5.4+環(huán)境參與調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)課件高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修1

第五章

植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)第4節(jié)

環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)光重力溫度問(wèn)題探討種子萌發(fā)后，根向地生長(zhǎng)。如果將幼苗橫過(guò)來(lái)，莖會(huì)彎曲向上生長(zhǎng)，根則彎曲向下生長(zhǎng)。討論：1.莖和根的生長(zhǎng)是受哪種因素調(diào)節(jié)的？是由重力因素調(diào)節(jié)的。根和莖很可能會(huì)繼續(xù)橫向生長(zhǎng)，因?yàn)樘罩袔缀鯖](méi)有重力。2.如果將該幼苗橫放在太空中的“天宮二號(hào)”內(nèi)，它的根、莖可能會(huì)怎樣生長(zhǎng)？為什么？一、光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)1.實(shí)例①光對(duì)種子萌發(fā)的影響煙草種子洋蔥種子有光才能萌發(fā)有光萌發(fā)好些無(wú)光才能萌發(fā)(光抑制種子萌發(fā))如：煙草、萵苣如：早熟禾、毛蕊花如：洋蔥、番茄種子較小討論1：光照是為種子萌發(fā)提供能量嗎？不是,光參與調(diào)節(jié)許多植物的種子萌發(fā)過(guò)程。一、光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)1.實(shí)例②光對(duì)植物形態(tài)構(gòu)建的影響黃豆種子無(wú)光有光豆芽莖伸長(zhǎng)，出現(xiàn)彎鉤，不含葉綠素豆苗莖伸長(zhǎng)減慢彎鉤伸展合成葉綠素討論2：從豆芽到豆苗，光對(duì)植物的顏色和形態(tài)有什么影響嗎？光既促進(jìn)葉綠素的合成從而使豆苗變綠，也影響豆苗的形態(tài)。③光對(duì)植物開(kāi)花的影響短日植物長(zhǎng)日植物日中性植物日照必須長(zhǎng)于某個(gè)日照長(zhǎng)度才能開(kāi)花。如：菠菜、小麥、胡蘿卜、洋蔥、甜菜、油菜等。植物的開(kāi)花與晝夜長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。如：黃瓜、向日葵、番茄等。菊水稻菠菜向日葵日照必須短于某個(gè)日照長(zhǎng)度才能開(kāi)花。如：水稻、甘蔗、大豆、菊花等。有些植物開(kāi)花與晝夜時(shí)長(zhǎng)有關(guān)。結(jié)論：很多植物的開(kāi)花都與光周期的季節(jié)性變化有著極為顯著的關(guān)系。生物體對(duì)光周期的生理反應(yīng)，稱(chēng)為光周期現(xiàn)象。討論3：有些植物根據(jù)晝夜長(zhǎng)短“決定”是否開(kāi)花，是哪種環(huán)境因素在起作用？這與植物激素的分泌有關(guān)系嗎？是光照時(shí)長(zhǎng)(黑暗時(shí)長(zhǎng))在起作用；與植物激素的分泌有關(guān)。討論4：種子發(fā)芽，植株生長(zhǎng)、開(kāi)花接受光的調(diào)控，是如何體現(xiàn)植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)的？

萌發(fā)需要光照的種子一般較小，這是對(duì)環(huán)境的適應(yīng)——萌發(fā)后能立即進(jìn)行光合作用，從而避免在無(wú)光條件下萌發(fā)后“餓死”

植株在生長(zhǎng)、開(kāi)花過(guò)程種，跟隨著光照的節(jié)奏，能保證生命活動(dòng)的正常進(jìn)行，能保證正常地繁衍后代，這也是植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。結(jié)論:一個(gè)周期中連續(xù)黑暗時(shí)間決定是否開(kāi)花。長(zhǎng)日照植物開(kāi)花原因不是光照總時(shí)長(zhǎng)滿(mǎn)足其要求，而是滿(mǎn)足了短夜條件。『拓展應(yīng)用1』光調(diào)節(jié)植物開(kāi)花的具體機(jī)制短日照植物不開(kāi)花，因?yàn)楹诎禃r(shí)長(zhǎng)不能滿(mǎn)足其要求

，暗期越長(zhǎng)，開(kāi)花越早?！菊n堂練習(xí)】1.某種長(zhǎng)日植物開(kāi)花的臨界日長(zhǎng)是15小時(shí)，在下列光周期中，此長(zhǎng)日植物不能正常開(kāi)花的是()A.16h光照/8h黑暗B.14h光照/10h黑暗C.8h光照/8h黑暗/閃光/8h黑暗D.4h光照/8h黑暗/4h光照/8h黑暗B連續(xù)黑暗時(shí)間短于9小時(shí)&2&

長(zhǎng)日照植物與短日照植物的區(qū)分長(zhǎng)日照植物和短日照植物的開(kāi)花與日照時(shí)長(zhǎng)并無(wú)直接關(guān)系，連續(xù)的黑暗時(shí)長(zhǎng)會(huì)直接決定其開(kāi)花與否。即促進(jìn)長(zhǎng)日照植物的開(kāi)花并不需要延長(zhǎng)日照時(shí)長(zhǎng)，只要在連續(xù)的黑暗中給予短時(shí)間的光照，將連續(xù)的黑暗時(shí)長(zhǎng)縮短至某一臨界值以下就可以了；而對(duì)于短日照植物，只需延長(zhǎng)連續(xù)黑暗的時(shí)間即可。所以長(zhǎng)日照植物也叫短夜植物，短日照植物也叫長(zhǎng)夜植物。2.長(zhǎng)日照植物和短日照植物的臨界日長(zhǎng)（夜長(zhǎng)）根據(jù)物種不同而不同，并不是嚴(yán)格的12小時(shí)。一、光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)實(shí)例：光對(duì)種子萌發(fā)的影響光對(duì)植物形態(tài)構(gòu)建的影響光對(duì)植物開(kāi)花的影響植物的向光性光作為一種信號(hào)，影響、調(diào)控植物生長(zhǎng)、發(fā)育的全過(guò)程。1.光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的兩種作用※(1)光是植物進(jìn)行__________的____________；(2)光作為一種_____，_____、____植物生長(zhǎng)、發(fā)育的全過(guò)程；光合作用能量來(lái)源信號(hào)影響調(diào)控

思考：植物如何感知光信號(hào)？植物具有能接受光信號(hào)的分子，例如:光敏色素(3)吸收光的類(lèi)型:蛋白質(zhì)(色素—蛋白復(fù)合體)植物的各個(gè)部位，其中在分生組織的細(xì)胞內(nèi)比較豐富。主要是紅光和遠(yuǎn)紅光。2.植物具有接受光信號(hào)的分子——光敏色素(其中的一種)(1)化學(xué)本質(zhì):(2)分布:(4)其它分子：_____________________________________________________；環(huán)境中的_____________，對(duì)于植物的生長(zhǎng)發(fā)育來(lái)說(shuō)，是非常關(guān)鍵的。感受藍(lán)光的受體（隱花素：主要吸收藍(lán)光和近紫外光）紅光、藍(lán)光光敏色素：感光區(qū)域酶活性區(qū)域具有光受體活性，感知光信號(hào)具有酶活性，控制代謝過(guò)程主要吸收紅光和遠(yuǎn)紅光光受體向光素隱花色素光敏色素UV-B受體藍(lán)光受體主要吸收藍(lán)光相關(guān)信息：植物體內(nèi)除了光敏色素，還有感受藍(lán)光的受體。可以認(rèn)為，環(huán)境中的紅光、藍(lán)光，對(duì)于植物的生長(zhǎng)發(fā)育來(lái)說(shuō)，是非常關(guān)鍵的。Q1：光敏色素感知紅光和遠(yuǎn)紅光有什么不同？生理鈍化型生理激活型光敏色素的結(jié)構(gòu)發(fā)生可逆性變化Q2：光敏色素感知光信號(hào)后，細(xì)胞發(fā)生了什么反應(yīng)？感受信號(hào)傳導(dǎo)信號(hào)發(fā)生反應(yīng)光敏色素被激活，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)導(dǎo)，傳遞到細(xì)胞核內(nèi)DNA細(xì)胞核內(nèi)特定基因的轉(zhuǎn)錄變化RNA翻譯表現(xiàn)出生物學(xué)效應(yīng)3.光調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的反應(yīng)機(jī)制※Ⅰ.光敏色素被激活，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

Ⅱ.信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)導(dǎo)，傳遞到細(xì)胞核內(nèi)Ⅲ.細(xì)胞核內(nèi)特定基因的表達(dá)Ⅳ.表現(xiàn)出生物學(xué)效應(yīng)合成了一些蛋白質(zhì)，改變激素的量等細(xì)胞水平：伸長(zhǎng)、分裂、分化、衰老等器官水平：種子萌發(fā)、生長(zhǎng)、開(kāi)花、結(jié)果等一、光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)2.光調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的反應(yīng)機(jī)制②反應(yīng)機(jī)制感受信號(hào)RNADNA翻譯(2)(3)(1)(4)傳導(dǎo)信號(hào)發(fā)生反應(yīng)光敏色素光(1)光敏色素被激活，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。(2)信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)導(dǎo)，傳遞到細(xì)胞核內(nèi)。(3)細(xì)胞核內(nèi)特定基因的轉(zhuǎn)錄變化(4)表現(xiàn)出生物學(xué)效應(yīng)光光敏色素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因表達(dá)生物學(xué)效應(yīng)信息分子信息分子受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程特定基因表達(dá)產(chǎn)生相應(yīng)效應(yīng)生長(zhǎng)素生長(zhǎng)素受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因表達(dá)生物學(xué)效應(yīng)光既能作為植物細(xì)胞的能量來(lái)源，又能通過(guò)影響光敏色素等蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，引起光信號(hào)傳導(dǎo)，改變細(xì)胞激素水平和基因表達(dá)水平。植物激素與光的機(jī)制對(duì)比（調(diào)節(jié)本質(zhì)上是對(duì)基因程序性表達(dá)的調(diào)控）【拓展】比較光合色素和光敏色素光合色素光敏色素分布化學(xué)本質(zhì)※性質(zhì)吸收光譜合成條件功能※葉綠體類(lèi)囊體薄膜復(fù)雜有機(jī)物(葉綠素含鎂)不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑主要吸收紅光和藍(lán)紫光需要光吸收、利用和轉(zhuǎn)換光能各個(gè)部位色素—蛋白復(fù)合體易溶于水主要吸收紅光和遠(yuǎn)紅光不需要光傳遞光信號(hào)，引起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)2.下圖是某光照條件下光促進(jìn)與抑制擬南芥種子萌發(fā)的作用光譜，有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.不同波長(zhǎng)的光對(duì)擬南芥種子萌發(fā)所起的調(diào)控作用不同B.波長(zhǎng)Ⅰ和Ⅱ區(qū)域的光照對(duì)擬南芥種子萌發(fā)的作用效果較為顯著C.圖中顯示藍(lán)光比紅光對(duì)擬南芥種子萌發(fā)的抑制作用顯著D.隨著波長(zhǎng)的增加，光對(duì)擬南芥種子萌發(fā)表現(xiàn)出短波長(zhǎng)促進(jìn)種子萌發(fā)，長(zhǎng)波長(zhǎng)抑制種子萌發(fā)的特點(diǎn)【課堂練習(xí)】C【課堂練習(xí)】課本P1091.科學(xué)家用紅光和紅外線(xiàn)依次照射的方法，對(duì)一批萵苣種子進(jìn)行處理，然后置于黑暗處。一段時(shí)間后，這些萵苣種子的發(fā)芽情況如下表所示。組別光照射處理方式發(fā)芽情況對(duì)照組無(wú)光照不發(fā)芽組1紅光發(fā)芽組2紅光→紅外光不發(fā)芽組3紅光→紅外光→紅光發(fā)芽組4紅光→紅外光→紅光→紅外光不發(fā)芽(1)由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出什么結(jié)論？紅光促進(jìn)萵苣種子發(fā)芽，紅外光抑制萵苣種子發(fā)芽若反復(fù)使用紅光和遠(yuǎn)紅光，其作用效果取決于最后一次處理的光質(zhì)?！菊n堂練習(xí)】課本P109組別光照射處理方式發(fā)芽情況對(duì)照組無(wú)光照不發(fā)芽組1紅光發(fā)芽組2紅光→紅外光不發(fā)芽組3紅光→紅外光→紅光發(fā)芽組4紅光→紅外光→紅光→紅外光不發(fā)芽(2)萵苣種子對(duì)紅光的反應(yīng)遠(yuǎn)比紅外光敏感，如果經(jīng)過(guò)紅光和紅外光處理后，將萵苣種子置于自然光下而不是黑暗條件下，萵苣種子的發(fā)芽情況會(huì)如何？

萵苣種子會(huì)發(fā)芽，因?yàn)樽匀还獍t光和紅外光，再加上萵苣種子對(duì)紅光敏感，因此在自然光照射下會(huì)發(fā)芽。拓展：光敏色素PrPfr紅光遠(yuǎn)紅光光敏色素2種類(lèi)型（近代研究認(rèn)為還有若干中間型）：紅光吸收型（Pr）：①黑暗中合成并積累，②最大吸收峰在666納米；遠(yuǎn)紅光吸收型（Pfr）：①在紅光或白光照射下，大多數(shù)Pr轉(zhuǎn)變?yōu)镻fr，

②最大吸收峰在730納米思考：黃化幼苗中光敏色素_________________________有Pr無(wú)Pfr轉(zhuǎn)化關(guān)系照射紅光后:__________；照射遠(yuǎn)紅光后:________Pr→PfrPfr→Pr黑暗條件下：__________________________________________________________________Pfr逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镻r，或是Pfr降解而減少，使Pfr/Pr的值降低光敏色素在非活性狀態(tài)下定位于細(xì)胞質(zhì)中，在轉(zhuǎn)化為活性Pfr狀態(tài)后易位到細(xì)胞核中思考·討論1.樹(shù)木的年輪與季節(jié)的溫度變化有什么直接關(guān)系？年輪的形成，是樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)一年中不同時(shí)期環(huán)境溫度反應(yīng)的結(jié)果。2.有的植物需要經(jīng)過(guò)春化作用才能開(kāi)花，這對(duì)于它們適應(yīng)所生存的環(huán)境有什么意義？這樣可以避免出現(xiàn)冬季來(lái)臨之前開(kāi)花從而無(wú)法正常結(jié)果的情況。二、參與調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)的其他環(huán)境因素資料

溫帶地區(qū)，樹(shù)木年復(fù)一年的加粗，構(gòu)成一圈圈的年輪，表現(xiàn)出季節(jié)周期性變化。年輪出現(xiàn)的原因是：春夏季細(xì)胞分裂快、細(xì)胞體積大，在樹(shù)干上形成顏色較淺的帶。秋冬季細(xì)胞分裂慢、細(xì)胞體積較小，樹(shù)干上形成顏色較深的帶。二、參與調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)的其他環(huán)境因素思考：樹(shù)木的年輪與季節(jié)的溫度變化有什么直接關(guān)系？年輪的形成，是樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)一年中不同時(shí)期環(huán)境溫度反應(yīng)的結(jié)果。資料2有些植物在生長(zhǎng)需要經(jīng)歷一段時(shí)期的低溫之后才能開(kāi)花（春化作用）。冬小麥、冬大麥、蕙蘭就是這樣。冬小麥(1)定義：有些植物經(jīng)一定時(shí)間的

促進(jìn)植物開(kāi)花的作用低溫誘導(dǎo)(3)經(jīng)過(guò)春化作用才開(kāi)花的適應(yīng)性意義：區(qū)分出現(xiàn)的適宜溫度，避免植物在冬季來(lái)臨前開(kāi)花，導(dǎo)致無(wú)法正常結(jié)果。（春化作用的溫度0℃—10℃之間；與表觀遺傳的關(guān)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:冬小麥、冬大麥、蕙蘭、蘿卜、白菜等。(4)可能的機(jī)制：莖尖感受到低溫的刺激植物通過(guò)形成春化素，刺激植物開(kāi)花植物體內(nèi)赤霉素含量升高，刺激植物開(kāi)花

實(shí)驗(yàn)證明，一些需要春化的植物未經(jīng)低溫處理而施用赤霉素，也能開(kāi)花。(5)溫度對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)其它實(shí)例①溫度可以通過(guò)影響

、植株生長(zhǎng)、開(kāi)花結(jié)果和葉的衰老、脫落等生命活動(dòng)參與調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。②隨著晝夜交替，氣溫_________，植物的______也會(huì)有______和______之分。③植物分布的

很大程度上由溫度決定。種子萌發(fā)地域性資料2補(bǔ)充秋末冬春的低溫是誘導(dǎo)開(kāi)花的必要條件。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，低溫能促進(jìn)冬小麥體內(nèi)赤霉素含量增加。這說(shuō)明什么？溫度可以影響植物激素的合成影響植物生長(zhǎng)發(fā)育。未經(jīng)低溫處理的冬小麥，如果施用適宜的赤霉素也可以誘導(dǎo)開(kāi)花?；ㄆ谡{(diào)控除了光照處理，也可以采用溫度處理，生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理。午高夜低代謝旺盛緩慢3.重力參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)(1)作用：調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育和___________。(2)作用機(jī)制：形態(tài)建成植物的根、莖中具有感受重力的物質(zhì)和細(xì)胞將重力信號(hào)轉(zhuǎn)換成運(yùn)輸生長(zhǎng)素的信號(hào)造成生長(zhǎng)素分布不均衡調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)方向

植物的根、莖中具有感受重力的物質(zhì)和細(xì)胞，可以將______信號(hào)轉(zhuǎn)換成___________的信號(hào)。①重力感受細(xì)胞：富含淀粉體的細(xì)胞，又稱(chēng)平衡石細(xì)胞重力重力淀粉體(3)淀粉——平衡石假說(shuō)：重力運(yùn)輸生長(zhǎng)素教材P108②重力作用機(jī)制：重力平衡石細(xì)胞中淀粉體沿重力方向下沉刺激內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+Ca2+與特定的蛋白質(zhì)結(jié)合，激活細(xì)胞底部的鈣泵和生長(zhǎng)素泵使近地側(cè)生長(zhǎng)素濃度高于遠(yuǎn)地側(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程（均為ATP驅(qū)動(dòng)泵）促進(jìn)生長(zhǎng)抑制生長(zhǎng)皮層中柱根冠淀粉體平衡石細(xì)胞→感受重力的部

位在根冠

在根冠、胚芽鞘尖和莖的內(nèi)皮層細(xì)胞中有比重比較大的淀粉體分布，受重力影響而沉積在細(xì)胞(平衡細(xì)胞)底部，起平衡石的作用。

根橫放時(shí)，淀粉體下沉在細(xì)胞近地側(cè)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合后活化Ca2+泵和IAA泵（均為ATP驅(qū)動(dòng)泵），使近地側(cè)積累較多的Ca2+和IAA。知識(shí)拓展—淀粉-平衡石假說(shuō)IAAIAAIAAIAAIAACa2+Ca2+Ca2+淀粉體柱細(xì)胞中柱根冠IAAIAAIAAIAACa2+Ca2+Ca2+根的中柱：向頂運(yùn)輸（極性運(yùn)輸）根的皮層：向基運(yùn)輸（非極性運(yùn)輸）皮層-根頂部根基部例：“淀粉平衡石假說(shuō)"認(rèn)為根向地生長(zhǎng)的原因是在根冠中存在一種平衡細(xì)胞，含有能感受重力刺激的淀粉體。當(dāng)植株橫放時(shí)，平衡細(xì)胞的生命活動(dòng)如下圖所示，①~④是調(diào)節(jié)過(guò)程。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放鈣離子的量會(huì)影響鈣調(diào)蛋白的激活數(shù)量。下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A．切除根冠后，幼根的向地生長(zhǎng)會(huì)受到抑制B．淀粉體最終將重力信號(hào)轉(zhuǎn)變成運(yùn)輸生長(zhǎng)素的信號(hào)C．生長(zhǎng)素泵功能的正常進(jìn)行依賴(lài)被激活的鈣調(diào)蛋白D．當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中初始鈣離子水平較低時(shí)，根橫放時(shí)其向地性程度增強(qiáng)D四、植物生長(zhǎng)發(fā)育的整體調(diào)控2植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控是由______________、_________和環(huán)境因素調(diào)節(jié)共同完成。環(huán)境因素（光、溫度和重力等）植物激素基因表達(dá)植物生長(zhǎng)發(fā)育共同調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控激素調(diào)節(jié)1.高等植物是由許多細(xì)胞組成的高度復(fù)雜的有機(jī)體，它的正常生長(zhǎng)發(fā)育需要各個(gè)______________________之間的協(xié)調(diào)和配合。器官、組織、細(xì)胞【課堂練習(xí)】1.自然條件下，冬小麥?zhǔn)窃陬^一年秋季萌發(fā)，以營(yíng)養(yǎng)體(長(zhǎng)出根、莖、葉的植物體)過(guò)冬，第二年夏初開(kāi)花和結(jié)實(shí)。秋末冬春的低溫是誘導(dǎo)開(kāi)花的必要條件。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)低溫能促使冬小麥體內(nèi)赤霉素含量增加，說(shuō)明()A.未經(jīng)過(guò)低溫處理的冬小麥，如果施用適宜濃度的赤霉素也能誘導(dǎo)開(kāi)花B.赤霉素等植物激素控制著植物的生命活動(dòng)C.赤霉素直接參與細(xì)胞內(nèi)的代謝活