1、第4节环境因素参与调节植物的生命活动课标要求核心素养1概述光调节植物生长发育的过程(生命观念、科学思维)2概述温度、重力等环境因素调节植物生长发育的过程(生命观念、科学思维)3基于植物接受环境因素调节的适应意义，分析和解决生产、生活中一些实际问题(社会责任)1对教材第106页图512的相关内容进行图表间的转换，指出光调控植物生长发育的反应机制2分析重力、温度等环境因素在调节植物生长发育中的作用3综合分析植物生长发育过程中的整体调控知识导图新知预习双基夯实 一、光对植物生长发育的调节1_光_是植物进行光合作用的能量来源。2实例(1)少数植物的种子需要在有_光_的条件下才能萌发。(2)豆芽是在_黑
2、暗_的环境中培育的。(3)很多植物的开花与_昼夜_长短有关。3光作为一种_信号_，影响、_调控_植物生长、发育的全过程；植物具有能接受光信号的分子，如_光敏色素_。二、参与调节植物生命活动的其他环境因素1除了光，_温度_、_重力_等环境因素也会参与调节植物的生长发育。2温度可以通过影响_种子萌发_、植株生长、_开花结果_和叶的衰老、脱落等生命活动，从而参与调节植物的生长发育。植物分布的地域性很大程度上就是由_温度_决定的。3植物根向地、茎背地生长，是在_重力_的调节下形成的。三、植物生长发育的整体调控1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。2激素作为
3、_信息_分子，会影响细胞的_基因表达_，从而起到调节作用。激素的产生和分布是基因表达_调控_的结果，也受到环境因素的影响。3在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上，是植物响应环境变化，调控_基因表达_以及激素产生、分布，最终表现在_器官_和_个体_水平上的变化。活学巧练_1光、温度等因素都是通过影响植物激素的作用来影响植物的生命活动的。()2太空失重条件下，生长素的极性运输也将丧失。()3日照时间对植物开花的调节本质上是对基因程序性表达的调控。()4光、温度等环境因子的变化不会影响植物激素的合成。()5幼苗中激素的合成受基因的调控并受光等环境因素的影响。()思考：1哪些因素会影响植物开
4、花？(说出三种以上)提示：光照强度、光照时长、温度、湿度、自身基因等。2光诱导植物开花的机理是什么？提示：光敏色素接受光的刺激，引发光敏色素结构发生改变，进而激发细胞核内特定基因的表达。3环境因素除了调控开花外，还能对植物生长有什么影响？提示：温度影响年轮的形成，重力使植物根向地生长，茎背地生长等。学霸记忆素养积累 1光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。2除了光，温度、重力等环境因素也会参与调节植物的生长发育。3植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。课内探究名师点睛 知识点 光对植物生长发育的调节1间接影响：主要通过光合作用，是一个高能反应。2直
5、接影响：主要通过光形态建成，是一个低能反应。光在此主要起信号作用。植物没有反射，但也能对外界刺激做出一定的反应，并能通过一定的生理过程适应不良的环境。光不仅是重要的生物能量来源，光作为一种信号，影响、参与调控着植物的整个生长发育过程，如种子萌发、开花调控等。3光敏色素与植物的生长发育植物具有接受光信号的分子，如光敏色素即色素蛋白复合体，是一种对红光和远红光吸收有逆转效应，参与光形态建成、调节植物发育的色素蛋白。(1)光敏色素在植物体内存在两种类型：红光吸收型Pr和远红光吸收型Pfr。红光吸收型Pr：最大吸收峰为波长660 nm；远红光吸收型Pfr：最大吸收峰为波长730 nm。Pr与Pfr可以
6、相互转化：光照有利于远红光吸收型Pfr的形成，使Pfr/Pr比值升高，有利于长日植物开花。Pfr/Pr比值降低有利于短日植物开花。(2)植物对光周期反应的类型长日植物(LDP)：指在24 h昼夜周期中，日照长度长于某一临界日长，才能成花的植物。如小麦、萝卜、白菜、天仙子等。短日植物(SDP)：指在24 h昼夜周期中，日照长度短于某一临界日长，才能成花的植物。如水稻、大豆、苍耳、烟草、菊花等。日中性植物：在任何长度的日照下均能开花。如月季、四季豆、番茄等。光通过光敏色素影响植物生长发育的诸多过程。如：需光种子的萌发、叶的分化和扩大、小叶运动、光周期与花诱导、花色素形成、质体(包括叶绿体)的形成、
7、叶绿素的合成、休眠芽的萌发、叶脱落等。典例剖析_典例1 下列说法不正确的是(B)A植株生长、开花接受光的调控，都体现了植物对环境的适应B光敏色素主要吸收红外光C光敏色素分布在植物的各个部位D光调控植物生长发育的机制是感受信号传导信号发生反应解析：光敏色素主要吸收红光和远红光，B错误。变式训练_1赤霉素和光敏色素能协调调节拟南芥主根的生长。某小组用野生型拟南芥植株(WT)、光敏色素A(phyA)缺失突变体和光敏色素B(phyB)缺失突变体为材料，研究在黑暗和光照条件下，赤霉素合成抑制剂多效唑(PAC)对拟南芥幼苗主根生长的影响，实验结果如图所示，下列分析错误的是(D)A光敏色素可能不参与黑暗条件
8、下PAC调控主根生长的过程B在光照和黑暗条件下，PAC调控主根生长的效果存在差异CphyA介导的光信号对PAC调控主根生长的影响不明显DphyB介导的光信号能增强PAC对主根生长的抑制效果解析：据图分析，在全黑暗条件下，三种植物的主根相对长度随PAC浓度的变化而变化的情况相似，差异不大，说明光敏色素可能不参与黑暗条件下PAC调控主根生长的过程，A正确；结合两幅图分析可知，在光照和黑暗条件下，PAC调控主根生长的效果存在差异，B正确；全光照条件下，phyA缺失突变体与野生型的曲线差异不大，说明phyA的介导的光信号对PAC调控主根生长的影响不明显，C正确；据图分析可知，在一定的PAC浓度范围内，
9、phyB介导的光信号能增强PAC对主根生长的促进效果，D错误。知识点 参与调节植物生命活动的其他环境因素(一)温度1年轮的形成树木年轮是在树木茎干的韧皮部里的一圈形成层。在一年中，形成层细胞分裂活动的快慢是随着季节变化而变动的。春天和夏天，气候最适宜树木生长，形成层的细胞就非常活跃，分裂很快，生长迅速，形成的木质部细胞大、壁薄、纤维少、输送水分的导管多。到了秋天，形成层细胞的活动逐渐减弱，于是形成的木质部细胞就狭窄、壁厚、纤维较多、导管较少。春夏质地疏松，颜色较淡；秋季质地紧密，颜色较深。不同季节的深浅结合起来成一圆环，这就是树木一年所形成的木材，就是年轮。年轮图案同气温、气压、降水量有一定的
10、关系。2春化作用(1)植物通过春化的条件：低温。类型春化温度范围()春化天数(d)冬性033545半冬性582030春性1012515水分、氧气和营养及小于40%长日照诱导。前体物中间产物最终产物(完成春化) 高温25 40 分解(2)春化作用的机理：感受低温的时期：种子吸胀萌动时及苗期。感受低温的部位：分生组织(能进行细胞分裂的部位)、幼叶、叶柄基部。如芹菜等茎尖生长点。机理：春化过程中，感受低温的部位分生组织中的RNA和蛋白质含量增加，代谢也发生顺序性变化。春化作用分2个阶段：a春化作用的前体物质在低温下转变成不稳定的中间产物；b在20 下，中间产物转变为热稳定的物质，即最终产物。(3)春
11、化作用的应用低温处理促进花芽分化，如石竹等的春播。利用解除春化控制开花，如贮藏的洋葱鳞茎经高温处理以解除春化，防止开花，可以增产。(二)重力1向重力性概念：植物的根能顺着重力方向向下生长，而茎会背离重力方向向上生长，这种现象称为向重力性。2根的向地生长与茎的背地生长分析(1)植物茎的负向重力性与根的向重力性的产生机制原因：如图，A、B为极性运输，C、D为重力作用下的横向运输。地心引力生长素分布不均匀近地侧浓度高(2)根的向重力性运动机理：目前，解释根的向重力性运动机理有3种假说：CholodnyWent学说、平衡石学说和双叉理论。其中HaberlandNemee的淀粉平衡石学说受到普遍的重视。
12、平衡石学说认为根冠感受重力刺激的是细胞内可移动的颗粒，称之为平衡石。一般认为，造粉体可能是根冠细胞中感受重力作用的平衡石或称之为重力传感器。1个造粉体细胞含有1020个直径为10 m的淀粉粒。含平衡石的细胞称为平衡细胞。植物体内的平衡石分布因器官而异，根部的平衡石在根冠中，而茎部的平衡石分布在维管束周围的12层细胞(淀粉鞘)，平衡石在重力影响下，下沉在细胞的底部。试验表明，钙离子在向重力性反应中起着重要的作用。将含有钙离子螫合剂(如EGTA)的琼脂块放在横放玉米根的根冠上，无向重力性反应；如改用含钙离子的琼脂块，则恢复向重力性反应。进一步研究发现，玉米根冠中的钙调素浓度是伸长区的4倍。外施钙调
13、素的抑制剂于根冠，则根丧失向重力性反应。结合平衡石、生长素、钙离子和钙调素对向重力性的影响，有人提出向重力性的机理：根横放时，平衡石沉降到细胞下侧的内质网上，产生压力，诱发内质网释放钙离子到细胞质内，钙离子和钙调素结合激活细胞下侧的钙泵和生长素泵，于是细胞下侧积累较多的钙离子和生长素，影响该侧细胞的生长。(3)应用：在农业生产中，我们强调要均匀施肥和灌溉，防止植物的根生长不均而易倒伏，因为植物的根具有向化性和向水性。典例剖析_典例2 根的向地性和茎的背地性均和生长素分布不均匀有关，然而造成此种分布差异的原因尚不清楚，不过科学家发现Ca2似乎和生长素分布差异有关。如图为垂直放置的玉米芽，、中黑色
14、小方块含Ca2，但中置于伸长区，中置于根冠，中白色小方块含Ca2抑制剂，抑制Ca2的移动，置于根冠，实验结果如图。关于这组实验的叙述正确的是(D)A伸长区无法吸收Ca2BCa2的有无会造成根的弯曲C若将中白色小方块置于伸长区，则预期根会弯曲D根冠部位的Ca2浓度差异和根的弯曲有关解析：结合题图和题干信息知，三者生长的差异在于小方块所放位置和所含物质的差异，由、对比可知：含有Ca2的小方块在根冠部位时，可能是Ca2促进了根冠部位的生长素向Ca2浓度较高的部位集中，使未放置小方块的一侧生长快、放置小方块的一侧生长受抑制，而伸长区的生长素分布不受Ca2的影响；与相比，小方块中所含物质不同，可能是中小
15、方块中的抑制剂影响了Ca2的移动，使未放置的一侧Ca2浓度较高，生长素分布较多，抑制生长，使放置的一侧生长素浓度低，促进生长，使根弯向未放置小方块的一侧，D项正确。变式训练_2冬小麦是我市重要的粮食作物，农业科技人员不断进行研究以期获得高产抗病的新品种。冬小麦经过低温环境才能开花，这是由于幼苗感受低温刺激产生某种特殊蛋白质所致，该作用称为春化作用，高温、低氧、缺水等均可解除春化作用而导致冬小麦最终不能抽穗开花。请分析材料并结合所学知识回答下列问题。(1)春化作用导致特定蛋白质的产生，说明_春化作用(低温)激活了决定该蛋白质的基因(环境影响基因的表达)_。(2)某研究小组发现经过严寒之后，部分二
16、倍体野生小麦突变成了四倍体小麦，合理的解释是_低温抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍_。突变后的四倍体小麦与二倍体野生小麦是否为同一个物种？并请简要说明理由。_不是，与原品种之间存在生殖隔离，杂交产生的后代是不育的_。(3)在育种过程中，一科研人员发现小麦早熟性状个体全为杂合子，欲探究小麦早熟性状是否存在显性纯合致死现象(即EE个体无法存活)，研究小组设计了以下实验，请补充有关内容。实验方案：让早熟小麦自交，统计后分析比较_子代的表现型及比例_。预期实验结果及结论：如果_子代表现型为早熟和晚熟，比例为21_，则小麦早熟性状存在显性纯合致死现象；如果_子代表现型为早熟和晚熟，比例为31_，则小
17、麦早熟性状不存在显性纯合致死现象。解析：(1)春化作用导致特定蛋白质的产生，说明春化作用(低温)激活了决定该蛋白质的基因(环境影响基因的表达)。(2)低温抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，因此经过严寒之后，部分二倍体野生小麦突变成了四倍体小麦，突变后的四倍体小麦与二倍体野生小麦之间存在生殖隔离，杂交产生的后代是不育的，因此突变后的四倍体小麦与二倍体野生小麦不是同一个物种。(3)让早熟小麦自交，统计后分析比较子代的表现型及比例。如果子代表现型为早熟和晚熟，比例为21，则小麦早熟性状存在显性纯合致死现象；如果子代表现型为早熟和晚熟，比例为31，则小麦早熟性状不存在显性纯合致死现象。指点迷津拨云
18、见日 一、光周期诱导1光周期诱导植物在达到一定生理年龄时，经过足够天数的适宜光周期处理，以后即使处于不适宜的光周期下，仍然能开花的现象，这种诱导效应叫作光周期诱导。光周期刺激的感受部位叶片。2植物的地理起源和分布与光周期特性低纬度地区短日照植物(SDP)，高纬度地区长日照植物(LDP)，中纬度地区短日照植物(SDP)和长日照植物(LDP)。同一纬度，LDP：春末和夏季开花(如小麦)；SDP：秋季开花，如菊花。3光周期理论在农业生产上的主要应用(1)引种和育种。通过人工光周期诱导，可以加速良种繁育，缩短育种年限。杂交育种中，可以通过延长和缩短日照长度，来控制花期，以解决父母本花期不遇的问题。(2
19、)控制花期。花卉栽培中，对花期不遇或新品种光周期的人工控制可以促进或延迟开花。如菊花(SDP)：遮光；杜鹃(LDP)：人工延长光照。SDP：Pfr/Pr比值低，促进开花。LDP：Pfr/Pr比值高，促进开花。暗期被红光间断，Pfr/Pr比值升高，抑制SDP成花，促进LDP成花。暗期被远红光间断，Pfr/Pr比值降低，抑制LDP成花，促进SDP成花。(3)调节营养生长和生殖生长。对以收获营养体为主的作物，可通过控制光周期抑制其开花。短日照植物SDP：如大豆，北方南方，因提前开花，故选晚熟品种；南方北方，应选早熟品种。长日照植物LDP：如小麦，北方南方，因延迟开花，应该选早熟品种；南方北方，应选晚
20、熟品种。如麻类是短日照植物，南种北引可推迟开花。营养生长期长，则麻类生长期较长，可提高纤维产量和质量，但因为北方地区难满足麻类所需的短日条件，因而南麻北种会延迟开花，种子不能及时成熟。若在留种地，植株苗期采用短日处理，可解决种子问题。典例剖析_典例3 植物的生命活动受植物激素的调节，如图为某植物感知外界光照、温度等变化，通过调节激素的合成促进植物冬天休眠、夏天生长过程示意图。分析最合理的是(A)A长日照能促进过程，短日照能促进过程B10 有利于过程，30 有利于过程C10 有利于过程，30 有利于过程D长日照能促进所有过程，短日照能抑制所有过程解析：夏季长日照、温度高，植物生长旺盛，细胞分裂素
21、和赤霉素分泌增多，所以长日照、较高温度能促进过程；冬季短日照、气温低，叶和果实的衰老和脱落，生长受到抑制，所以短日照、低温能促进过程，A正确，B、C、D错误。二、证明生长素的横向运输和极性运输的相关实验1证明横向运输发生在胚芽鞘尖端的实验(1)实验操作(2)实验现象：装置a中胚芽鞘直立生长；装置b和c中胚芽鞘弯向光源生长。(3)实验结论：生长素的横向运输发生在胚芽鞘尖端。2证明生长素的极性运输的实验(1)实验操作(2)实验现象：a组去掉尖端的胚芽鞘向右弯曲生长，b组去掉尖端的胚芽鞘不生长也不弯曲。(3)实验结论：生长素只能由形态学上端向形态学下端运输，而不能反过来运输。典例剖析_典例4 将一玉
22、米幼苗固定在支架上，支架固定在温度、湿度适宜且底部有一透光孔的暗室内(光源通过小孔只能照射到茎的一侧)。从下图所示状态开始，光源随暗室同步缓慢匀速旋转，几天后停止于起始位置。此时，幼苗的生长情况是(B)A根水平生长，茎向上弯曲生长B根水平生长，茎向下弯曲生长C根向下弯曲生长，茎向上弯曲生长D根向下弯曲生长，茎向下弯曲生长解析：对茎来说，由于一直匀速旋转，从重力角度考虑，各个部位生长素都均匀分布，但由于一侧始终有光源，因此最终向光生长；对根来说，由于一直匀速旋转，各个部位生长素都均匀分布，因此水平生长。解疑答惑问题探讨P1051提示：重力。2提示：在太空中由于没有重力，根、茎的生长将不发生弯曲现
23、象。思考讨论P1051提示：光照促进种子萌发，为种子萌发不提供能量而是作为一种信号，影响调控种子萌发。2提示：从豆芽到豆苗，光促使叶绿素的产生，并使豆芽的形态发生改变。3提示：光照时间的长短在起作用。与植物激素的分泌有关系。4提示：种子发芽需要光的调控，有些植物的种子在有光的条件下才能萌发，有些植物的种子在光照条件下萌发得更好，有些植物的种子萌发受光的抑制。植株的生长受光照条件影响，光照充足，植株生长旺盛。很多植物的开花受光照时间长短的调控。在适宜光照环境下，植株种子发芽，植株生长、开花；不适宜环境下，则生长进程受阻。思考讨论P1071提示：年轮的形成是温度变化影响植物生长的结果。2提示：是植
24、物应付恶劣环境的一种策略，植物在开花期是最脆弱的时候，如果不幸遇上低温，则很容易因无法抵抗寒冷而不开花或死亡。所以经过长久的演化，植物本身便发展出一个适应的策略，那就是等待寒冬过去后再开花结实，以确保顺利繁衍后代。3提示：一串红、仙人掌等花卉需要在一定温度以上才能生长发育。练习与应用P109一、概念检测1(1)(2)(3)提示：望天树的生长发育受激素、环境的共同调控。2提示：激素作为信息分子，会影响基因的表达，从而起调节作用。同时激素的产生和分布是基因表达的结果，也受环境因素的影响。二、拓展应用1提示：(1)无光照，莴苣种子不发芽，红光照射莴苣种子发芽，红外光照射抑制种子发芽。(2)提示：正常发芽。2提示：人为制造黑暗条件。