1、5.4 5.4 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一、光对植物生长发育的调节二、参与调节植物生命活动的其他环境因素三、植物生长发育的整体调控一、光对植物生长发育的调节一、光对植物生长发育的调节1光作为一种光作为一种 ，影响、调控，影响、调控植物生长、发育的全过程。植物生长、发育的全过程。2植物能够对光作出反应的原因植物能够对光作出反应的原因(1)植植物可以感知物可以感知 。(2)植物具有能够接受植物具有能够接受 的分子，光敏色的分子，光敏色素是其中的一种。素是其中的一种。(3)光敏色素是一类光敏色素是一类 ，分布在植物各个部位，分布在植物各个部位，其中在其中在 的细胞
2、内比较丰富。的细胞内比较丰富。3植物对光作出反应的过程植物对光作出反应的过程在受到光照射时，光敏色素的在受到光照射时，光敏色素的 会发生会发生变化，这一变化的信息会经过变化，这一变化的信息会经过 传导到细胞核内，影传导到细胞核内，影响响 ，从而表现出生物学效应。，从而表现出生物学效应。信号信号光信号光信号光信号光信号蛋白质蛋白质分生组织分生组织结构结构信息传递系统信息传递系统特定基因的表达特定基因的表达二、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温度温度(1)温度可以通过影温度可以通过影响响 、植株生长、开花结果和叶的、植株生长、开花结果和叶的 、脱落等生命活
3、动，从而参与调、脱落等生命活动，从而参与调节植物的节植物的 。(2)植物分布的植物分布的 很大程度上就是由温度决定很大程度上就是由温度决定的。的。2重力重力(1)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。(2)重力作用的原理植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将重力作用的原理植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将 信号转换成信号转换成 的信号，造成的信号，造成 分布的不均衡，从而调节植物分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。的生长方向。三、植物生长发育的整体调控三、植物生长发育的整体调控植物生长发育的调控，是植物生长发育的调控，是由由 、和和 共同完成
4、的。共同完成的。种子萌发种子萌发衰老衰老生长发育生长发育地域性地域性生长发育生长发育 形态建成形态建成重力重力运输生长素运输生长素生长素生长素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一、光对植物生长发育的调节一、光对植物生长发育的调节有些植物的种子（如草莓、烟草、莴苣等）需要在有光的条件下才能萌发。需光种子一、光对植物生长发育的调节有些植物的种子（如番茄、西瓜等）萌发受到光的抑制。嫌光种子一、光对植物生长发育的调节黄化现象 黄化现象即幼苗在黑暗条件中表现出茎细长、顶端呈钩状弯曲，叶片小而呈黄白色。黄化瘦弱与营养无关。一、光对植物生长发育的调节有些植物（如冬小麦、菠菜
5、等）属于长日照植物。一、光对植物生长发育的调节有些植物（如菊花、水稻等）属于短日照植物。一、光对植物生长发育的调节光合作用光形态建成光的作用光能转变化化学能光只作信号光的影响光对代谢过程的影响光对形态变化影响对光的要求高能低能光的受体叶绿素和类胡萝卜素向光素、隐花色素、光敏色素一、光对植物生长发育的调节光敏色素的发现和分布 1935-1937年Flint等在研究光对莴苣种子萌发的影响时，促进莴苣种子萌发最有效的光是红光区域（600-700nm），而抑制莴苣种子萌发的光是在远红光区域（720-740nm）。一、光对植物生长发育的调节D arkRedRed Far-redRed Fa r-red
6、RedRed Fa r-red Red Fa r-red光处理R萌发%70R-FR 6R-FR”R 74R-FR-R-FR 6R-FR-R-FR-R76R盼FR-R-FR-R-FR 7光敏色素的发现和分布 1946-1960年，科学家发现如果用红光和远红光交替地照射莴苣种子，种子萌发的促进或抑制决定于最后照射光的波长。而与交替的次数无关。一、光对植物生长发育的调节光敏色素生物发现和分布 1959年Butler等成功地分离出这种吸收红光和远红光可逆转换的光受体，它是一种色素蛋白。1960年Borthwick等称之为光敏色素。红光吸收形式为Pr；远红光吸收形式为Pfr。（日光）无活性有活性一、光对
7、植物生长发育的调节（日光）高等植物中一些由光敏色素控制的反应一、光对植物生长发育的调节一、光对植物生长发育的调节在植物上的光受体接收到来自环境中的光信号之后，会把这种信号逐级传递给下游的关键转录因子，从而调控植物发育相关基因的表达，介导植物的光形态建成。一、光对植物生长发育的调节1、植物的一生中，都会受到光的调控。光作为一种信号，可以影响、调控植物生长发育全过程。2、光敏色素是一种接受光信号的分子，它的化学本质是一种色素蛋白质复合物。半胱氨酸色素分子一、光对植物生长发育的调节3、光敏色素在植物各个部位都有分布，分生组织细胞内分布较丰富。4、日光（红光）照射时，光敏色素结构发生改变，信息传递到细
8、胞核内影响基因的表达。一、光对植物生长发育的调节上个世纪70年代以来，人们发现可见光谱中的短波光如蓝光和近紫外光也可调控着植物的许多生长发育过程。（其光受体为隐花色素）如蓝紫光加快IAA氧化分解，使茎段生长素含量下降。这是高山植物比平原植物生长矮的原因之一。一、光对植物生长发育的调节上个世纪70年代以来，人们发现可见光谱中的短波光如蓝光和近紫外光也可调控着植物的许多生长发育过程。（其光受体为隐花色素）利用浅蓝色塑料薄膜低温下育秧，比无色的好。因为其可大量透过400500nm波长的蓝紫光，使秧苗矮壮。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）温度春化作用春
9、化作用：很多自然界的植物：很多自然界的植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象长的现象,在经历冬季低温天气的历练之后与第二年春季重新萌发生长，并在夏季到来之前开花乃在经历冬季低温天气的历练之后与第二年春季重新萌发生长，并在夏季到来之前开花乃至结果，至结果，我们把这一现象称为春化作用。我们把这一现象称为春化作用。二、参与调节植物生命活动的其他环境因素（1）温度 年轮的形成是植物生长周期性的一个具体表现。春夏季气温、水分等环境条件较好，植物生长快，形成的木质部较稀疏，颜色较浅，被称为“早材”；反之，秋冬季环境条
10、件较恶劣，木质部较密，颜色较深，被称为“晚材”，随四季交替形成了一圈一圈深浅交替的年轮。二、参与调节植物生命活动的其他环境因素（2）重力正向重力性：正向重力性：根顺着重力方向向下生长（根的向地性）根顺着重力方向向下生长（根的向地性）负向重力性：负向重力性：茎背着重力方向向上生长（茎的背地性）茎背着重力方向向上生长（茎的背地性）形态学上端形态学上端形态学上端形态学上端形态学下端形态学下端茎茎二、参与调节植物生命活动的其他环境因素（2）重力淀粉体平衡石假说在根冠、胚芽鞘尖和茎的内皮层细胞中有比重比较大的淀粉体分布，受重力影响而沉积在细胞底部，起平衡石的作用。二、参与调节植物生命活动的其他环境因素（
11、2）重力根横放时，平衡石下沉，引起细胞内一系列信号分子改变，使根下侧积累的较多的IAA。淀粉体平衡石假说二、参与调节植物生命活动的其他环境因素（3）逆境胁迫肉质茎可存储大量水分叶退化二、参与调节植物生命活动的其他环境因素（3）逆境胁迫脱落酸、乙烯等激素含量上升科学家研究发现，紫外光可抑制植物生长，原因是紫外光增加了植物体内吲哚乙酸氧化酶科学家研究发现，紫外光可抑制植物生长，原因是紫外光增加了植物体内吲哚乙酸氧化酶(有铁才能合成该酶有铁才能合成该酶)的活的活性，而吲哚乙酸在吲哚乙酸氧化酶的作用下可被分解为性，而吲哚乙酸在吲哚乙酸氧化酶的作用下可被分解为3亚甲基氧化吲哚亚甲基氧化吲哚(不能促进细胞
12、伸长不能促进细胞伸长)。为验证紫外光抑制植。为验证紫外光抑制植物生长与吲哚乙酸的氧化有关，请补充下列实验设计并完成相关的实验分析。物生长与吲哚乙酸的氧化有关，请补充下列实验设计并完成相关的实验分析。(不考虑缺铁对植物生长其他方面的影不考虑缺铁对植物生长其他方面的影响响)(一一)材料用具：燕麦幼苗、完全培养液、缺铁的完全培养液材料用具：燕麦幼苗、完全培养液、缺铁的完全培养液(溶液浓度均适宜溶液浓度均适宜)、蒸馏水、琼脂块、刀片等。、蒸馏水、琼脂块、刀片等。(二二)实验步骤：实验步骤：(1)准备准备4个配有培养支架的烧杯，分别标记为个配有培养支架的烧杯，分别标记为A、B、C、D；(2)向向A和和B
13、烧杯中加入等量适量烧杯中加入等量适量的完全培养液，的完全培养液，C和和D烧杯中加入等量适量的缺铁培养液；烧杯中加入等量适量的缺铁培养液；(3)选取选取_，平，平均分成四组，分别放在均分成四组，分别放在AD4组烧杯中培养一段时间；组烧杯中培养一段时间；(4)给予给予A、C适宜的可见光光照，给予适宜的可见光光照，给予B、D_光照，继续培养一段时间；光照，继续培养一段时间；(5)切下幼苗的胚芽鞘尖端，分别用琼脂切下幼苗的胚芽鞘尖端，分别用琼脂块收集生长素，并对应标记为块收集生长素，并对应标记为a、c、b、d；(6)培养一段时间后，观察胚芽鞘的弯曲情况。培养一段时间后，观察胚芽鞘的弯曲情况。(三三)实
14、验分析：实验分析：(1)请预测上图中请预测上图中第第、组胚芽鞘的生长情况：组胚芽鞘的生长情况：_，_。(2)图中图中_组胚芽鞘的生长情况可证明紫外光抑制植物的生长与吲哚乙酸的氧化有关。组胚芽鞘的生长情况可证明紫外光抑制植物的生长与吲哚乙酸的氧化有关。生长状况相同的燕麦幼苗若干株生长状况相同的燕麦幼苗若干株同等强度的可见光和一定强度的紫外光同等强度的可见光和一定强度的紫外光向向b侧侧(右右)弯曲生长弯曲生长直立生长直立生长、三、植物生长发育的整体调控三、植物生长发育的整体调控基因性状环境决定三、植物生长发育的整体调控基因性状环境影响决定高等植物是由很多细胞组成的高度复杂的有机体，它的正常生长发育
15、需要各个器官、组织、细胞间的协调配合。（1）植物生长发育的调控，是基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同构成的网络。（2）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需要作出调整。如：部分植物开花过程受到日照时间（环境）的调控，许多激素（性状）作为信号分子影响基因的表达。（3）激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响。GA 促进生长 甲羟戊酸 ABA 促进休眠长日照短日照下列有关植物生命活动调节的叙述正确的是下列有关植物生命活动调节的叙述正确的是()A生生长素和乙烯对果实的发育和成熟均有促进作用长素和乙烯对果实的发育和成熟均有促进作用B光照、温光照、温度等环境因素
16、的变化，可影响植物体内基因组的表达度等环境因素的变化，可影响植物体内基因组的表达C单单侧光照射后，胚芽鞘向光一侧的生长素含量多于背光一侧，侧光照射后，胚芽鞘向光一侧的生长素含量多于背光一侧，从而造成向光弯曲从而造成向光弯曲D植物激素可以通过直接参与细胞代谢植物激素可以通过直接参与细胞代谢进行植物生命活动的调节进行植物生命活动的调节B生长素促进果实的发育，乙烯促进果实的成熟，A错误；光照、温度等环境因素的变化，可影响植物体内基因组的表达，B正确；单侧光照射后，胚芽鞘向光一侧的生长素含量少于背光一侧，从而造成向光弯曲，C错误；植物激素具有调节作用，不能直接参与细胞代谢，D错误。植物体能正常生长发育
17、需要各器官、组织、细胞之间的协调和配合，而这就需要通过作为信息分子的激素来传递信息，而激素的产生和分布是受基因表达调控的结果，也受到环境的影响。B甲甲.根冠不切除（对照）根冠不切除（对照）乙乙.根冠全切除根冠全切除丙丙.根冠下半部分切除根冠下半部分切除丁丁.根冠上半部分切除根冠上半部分切除3738判断对错判断对错(正确的打正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”)1对于植物而言，光不对于植物而言，光不仅提供能量，还能调节植物生长发育。仅提供能量，还能调节植物生长发育。()2可以通过控制光照时可以通过控制光照时间长短来控制花期。间长短来控制花期。()3温度只影响细胞代温度只影响细胞代谢，不参与植物生长发育的调节。谢，不参与植物生长发育的调节。()4被普遍认可的一种被普遍认可的一种解释重力对植物生长调节的机制是解释重力对植物生长调节的机制是“淀粉淀粉平衡石假说平衡石假说”。()5激素的产生和分布只受基因表达调控，不受环境影响。激素的产生和分布只受基因表达调控，不受环境影响。()温度不仅影响细胞代谢，也参与植物生长发育的调节。激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受环境因素的影响。401412424334445
