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高中生物第4节 环境因素参与调节植物的生命活动公开课课件ppt
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这是一份高中生物第4节 环境因素参与调节植物的生命活动公开课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了新知预习•双基夯实，光敏色素，种子萌发，开花结果，基因表达调控，基因表达，活学巧练，××√×√，学霸记忆•素养积累，重点呈现等内容，欢迎下载使用。
第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
一、光对植物生长发育的调节1．______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______的条件下才能萌发。(2)豆芽是在________的环境中培育的。(3)很多植物的开花与________长短有关。3．光作为一种________，影响、________植物生长、发育的全过程；植物具有能接受光信号的分子，如____________。
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素1．除了光，________、________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____________、植株生长、____________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________决定的。3．植物根向地、茎背地生长，是在________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________________、________调节和环境因素调节共同构成的网络。2．激素作为________分子，会影响细胞的____________，从而起到调节作用。激素的产生和分布是基因表达________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____________以及激素产生、分布，最终表现在________和________水平上的变化。
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。
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。
1．间接影响：主要通过光合作用，是一个高能反应。2．直接影响：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。
光对植物生长发育的调节
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、叶绿素的合成、休眠芽的萌发、叶脱落等。
下列说法不正确的是( )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。
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( )A．光敏色素可能不参与黑暗条件下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C．phyA介导的光信号对PAC调控主根生长的影响不明显D．phyB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，phyB介导的光信号能增强PAC对主根生长的促进效果，D错误。
(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。
参与调节植物生命活动的其他环境因素
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、降水量有一定的关系。
2．春化作用(1)植物通过春化的条件：①低温。
(2)春化作用的机理：①感受低温的时期：种子吸胀萌动时及苗期。②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。③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)春化作用的应用①低温处理促进花芽分化，如石竹等的春播。②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：“Chldny－Went学说”、“平衡石假说”和“双叉理论”。其中Haberland－Nemee的“淀粉——平衡石假说”受到普遍的重视。
“平衡石假说”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10～20个直径为10 μm的淀粉粒。含平衡石的细胞称为平衡石细胞。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1～2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。
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，Ⅰ、Ⅱ中黑色小方块含Ca2＋，但Ⅰ中置于伸长区，Ⅱ中置于根冠，Ⅲ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( )A．伸长区无法吸收Ca2＋B．Ca2＋的有无会造成根的弯曲C．若将Ⅲ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Ⅰ、Ⅱ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；Ⅱ与Ⅲ相比，小方块中所含物质不同，可能是Ⅲ中小方块中的抑制剂影响了Ca2＋的移动，未放置的一侧Ca2＋浓度较高，生长素分布较多，抑制生长，放置的一侧生长素浓度低，促进生长，从而使根弯向未放置小方块的一侧，D项正确。
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___________________ ___________________________________________。(2)某研究小组发现经过严寒之后，部分二倍体野生小麦突变成了四倍体小麦，合理的解释是_______________________________________ _________。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。________________________________________ __________________。
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)
低温抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍
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________________ _____。预期实验结果及结论：①如果____________________________________，则小麦早熟性状存在显性纯合致死现象；②如果____________________________________，则小麦早熟性状不存在显性纯合致死现象。
子代表型为早熟和晚熟，比例为2∶1
子代表型为早熟和晚熟，比例为3∶1
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型及比例。如果子代表型为早熟和晚熟，比例为2∶1，则小麦早熟性状存在显性纯合致死现象；如果子代表型为早熟和晚熟，比例为3∶1，则小麦早熟性状不存在显性纯合致死现象。
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)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。
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．长日照能促进过程②④，短日照能促进过程⑤⑥B．10 ℃有利于过程②④，30 ℃有利于过程⑤⑥C．10 ℃有利于过程①②③④，30 ℃有利于过程①③⑤⑥D．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，细胞分裂素和赤霉素分泌增多，所以长日照、较高温度能促进过程②④；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⑤⑥，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。
将一玉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( )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。
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、环境及基因表达的共同调控。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。
1．下列关于植物茎的负向重力性和根的向重力性的叙述，正确的是( )A．在根部“3→4”的运输不需要消耗ATPB．生长素对2处和6处的作用相同C．两种现象说明根对生长素的敏感性高于茎D．两种现象均能体现生长素“低浓度促进，高浓度抑制”的特点
解析：根部生长素“3→4”的运输属于主动运输，所以需要消耗ATP；2处的生长素浓度大于1处，6处的生长素浓度大于5处，但2处的生长受到抑制，6处的生长受到促进，体现了根对生长素的敏感性大于茎；茎的背地生长中只有促进作用没有抑制作用，所以不能体现生长素作用的特点。
2．下列有关温度参与调节植物生长发育的说法，错误的是( )A．树木的年轮与季节的温度变化有直接关系B．有的植物需经过春化作用才能开花C．植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的D．植物的生长发育完全由激素控制解析：环境因素参与调节植物的生命活动，D错误。
3．生长在温带和亚热带地区的树木，在它们树干的横切面上，常常可以看到一些年轮。一个年轮内的木材特点是( )A．春材到秋材，质地由疏松到致密，颜色由浅到深B．春材到秋材，质地由致密到疏松，颜色由深到浅C．秋材到春材，质地由致密到疏松，颜色由深到浅D．秋材到春材，质地由疏松到致密，颜色由浅到深
解析：生长在温带地区和亚热带地区的树木，在它们的树干横切面上，常常可以看到一些同心环带，人们称作年轮。年轮是由于形成层细胞的分裂活动受气温变化的影响而形成的。春天气温升高，营养物质充足，形成层细胞的分裂活动加快，所产生的木质部细胞个体大，细胞壁薄，因此，木材的质地疏松，颜色较浅，这样的木材叫作春材。秋天，气温降低，营养物质减少，形成层细胞的分裂活动减慢，所产生的木质部细胞个体小，细胞壁厚，因此，木材质地致密，颜色较深，这样的木材叫作秋材。一个年轮包括当年的春材和当年的秋材，它代表了一年当中所形成的木材。同一年的春材与秋材之间，颜色是逐渐转变的，中间没有明显的界限，共同构成一个环带，即年轮。
4．下列关于植物生命活动调节的叙述，错误的是( )A．不同的植物激素间具有协同或相抗衡的作用关系B．所有的植物种子萌发都需要光C．光、重力和温度等因素对植物生长发育也具有调节作用D．植物正常生命活动是多种激素共同调控的结果
解析：不同的植物激素间具有协同或相抗衡的作用关系。比如生长素、赤霉素(GA)、细胞分裂素(CTK)有协同作用，促使植物生长；而乙烯的作用是促进果实成熟，抑制植物生长，二者具有相抗衡的作用关系，A正确。洋葱、番茄的种子萌发，受光的抑制，B错误；植物在生长发育的过程中，都会受到环境中多种因素的调节作用，如光、重力、温度等，C正确。植物生命活动的正常进行是多种激素共同调控的结果，D正确。
5．(不定项)下列关于植物生命活动调节的叙述，正确的是( )A．调节植物生命活动的激素不是孤立起作用的，而是相互作用、共同调节的B．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C．在窗台上久不移动的植物弯向窗外生长，有利于植物进行光合作用D．光照、温度等因素通过影响植物激素的作用影响植物的生命活动
解析：调节植物生命活动的激素不是孤立起作用的，而是相互作用、共同调节的，A正确；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正确；在窗台上久不移动的植物由于受到单侧光的影响使其弯向窗外生长，这有利于植物接受更多的光照进行光合作用，进而促进生长，C正确；光照、温度等因素可以直接影响细胞代谢来影响植物的生命活动，D错误。
6．植物的生长离不开光，光能调节植物的生长发育。请回答下列问题：(1)植物进行光合作用时，将光能转化为__________储存在有机物中，在黑暗条件下生长的植物幼苗表现出各种黄化特征，如叶片呈黄白色，而在光照条件下生长的幼苗叶片呈绿色，说明光可以____________ ______________________________。
成叶绿素(或促进叶绿体的发育)
(2)大多数植物的向光性是由植物体内的____________________造成的。已知拟南芥的向光性生长受蓝光的调节，隐花色素是细胞的蓝光受体。请以野生型和隐花色素缺失突变体拟南芥幼苗为材料，设计实验验证隐花色素的作用，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。实验思路：________________________________________________ _________________________________________________________________________________________。
将野生型和隐花色素缺失突变体拟南芥幼苗置于黑暗环境中，并观察生长情况；用蓝光持续单侧照射两组幼苗，一段时间后观察两组幼苗的生长状况
预期结果：________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________。结论：____________________________。
蓝光单侧照射前，野生型拟南芥幼苗直立生长，照射后，野生型拟南芥幼苗向光弯曲生长；蓝光单侧照射前后，隐花色素缺失突变体拟南芥幼苗均不向光弯曲
隐花色素是细胞的蓝光受体
第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
一、光对植物生长发育的调节1．______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______的条件下才能萌发。(2)豆芽是在________的环境中培育的。(3)很多植物的开花与________长短有关。3．光作为一种________，影响、________植物生长、发育的全过程；植物具有能接受光信号的分子，如____________。
二、参与调节植物生命活动的其他环境因素1．除了光，________、________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____________、植株生长、____________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________决定的。3．植物根向地、茎背地生长，是在________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________________、________调节和环境因素调节共同构成的网络。2．激素作为________分子，会影响细胞的____________，从而起到调节作用。激素的产生和分布是基因表达________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____________以及激素产生、分布，最终表现在________和________水平上的变化。
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。
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。
1．间接影响：主要通过光合作用，是一个高能反应。2．直接影响：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。
光对植物生长发育的调节
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、叶绿素的合成、休眠芽的萌发、叶脱落等。
下列说法不正确的是( )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。
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( )A．光敏色素可能不参与黑暗条件下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C．phyA介导的光信号对PAC调控主根生长的影响不明显D．phyB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，phyB介导的光信号能增强PAC对主根生长的促进效果，D错误。
(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。
参与调节植物生命活动的其他环境因素
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、降水量有一定的关系。
2．春化作用(1)植物通过春化的条件：①低温。
(2)春化作用的机理：①感受低温的时期：种子吸胀萌动时及苗期。②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。③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)春化作用的应用①低温处理促进花芽分化，如石竹等的春播。②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：“Chldny－Went学说”、“平衡石假说”和“双叉理论”。其中Haberland－Nemee的“淀粉——平衡石假说”受到普遍的重视。
“平衡石假说”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10～20个直径为10 μm的淀粉粒。含平衡石的细胞称为平衡石细胞。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1～2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。
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，Ⅰ、Ⅱ中黑色小方块含Ca2＋，但Ⅰ中置于伸长区，Ⅱ中置于根冠，Ⅲ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( )A．伸长区无法吸收Ca2＋B．Ca2＋的有无会造成根的弯曲C．若将Ⅲ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Ⅰ、Ⅱ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；Ⅱ与Ⅲ相比，小方块中所含物质不同，可能是Ⅲ中小方块中的抑制剂影响了Ca2＋的移动，未放置的一侧Ca2＋浓度较高，生长素分布较多，抑制生长，放置的一侧生长素浓度低，促进生长，从而使根弯向未放置小方块的一侧，D项正确。
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___________________ ___________________________________________。(2)某研究小组发现经过严寒之后，部分二倍体野生小麦突变成了四倍体小麦，合理的解释是_______________________________________ _________。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。________________________________________ __________________。
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)
低温抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍
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________________ _____。预期实验结果及结论：①如果____________________________________，则小麦早熟性状存在显性纯合致死现象；②如果____________________________________，则小麦早熟性状不存在显性纯合致死现象。
子代表型为早熟和晚熟，比例为2∶1
子代表型为早熟和晚熟，比例为3∶1
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型及比例。如果子代表型为早熟和晚熟，比例为2∶1，则小麦早熟性状存在显性纯合致死现象；如果子代表型为早熟和晚熟，比例为3∶1，则小麦早熟性状不存在显性纯合致死现象。
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)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。
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．长日照能促进过程②④，短日照能促进过程⑤⑥B．10 ℃有利于过程②④，30 ℃有利于过程⑤⑥C．10 ℃有利于过程①②③④，30 ℃有利于过程①③⑤⑥D．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，细胞分裂素和赤霉素分泌增多，所以长日照、较高温度能促进过程②④；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⑤⑥，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。
将一玉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( )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。
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、环境及基因表达的共同调控。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。
1．下列关于植物茎的负向重力性和根的向重力性的叙述，正确的是( )A．在根部“3→4”的运输不需要消耗ATPB．生长素对2处和6处的作用相同C．两种现象说明根对生长素的敏感性高于茎D．两种现象均能体现生长素“低浓度促进，高浓度抑制”的特点
解析：根部生长素“3→4”的运输属于主动运输，所以需要消耗ATP；2处的生长素浓度大于1处，6处的生长素浓度大于5处，但2处的生长受到抑制，6处的生长受到促进，体现了根对生长素的敏感性大于茎；茎的背地生长中只有促进作用没有抑制作用，所以不能体现生长素作用的特点。
2．下列有关温度参与调节植物生长发育的说法，错误的是( )A．树木的年轮与季节的温度变化有直接关系B．有的植物需经过春化作用才能开花C．植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的D．植物的生长发育完全由激素控制解析：环境因素参与调节植物的生命活动，D错误。
3．生长在温带和亚热带地区的树木，在它们树干的横切面上，常常可以看到一些年轮。一个年轮内的木材特点是( )A．春材到秋材，质地由疏松到致密，颜色由浅到深B．春材到秋材，质地由致密到疏松，颜色由深到浅C．秋材到春材，质地由致密到疏松，颜色由深到浅D．秋材到春材，质地由疏松到致密，颜色由浅到深
解析：生长在温带地区和亚热带地区的树木，在它们的树干横切面上，常常可以看到一些同心环带，人们称作年轮。年轮是由于形成层细胞的分裂活动受气温变化的影响而形成的。春天气温升高，营养物质充足，形成层细胞的分裂活动加快，所产生的木质部细胞个体大，细胞壁薄，因此，木材的质地疏松，颜色较浅，这样的木材叫作春材。秋天，气温降低，营养物质减少，形成层细胞的分裂活动减慢，所产生的木质部细胞个体小，细胞壁厚，因此，木材质地致密，颜色较深，这样的木材叫作秋材。一个年轮包括当年的春材和当年的秋材，它代表了一年当中所形成的木材。同一年的春材与秋材之间，颜色是逐渐转变的，中间没有明显的界限，共同构成一个环带，即年轮。
4．下列关于植物生命活动调节的叙述，错误的是( )A．不同的植物激素间具有协同或相抗衡的作用关系B．所有的植物种子萌发都需要光C．光、重力和温度等因素对植物生长发育也具有调节作用D．植物正常生命活动是多种激素共同调控的结果
解析：不同的植物激素间具有协同或相抗衡的作用关系。比如生长素、赤霉素(GA)、细胞分裂素(CTK)有协同作用，促使植物生长；而乙烯的作用是促进果实成熟，抑制植物生长，二者具有相抗衡的作用关系，A正确。洋葱、番茄的种子萌发，受光的抑制，B错误；植物在生长发育的过程中，都会受到环境中多种因素的调节作用，如光、重力、温度等，C正确。植物生命活动的正常进行是多种激素共同调控的结果，D正确。
5．(不定项)下列关于植物生命活动调节的叙述，正确的是( )A．调节植物生命活动的激素不是孤立起作用的，而是相互作用、共同调节的B．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C．在窗台上久不移动的植物弯向窗外生长，有利于植物进行光合作用D．光照、温度等因素通过影响植物激素的作用影响植物的生命活动
解析：调节植物生命活动的激素不是孤立起作用的，而是相互作用、共同调节的，A正确；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正确；在窗台上久不移动的植物由于受到单侧光的影响使其弯向窗外生长，这有利于植物接受更多的光照进行光合作用，进而促进生长，C正确；光照、温度等因素可以直接影响细胞代谢来影响植物的生命活动，D错误。
6．植物的生长离不开光，光能调节植物的生长发育。请回答下列问题：(1)植物进行光合作用时，将光能转化为__________储存在有机物中，在黑暗条件下生长的植物幼苗表现出各种黄化特征，如叶片呈黄白色，而在光照条件下生长的幼苗叶片呈绿色，说明光可以____________ ______________________________。
成叶绿素(或促进叶绿体的发育)
(2)大多数植物的向光性是由植物体内的____________________造成的。已知拟南芥的向光性生长受蓝光的调节，隐花色素是细胞的蓝光受体。请以野生型和隐花色素缺失突变体拟南芥幼苗为材料，设计实验验证隐花色素的作用，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。实验思路：________________________________________________ _________________________________________________________________________________________。
将野生型和隐花色素缺失突变体拟南芥幼苗置于黑暗环境中，并观察生长情况；用蓝光持续单侧照射两组幼苗，一段时间后观察两组幼苗的生长状况
预期结果：________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________。结论：____________________________。
蓝光单侧照射前，野生型拟南芥幼苗直立生长，照射后，野生型拟南芥幼苗向光弯曲生长；蓝光单侧照射前后，隐花色素缺失突变体拟南芥幼苗均不向光弯曲
隐花色素是细胞的蓝光受体
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