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第5章 植物生命活動的調節
5.4 環境因素參與調節植物的生命活動
情境導入
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？
思考·討論：
2. 如果將該幼苗橫放在太空中的“天宮二號”內，它們的根、莖可能會怎樣生長？為什么？
根和莖很可能會繼續橫向生長，因為太空中幾乎沒有重力。
由重力因素調節的。
3. 根的向地生長和莖的背地生長有什么意義呢？
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。
莖向上生長
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、水對植物生長發育都有調節作用。
【探究一】光對植物生長發育的調節
【回顧】光在光合作用中是能量的主要來源
葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光。
胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。
質疑：
光在植物的向光性中起什么作用？
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。
資料1
②有些植物的種子在有光條件下萌發的更好（如早熟稻、毛蕊花）。
一、光對植物生長發育的調節
任務一：分析光對植物生長發育的調節機制
1.光影響種子萌發
③有些植物種子的萌發，則受光的抑制（如洋蔥、番茄）。
思考：萌發需要光的種子一般較_____(小/大) ，儲藏的營養物質較___（多 /少）。
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。推測：光本身是植物萌發過程中的一種調節因子。
資料1
小
少
思考：各種顏色（波長）的光均能促進萵苣種子萌發嗎？
一、光對植物生長發育的調節
資料3　豆芽是在黑暗的環境中培育的，細胞中不含葉綠素，莖比在光下要長很多。豆芽一旦見光，就會發生形態變化并長成豆苗。
豆芽：無光條件
豆苗：有光條件
思考：從豆芽到豆苗，光對植物的顏色和形態有什么影響？
光既促使葉綠素的合成從而使豆苗變成綠色，也會影響豆苗的形態。
結論：光影響植物的顏色和形態建成。
2.光影響植物的顏色和形態
① 很多植物的開花與晝夜長短有關。
白天長度超過13小時才開花
白天短于一定時長才開花
菊
水稻
菠菜
② 很多植物的開花與晝夜長短無關。
黃瓜
向日葵
棉花
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？
資料4
長日照植物
短日照植物
日中性植物
光照時長
有關
上午
下午
上午
下午
(1)光是植物進行__________的__________；
(2)光作為一種信號，_____ 、 植物生長、發育的全過程。
光合作用
能量來源
影響
調控
1.光對植物生長發育的作用:
(間接)
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？
一、光對植物生長發育的調節
2. 植物具有接受光信號的分子——光敏色素(其中的一種)
(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。
化學本質 作用 分布 合成條件
光合色素
光敏色素
不是蛋白質
蛋白質
吸收、傳遞、轉化光能
光的受體，信號分子
葉綠體類囊體薄膜
各個器官，尤其是分生組織細胞中
葉綠素的合成需要光照
有無光均可
一. 光對植物生長發育的調節
2.植物具有接受光信號的分子
一、光對植物生長發育的調節
——光敏色素(其中的一種):
光敏色素
(色素—蛋白復合體)
色素感受紅光和遠紅光刺激后，會使蛋白質的空間構象發生改變
Pfr在黑暗中會緩慢轉化為Pr
Pr構象不具有生物學效應，Pfr構象具有生物學效應
激活態
3.光調控植物生長發育的反應機制
一. 光對植物生長發育的調節
(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
基因表達
生長素
②
①
③
④
光敏色素
光
生長素受體
生長素
生長素受體
信號轉導
基因表達
生物學效應
光
光敏色素
信號轉導
基因表達
生物學效應
受體→信號轉導→基因表達→生物學效應
比較：
環境或生理信號
有的植物的開花與晝夜長短有關：
有的植物的開花與晝夜長短無關：
【討論】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；
有關。
黃瓜、棉花、向日葵、辣椒、茄子等——對日長不敏感
小麥、菠菜、油菜、蘿卜等——白天超過一定時長
菊、水稻、玉米、大豆、草莓等——白天短于一定時長
長日照植物
短日照植物
日中性植物
感受光周期刺激的部位都是葉片。
實例分析：光周期（日照長短）與植物開花
一. 光對植物生長發育的調節
討論
資料1 溫帶地區，樹木年復一年地加粗，構成一圈圈的年輪，表現出季節周期性變化。年輪形成的原因是: 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、細胞體積小，樹干上形成顏色較深的帶。
1. 樹木的年輪與季節的溫度變化有什么直接關系？
二. 參與調節植物生命活動的其他環境因素
顏色較淺的寬帶
顏色較深的細帶
春夏季，溫度高，雨量多
秋冬季，溫度低，雨量少
細胞分裂快，細胞體積大
細胞分裂慢，細胞體積小
一年
二. 參與調節植物生命活動的其他環境因素
討論
1. 樹木的年輪與季節的溫度變化有什么直接關系？
討論
資料1 溫帶地區，樹木年復一年地加粗，構成一圈圈的年輪，表現出季節周期性變化。年輪形成的原因是: 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、細胞體積小，樹干上形成顏色較深的帶。
1. 樹木的年輪與季節的溫度變化有什么直接關系？
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。
二. 參與調節植物生命活動的其他環境因素
資料2 有些植物在生長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、蕙蘭就是這樣。
討論
冬小麥
蕙蘭
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？
這樣可以避免出現在冬季來臨之前開花從而無法正常結果的情況。
二. 參與調節植物生命活動的其他環境因素
感受低溫的部位：在莖端分生組織或某些能進行細胞分裂的部位。
討論
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？
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，光合作用反而弱。
葉片變黃、脫落: 落葉樹的葉片在秋冬季變黃、脫落。
保衛細胞
氣孔張開
二. 參與調節植物生命活動的其他環境因素
1.溫度參與植物生長發育的調節的具體表現
(1)隨著季節輪回，氣溫___________，植物_____、_____、______、______，生命活動的節奏追隨著季節的步伐。
(2)隨著晝夜交替，氣溫_________，植物的______也會有_______和______之分。
(3)植物的所有生理活動都是在__________________進行；
(4)溫度可以通過影響____________、____________、__________和__________、_______等生命活動，從而參與調節植物的生長發育。
(5)植物分布的_________很大程度上就是由溫度決定的；
周期性變化
發芽
開花
落葉
休眠
午高夜低
代謝
旺盛
緩慢
一定的溫度范圍內
種子萌發
植株生長
開花結果
葉的衰老
脫落
地域性
二. 參與調節植物生命活動的其他環境因素
種子萌發后，根向地生長。如果將幼苗橫過來，莖會彎曲向上生長，根則彎曲向下生長。
討論:1.莖和根的生長是受哪種因素調節的？
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。
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？
二. 參與調節植物生命活動的其他環境因素
【問題探討】
2.重力參與植物生長發育的調節實例
2.重力參與植物生長發育的調控:
二、參與調節植物生命活動的其他環境因素
(1)根的向地生長主要是受哪種環境因素調節的？這有什么意義？
根的向地生長主要受重力影響；根向地生長可以深扎根，利于吸收水分和無機鹽。
重力是調節植物形態建成和生長發育的重要環境因素。
水平橫放一株植物，一段時間后，根向地生長，莖背地生長。
二、參與調節植物生命活動的其他環境因素
胚芽鞘的向光性
根的向地性
①光敏色素是感光分子
②胚芽鞘尖端感光，生長素發生橫向運輸，分布不均等，使得尖端以下部位向光側生長慢，背光側生長快
①根冠存在一種感受重力的分子或結構
②引起生長素的重新分布，分布不均的生長素傳遞到伸長區后，使根出現向地性
類比胚芽鞘的向光性，推理根的向地性
2.重力參與植物生長發育的調節實例
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。
在根冠、胚芽鞘尖和莖的內皮層細胞中有比重比較大的淀粉體分布，受重力影響而沉積在細胞底部，起平衡石的作用。
二. 參與調節植物生命活動的其他環境因素
第四節
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
皮層
中柱
根冠
淀粉體
平衡石細胞
2.重力參與植物生長發育的調節實例
二. 參與調節植物生命活動的其他環境因素
促進生長
抑制生長
2.重力參與植物生長發育的調節實例
調節機理：
植物的根、莖中具有_________的物質和細胞，可以將_____信號轉換成____________的信號, 造成_______的__________，從而調節植物的生長方向；
感受重力
重力
運輸生長素
生長素分布
不均衡
二. 參與調節植物生命活動的其他環境因素
重力
重力
淀粉體
閱讀教材108頁，在書上畫出填空的內容
1.高等植物是由很多細胞組成的高度復雜的有機體。植物生長發育的調控,是 調控、 調節和 調節共同完成的。
2.植物細胞里儲存著 ,基因 的 表達調控植物的生長、發育、繁殖、 等生命活動。
3.激素的產生和分布是 調控的結果,也受到 的影響。
4.在個體層次,植物生長、發育、繁殖、休眠,實際上,是植物響應環境變化,調控基因表達以及激素產生、分布,最終表現在 水平上的變化。
基因表達
激素
環境因素
全套基因
適時性
選擇性
休眠
基因表達
環境因素
器官和個體
三. 植物生長發育的整體調控
植物生長發育
基因表達調控
激素
調節
環境因素調節
植物細胞里儲存著全套基因
基因適時選擇性表達
植物的生長、發育、繁殖、休眠等。
調控
激素是信息分子
傳遞信息
細胞與細胞之間、器官與器官之間的協調
影響
調控激素產生和分布
環境變化
植物響應
調控基因表達以及激素的產生、分布
器官和個體水平上的變化
三. 植物生長發育的整體調控

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