1、第第4节节 环境因素参与调节植物的生命活动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2022-1-11 种子萌发后，根向地生长、茎背地生长。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，根则如果将幼苗横过来，茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长。弯曲向下生长。2.2.如果将该幼苗横放在太空中的如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号天宫二号”内，它的内，它的根、茎可能会怎样生长？为什么？根、茎可能会怎样生长？为什么？是由重力因素调节的。是由重力因素调节的。茎向上生长茎向上生长 根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎
2、没有重力。没有重力。讨论：讨论：1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？茎和根的生长是受哪种因素调节的？环境因素：环境因素：对植物生长发育都有调节作用对植物生长发育都有调节作用光、温度、重力光、温度、重力对于植物，光只是提供能量吗？对于植物，光只是提供能量吗？光是植物进行光合作用的能量来源。光是植物进行光合作用的能量来源。光在植物生长发育中的调节作用光在植物生长发育中的调节作用资料资料1 1 少数植物（如烟草、莴苣）的种少数植物（如烟草、莴苣）的种子需要在有光条件下才能萌发；子需要在有光条件下才能萌发； 有些植物（如早熟禾、毛蕊有些植物（如早熟禾、毛蕊花）的种子在有光条件下萌发花）的种子在有光条件
3、下萌发得更好；得更好； 还有些植物（如洋葱、番茄）还有些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发，则受光的抑制。的种子萌发，则受光的抑制。 研究发现，萌发需要光的种研究发现，萌发需要光的种子一般较小，储存的营养物质子一般较小，储存的营养物质也很少。也很少。 资料资料2 豆芽是在黑暗的环境豆芽是在黑暗的环境中培育的，它的细胞中不含叶中培育的，它的细胞中不含叶绿素，茎绿素，茎（实际上很大一部分是下胚轴）比在光（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，就会发生下要长很多。豆芽一旦见光，就会发生形态变化并长成豆苗。形态变化并长成豆苗。豆芽（黑暗中培育）豆芽（黑暗中培育）豆苗见光培育豆苗见光培育
4、光在植物生长发育中的调节作用光在植物生长发育中的调节作用 资料资料3 3 很多植物的开花与很多植物的开花与昼夜长短有关。例如，菠菜只昼夜长短有关。例如，菠菜只有白天长度超过有白天长度超过1313小时才开花；小时才开花；菊、水稻则要在白天短于一定菊、水稻则要在白天短于一定的时长才开花。当然，也有不的时长才开花。当然，也有不少植物的开花与昼夜长短没有少植物的开花与昼夜长短没有关系，如黄瓜、棉花、向日葵关系，如黄瓜、棉花、向日葵等。等。菠菠菜菜白天长度超过白天长度超过1313小时才开花小时才开花白天短于一定时长才开花白天短于一定时长才开花黄黄瓜瓜向向日日葵葵棉棉花花不少植物的开花与昼夜长短无关不少植
5、物的开花与昼夜长短无关光在植物生长发育中的调节作用光在植物生长发育中的调节作用讨论：讨论： 1. 1.那些需要光才能萌发的种子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是需要光照给种子萌发提供能量吗吗? ? 不是。不是。 2. 2.从豆芽到豆苗，光对植物的从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响颜色和形态有什么影响? ? 光既促进叶绿素的合成从而光既促进叶绿素的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态。的形态。 3. 3.有些植物根据昼夜长有些植物根据昼夜长“决定决定”是否是否开花，是哪种环境因素在起作用开花，是哪种环境因素在起作用? ?这与植这与植
6、物激素的分泌有关系吗物激素的分泌有关系吗? ? 是光照时长是光照时长( ( 黑暗时长黑暗时长) )在起作用；在起作用；与植物激素的分泌有关。与植物激素的分泌有关。 4. 4.种子发芽，植株生长、开花接受光的种子发芽，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调控，是如何体现植物对环境的适应的? ? 萌发需要光照的种子一般较小，萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应这是对环境的适应萌发后能萌发后能立即进行光合作用，从而避免在立即进行光合作用，从而避免在无光条件下萌发后无光条件下萌发后“饿死饿死”；植；植株在生长、开花过程中，跟随着株在生长、开花过程中，跟随着光照的节奏，能保证
7、生命活动正光照的节奏，能保证生命活动正常进行，能保证正常地繁衍后代，常进行，能保证正常地繁衍后代，这也是植物对环境的适应。这也是植物对环境的适应。一、光对植物生长发育的调节一、光对植物生长发育的调节1.1.光对植物生长发育的调节机理光对植物生长发育的调节机理 光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。过程。 在自然界中，种子萌发，植株生长、开花、衰老等在自然界中，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。是植物对光刺激的反应。植物是怎样
8、感受到光照信号的呢？是靠光合色素吗？植物是怎样感受到光照信号的呢？是靠光合色素吗？2.2.接受光信号的分子之一接受光信号的分子之一光敏色素光敏色素主要是红光和远红光。主要是红光和远红光。化学本质：化学本质： 蛋白质（色素蛋白质（色素蛋白复合体）蛋白复合体）分布：分布： 分布在植物体的各个部位，其中在分生组织的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。细胞内比较丰富。吸收光的类型：吸收光的类型：相关信息：植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体。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，可以认为，环境中的红光、蓝光，对
9、于植物的生长发育来说，是非常关键的。是非常关键的。2022-1-113.3.光调控植物生长发育的反光调控植物生长发育的反应机制应机制阳阳光光光敏色素被光敏色素被激活，结构激活，结构发生变化发生变化信号经过信息信号经过信息传递系统的传传递系统的传导到细胞核内导到细胞核内细胞核内特定细胞核内特定基因的转录变基因的转录变化（表达）化（表达）照射照射转录转录RNARNA蛋蛋白白质质表现出表现出生物学生物学效应效应感受信号感受信号传导信号传导信号发生反应发生反应信号经过信息传信号经过信息传递系统的传导，递系统的传导，传递到细胞核内传递到细胞核内表现出生物表现出生物学效应学效应翻译翻译RNARNA光敏色素
10、被激活，光敏色素被激活，结构发生变化结构发生变化DNADNA细胞核内特细胞核内特定基因的转定基因的转录变化（表录变化（表达）达）感受感受信号信号传导传导信号信号发生发生反应反应温度参与植物生长发育的调节温度参与植物生长发育的调节 温带地区，树木年复一年地温带地区，树木年复一年地加粗，构成一圈圈的年轮，表现出周加粗，构成一圈圈的年轮，表现出周期性的季节变化。年轮形成的原因是：期性的季节变化。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、细胞体积较小季，细胞分裂慢、细胞体积较小，
11、在树干上形成颜色较深的带。，在树干上形成颜色较深的带。资料资料1 1资料资料2 2 有些植物在生长期需要经历一段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，这种经历低温时期的低温之后才能开花，这种经历低温诱导促进植物开花的作用，称为春化作用；诱导促进植物开花的作用，称为春化作用； 冬小麦、冬大麦、蕙兰等就是这样；冬小麦、冬大麦、蕙兰等就是这样； 1. 1.树木的年轮与季节的温度变化树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？有什么直接关系？ 年轮的形成，是树木生长对年中不同年轮的形成，是树木生长对年中不同时期环境温度反应的结果时期环境温度反应的结果讨论：讨论： 2. 2.有的植物需要经过
12、春化作用才能开有的植物需要经过春化作用才能开会，这对于它们适应所生存的环境有什会，这对于它们适应所生存的环境有什么意义？么意义？ 这样可以避免出现在冬季来临之前开花从而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二、参与调节植物生命活动的其他环境因素1.1.温度温度（1 1）温度影响某些植物的发芽、开花、落叶、休眠：）温度影响某些植物的发芽、开花、落叶、休眠： 随着季节轮回，气温随着季节轮回，气温_，植物，植物_、_、_、_，生命活动的节奏追随着季节，生命活动的节奏追随着季节的步伐；的步伐；周期性变化周期性变化发芽发芽开花开花
13、落叶落叶休眠休眠 在春夏季，细胞分裂在春夏季，细胞分裂_、细胞体积、细胞体积_，在树干上，在树干上形成颜色较形成颜色较_的带；在秋冬季，细胞分裂的带；在秋冬季，细胞分裂_、细胞体、细胞体积较积较_，在树干上形成颜色较，在树干上形成颜色较_的带。的带。温度变化使树干出现年轮温度变化使树干出现年轮快快大大浅浅慢慢小小深深 有些植物在生长期需要经历一段时期的有些植物在生长期需要经历一段时期的_之后才能开花，这种经历之后才能开花，这种经历_促进植物促进植物_的作用，称为的作用，称为_； 冬小麦、冬大麦、蕙兰等就是这样；冬小麦、冬大麦、蕙兰等就是这样；温度影响某些植物的开花：温度影响某些植物的开花：低温
14、诱导低温诱导开花开花春化作用春化作用低温低温 随着昼夜交替，气温随着昼夜交替，气温_，植物的，植物的_也会有也会有_和和_之分；之分；（2 2）温度影响植物的代谢强弱）温度影响植物的代谢强弱午高夜低午高夜低代谢代谢旺盛旺盛缓慢缓慢（3 3）温度调节植物生长发育）温度调节植物生长发育 植物的所有生理活动都是在植物的所有生理活动都是在_进行，温度可进行，温度可以通过影响以通过影响_、_、_和和_、_等生命活动，从而参与调节植物的生长发育；等生命活动，从而参与调节植物的生长发育；一定的温度范围内一定的温度范围内种子萌发种子萌发植株生长植株生长开花结果开花结果叶的衰老叶的衰老脱落脱落植物分布的植物分布
15、的_很大程度上就是由温度决定的；很大程度上就是由温度决定的；（4 4）温度影响植物的分布）温度影响植物的分布地域性地域性热带季雨林热带季雨林温带常绿阔叶林温带常绿阔叶林落叶阔叶林落叶阔叶林寒带针叶林寒带针叶林植物的地域性分布植物的地域性分布2.2.重力重力重力是调节植物重力是调节植物_和和_的重要环境因素。的重要环境因素。根的向地性、茎的背地性根的向地性、茎的背地性 根、茎中具有感受重力根、茎中具有感受重力的物质和细胞的物质和细胞调节植物的生长方向调节植物的生长方向根向地、茎背地生长根向地、茎背地生长实例：实例：原理：原理： 将重力信号转换成运输生将重力信号转换成运输生长素的信号长素的信号造成
16、生长素分布不均衡造成生长素分布不均衡生长发育生长发育形态建成形态建成2022-1-11 （107页）根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？页）根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？ 根向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；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。收阳光进行光合作用。植物是如何感受到重力刺激的呢？植物是如何感受到重力刺激的呢？2022-1-11 植物对重力的感受是通过植物对重力的感受是通过体内一类富含体内一类富含“淀粉体淀粉体”的的细胞，即平衡石细胞来实现细胞，即平衡
17、石细胞来实现的。的。根尖中的平衡石细胞示意根尖中的平衡石细胞示意图图重力方向重力方向发生改变发生改变平衡石细胞中的平衡石细胞中的“淀粉体淀粉体”会沿会沿着重力方向沉降着重力方向沉降引起一系列信号分子引起一系列信号分子的改变，如通过影响的改变，如通过影响生长素的运输导致生生长素的运输导致生长素沿着重力刺激的长素沿着重力刺激的方向不对称分布方向不对称分布影响植影响植物生长物生长重力对植物生长调节的机制：重力对植物生长调节的机制：淀粉淀粉平衡石假说平衡石假说三、植物生长发育的整体调控三、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，高等植物是由许多细胞组成的高度复杂的有机体，它
18、的正常生长发育需要各个器官、组织和细胞之间的协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。调和配合。基因表达调控基因表达调控激素调节激素调节环境因素调节环境因素调节 植物生长发育的植物生长发育的调控网络调控网络 植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因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：如何表达则会根据需要作调整：1.1.基因表达调控基因表达调控基因适时选择性表达基因适时选择性表达 植物的植物的_、_、_、_等都处在基因等都处在基因适时选择性表达的调控之下适时选择性表达的调控之下生长生长发育发育繁殖繁殖休眠休眠 激素作为激素作为_，会影响细
19、胞的，会影响细胞的_，从而起，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是到调节作用。同时，激素的产生和分布是_的结果，也受到的结果，也受到_的影响。的影响。2.2.激素调节激素调节信息分子信息分子基因表达基因表达基因表达调控基因表达调控环境因素环境因素 对于多细胞植物体来说，细胞与细胞之间、器官与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。器官之间的协调，需要通过激素传递信息。2022-1-11 在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上是植物响应环境变化，调控际上是植物响应环境变化，调控_以及以及_产产生、分
20、布，最终表现在器官和个体水平上的变化。生、分布，最终表现在器官和个体水平上的变化。 3. 3.环境因素调节环境因素调节基因表达基因表达激素激素课外实践课外实践设计实验，验证植物根向地性的感受部位在根冠设计实验，验证植物根向地性的感受部位在根冠 已有的研究表明，植物的根是靠根冠中的细胞感受重力，从而引起根的向地生长。真的是这样吗？我们也可以设计实验进行验证。 提示：实验可以用刚刚萌发的玉米粒（实际上是颖果，农业上称为种子）为材料。为便于观察，可在培养皿中铺上湿棉花，将刚萌发的玉米粒放在其中培养。为验证到底是否是根冠感受重力，引起根的向地生长，应该怎样设计实验组、对照组？ 与同学讨论，小组合作设计完成实验。发芽的玉米粒提示：自变量：根冠的有无因变量：根的生长方向
