5.4+环境参与调节植物的生命活动课件高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

第五章

植物生命活动的调节第4节

环境因素参与调节植物的生命活动光重力温度问题探讨种子萌发后，根向地生长。如果将幼苗横过来，茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长。讨论：1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？是由重力因素调节的。根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎没有重力。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？一、光对植物生长发育的调节1.实例①光对种子萌发的影响烟草种子洋葱种子有光才能萌发有光萌发好些无光才能萌发(光抑制种子萌发)如：烟草、莴苣如：早熟禾、毛蕊花如：洋葱、番茄种子较小讨论1：光照是为种子萌发提供能量吗？不是,光参与调节许多植物的种子萌发过程。一、光对植物生长发育的调节1.实例②光对植物形态构建的影响黄豆种子无光有光豆芽茎伸长，出现弯钩，不含叶绿素豆苗茎伸长减慢弯钩伸展合成叶绿素讨论2：从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响吗？光既促进叶绿素的合成从而使豆苗变绿，也影响豆苗的形态。③光对植物开花的影响短日植物长日植物日中性植物日照必须长于某个日照长度才能开花。如：菠菜、小麦、胡萝卜、洋葱、甜菜、油菜等。植物的开花与昼夜长短无关。如：黄瓜、向日葵、番茄等。菊水稻菠菜向日葵日照必须短于某个日照长度才能开花。如：水稻、甘蔗、大豆、菊花等。有些植物开花与昼夜时长有关。结论：很多植物的开花都与光周期的季节性变化有着极为显著的关系。生物体对光周期的生理反应，称为光周期现象。讨论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？是光照时长(黑暗时长)在起作用；与植物激素的分泌有关。讨论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？

萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应——萌发后能立即进行光合作用，从而避免在无光条件下萌发后“饿死”

植株在生长、开花过程种，跟随着光照的节奏，能保证生命活动的正常进行，能保证正常地繁衍后代，这也是植物对环境的适应。结论:一个周期中连续黑暗时间决定是否开花。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。『拓展应用1』光调节植物开花的具体机制短日照植物不开花，因为黑暗时长不能满足其要求

，暗期越长，开花越早。【课堂练习】1.某种长日植物开花的临界日长是15小时，在下列光周期中，此长日植物不能正常开花的是()A.16h光照/8h黑暗B.14h光照/10h黑暗C.8h光照/8h黑暗/闪光/8h黑暗D.4h光照/8h黑暗/4h光照/8h黑暗B连续黑暗时间短于9小时&2&

长日照植物与短日照植物的区分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，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。一、光对植物生长发育的调节实例：光对种子萌发的影响光对植物形态构建的影响光对植物开花的影响植物的向光性光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。1.光对植物生长发育的两种作用※(1)光是植物进行__________的____________；(2)光作为一种_____，_____、____植物生长、发育的全过程；光合作用能量来源信号影响调控

思考：植物如何感知光信号？植物具有能接受光信号的分子，例如:光敏色素(3)吸收光的类型:蛋白质(色素—蛋白复合体)植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。主要是红光和远红光。2.植物具有接受光信号的分子——光敏色素(其中的一种)(1)化学本质:(2)分布:(4)其它分子：_____________________________________________________；环境中的_____________，对于植物的生长发育来说，是非常关键的。感受蓝光的受体（隐花素：主要吸收蓝光和近紫外光）红光、蓝光光敏色素：感光区域酶活性区域具有光受体活性，感知光信号具有酶活性，控制代谢过程主要吸收红光和远红光光受体向光素隐花色素光敏色素UV-B受体蓝光受体主要吸收蓝光相关信息：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。Q1：光敏色素感知红光和远红光有什么不同？生理钝化型生理激活型光敏色素的结构发生可逆性变化Q2：光敏色素感知光信号后，细胞发生了什么反应？感受信号传导信号发生反应光敏色素被激活，结构发生变化信号经过转导，传递到细胞核内DNA细胞核内特定基因的转录变化RNA翻译表现出生物学效应3.光调控植物生长发育的反应机制※Ⅰ.光敏色素被激活，结构发生变化

Ⅱ.信号经过转导，传递到细胞核内Ⅲ.细胞核内特定基因的表达Ⅳ.表现出生物学效应合成了一些蛋白质，改变激素的量等细胞水平：伸长、分裂、分化、衰老等器官水平：种子萌发、生长、开花、结果等一、光对植物生长发育的调节2.光调控植物生长发育的反应机制②反应机制感受信号RNADNA翻译(2)(3)(1)(4)传导信号发生反应光敏色素光(1)光敏色素被激活，结构发生变化。(2)信号经过转导，传递到细胞核内。(3)细胞核内特定基因的转录变化(4)表现出生物学效应光光敏色素信号转导基因表达生物学效应信息分子信息分子受体信号转导过程特定基因表达产生相应效应生长素生长素受体信号转导基因表达生物学效应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，改变细胞激素水平和基因表达水平。植物激素与光的机制对比（调节本质上是对基因程序性表达的调控）【拓展】比较光合色素和光敏色素光合色素光敏色素分布化学本质※性质吸收光谱合成条件功能※叶绿体类囊体薄膜复杂有机物(叶绿素含镁)不溶于水，易溶于有机溶剂主要吸收红光和蓝紫光需要光吸收、利用和转换光能各个部位色素—蛋白复合体易溶于水主要吸收红光和远红光不需要光传递光信号，引起信号转导2.下图是某光照条件下光促进与抑制拟南芥种子萌发的作用光谱，有关说法错误的是()A.不同波长的光对拟南芥种子萌发所起的调控作用不同B.波长Ⅰ和Ⅱ区域的光照对拟南芥种子萌发的作用效果较为显著C.图中显示蓝光比红光对拟南芥种子萌发的抑制作用显著D.随着波长的增加，光对拟南芥种子萌发表现出短波长促进种子萌发，长波长抑制种子萌发的特点【课堂练习】C【课堂练习】课本P1091.科学家用红光和红外线依次照射的方法，对一批莴苣种子进行处理，然后置于黑暗处。一段时间后，这些莴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→红外光不发芽组3红光→红外光→红光发芽组4红光→红外光→红光→红外光不发芽(1)由上述实验结果可以得出什么结论？红光促进莴苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽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。【课堂练习】课本P109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→红外光不发芽组3红光→红外光→红光发芽组4红光→红外光→红光→红外光不发芽(2)莴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，将莴苣种子置于自然光下而不是黑暗条件下，莴苣种子的发芽情况会如何？

莴苣种子会发芽，因为自然光包含红光和红外光，再加上莴苣种子对红光敏感，因此在自然光照射下会发芽。拓展：光敏色素PrPfr红光远红光光敏色素2种类型（近代研究认为还有若干中间型）：红光吸收型（Pr）：①黑暗中合成并积累，②最大吸收峰在666纳米；远红光吸收型（Pfr）：①在红光或白光照射下，大多数Pr转变为Pfr，

②最大吸收峰在730纳米思考：黄化幼苗中光敏色素_________________________有Pr无Pfr转化关系照射红光后:__________；照射远红光后:________Pr→PfrPfr→Pr黑暗条件下：__________________________________________________________________Pfr逐渐转变为Pr，或是Pfr降解而减少，使Pfr/Pr的值降低光敏色素在非活性状态下定位于细胞质中，在转化为活性Pfr状态后易位到细胞核中思考·讨论1.树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？年轮的形成，是树木生长对一年中不同时期环境温度反应的结果。2.有的植物需要经过春化作用才能开花，这对于它们适应所生存的环境有什么意义？这样可以避免出现冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。二、参与调节植物生命活动的其他环境因素资料

温带地区，树木年复一年的加粗，构成一圈圈的年轮，表现出季节周期性变化。年轮出现的原因是：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。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。二、参与调节植物生命活动的其他环境因素思考：树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？年轮的形成，是树木生长对一年中不同时期环境温度反应的结果。资料2有些植物在生长需要经历一段时期的低温之后才能开花（春化作用）。冬小麦、冬大麦、蕙兰就是这样。冬小麦(1)定义：有些植物经一定时间的

促进植物开花的作用低温诱导(3)经过春化作用才开花的适应性意义：区分出现的适宜温度，避免植物在冬季来临前开花，导致无法正常结果。（春化作用的温度0℃—10℃之间；与表观遗传的关系;赤霉素能代替春化作用）2.春化作用(2)具有春化作用的植物:冬小麦、冬大麦、蕙兰、萝卜、白菜等。(4)可能的机制：茎尖感受到低温的刺激植物通过形成春化素，刺激植物开花植物体内赤霉素含量升高，刺激植物开花

实验证明，一些需要春化的植物未经低温处理而施用赤霉素，也能开花。(5)温度对植物生长发育的调节其它实例①温度可以通过影响

、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。②随着昼夜交替，气温_________，植物的______也会有______和______之分。③植物分布的

很大程度上由温度决定。种子萌发地域性资料2补充秋末冬春的低温是诱导开花的必要条件。经研究发现，低温能促进冬小麦体内赤霉素含量增加。这说明什么？温度可以影响植物激素的合成影响植物生长发育。未经低温处理的冬小麦，如果施用适宜的赤霉素也可以诱导开花。花期调控除了光照处理，也可以采用温度处理，生长调节剂处理。午高夜低代谢旺盛缓慢3.重力参与植物生长发育的调节(1)作用：调节植物生长发育和___________。(2)作用机制：形态建成植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞将重力信号转换成运输生长素的信号造成生长素分布不均衡调节植物的生长方向

植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将______信号转换成___________的信号。①重力感受细胞：富含淀粉体的细胞，又称平衡石细胞重力重力淀粉体(3)淀粉——平衡石假说：重力运输生长素教材P108②重力作用机制：重力平衡石细胞中淀粉体沿重力方向下沉刺激内质网释放Ca2+Ca2+与特定的蛋白质结合，激活细胞底部的钙泵和生长素泵使近地侧生长素浓度高于远地侧信号转导过程（均为ATP驱动泵）促进生长抑制生长皮层中柱根冠淀粉体平衡石细胞→感受重力的部

位在根冠

在根冠、胚芽鞘尖和茎的内皮层细胞中有比重比较大的淀粉体分布，受重力影响而沉积在细胞(平衡细胞)底部，起平衡石的作用。

根横放时，淀粉体下沉在细胞近地侧的内质网上，诱导内质网释放Ca2+到细胞质基质，Ca2+与钙调蛋白结合后活化Ca2+泵和IAA泵（均为ATP驱动泵），使近地侧积累较多的Ca2+和IAA。知识拓展—淀粉-平衡石假说IAAIAAIAAIAAIAACa2+Ca2+Ca2+淀粉体柱细胞中柱根冠IAAIAAIAAIAACa2+Ca2+Ca2+根的中柱：向顶运输（极性运输）根的皮层：向基运输（非极性运输）皮层-根顶部根基部例：“淀粉平衡石假说"认为根向地生长的原因是在根冠中存在一种平衡细胞，含有能感受重力刺激的淀粉体。当植株横放时，平衡细胞的生命活动如下图所示，①~④是调节过程。内质网释放钙离子的量会影响钙调蛋白的激活数量。下列叙述错误的是（

）A．切除根冠后，幼根的向地生长会受到抑制B．淀粉体最终将重力信号转变成运输生长素的信号C．生长素泵功能的正常进行依赖被激活的钙调蛋白D．当内质网中初始钙离子水平较低时，根横放时其向地性程度增强D四、植物生长发育的整体调控2植物生长发育的调控是由______________、_________和环境因素调节共同完成。环境因素（光、温度和重力等）植物激素基因表达植物生长发育共同调控基因表达调控激素调节1.高等植物是由许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______________________之间的协调和配合。器官、组织、细胞【课堂练习】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