5.4  环境因素参与调节植物的生命活动

教案

一、教学目标

1.说明光对植物生长发育的调节作用，简述温度、重力等参与调节植物生命活动。

2.阐明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系。

3.举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。

二、教学重难点

1.教学重点

光对植物生长发育的调节作用及植物生长发育调控的复杂性和整体性。

2.教学难点

植物生长发育调控的复杂性和整体性。

三、教学过程

【本节聚焦】

1、光是怎样调节植物生长发育的？

2、温度、重力等环境因素是怎样参与调节植物生长发育的？

3、植物接受环境因素的调节有什么适应意义？

【导入】问题探讨：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。讨论：

1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？

答：是由重力因素调节的。

2.如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它的根、茎可能会怎样生长？为什么？

答：根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎没有重力。

【过渡】高等植物的生长发育是受环境因素调节的。光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要。光是植物进行光合作用的能量来源，对于植物来说，光只是起提供能量的作用吗？

【思考讨论】光在植物生长发育中的调节作用

资料1：少数植物（如烟草、莴苣）的种子需要在有光条件下才能萌发；有些植物（如早熟禾、毛蕊花）的种子在有光条件下萌发得更好；还有些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发，则受光的抑制。研究发现，萌发需要光的种子一般较小，储存的营养物质也很少。

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。

资料3：很多植物的开花与昼夜长短有关。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，如黄瓜、棉花、向日葵等。

讨论：1.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?

答：不是。

2.从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响?

答：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。

3.有些植物根据昼夜长“决定”是否开花，是哪种环境因素在起作用?这与植物激素的分泌有关系吗?

答：是光照时长( 黑暗时长)在起作用，与植物激素的分泌有关。

4.种子发芽，植株生长、开花接受光的调控，是如何体现植物对环境的适应的?

答：萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应——萌发后能立即进行光合作用，从而避免在无光条件下萌发后“饿死”；植株在生长、开花过程中，跟随着光照的节奏，能保证生命活动正常进行，能保证正常地繁衍后代，这也是植物对环境的适应。

【一、光对植物生长发育的调节】

1.光对植物生长发育的调节机理

在自然界中，种子萌发，植株生长、开花、衰老等等，都会受到光的调控。植物的向光性生长，实际上也是植物对光刺激的反应。

光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。

【过渡】植物是怎样感受到光照的呢?光是如何调控植物生长发育的？

2.接受光信号的分子之一——光敏色素

①化学本质：蛋白质（色素——蛋白复合体）

②分布：分布在植物体的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。

③吸收光的类型：主要是红光和远红光。

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。

3.光调控植物生长发育的反应机制

【过渡】温度和重力因素是如何参与植物生命活动的调节的呢?

温度

【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：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;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。

讨论：1.树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系?

答：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。

讨论：2.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?

答：这样可以避免出现在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。

【二、参与调节植物生命活动的其他环境因素】

温度

1.植物所有的生理活动都在一定的温度范围内进行，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、脱落等活动，从而参与调节植物的生长发育。

2.在（非致死）高温或低温条件下，植物响应温度变化，基因表达发生改变，一些保护性的热激蛋白和抗冻蛋白等表达量增多。

3.植物分布的地域性很大程度上由温度决定。

重力

重力是调节植物__________和__________的重要环境因素。

①实例：

根向地、茎背地生长

原理：根、茎中具有感受重力的物质和细胞→将重力信号转换成运输生长素的信号→造成生长素分布不均衡→调节植物的生长方向

思考：（教材107页）根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？

答：根向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；茎背地生长，可以将枝条伸向天空，利于吸收阳光进行光合作用。

【过渡】植物是如何感受到重力刺激的呢？

②重力对植物生长调节的机制：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。

【三、植物生长发育的整体调控】

高等植物是由许多细胞组成的高度复杂的有机体，它的正常生长发育需要各个器官、组织和细胞之间的协调和配合。

1.基因表达调控

植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整：植物的_____、_____、_____、_____等都处在基因适时选择性表达的调控之下。

2.激素调节

对于多细胞植物体来说，细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调，需要通过激素传递信息。

激素作为________，会影响细胞的________，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是_____________的结果，也受到________的影响。

 3.环境因素调节

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________以及_____产生、分布，最终表现在器官和个体水平上的变化。

【随堂练习】

一、概念检测

1. 一颗小小的望天树种子可以生长发育成参天大树。判断下列相关表述是否正确.

(1) 它的生长发育完全由植物激素控制。(      )

(2) 调控它生长发育的环境因素有光照、温度、重力等。(      )

(3) 它的生长发育是基因表达调控的结果。(     )

2. 请用恰当的方式表示调节植物生长发育的环境因素、植物激素和基因表达的关系。

二、拓展应用

1. 科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批萬苣种子进行处理，然后置于暗处。一段时间后，这些萬苣种子的发芽情况如下表所示。

（1）由上述实验结果可以得出什么结论?

答案：红光促进莴苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽。

（2）萬苣种子对红光的反应远比红外光敏感, 如果经过红光和红外光处理后，将萬苣种子置于自然光下而不是黑暗条件下，萬苣种子的发芽情况会如何？

答案：莴苣种子会发芽，因为自然光包含红光和红外光，莴苣种子对红光更敏感，因此在自然光照射下会发芽。

2. 昙花一般夜间开花，受昼夜交替节律的影响。如果要让昙花白天开花，可尝试采取哪些措施？

答案：可尝试进行遮光处理。