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(共19張PPT)
第4節
環境因素參與調節植物的生命活動
SW生老師
種子萌發后，根向地生長、莖背地生長。如果將幼苗橫過來，莖會彎曲向上生長，根則彎曲向下生長。
1.莖和根的生長是受哪種因素調節的？
2.如果將該幼苗橫放在太空中的“天宮二號”內，它的根、莖可能會怎樣生長？為什么？
是由重力因素調節的。
根和莖很可能會繼續橫向生長，因為太空中幾乎沒有重力。
莖向上生長
問題探討
植物的生命活動的調節主要依靠激素調節，同時受環境因素調節。光、溫度、重力對植物生長發育都有調節作用。
光是植物進行光合作用的能量來源，還參與調節植物的生命活動。
01
02
03
光
溫度
重力
一、光對植物生長發育的調節
光在植物生長發育中的調節作用
資料1 少數植物（如煙草和萵苣）的種子，需要在有光的條件下才能萌發。
有些植物（如早熟禾、毛蕊花）的種子在有光條件下萌發的好一些。
還有一些植物（如洋蔥、番茄）的種子萌發則受光的抑制。
研究發現，萌發需要光的種子一般較小，儲藏的營養物質也很少。
思考·討論
資料2 豆芽是在黑暗的環境中培育的，它的細胞中不含葉綠素，莖（實際上很大一部分是下胚軸）比在光下要長很多。豆芽一旦見光，就會發生形態變化并長成豆苗。
豆芽（黑暗中培育）
豆苗見光培育
資料3 很多植物的開花與晝夜長短有關。例如，菠菜只有白天長度超過13小時才開花；菊、水稻則要在白天短于一定的時長才開花。當然，也有不少植物的開花與晝夜長短沒有關系，如黃瓜、棉花、向日葵等。
1.那些需要光才能萌發的種子是需要光照給種子萌發提供能量嗎
不是。
2.從豆芽到豆苗，光對植物的顏色和形態有什么影響
光既促進葉綠素的合成從而使豆苗變成綠色，也會影響豆苗的形態。
3.有些植物根據晝夜長短“決定”是否開花，是哪種環境因素在起作用 這與植物激素的分泌有關系嗎
是光照時長( 黑暗時長)在起作用；與植物激素的分泌有關。
4.種子發芽，植株生長、開花接受光的調控，是如何體現植物對環境的適應的
萌發需要光照的種子一般較小，這是對環境的適應——萌發后能立即進行光合作用，從而避免在無光條件下萌發后“餓死”；植株在生長、開花過程中，跟隨著光照的節奏，能保證生命活動正常進行，能保證正常地繁衍后代，這也是植物對環境的適應。
（1）光是植物進行光合作用的能量來源；
（2）光作為一種信號，影響、調控植物生長、發育的全過程。
在自然界中，種子萌發，植株生長、開花、衰老等等，都會受到光的調控。植物的向光性生長，實際上也是植物對光刺激的反應。
植物能夠對光作出反應，表明植物可以感知光信號，并據此調整生長發育，那么植物是怎樣感受到光照的呢？
1.光對植物生長發育的作用
（1）化學本質：蛋白質（色素——蛋白復合體）
（2）分布：植物的各個部位，其中在分生組織的細胞內比較豐富。
（3）吸收光的類型：主要是紅光和遠紅光。
植物體內除了光敏色素，還有感受藍光的受體。可以認為，環境中的紅光、藍光，對于植物的生長發育來說，是非常關鍵的。
2.光信號傳導的結構基礎之一——光敏色素
(1)感受信號：光敏色素被激活，其結構發生變化
(2)傳導信號：信號經過轉導傳遞到細胞核內
(3)發生反應：細胞核內特定基因轉錄變化
(4)表現出生物學效應：相應mRNA翻譯出特定蛋白質
3.光調控植物生長發育的反應機制
感受信號
傳導信號
發生反應
受到光照射
光敏色素被激活，結構發生變化
信號經過轉導，傳遞到細胞核內
DNA
細胞核內特定基因的轉錄變化
RNA
翻譯
表現出生物學效應
光調控植物生長發育的反應機制
資料1：溫帶地區，樹木年復一年的加粗，構成一圈圈的年輪，表現出季節周期性變化。年輪的形成的原因是：在春夏季細胞分裂快、細胞體積大，在樹干上形成顏色較淺的帶；在秋冬季細胞分裂慢、細胞體積較小，樹干上形成顏色較深的帶。
溫度參與植物生長發育的調節
思考·討論
資料2：有些植物在生長期需要經歷一段時期的低溫之后才能開花。這種經歷低溫誘導促使植物開花的作用，稱為春化作用。冬小麥、冬大麥，蕙蘭等就是這樣。
1、樹木的年輪與季節的溫度變化有什么直接關系
2、有的植物需要經過春化作用才能開花，這對于它們適應所生存的環境有什么意義？
3、關于溫度參與調節植物生長發育的實例，你還能舉出一些嗎？
年輪的形成是樹木生長對一年中不同時期環境溫度反應的結果
避免出現在冬季來臨之前開花從而無法正常結果的情況
光合作用：夏日正午光照充足，但因溫度過高，氣孔關閉，CO2進入葉片受阻，光合作用減弱。
葉片脫落：落葉樹的葉片在秋冬季變黃、脫落。
（1）隨著季節輪回，氣溫周期性變化，植物發芽、開花、落葉、休眠，生命活動的節奏追隨著季節的步伐；
（2）隨著晝夜交替，氣溫午高夜低，植物的代謝也會有旺盛和緩慢之分；
（3）植物的所有生理活動都是在一定的溫度范圍內進行；
（4）溫度可以通過影響種子萌發、植株生長、開花結果和葉的衰老、脫落等生命活動，從而參與調節植物的生長發育；
（5）植物分布的地域性很大程度上就是由溫度決定的。
二、參與調節植物生命活動的其他環境因素
1、溫度
（1）重力是調節植物生長發育和形態建成的重要環境因素。
植物的根、莖中具有感受重力的物質和細胞，可以將重力信號轉換成運輸生長素的信號，造成生長素分布的不均衡，從而調節植物的生長方向。
根向地生長，可以深扎根，利于吸收水分和無機鹽；
莖背地生長，可以將枝條伸向天空，利于吸收陽光進行光合作用
根的向地生長和莖的背地生長有什么意義呢？
2、重力
（2）淀粉—平衡石假說：植物對重力的感受是通過體內一類富含“淀粉體”的細胞，即平衡石細胞來實現的。
重力方向改變
平衡石細胞中的“淀粉體”會沿著重力方向沉降
引起一系列信號分子的改變
如影響生長素的運輸，導致生長素沿著重力刺激的方向不對稱分布
對植物生長產生影響
根尖中的平衡石細胞示意圖
高等植物是由許多細胞組成的高度復雜的有機體，它的正常生長發育需要各個器官、組織和細胞之間的協調和配合。
三、植物生長發育的整體調控
2
激素調節：激素作為信息分子，會影響細胞的基因表達，從而起到調節作用。同時，激素的產生和分布是基因表達調控的結果，也受到環境因素的影響。
1
基因表達調控：植物細胞里儲存著全套基因，但是某個細胞的基因如何表達則會根據需要作調整。
3
環境因素調節：植物響應環境變化，調控基因表達以及激素產生、分布，最終表現在器官和個體水平上的變化。
已有的研究表明：植物的根是靠根冠中的細胞感受重力，從而引起根的向地生長。
提示：實驗可以用剛剛萌發的玉米粒（實際上是穎果，農業上稱為種子）為材料，為了便于觀察，可在培養皿中鋪上濕棉花，將剛萌發的玉米粒放在其中培養。
實驗組：去除根冠的剛剛萌發玉米種子
對照組：完整的剛剛萌發玉米種子
驗證植物根向地性的感受部位在根冠
思考·討論

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