5.4 环境因素参与调节植物的生命活动人教版2019 选择性必修1（课件+分层训练含解析）

(共17张PPT)
第4节　环境因素参与调节植物的生命活动
第5章　植物生命活动的调节
问题探讨
1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？
提示：受重力因素调节的
种子萌发后，根向地生长、茎背地生长。如果将幼苗横过来，茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长。
2.如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它们的根、茎可能会怎样生长？为什么？
提示：根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎没有重力。
3.除了重力，还有哪些环境因素参与调节植物的生命活动？
提示：光、温度、水肥等
资料1：少数植物（如烟草和莴苣）的种子需要在有光的条件下才能萌发，有些植物（如早熟禾和毛蕊花）的种子在有光条件下萌发得好一些，还有一些植物(如洋葱和番茄）的种子萌发，则受光的抑制。研究发现，萌发的需要光的种子一般比较小，储藏的营养物质也很少。
【思考】那些需要光才能萌发的种子是需要光照给种子萌发提供能量吗？
早熟禾
毛蕊花
洋葱
番茄
推测：光本身是植物种子萌发过程中的一种调节因子
资料2：豆芽是在黑暗的环境中培育的，它的细胞中不含叶绿素，茎(实际上很大一部分是下胚轴)比在光下要长很多。豆芽一旦见光，就会发生形态变化并长成豆苗。
【思考】从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响？
提示：光既促进叶绿素的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态。
推测：光影响植物的颜色和形态建成
资料3：很多植物的开花与昼夜长短有光。例如，菠菜只有白天长度超过13小时才开花；菊、水稻则要在白天短于一定的时长才开花。当然，也有不少植物的开花与昼夜长短没有关系，比如黄瓜、棉花、向日葵等。
长日照植物：每天光期长于一定临界长度并经过一定天数才能开花。我国地处北半球，春天日长逐渐增加，在春天开花的植物如洋葱、甜菜、胡萝卜、莴苣、菠菜、冬小麦等多为长日照植物。
光周期：是指一日之内光照时间长短的变化，也就是在白昼与黑夜循环中日照长短的变化。
【拓展】光对植物开花的影响
短日照植物：每天光期短于一定临界长度并经一定天数后才能开花。我国秋天开花的植物如水稻、棉花、菜豆、大豆、秋菊等多为短日照植物。
日中性植物：它们对每天光期要求范围很广，在任何日照长度条件下都能开花，例如番茄、黄瓜、茄子等。
【合作探究】下列四组实验为光期或暗期被打断对短日植物和长日植物开花的影响，回答有关问题。
1.根据上述实验结果，分别写出每组实验能够得出什么结论？
2.“待到秋末九月八，我花开后百花杀”，菊花为短日照植物，在“五一”节时需要摆放菊花花坛，欲使菊花在“五一”节时开花，应对其进行怎样的处理？
提示：①表明：黑暗打断光期对长日植物开花无影响；②表明：用照光打断暗期就能引起长日植物开花；③表明：黑暗打断光期不会导致短日植物开花；④表明：用照光打断暗期就能阻止短日植物开花。
提示：提前对其进行短日照处理
【易错提醒】科学研究表明，植物的开花与日照长度无关而是需要一定时长的持续夜长。因此，短日植物实际是长夜植物，而长日植物实际是短夜植物。
(1)光的作用：是植物进行光合作用的能量来源；光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
(2)光敏色素：接受光信号的分子
1.光对植物生长发育的调节
化学本质：
分布：
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
红光吸收型（Pr）和远红光吸收型（Pfr）
激活
未激活
【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。
感受信号
传导信号
发生反应
受到
光照射
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
转录
翻译
表现出生物学效应
光信号
激活
光敏色素结构变化
信号转导
细胞核
影响特定基因表达
（DNA→mRNA）
翻译
蛋白质（生物学效应）
1.光对植物生长发育的调节
(3)光调控植物生长发育的反应机制
【合作探究】请阅读教材P106“图5 12”光调控植物生长发育的反应机制示意图。
1.图中感受光信号刺激的A是什么物质？受到光照时这一结构会
发生变化，这一变化的实质可能是什么？
2.光信号刺激后发生的变化按步骤分为①→②→③。请概述其含
义是什么？
3.从图中分析，光信号调控特定的生物学效应的根本原因是什么？
4.尝试用文字和箭头构建光信号转换过程模型。
提示：光敏色素，一类蛋白质(色素—蛋白复合体)；蛋白质的空间结构发生变化。
提示：①感受信号→②传导信号→③发生反应。
提示：影响到特定基因的表达
提示：
【归纳】光敏色素与光合色素的比较
【提醒】①光合色素是在光合作用中参与吸收、传递并转化光能的作用，光是植物光合作用的能量来源。②光敏色素是光的受体。光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
【基础诊断】
1.对于植物而言，光不仅提供能量，还能调节植物生长发育（ ）
2.可以通过控制光照时间长短来控制花期（ ）
3.植物的种子都需在有光的条件下才能萌发（ ）
4.光敏色素只分布在叶肉细胞的叶绿体的膜结构上（ ）
1.√ 2.√　 3.× 提示：少数植物的种子需要在有光的条件下萌发
4.× 提示：光敏色素分布在植物的各个部位
资料1：温带地区，树木年复一年地加粗，构成一圈圈的年轮，表现出季节周期性变化。年轮形成的原因是：①在春夏季细胞分裂快、细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带；②在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积较小，树干上形成颜色较深的带。
1.温度对植物生长发育的调节
【思考】树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？
提示：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：有些植物在生长期需要经历一段时期的低温之后才能开花。这种经历低温诱导促使植物开花的作用，称为春化作用。冬小麦、冬大麦、蕙兰等就是这样的。
【思考】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？
提示：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
冬小麦
【合作探究】种子萌发后，根向地生长、茎背地生长。如果将幼苗横过来，茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长。
1.自然状态下，根向地生长，茎背地生长，这对于植物的生长发育有何意义？
2.在图中A、B、C、D四处，生长素浓度比较高的是哪些？为什么？
提示：根向地生长，可以深扎根，有利于吸收水分和无机盐；茎背地生长，可以将枝条伸向天空，有利于吸收阳光进行光合作用。
提示：在图中A、B、C、D四处，生长素浓度比较高的是C、D，因为是近地侧，由于重力作用，生长素向下运输。
【调节机制】植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将重力信号转换成运输生长素的信号，造成生长素分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。
2.重力参与对植物生长发育的调节
【淀粉—平衡石假说】植物对重力的感受是通过体内一类富含“淀粉体”的细胞，即平衡石细胞来实现的。
机理：①垂直时淀粉体对平衡石细胞底部内质网压力均等；②水平时淀粉体对平衡石细胞底部内质网压力不均等。
重力方向改变
平衡石细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降
信号转导
生长素向重力方向运输
对植物生长产生影响
生长素分布不均匀
2.重力参与对植物生长发育的调节
【即时背诵】①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。②激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受环境因素的影响。
3.植物生长发育的整体调控
【基础诊断】
1.温度只影响细胞代谢，不参与植物生长发育的调节（ ）
2.春化作用是指植物开花需经一定光照时长的诱导（ ）
3.被普遍认可的一种解释重力对植物生长调节的机制是“淀粉—平衡石假说” （ ）
4.激素的产生和分布只受基因表达调控，不受环境影响（ ）
1.× 提示：温度不仅影响细胞代谢，也参与植物生长发育的调节。
2.× 提示：春化作用是指植物开花需要经历一段时期的低温 3.√
4.× 提示：激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受环境因素的影响。课时分层训练(二十三)　环境因素参与调节植物的生命活动
知识点1　光对植物生长发育的调节
1．光敏色素是一种植物具有的能接收光信号的分子。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．光敏色素只分布在叶肉细胞的叶绿体的膜结构上
B．胚芽鞘的感光部位尖端的细胞可能含有光敏色素
C．体现了生命活动的正常进行离不开信息的作用
D．光调控植物生长发育的实质是影响基因的选择性表达
A　[光敏色素是能接收光信号的分子，其分布在植物的各个部位，A错误；胚芽鞘的尖端能感受到光的刺激，这可能与尖端细胞含有光敏色素有关，B正确；光敏色素受到光的刺激后被激活，把信号传递到细胞内，引起细胞内一系列变化，这体现了生命活动的正常进行离不开信息的作用，C正确；光敏色素把信号传递到细胞内，引起细胞核内特定基因的转录，经过翻译，表现出相应的生物学效应，这属于基因的选择性表达，D正确。]
知识点2　参与调节植物生命活动的其他环境因素
2．植物通过春化作用感受低温影响的部位是(　　)
A．根尖 B．茎尖生长点
C．幼叶 D．成熟叶
B　[低温诱导促使植物开花的作用，称为春化作用，因此感受低温刺激的部位最可能是茎尖，经过低温处理后，茎尖生长，促进花芽形成，B正确。]
3．“淀粉体—平衡石假说”认为植物依靠内含“淀粉体”的细胞感受对重力的单一方向的刺激，使横放的茎、根等部位发生生长素的横向运输。植物光合作用产生的葡萄糖经聚合转变成淀粉，再以淀粉粒的形式储存于“淀粉体”中。下列叙述错误的是(　　)
A．“淀粉体”可感受重力的方向
B．“淀粉体”最终将重力信号转变成运输生长素的信号
C．植物根部的向地生长体现了生长素作用的特性
D．根的远地侧生长素分布较多，生长较快，而使根向地生长
D　[“淀粉体—平衡石假说”认为植物依靠内含“淀粉体”的细胞感受对重力的单一方向的刺激，因此淀粉体可感受重力的方向，A正确；植物细胞内的淀粉体感受重力信号的刺激，并将重力信号转变成运输生长素的信号，使近地侧生长素浓度高于远地侧，B正确；由于根部细胞对生长素比较敏感，生长素浓度较高的近地侧生长受到抑制，这体现了生长素的低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特性，C正确；根的远地侧生长素分布较少，生长较快，而使根向地生长，D错误。]
知识点3　植物生长发育的整体调控
4．下列有关植物生命活动调节的说法中，错误的是(　　)
A．植物生命活动的调节从根本上说是植物基因组程序性表达的结果
B．调节植物生命活动的激素不是孤立的，而是相互作用共同调节的
C．根据人们的意愿使用植物生长调节剂，可以促进或抑制植物的生命活动
D．光照、温度等环境因子通过改变植物激素的作用来影响植物的生命活动
D　[植物生命活动的调节从根本上说是植物基因组程序性表达的结果，A正确；调节植物生命活动的激素不是孤立的，而是相互作用共同调节的，B正确；根据人们的意愿使用植物生长调节剂，可以促进或抑制植物的生命活动，C正确；光照、温度等环境因子会影响植物激素的合成、分布等，从而影响植物的生命活动，D错误。]
5．(不定项)高等植物的生长发育受到环境因素调节，光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要，下列说法正确的是(　　)
A．对植物来说，光只是提供能量
B．植物分布的地域性很大程度上就是由光照决定的
C．高等植物正常生长发育需要各个器官、组织、细胞之间的协调和配合
D．年轮、春化作用均能说明温度参与植物生长、发育的调节
CD　[对植物来说，光不只是起提供能量的作用，还能作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程，A错误；植物分布的地域性很大程度上是由温度决定的，B错误；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，需要各个器官、组织、细胞之间的协调和配合，C正确；年轮的宽窄同当年降水或温度关系十分密切，春化作用指经历低温诱导促使植物开花的作用，因此年轮、春化作用均能说明温度参与植物生长、发育的调节，D正确。]
6．我国地处北半球，春季和秋季有同样的短日照，但春季的短日照时期气温较低，一般与开花无关；秋季温度较高，适于植物生长发育，这时的日照就显著地影响植物开花。下列有关植物开花的叙述中，不正确的是(　　)
A．温度和日照时间长短等环境因素参与调控植物的开花
B．植物开花只受植物激素控制
C．光刺激可通过影响光敏色素的结构变化，进而影响基因表达
D．植物响应环境变化，调控基因表达及激素的产生，从而调控开花
B　[根据信息可知，温度和日照时间长短等环境因素参与调控植物的开花，A正确；植物响应环境变化，调控基因表达及相应激素的产生，从而调控开花，B错误，D正确；光刺激可通过影响光敏色素的结构变化，进而影响基因表达，C正确。]
7．研究表明：根横放时，根冠平衡石细胞中的淀粉体会沉降到细胞下侧，诱发内质网释放Ca2+到细胞质内，与钙调素结合激活细胞下侧的钙泵和生长素泵，于是细胞下侧积累过多Ca2+和生长素，影响该侧细胞生长。下列叙述错误的是(　　)
A．重力、生长素、Ca2+都属于植物生长发育的信号
B．重力信号通过淀粉体经过一系列变化最终转变成运输Ca2+和生长素的信号
C．倒伏玉米的根部细胞内淀粉体影响生长素横向运输，促进根部近地侧细胞
生长
D．太空微重力下，玉米根部生长素仍能极性运输，但根生长失去向地性
C　[由题干可知，重力、生长素、Ca2+影响细胞生长，因此都属于植物生长发育的信号，A正确；由题可知，平衡石细胞中的淀粉体会沿着重力方向沉降，引起植物体内一系列信号分子的改变，说明重力信号通过淀粉体经过一系列变化最终转变成运输Ca2+和生长素的信号，B正确；倒伏玉米的根部细胞内淀粉体下沉到细胞近地侧，诱发内质网释放Ca2+到细胞质内，Ca2+与钙调素结合后活化生长素泵，使根近地侧积累较多的生长素，由于根对生长素敏感，抑制根部近地侧细胞生长，C错误；太空微重力环境下，玉米根部生长素仍能极性运输，但玉米根部的生长素不能横向运输，根失去向地生长特性，D正确。]
8．(不定项)下图表示多种植物激素对黄瓜幼苗生长的调节作用，据图判断，下列说法正确的是(　　)
A．①②③代表的植物激素分别是细胞分裂素、生长素、乙烯
B．a浓度的激素②抑制细胞伸长，b浓度的激素②促进细胞伸长
C．除了激素的作用外，阳光、温度等环境因素也会影响植物的生长
D．多种激素相互作用、共同调控植物的生长、发育和对环境的适应
BCD　[由题图分析可知，①②③代表的植物激素分别是赤霉素、生长素、乙烯，A错误；由图示可知，b浓度的激素②(生长素)促进细胞伸长，a浓度的激素②(生长素)能通过促进激素③(乙烯)的合成，进而抑制细胞伸长，B正确；除了激素的作用外，光、温度、重力等环境因素也会参与调节植物的生长、发育，C正确；在植物的生长、发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素共同调控植物的生长、发育和对环境的适应，D正确。]
9．植物的开花不仅受内在基因和激素的调控，同时还受到外界环境因素的影响。研究表明，赤霉素对植物的开花具有调节作用，其作用机制如图1所示：
(1)检测植物体内是否产生________是预测植物开花的先决条件，结合SPL蛋白的功能，描述赤霉素对植物开花的调节机制：_______________________________
______________________________________________________________________________________________________________________(关键词：促进、解除)。
(2)图2为日照长短对植物开花的影响。根据图2信息可知，人为地控制每日光照和黑暗的长度，可以使植物的开花期提前或延迟，菊花是一种短日照植物，若想延迟菊花开花，你的建议是_______________________________________。
解析：(1)根据图1分析可知，SOC蛋白能促进植物开花，因此检测植物体内是否产生SOC蛋白是预测植物开花的先决条件；赤霉素能够促进DEL蛋白的降解，解除DEL蛋白对SPL蛋白作用的阻止，而SPL蛋白直接激活SOC编码基因转录、翻译产生SOC蛋白，进而促进植物开花。(2)根据图2信息可知，人为地控制每日光照和黑暗的长度，可以使植物的开花期提前或延迟，菊花是一种短日照植物，在夜晚进行闪光照射或增加每天的光照时间，可延迟菊花开花。
答案：(1)SOC蛋白　赤霉素促进DEL蛋白的降解，解除DEL蛋白对SPL蛋白作用的阻止，SPL蛋白激活SOC编码基因转录、翻译产生SOC蛋白，促进开花　(2)在夜晚进行闪光照射(或增加每天的光照时间)