高中人教版 (2019)第4节 环境因素参与调节植物的生命活动说课课件ppt

这是一份高中人教版 (2019)第4节 环境因素参与调节植物的生命活动说课课件ppt，共46页。PPT课件主要包含了光合作用，光信号，分生组织，红光和远红光，光敏色素，信息传递系统，特定基因，温度范围，地域性，生长发育等内容，欢迎下载使用。
学习任务 探究环境因素对植物生命活动的影响
学习目标1.通过资料分析，归纳光、温度、重力与植物生长发育调节的关系。（生命观念、科学思维）2.基于光在植物生长发育全程中的调节作用，理解环境因素的调节与植物的适应性之间的关系，并能结合生活实例说明植物生命活动调节的复杂性和整体性。（生命观念、科学思维）3.通过红光与红外光对莴苣种子萌发的实验探究，培养实验设计和实验结果分析的能力。（科学探究）
探究环境因素对植物生命活动的影响
一、光对植物生长发育的调节
1.光在植物生长发育中的调节作用（1）光是植物进行__________的能量来源。（2）光作为一种______，影响、调控植物生长、发育的全过程。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______。植物的向光性生长，实际上也是植物对光刺激的反应。
2.植物能够对光作出反应的原因（1）植物可以感知________。（2）植物具有能接受________的分子，光敏色素是其中的一种。（3）光敏色素是一类____________________________，分布在植物的各个部位，其中在__________的细胞内比较丰富。（4）光敏色素主要吸收______________。植物体内除了__________，还有感受_______________。可以认为，环境中的____________，对于植物的生长发育来说，是非常关键的。
蛋白质（色素—蛋白复合体）
蓝光的受体
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素
1.温度（1）春化作用：有些植物在生长期需要经历一段时期的______诱导才能促使植物______的作用。例如冬小麦、冬大麦、蕙兰等，如果不经过一定时间的低温，它们就会一直保持营养状态或很晚才能开花。（2）温度对植物生活的影响①生命活动的节奏随______变化。②昼夜温差影响植物______。③植物的所有生理活动都在一定的__________内进行。④决定植物分布的________。
三、植物生长发育的整体调控
1.植物生长发育的调控，是由______________、__________和______________共同完成的。2.植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处在____________________的调控之下。3.激素作为__________，会影响细胞的__________，从而起到调节作用。4.激素的产生和分布是______________的结果，也受到__________的影响。
活动1 探究环境因素对植物生命活动的影响
1.根据右图回答问题。
（1） 光敏色素是一类蛋白质（色素—蛋白复合体），受到光照时结构会发生变化。这一变化的实质可能是什么？
提示 蛋白质的空间结构发生变化。
（2） 据图描述红光和远红光影响植物代谢，产生效应分为哪几个阶段？其具体过程是怎样的？（用箭头和文字进行表述）
（3） 对植物来说，光只是参与光合作用吗？
提示 不是，光也可以作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
（4） 菊花为短日照植物，在五一劳动节时需要摆放菊花花坛，欲使菊花在五一劳动节时开花，应对其进行怎样的处理？
（5） 种子发芽、植株生长和开花都受光的调控，它们是如何体现植物对环境的适应的？
提示 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”；植株在生长和开花过程中，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。
2.阅读课本P107“思考·讨论”中的相关资料，回答下列问题。
（1） 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 这样可以避免出现在冬季来临之前开花而无法正常结果的情况。
提示 通过影响基因的转录和翻译进而影响基因的表达。
3.种子萌发后，根向地生长，茎背地生长；水平放置的幼苗，根也会向地生长，茎则弯曲向上生长，试叙述其原因。根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？
提示 根向地生长，可以深扎根，能更好地利用水分和无机盐；茎背地生长，可以将枝条伸向天空，能更好地利用阳光进行光合作用。
环境因素对植物生长发育的调控1.光既能作为植物细胞的能量来源，又能通过影响光敏色素等蛋白质的结构，引起光信号传导，改变植物激素水平和基因表达水平。光对植物生长发育的调控：种子萌发，植株生长、开花和衰老等。光敏色素的本质是一类蛋白质（色素—蛋白复合体），光敏色素主要吸收红光和远红光，分布在植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。2.温度对植物生长发育的调控：种子萌发，植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等。3.重力对植物生长发育的调控：影响激素的运输和分布。
例1 光、温度、重力等环境因素可参与调节植物的生命活动，下列有关叙述错误的是( ) 。
A.光敏色素是植物细胞内能接受光信号的蛋白质B.光敏色素结构的改变可影响细胞核中特定基因的表达C.年轮的形成与春夏季细胞分裂快、细胞体积大有关D.根部感受重力的物质和细胞可将重力信号转换成合成生长素的信号
[解析] 光敏色素是一种接受光信号的分子，其化学本质是色素—蛋白复合体，分布在植物的各个器官中，A正确；光敏色素主要吸收红光和远红光，吸收的红光和远红光能使光敏色素的结构发生变化，影响细胞核中特定基因的表达，进而调控植物生长发育，B正确；年轮是树木在生长过程中，受到季节变化过程中的温度影响后，细胞分裂速度产生变化导致的结果，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，秋冬季细胞分裂慢，细胞体积小，在树干上形成颜色较深的带，C正确；植物根中具有感受重力的物质和细胞，可将重力信号转换成运输生长素的信号，D错误。
光对植物生长发育的调节1.光对植物颜色的影响 叶绿素的形成需要光。种子在黑暗中萌发，长成的幼苗叶片中缺乏叶绿素，表现为“黄化苗”。2.光对植物形态的影响 植物的向光性：单侧光照射使向光侧的生长素向背光侧转移，导致背光侧生长较快，从而使植物向光生长。
对点练1 小麦需要日照长度达到一定值才能开花，下列相关说法错误的是( ) 。
A.小麦细胞内的光敏色素能感知光信号B.光信号在细胞内通过信息传递系统被传导到细胞核C.和小麦类似的植物通常在春末夏初开花D.长日照能提高细胞核内与开花有关的基因数量
[解析] 小麦细胞内的光敏色素能感知光信号，A正确；光信号在细胞内通过信息传递系统传导到细胞核，进而调节生命活动，B正确；小麦需要日照长度达到一定值才能开花，则和小麦类似的植物通常在春末夏初开花，C正确；长日照能提高细胞核内与开花有关的基因表达，D错误。
素能提升 光对植物开花的影响（实验推理能力突破）
长日照植物与短日照植物的区分1.长日照植物和短日照植物的开花与日照时长并无直接关系，连续的黑暗时长会直接决定其开花与否，即促进长日照植物的开花并不需要延长日照时长，只要在连续的黑暗中给予短时间的光照，将连续的黑暗时长缩短至某一临界值以下就可以了；而对于短日照植物，只需延长连续黑暗的时间即可。所以长日照植物也叫短夜植物，短日照植物也叫长夜植物。
2.长日照植物和短日照植物的临界日长（夜长）根据物种不同而不同，并不是严格的12小时。
（2） 为了研究光照和黑暗时间与植物开花的具体关系，科研工作者用某短日照植物和某长日照植物做了如下研究，所得结果如右图：
（4） 根据以上结果推测，在某地某短日照植物临近开花季节，夜间照明会使开花时间______（填“提前”或“推迟”）。
[解析] 根据以上结果推测，在某地某短日照植物临近开花季节，夜间照明会导致没有满足连续的黑暗时间，导致无法开花，即开花时间会推迟。
活动2 植物生长发育的整体调控
1.植物生长发育调节的网络是什么？
提示 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.如何理解基因表达、环境因素、激素调节三者之间的关系？
提示 环境因素和激素都能作为信息影响基因的表达，基因表达和环境因素能影响激素的产生和分布。
3.植物生长、发育、繁殖、休眠的实质是什么？
提示 植物响应环境变化，调控基因表达和激素的产生、分布，从而引起器官和个体水平的变化。
植物生长发育调节的网络图
例2 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（三者关系如下图）。下列说法不正确的是( ) 。
对点练2 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，而是多种激素相互作用、共同调节。下列关于植物生命活动调节的叙述，错误的是( ) 。
A.不同植物激素对生命活动某一过程的调节既可表现出协同作用，又可表现出相抗衡作用B.激素调节只是植物生命活动调节的一部分，植物生命活动还受到环境因素的调节C.光照、温度等环境因素通过改变植物激素的作用来影响生命活动D.植物生命活动的过程是基因适时选择性表达的结果
[解析] 生长素和细胞分裂素在促进植物生长方面表现为协同作用，细胞分裂素和脱落酸在细胞分裂方面表现为相抗衡作用，A正确；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，B正确；环境因素可影响激素的产生、分布，但不改变激素的作用，C错误；植物生命活动的过程是基因适时选择性表达的结果，D正确。
1.判断下列关于植物生命活动调节的叙述的正误。
（1） 植物的开花会受光的调控，衰老不受光的调控。( )
（2） 植物对重力的感受是通过平衡石细胞来实现的。( )
（3） 光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程，植物种子的萌发都需要在有光的条件下才能发生。( )
（4） 光敏色素是一类蛋白质，分布在植物的各个部位，在叶肉细胞内比较丰富。( )
（5） 在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会传导到细胞核内，影响特定基因的表达。( )
（6） 能说明重力调控植物生命活动的实例有根的向地性、茎的背地性和顶端优势等。( )
2.[2022·北京高考] 2022年2月下旬，天安门广场各种盆栽花卉凌寒怒放，喜迎冬残奥会的胜利召开。为使植物在特定时间开花，园艺工作者需对植株进行处理，常用措施不包括( ) 。
A.置于微重力场B.改变温度C.改变光照时间D.施用植物生长调节剂
[解析] 影响植物开花的外部因素包括温度、光照时间等，内部因素包括植物激素等。微重力场能影响植物的向性运动，对植物开花无影响，可通过改变温度、光照时间和施用植物生长调节剂等措施使植物在特定的时间开花，A符合题意。
3.[2023·广东高考] 种植和欣赏水仙是广东的春节习俗。当室外栽培的水仙被移入室内后，其体内会发生一系列变化，导致徒长甚至倒伏。下列分析正确的是( ) 。
A.水仙光敏色素感受的光信号发生改变B.水仙叶绿素传递的光信号发生改变C.水仙转入室内后不能发生向光性弯曲D.强光促进了水仙花茎及叶的伸长生长
[解析] 当室外栽培的水仙被移入室内后，光信号发生变化，光敏色素作为光信号的受体，感受到光信号发生改变，这影响相关基因的表达，进而导致水仙徒长甚至倒伏，A正确；叶绿素可以吸收、传递和转化光能，叶绿素本身不传递光信号，B错误；植物的向光性是指在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象，水仙转入室内后，若给予它单侧光，水仙仍可以向光弯曲生长，C错误； 室外栽培的水仙被移入室内后发生徒长甚至倒伏，但光照强度减弱，D错误。
题组1 光对植物生长发育的调节
1.光对植物生长发育具有调节作用。下列叙述错误的是( ) 。
A.萌发需要光照的种子一般较小，储藏的营养物质也很少B.对于植物来说，光只提供能量C.光既能促进叶绿素的合成，又会影响植物的形态D.光敏色素在接受光信号后结构发生变化
[解析] 萌发需要光照的种子一般较小，储藏的营养物质也很少，这是对环境的适应，其萌发后能立即进行光合作用，A正确；对于植物来说，光不仅提供能量，还能作为一种信号调控植物的生长发育，B错误；从豆芽发育到豆苗的过程中，光既能促进叶绿素的合成，使豆苗变成绿色，又会影响豆苗的形态，C正确；在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应，D正确。
2.分别将一种短日照植物和一种长日照植物置于短光周期中，但在长暗期中间给予一次瞬间光照，结果短日照植物不开花，长日照植物开花；再将这两种植物置于长光周期中，但在长光期中间插入一次短时黑暗，结果短日照植物仍不开花，长日照植物仍开花。下列叙述错误的是( ) 。
A.短日照植物和长日照植物分别是指开花需要短日照条件和长日照条件的植物B.短光周期的长暗期中间给予瞬间光照，长日照植物开花，因为黑暗时长满足其要求C.长光周期的长光期中间插入短时黑暗，短日照植物不开花，因为黑暗时长不能满足其要求D.植物对光照和黑暗的反应叫光周期现象
[解析] 长日照植物是指每天日照时间长于它的临界日长才开花的植物，短日照植物是指每天日照时间短于它的临界日长才开花的植物，A正确；短日照植物实际是长夜植物，长日照植物实际是短夜植物，短光周期的长暗期中间给予瞬间光照，长日照植物开花，原因不是光照总时长满足其要求，而是短夜条件满足了其要求，B正确；长光周期的长光期中间插入短时黑暗，短日照植物不开花，因为黑暗时长不能满足其要求，C正确；植物对昼夜相对长度变化发生反应的现象，称为光周期现象，D错误。
3.某研究性学习小组的同学进行了如下实验：取甲、乙、丙、丁4个培养皿，在每个培养皿上均铺上潮湿的滤纸，并分别放入同一品种的莴苣种子100粒，然后分别给予不同的光照，数天后统计萌发种子数，结果如下表所示。分析该实验及其数据，能得出的结论是( ) 。
A.光照对莴苣种子萌发没有影响，适量的水分是莴苣种子萌发的必需条件B.橘红光能促进莴苣种子萌发，但本实验不能证明适量水分是莴苣种子萌发的必需条件C.光照、适量水分是莴苣种子萌发的必需条件D.莴苣种子只用远红光照射时不能萌发
[解析] 分析表格可知，甲用黑纸遮光，数天后萌发的种子数为10，乙照橘红光，数天后萌发的种子数为99，表明光照对莴苣种子萌发有影响，橘红光可促进莴苣种子萌发，但本实验不能证明适量水分是莴苣种子萌发的必需条件，A、C不符合题意，B符合题意；丙先照橘红光，再照远红光，数天后萌发的种子数为40，表明远红光可部分抵消橘红光的作用，但不能证明莴苣种子只用远红光照射时不能萌发，D不符合题意。
题组2 温度、重力对植物生长发育的调节
A.“淀粉体”中会发生基因突变，但不会发生基因重组和染色体变异B.“淀粉体”最终将重力信号转变成运输生长素的信号C.植物根部的向地性生长体现了生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点D.根背地侧的生长素分布较多，生长较快，而使根向地生长
5.（原创）“春天孩儿脸，一天变三变”指的是倒春寒现象。倒春寒一般是指初春气温回升快，而在春季后期气温较正常的年份偏低的现象。气温突然降低会造成农作物遭受冻害，出现大面积烂秧、死苗和果树开花坐果率低等现象。为了避免春季“倒春寒”对春小麦的低温伤害，可以对种子进行人工春化处理后，适当晚播，同时可提早成熟。下列叙述错误的是( ) 。
A.正常情况下，冬小麦的春化作用对于其适应所生存环境具有积极的意义B.低温条件下，植株内的脱落酸含量升高，促进休眠C.人工春化处理是指将种子用高温处理D.植株的生长、发育等生命活动时刻处于基因适时选择性表达的调控之下
[解析] 有些植物在生长期必须经历一段时期的低温之后才能由营养生长阶段转入生殖生长阶段，我们把这一现象称为春化作用。春化作用对于植物在寒冷环境中生存是有利的，A正确；脱落酸可促进叶和果实的衰老和脱落，维持种子休眠，B正确；人工春化处理是指将种子在低温条件下处理，C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，故植株的生长、发育、繁殖、休眠等，时刻处于基因适时选择性表达的调控之下，D正确。
8.某些植物必须经过春化作用才能开花结实。下表表示对冬小麦进行春化处理的研究结果，下列有关叙述错误的是( ) 。
A.春化处理是指植物经低温处理以产生某些特殊蛋白质B.高温处理后春化作用解除可能是因为特殊蛋白质变性失活C.春化作用使植物开花可能与基因调控使植物的生理状态改变有关D.未经低温处理，北方春季补种的冬小麦也会开花结果
[解析] 对比第1组和第2组的实验结果可知，春化处理是指植物经低温处理以产生某些特殊蛋白质，A正确；高温会使蛋白质变性失活，对比第2、3组实验可知，高温处理后春化作用解除可能是因为特殊蛋白质变性失活，B正确；从本实验可以看出，春化作用使植物开花的原因是低温促使植物合成了某些特殊蛋白质，蛋白质是由基因控制合成的，所以春化作用使植物开花可能与基因调控使植物的生理状态改变有关，C正确；从第1组实验结果可知，未经低温处理，冬小麦不能合成某些特殊蛋白质，故不能抽穗开花，D错误。
9.（新情境）高等植物的向光性主要受蓝光调节。向光素是一种自磷酸化蛋白激酶，在蓝光刺激下，发生自磷酸化而被激活。激活的向光素调节生长素运输载体的定位，进而引起生长素侧向运输，最终使得植物器官不对称生长。下列相关说法错误的是( ) 。
A.向光素是感受蓝光的受体蛋白B.生长素在尖端的侧向运输与细胞膜上运输生长素的载体位置有关C.生长素通过诱导相关基因的表达而实现对尖端下面两侧细胞生长的调节D.植物的向光性体现了生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特性
[解析] 分析题意可知，向光素在蓝光刺激下，可发生自磷酸化而被激活，进行生长素的侧向运输，说明向光素是感受蓝光的受体蛋白，A正确；据题意可知，激活的向光素调节生长素运输载体的定位，进而引起生长素侧向运输，故生长素在尖端的侧向运输与细胞膜上运输生长素的载体位置有关，B正确；植物的生长发育根本上是受基因调控的，生长素通过诱导相关基因的表达而实现对尖端下面两侧细胞生长的调节，C正确；植物的向光性没有体现生长素具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特性，D错误。
10.为了探究光照和重力对横放状态下植物生长的影响，某同学对刚萌发的盆栽燕麦分别进行如右图所示的处理：
一段时间后，①③④均明显向上弯曲生长，②弯曲生长不明显。根据上述实验，下列分析正确的是( ) 。A.①能够说明燕麦在横放状态下，单侧光是引起植物弯曲生长的主要因素B.②能够说明燕麦在横放状态下，单侧光对植物弯曲生长的影响与重力相当C.③能够说明燕麦在横放状态下，单侧光不是引起植物弯曲生长的主要因素D.④能够说明燕麦在横放状态下，单侧光及重力是引起植物弯曲生长的主要因素
[解析] 盆栽燕麦横放，重力会引起向地侧的生长素分布量多于背地侧；单侧光会引起背光侧的生长素分布量多于向光侧。由题图分析可知，①上方照光以及重力都使向地侧的生长素分布多，即单侧光和重力的作用效果一致，使植物向上弯曲生长，故不能说明单侧光是引起植物弯曲生长的主要因素，A错误；②下方照光引起背地侧的生长素分布量多于向地侧，而重力引起向地侧的生长素分布量多于背地侧，即单侧光和重力的作用效果相反，而②弯曲生长不明显，说明重力与单侧光共同作用的结果是引起向地侧与背地侧的生长素分布量大致相同，由此可推测单侧光对植物弯曲生长的影响与重力相当，B正确；③只受重力影响，所以③能说明燕麦在横放状态下，重力是引起植物弯曲生长的主要因素，但不能说明单侧光不是引起植物弯曲生长的主要因素，C错误；④中顶部照光不影响生长素的横向运输，④受重力影响向上弯曲生长，不能说明重力和单侧光都是引起植物弯曲生长的主要因素，D错误。
11.植物开花受开花激素的影响。下图表示光周期（日照长短）诱导植物开花激素的产生以及影响开花的实验，图中植物去掉了顶端的全部叶子，A、D组植株分别接受长日照、短日照，B、C组植株方框内为受短日照处理的部分。据图回答下列问题：
（1） 对比A、D组实验可说明该植物属于________（填“长日照”或“短日照”）植物。
[解析] A组植株接受长日照后不开花，D组植株接受短日照后开花，说明该植物属于短日照植物。
（2） 根据B、C组实验，补充下列实验报告中的有关内容。
[解析] B组植株下部的叶接受短日照，植物开花，C组植株的顶端接受短日照，植株不开花，这表明短日照和长日照对芽的分化不产生直接的影响，而通过叶来影响芽的分化，叶接受了短日照刺激后产生了开花激素，开花激素作用的部位是顶端的芽，故B组植株开花。
（3） 依据以上所有实验得出的结论是_________________________________________________。
短日照可诱导植物的叶产生开花激素，进而促进开花
[解析] 根据题述实验得出的结论是短日照诱导植物的叶产生开花激素，进而促进其开花。
（4） 借鉴有关“生长素的发现”的科学实验方法，设计一个简单的模拟实验，证明B组植株产生的开花激素可使A组条件下的同种植株开花。第一步：切取B组植株一小段带叶枝条，放置在琼脂块上一段时间。第二步：_____________________________________________________________________。预期结果：__________。对照实验：_______________________________________________________________________。预期结果：____________。
将长日照条件下的植株枝条切口，再将经B组植株处理过的琼脂块放在切口上
将长日照条件下的同种另一植株枝条切口，将没经过处理的琼脂块放在切口上
[解析] 本实验的目的是证明B组植株产生的开花激素可使A组条件下的同种植株开花，实验设计要遵循对照原则和单一变量原则。该实验的单一变量为是否用B组植株产生的开花激素处理，要设计不用B组植株产生的开花激素处理的空白对照。设计实验如下：第一步，切取B组植株一小段带叶枝条，放置在琼脂块上一段时间，开花激素进入琼脂块；第二步，将长日照条件下的植株枝条切口，再将经B组植株处理过的琼脂块放在切口上。预期结果：植株开花。对照实验：将长日照条件下的同种另一植株枝条切口，将没经过处理的琼脂块放在切口上。预期结果：植株不开花。由此说明B组植株产生的开花激素可使A组条件下的同种植株开花。
12.（新情境）阳生植物受到周围植物遮蔽时，茎伸长速度加快，使株高和节间距增加，叶柄伸长，这种现象称为避荫反应（如图），而阴生植物通常无此反应。请回答下列问题：
植物叶片中的叶绿素吸收红光
有利于捕获更多的光，提高植物遮阴时的光合作用强度，为生长发育提供物质与能量
（2） 研究发现，光敏色素使植物感知其他植物的遮阴。现有野生型和光敏色素B突变型（缺乏有功能的光敏色素B）拟南芥若干，利用这两种拟南芥验证光敏色素B使植物具有避荫反应，请用表格写出实验设计思路并预测实验结果。
[解析] 由题意可知，该实验的目的是验证光敏色素B使植物具有避荫反应，实验材料是野生型和光敏色素B突变型（缺乏有功能的光敏色素B）拟南芥若干。该实验的自变量是拟南芥的种类、正常光下是否遮阴。可通过在实验一段时间后，观察茎伸长速度是否加快、株高和节间距是否增加、叶柄是否伸长等现象，来验证光敏色素B使植物具有避荫反应。
② 乙烯通常具有缩短节间、降低株高等抑制生长的作用，但在避荫反应的植物中检测到乙烯含量增加。乙烯在避荫反应中促生长功能的实现部分依赖于提高植物对赤霉素信号的敏感度，试推测其可能的机制：___________________________________________________________。