第5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)1說(shuō)明光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)作用，簡(jiǎn)述溫度、重力等參與調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)(重、難點(diǎn))。2說(shuō)明環(huán)境因素的調(diào)節(jié)與植物的適應(yīng)性之間的關(guān)系(難點(diǎn))。3舉例說(shuō)明植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)具有復(fù)雜性和整體性。

種子萌發(fā)后，根向地生長(zhǎng)、莖背地生長(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)。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、莖可能怎樣生長(zhǎng)？為什么？莖和根很可能會(huì)繼續(xù)橫向生長(zhǎng)；因?yàn)樘罩袔缀鯖](méi)有重力。情景導(dǎo)入除了重力，還有哪些環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)？待到秋來(lái)九月八，我花開(kāi)后百花殺。沖天香陣透長(zhǎng)安，滿城盡帶黃金甲。《不第后賦菊》黃巢[唐]菊花本在秋天開(kāi)放，但現(xiàn)在一年四季你都可以看到色彩斑斕的菊花，同學(xué)們影響植物開(kāi)花的因素有哪些？光、溫度、水肥、土壤、植物激素情景導(dǎo)入結(jié)論：【資料1】探究影響萵苣種子萌發(fā)的因素：光照有利于萵苣種子的萌發(fā),提高發(fā)芽率光照是為了給種子萌發(fā)提供能量嗎?種子剛萌發(fā)時(shí)無(wú)葉片，無(wú)法利用光能進(jìn)行光合作用。1.1光在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用研究發(fā)現(xiàn)，萌發(fā)需要光的種子一般較小，儲(chǔ)藏的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也很少。不萌發(fā)早熟禾、毛蕊花有光比無(wú)光萌發(fā)更好洋蔥、番茄萌發(fā)煙草、萵苣萌發(fā)光抑制種子萌發(fā)光本身是植物種子萌發(fā)過(guò)程中的一種調(diào)節(jié)因子。1.1光在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用【資料2】豆芽是在黑暗的環(huán)境中培育的，它的細(xì)胞中不含葉綠素，莖（實(shí)際上很大一部分是下胚軸）比在光下要長(zhǎng)很多。豆芽一旦見(jiàn)光，就會(huì)發(fā)生形態(tài)變化并長(zhǎng)成豆苗。從豆芽到豆苗，光對(duì)植物的顏色和形態(tài)有什么影響?光既促進(jìn)葉綠素的合成從而使豆苗變成綠色，也會(huì)影響豆苗的形態(tài)。1.1光在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用結(jié)論：光影響植物的顏色和形態(tài)建成。【資料3】①

很多植物的開(kāi)花與晝夜長(zhǎng)短有關(guān)。白天長(zhǎng)度超過(guò)13小時(shí)才開(kāi)花（長(zhǎng)日照植物）白天短于一定時(shí)長(zhǎng)才開(kāi)花（短日照植物）菊水稻菠菜②

很多植物的開(kāi)花與晝夜長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。（日中性植物）黃瓜向日葵棉花1.1光在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用結(jié)論：植物開(kāi)花與光照時(shí)長(zhǎng)有關(guān)。處理火龍果開(kāi)花朵數(shù)補(bǔ)光6小時(shí)54補(bǔ)光5小時(shí)47補(bǔ)光4小時(shí)44不補(bǔ)光91.1光在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用光照時(shí)長(zhǎng)決定植物是否開(kāi)花的環(huán)境因素是什么？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？①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。植株生長(zhǎng)開(kāi)花衰老種子萌發(fā)均受到光的調(diào)控②光是植物進(jìn)行光合作用的能量來(lái)源；光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的作用：

1.1光在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用結(jié)論：光信號(hào)在植物體內(nèi)被轉(zhuǎn)換為化學(xué)物質(zhì)信號(hào)。由此，你可以得出什么結(jié)論？【資料4】

科學(xué)家在短日照條件下分別培養(yǎng)短日照植物和長(zhǎng)日照植物，前者開(kāi)花，后者不開(kāi)花。這兩組作為對(duì)照，其結(jié)果是符合預(yù)期的。然后將長(zhǎng)日照植物的枝條嫁接到短日照植物的枝干上，仍然給予短日照的條件，發(fā)現(xiàn)這個(gè)嫁接過(guò)去的長(zhǎng)日照植物枝條居然在短日照條件下開(kāi)花了。1.1光在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用【資料5】（P109：拓展應(yīng)用）：紅光和遠(yuǎn)紅光對(duì)萵苣種子萌發(fā)的影響遠(yuǎn)紅光抑制萵苣種子發(fā)芽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→遠(yuǎn)紅光不發(fā)芽組3紅光→遠(yuǎn)紅光→紅光發(fā)芽組4紅光→遠(yuǎn)紅光→紅光→遠(yuǎn)紅光不發(fā)芽組5紅光→遠(yuǎn)紅光→紅光→遠(yuǎn)紅光→紅光發(fā)芽組6紅光→遠(yuǎn)紅光→紅光→遠(yuǎn)紅光→紅光→遠(yuǎn)紅光不發(fā)芽紅光促進(jìn)萵苣種子發(fā)芽遠(yuǎn)紅光可逆轉(zhuǎn)紅光的作用植物接受紅光--遠(yuǎn)紅光信號(hào)的分子——光敏色素取決于黑暗處理前最后一次照射的是什么光，若是紅光則發(fā)芽，若是遠(yuǎn)紅光則不發(fā)芽。由表可知，萵苣種子是否能夠發(fā)芽率取決于什么？1.1光在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用光信號(hào)傳導(dǎo)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)——光敏色素：

光敏色素主要吸收紅光和遠(yuǎn)紅光。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。(1)化學(xué)本質(zhì):(2)分布:(3)吸收光的類型: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1.2光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)理光敏色素感光區(qū)域酶活性區(qū)域光敏色素有兩種類型：紅光吸收型（Pr）和遠(yuǎn)紅光吸收型（Pfr）。PrPfr紅光遠(yuǎn)紅光（生理失活型）（生理激活型）能夠促進(jìn)種子萌發(fā)，抑制莖的垂直生長(zhǎng)，促進(jìn)分枝，調(diào)節(jié)生物節(jié)律，控制花期等1.2光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)理光調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的反應(yīng)機(jī)制感受信號(hào)傳導(dǎo)信號(hào)發(fā)生反應(yīng)受到光照射光敏色素被激活，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)（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)光信號(hào)激活光敏色素信息傳遞系統(tǒng)細(xì)胞核影響特定基因表達(dá)（DNA→mRNA）翻譯生物學(xué)效應(yīng)（蛋白質(zhì)）1.2光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)理光敏色素光合色素光敏色素是光的受體。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。光合色素是在光合作用中參與吸收、傳遞并轉(zhuǎn)化光能等的作用，包括葉綠素和類胡蘿卜素等。光是植物進(jìn)行光合作用的能量來(lái)源1.2光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)理【資料1】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。年輪形成的原因是：①

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；②

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。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。寬帶細(xì)帶2.1溫度參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)【資料2】有些植物在生長(zhǎng)期需要經(jīng)歷一段時(shí)期的低溫之后才能開(kāi)花。這種經(jīng)歷低溫誘導(dǎo)促使植物開(kāi)花的作用，稱為春化作用。冬小麥、冬大麥，蕙蘭等就是這樣。

這樣可以避免出現(xiàn)在冬季來(lái)臨之前開(kāi)花從而無(wú)法正常結(jié)果的情況。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？關(guān)于溫度參與調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育的實(shí)例，你還能舉出一些嗎？光合作用:夏日正午光照充足，但因蒸騰作用強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，CO2進(jìn)入葉片受阻，光合作用反而弱。葉片變黃、脫落:落葉樹(shù)的葉片在秋冬季變黃、脫落。2.1溫度參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)西雙版納熱帶季雨林亞熱帶常綠闊葉林落葉闊葉林針葉林植物的地域性分布2.1溫度參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)溫度可以通過(guò)影響種子萌發(fā)、植株生長(zhǎng)、開(kāi)花結(jié)果和葉的衰老、脫落等生命活動(dòng)，從而參與調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。植物的所有生理活動(dòng)都是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行植物分布的地域性很大程度上就是由溫度決定的。2.1溫度參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)重力是調(diào)節(jié)植物

和__________的重要環(huán)境因素；生長(zhǎng)發(fā)育形態(tài)建成【思考】根的向地生長(zhǎng)和莖的背地生長(zhǎng)有什么意義呢？

根向地生長(zhǎng)，可以深扎根，利于吸收水分和無(wú)機(jī)鹽；

莖背地生長(zhǎng)，可以將枝條伸向天空，利于吸收陽(yáng)光進(jìn)行光合作用。植物是如何感受到重力刺激的呢？2.2重力參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)“淀粉—平衡石假說(shuō)”重力調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)方向的機(jī)制：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)胞底部，是一種平衡石細(xì)胞。根尖垂直放置時(shí)淀粉體均勻分布在平衡石細(xì)胞底部?jī)?nèi)質(zhì)網(wǎng)上，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)兩側(cè)壓力相當(dāng)，運(yùn)往根冠的生長(zhǎng)素均勻地運(yùn)往伸長(zhǎng)區(qū)。IAAIAAIAA根冠淀粉粒淀粉體2.2重力參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)①水平放置時(shí)，淀粉體沿著重力方向沉降到

側(cè)，導(dǎo)致該側(cè)壓力大。近地抑制促進(jìn)②壓力大的一側(cè)運(yùn)輸更多

至伸長(zhǎng)區(qū)④低濃度的生長(zhǎng)素_____遠(yuǎn)地側(cè)根尖生長(zhǎng)。根尖向

彎曲生長(zhǎng)。③高濃度的生長(zhǎng)素_____近地側(cè)根尖生長(zhǎng)。生長(zhǎng)素根尖水平放置時(shí)地刺激內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+到細(xì)胞質(zhì)中，Ca2+和特定蛋白質(zhì)相結(jié)合，激活細(xì)胞底部的鈣泵和生長(zhǎng)素泵。使近地側(cè)積累較多的Ca2+和IAA。2.2重力參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)胚芽鞘的向光性根的向地性光敏色素是感光分子胚芽鞘尖端感光，生長(zhǎng)素發(fā)生橫向運(yùn)輸，分布不均等，使得尖端以下部位向光側(cè)生長(zhǎng)慢，背光側(cè)生長(zhǎng)快根冠存在一種感受重力的分子或結(jié)構(gòu)引起生長(zhǎng)素的重新分布，分布不均的生長(zhǎng)素傳遞到伸長(zhǎng)區(qū)后，使根出現(xiàn)向地性類比胚芽鞘的向光性，推理根的向地性2.2重力參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】驗(yàn)證植物根向地性的感受部位在根冠自變量:是否有根冠因變量:根是否出現(xiàn)向地生長(zhǎng)可采用切除根冠的方法進(jìn)行處理可通過(guò)觀察玉米根尖是否向下彎曲生長(zhǎng)來(lái)對(duì)因變量進(jìn)行觀測(cè)已有的研究表明，植物的根是靠根冠中的細(xì)胞感受重力，從而引起根的向地生長(zhǎng)。真的是這樣嗎？我們能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證？2.2重力參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】驗(yàn)證植物根向地性的感受部位在根冠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證植物向地性的感受部位在根冠處理預(yù)期結(jié)果切去不同長(zhǎng)度的根尖端哪怕僅切掉0.5

mm，根依然失去了向地性硝酸銀灼燒根尖結(jié)果類似——減法原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證植物向地性的感受部位在根冠——加法原理處理預(yù)期結(jié)果待切去尖端后的根尖重新長(zhǎng)出尖端恢復(fù)向地性2.2重力參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育基因表達(dá)調(diào)控激素調(diào)節(jié)環(huán)境因素調(diào)節(jié)植物細(xì)胞里儲(chǔ)存著全套基因基