产量会增加。

2.科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批葛苣种子进行处理，然后置于

暗处。一段时间后，这些葛苣种子的发芽情况如下表所示。

组别光照射处理方式发芽情况

对照组无光照不发芽

组1红光发芽

组2红光一红外光不发芽

组3红光一红外光一红光发芽

红光一红外光一红光一红外

组4不发芽

光

（1）由上述实验结果可以得出什么结论？

提示红光促进葛苣种子发芽，红外光抑制葛苣种子发芽，最后一次光照是红光

则发芽，最后一次是红外光，则不发芽。

（2）葛苣种子对红光的反应远比红外光敏感，如果经过红光和红外光处理后，将

葛苣种子置于自然光下而不是黑暗条件下，葛苣种子的发芽情况会如何？

提示葛苣种子会发芽，因为自然光包含红光和红外光，葛苣种子对红光更敏感，

因此在自然光照射下会发芽。

3.科学研究发现，低温诱导可促进植物开花，该作用称为春化作用。经低温处理

后，植物体内会出现一些新的蛋白质，其中有一种物质称为春化素（植物激素）。

请阅读以下资料并回答相关问题：

资料1白菜等不经低温处理只长叶不开花，赤霉素（Cl9H22。6）能让植株抽苔开

花。

资料2冬小麦燕麦经低温处理后体内赤霉素含量比未处理的多。

资料3赤霉素处理的植株先长叶后开花，春化处理的植株边开花边长叶。

⑴植物的生长发育过程是多种激素相互作用共同调节的，其中促进植物生长方

面与赤霉素有协同作用的植物激素是

___________________________________________（答出两种）。

赤霉素主要引起细胞的________生长，若水稻体内赤霉素含量过高，则易引发

______病。

提示生长素、细胞分裂素伸长恶苗

⑵植物对引起春化作用的低温具有较高的耐受力，主要是因为此时植物体内的

（植物激素）含量相对较高所致。

提示脱落酸

⑶冬小麦经低温处理后体内赤霉素含量增加，赤霉素与春化素是否为同一种物

质？请说明判断的理由。

提示不是。①赤霉素处理的植株先长叶后开花，春化处理的植株边开花边长叶;

②赤霉素的化学本质不是蛋白质，而春化素的化学本质是蛋白质。

►•归纳提升

⑴“二看法”判断光照变化对植物开花的影响

（2）植物生长发育的整体调控

①植物的生长、发育、繁殖、休眠都处在基因选择性表达的调控之下。

②激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。

③激素的产生和分布是基因选择性表达调控的作用，也受到环境因素的影响。

④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

网络调节的结果。

［例3］植物的开花、种子的萌发及休眠都是在一年之中的某一时刻发生的，环境

给植物的信号就是所谓的光周期（昼夜的长短），最显著的就是开花过程，根据开

花与光周期的关联，可以把植物分为短日植物和长日植物，下图是研究某短日植

物的开花与光周期的关系，根据实验分析，错误的是（）

临

界

暗

期

度

的长

日照

不是

，而

长度

间的

断夜

续不

是持

因素

花的

制开

A.控

迟

间推

花时

使开

明会

间照

，夜

季节

开花

临近

植物

短日

B.在

花

迟开

会推

植物

长日

光，

断闪

内不

暗期

则在

物，

日植

成长

物换

验植

将实

C.若

花

天开

在夏

使其

可以

时，

数小

遮光

）每天

植物

（短日

菊花

D.将

C

答案

明

间照

；夜

正确

境，A

暗环

的黑

间断

续不

是持

因素

花的

制开

，控

可知

据图

解析

夜

节，

花季

近开

物临

日植

在短

，因此

开花

而不

环境

短夜

，变为

中断

环境

黑暗

使得

光，长

断闪