第4節環境因素參與調節植物的生命活動種子萌發后，根向地生長、莖背地生長，如果將幼苗橫過來，莖會彎曲向上生長，根則彎曲向下生長。1．莖和根的生長是受哪種因素調節的？2．如果將該幼苗橫放在太空中的“天宮二號”內，它的根、莖可能會怎樣生長？為什么？探究點一光對植物生長發育的調節【師問導學】1．細胞核內基因的表達一般需要經過哪兩個過程？2．“待到秋末九月八，我花開后百花殺”，菊花為短日照植物，在“五一”節時需要擺放菊花花壇，欲使菊花在“五一”節時開花，應對其進行怎樣的處理？(科學思維)3．植物的向光性是否體現了生長素低濃度促進生長，高濃度抑制生長的作用？(科學思維)4．光敏色素結構變化的信息傳導到細胞核內，影響基因的表達，體現了核孔的什么功能？5．光敏色素是一類蛋白質(色素—蛋白復合體)，受到光照時結構會發生變化。這一變化的實質可能是什么？【智涂筆記】[歸納總結]光既能作為植物細胞的能量來源，又能通過影響光敏色素等蛋白質的構象，引起光信號傳導，改變細胞激素水平和基因表達水平。[方法規律]長日照植物與短日照植物的區分(1)長日照植物和短日照植物的開花與日照時長并無直接關系，是連續的黑暗時長會直接決定其開花與否。即促進長日照植物的開花并不需要延長日照時長，只要在連續的黑暗中給予短時間的光照，將連續的黑暗時長縮短至某一臨界值以下就可以了；而對于短日照植物只需延長連續黑暗的時間即可。所以長日照植物也叫短夜植物、短日照植物也叫長夜植物。(2)長日照植物和短日照植物的臨界日長(夜長)根據物種不同而不同，并不是嚴格的12小時。【師說核心】1．光對植物生長發育的兩種作用(1)間接作用：光作為能量來源，主要是通過影響光合作用間接影響植物的生長發育的。(2)直接作用：光作為一種外界信號，對植物生長發育的直接作用主要是通過影響植物的形態建成實現的。光作為一種信號影響著植物生長發育的許多方面，從種子發芽和幼苗脫黃化到晝夜節律、基因表達、向地性和向光性，對植物的生長發育有廣泛的調節作用，植物受光誘導和調節的發育稱為植物的光形態建成。植物光形態建成包括以下幾個方面：①光在種子萌發中的作用光對一般植物種子的萌發沒有什么影響，但有些植物種子的萌發是需要光的，這些種子叫需光種子，如萵苣、煙草等植物的種子。還有一些植物種子的萌發是不需要光的，這些種子叫需暗種子，如西瓜、黃瓜、番茄等植物的種子。在需光種子中，研究較多的是萵苣種子，它的萌發對光的要求非常嚴格。在白光下，萵苣種子的萌發受到促進；改用660nm的紅光照射，同樣促進種子萌發；若用730nm的遠紅光照射則有很強的抑制作用，種子萌發率大大降低。同時發現，紅光的促進作用和遠紅光的抑制作用是可逆的，當用紅光處理后再用遠紅光處理則紅光的作用被解除。若反復使用紅光和遠紅光，其作用效果取決于最后一次處理的光質。現在已知，參與需光種子萌發反應的光的吸收與光敏色素有關。②光在植物營養生長期的作用光能消除黃化現象，使葉伸長，莖節間變短；使植物根、莖、葉正常分化。③光在植物開花中的作用很多植物的開花與日照長度有關，白天和黑夜的相對長度叫光周期。2．光的信號傳導(1)光敏色素：植物接受光信號的分子之一。①本質：蛋白質(色素—蛋白復合體)。②分布：植物的各個部位，其中在分生組織的細胞內比較豐富。③生理作用：光敏色素可參與調節種子萌發、莖的伸長、氣孔分化、葉綠體和葉片運動、花誘導、花粉育性等生理過程。(2)調控機制【檢測反饋】1．擬南芥可發生避蔭反應，即擬南芥植株被其他植株遮蔽時，可通過光敏色素感受富含遠紅光的光，進而伸長節間和葉柄，捕獲更多的光能。下列相關敘述正確的是()A．避蔭反應有利于類胡蘿卜素吸收更多的遠紅光B．發生避蔭反應時，擬南芥的基因型發生了變化C．避蔭反應說明擬南芥可感受來源于無機環境的信息D．發生避蔭反應的擬南芥生長受到抑制2．如表是交替地暴露在紅光和遠紅光下的萵苣種子的萌發率(26℃下，連續1min的紅光和4min的遠紅光照射，R表示紅光，FR表示遠紅光)。下列敘述正確的是()光處理萌發率%R70R－FR6R－FR－R74R－FR－R－FR6R－FR－R－FR－R76R－FR－R－FR－R－FR6A．該實驗的主要目的是探究種子的萌發是否需要光B．光照處理時間越長，萵苣種子的萌發率越高C．萵苣種子萌發率的高低以最后一次照射的光的波長為準D．光是萵苣種子萌發的必需條件，遠紅光下萌發率高，紅光下萌發率低3．植物能感知外界光照變化，調節脫落酸和赤霉素合成，保證冬天(短日照)休眠、夏天(長日照)生長。下列敘述正確的是()A．長日照能促進過程②④，短日照能促進過程⑤⑥B．10℃有利于過程②④，30℃有利于過程⑤⑥C．10℃有利于過程①②③④，30℃有利于過程①③⑤⑥D．長日照能促進所有過程，短日照能抑制所有過程探究點二參與調節植物生命活動的其他環境因素【師問導學】1．將植物幼苗橫放，在重力作用下，生長素在靠地一側的分布較多，但根表現為向地性，莖表現為背地性，原因是什么？2．自然狀態下，根向地生長、莖背地生長，這對于植物的生長發育有何意義？(生命觀念)3．春化作用過程中，感受低溫的部位分生組織中的RNA和蛋白質含量增加，說明低溫通過什么機制影響植物的開花？(生命觀念)4．玉米種子萌發為幼苗的過程中，種子的干重和鮮重如何變化？5．根尖和芽尖中的生長素的產生部位和作用部位是否一致？【智涂筆記】[誤區警示][解題通法]解答此類試題的關鍵是明確基因表達調控、激素調節和環境因素調節三個方面對植物生長發育的作用。植物的生長發育過程，是基因適時選擇性表達的結果；激素調節只是植物生命活動調節的一部分；光照、溫度等環境因素的變化，會引起植物體內產生包括植物激素合成在內的多種變化，影響基因的表達。【師說核心】1．溫度(1)樹木的年輪表現出季節周期性變化①春夏季細胞分裂快、細胞體積大，在樹干上形成顏色較淺的帶。②秋冬季細胞分裂慢、細胞體積較小，樹干上形成顏色較深的帶。(2)春化作用①概念：經一定時間的低溫誘導促進植物開花的作用。②舉例：有些植物在生長期需要經歷一段時期的低溫之后才能開花，例如冬小麥、冬大麥、芹菜、胡蘿卜、白菜等，如果不經過一定時間的低溫，它們就會一直保持營養生長狀態或很晚才能開花。(3)植物的所有生理活動都是在一定的溫度范圍內進行①溫度可以通過影響種子萌發、植株生長、開花結果和葉的衰老、脫落等生命活動，從而參與調節植物的生長發育。②植物分布的地域性很大程度上就是由溫度決定的。2．重力重力是調節植物生長發育和形態建成的重要環境因素。植物根向地、莖背地生長就是在重力的調節下形成的。植物的根、莖中具有感受重力的物質和細胞，可以將重力信號轉換成運輸生長素的信號，造成生長素分布的不均衡，從而調節植物的生長方向。在重力作用下，生長素由遠地側向近地側運輸，即A→a、B→b，這樣a、b處的生長素濃度分別比A、B處的高。(1)由于根對生長素比較敏感，a處過高濃度的生長素對根的生長起抑制作用，而A處的生長素濃度有利于根的生長，這充分體現了生長素作用的兩重性。(2)由于莖對生長素相對不敏感，b處的生長素濃度比B處的高，b處較高濃度的生長素對莖生長的促進作用更強，莖近地側比遠地側生長快。[名師提醒]淀粉—平衡石假說淀粉—平衡石假說認為，植物對重力的感受是通過體內一類富含“淀粉體”的細胞，即平衡石細胞來實現的。3．植物生長發育的整體調控植物生長發育的調控，是基因表達調控、激素調節和環境因素調節共同構成的網絡。【檢測反饋】1．自然條件下，冬小麥是在頭一年秋季萌發，以營養體(長出根、莖、葉的植物體)過冬，第二年夏初開花和結實。秋末冬春的低溫是誘導開花的必要條件。經研究發現低溫能促使冬小麥體內赤霉素含量增加，說明()A．未經過低溫處理的冬小麥，如果施用適宜濃度的赤霉素也能誘導開花B．赤霉素等植物激素控制著植物的生命活動C．赤霉素直接參與細胞內的代謝活動D．赤霉索具有解除種子休眠的作用2．下列關于植物莖背地生長和根向地生長的敘述，正確的是()A．根部生長素“3→4”的運輸不需要消耗ATPB．生長素對2處和6處的作用相同C．根對生長素的敏感性高于莖D．兩種現象均能體現生長素作用的兩重性3．以下關于植物生長發育的調控的敘述，正確的是()A．由于植物沒有神經系統，所以植物的生長發育只受激素調節B．植物激素幾乎控制著植物所有的生長發育過程C．植物激素合成受基因表達的調控，植物激素又會影響基因的表達D．光照、溫度等環境因素直接影響植物的生長發育4．在植物的生長發育和適應環境變化的過程中，各種植物激素并不是孤立地起作用，而是多種激素相互作用、共同調節。下列關于植物生命活動調節的敘述，錯誤的是()A．不同植物激素對生命活動某一過程的調節既可表現協同作用，也可表現拮抗作用B．激素調節只是植物生命活動調節的一部分，植物生命活動還受到環境因素的調節C．光照、溫度等環境因素通過改變植物激素的作用來影響生命活動D．植物生命活動的過程是基因適時選擇性表達的結果【網絡建構】【主干落實】1．光作為一種信號，影響、調控植物生長、發育的全過程。2．光敏色素是一類蛋白質(色素—蛋白復合體)分布在植物的各個部位，其中在分生組織的細胞內比較豐富。3．除了光，溫度、重力等環境因素也會參與調節植物的生長發育。4．溫度可以通過影響種子萌發、植株生長、開花結果和葉的衰老、脫落等生命活動，從而參與調節植物的生長發育。5．植物的根、莖中具有感受重力的物質和細胞，可以將重力信號轉換成運輸生長素的信號，造成生長素分布的不均衡，從而調節植物的生長方向。6．植物生長發育的調控，是基因表達調控、激素調節和環境因素調節共同構成的網絡。1．下列關于生長素濃度對植物的作用效果，相似的是()A．根的向地性和莖的背地性B．植物的向光性和頂端優勢C．根的向地性和植物的向光性D．莖的背地性和植物的向光性2．下列關于植物激素的敘述，正確的是()A．植物激素是由內分泌器官產生具有調節作用的有機物B．幼苗中激素的合成受基因的調控并受光照等因素的影響C．頂端優勢現象表明不同器官對生長素的敏感程度存在差異D．胚芽鞘的向光性表明生長素只能由形態學上端向下端運輸 3．植物的生長發育與激素調節息息相關。下列關于植物激素調節的敘述，錯誤的是()A．激素調節只是植物生命活動調節的一部分B．植物激素直接參與細胞代謝并給細胞傳達調節代謝的信息C．植物激素可以對基因組的表達進行調節，其合成也受基因組控制D．在植物的生長發育和適應環境變化的過程中，多種激素共同起作用4．分別將一種短日照植物和一種長日照植物置于短光周期中，但在長暗期中間給予一次瞬間光照，結果短日照植物不開花，長日照植物開花；再將這兩種植物置于長光周期中，但在長光期中間插入一次短時黑暗，結果短日照植物仍不開花，長日照植物開花。下列敘述錯誤的是()A．短日照植物和長日照植物分別指開花需要短日照條件和長日照條件B．短光周期的長暗期中間給予短瞬間光照，長日照植物開花，因為黑暗時長滿足其要求C．長光周期的長光期中間插入短時黑暗，短日照植物不開花，因為黑暗時長不能滿足其要求D．植物對光照和黑暗的反應叫光周期現象5．某同學將豌豆幼苗橫放幾小時后，將一段彎曲部位制成臨時裝片，觀察到細胞大小如圖所示，檢測到Ⅰ側生長素的濃度低于Ⅱ側(圖中·表示生長素的分布狀況)。下列敘述錯誤的是()A．該部位是靠近尖端的分生區B．該區段不可能取自根尖C．Ⅱ側為莖的近地側D．生長素在該區段未體現低濃度促進生長，高濃度抑制生長的特點6．干旱可促進植物體內脫落酸(ABA)的合成。取正常水分條件下生長的某種植物的野生型和ABA缺失突變體幼苗，進行適度干旱處理，測定一定時間內莖葉和根的生長量，結果如圖所示。回答下列問題：(1)綜合分析上圖可知，干旱條件下，ABA對野生型幼苗的作用是________________________________________________________________________。(2)若給干旱處理的突變體幼苗施加適量的ABA，推測植物葉片的蒸騰速率會________，以對環境的變化作出反應。(3)ABA有“逆境激素”之稱，其在植物體中的主要合成部位有________________________________________________________________________(答出兩點即可)。教材第109頁?【練習與應用】一、概念檢測1．(1)×植物生長發育的調控是基因表達調控、激素調節和環境因素調節共同構成的網絡。(2)√高等植物的生長發育受光、溫度、重力等環境因素的調節。(3)√植物的生長、發育，繁殖、休眠都處在基因適時選擇性表達的調控下，是基因表達調控的結果。2.eq\x(基因表達)eq\o(→,\s\up15(影響)),結果eq\x(植物激素)eq\o(→,\s\up15(影響))eq\x(環境因素)二、拓展應用1．(1)萵苣種子是否發芽由最后一次光照決定，如果最后一次光照是紅光照射，萵苣種子發芽，如果最后一次是紅外光照射，萵苣種子不發芽。(2)萵苣種子會發芽。2．提示：可以人工改變光照時間，如白天讓曇花避光生長，晚上給予適當光照。eq\x(溫馨提示：請完成課后分層檢測案18)第4節環境因素參與調節植物的生命活動互動·探究·智涂探究點一【師問導學】1．提示：轉錄、翻譯。2．提示：提前對其進行短日照處理。3．提示：不能，植物的向光性只能體現生長素促進生長的作用。4．提示：核孔是核質之間信息交流的通道。5．提示：蛋白質的空間結構發生變化。【檢測反饋】1．解析：避蔭反應有利于光敏色素吸收更多的遠紅光，但類胡蘿卜素等光合色素一般不能吸收遠紅光進行光合作用，A錯誤；發生避蔭反應時，擬南芥的基因型未發生變化，B錯誤；避蔭反應說明擬南芥可感受來源于無機環境的信息(不可見的遠紅光)，C正確；發生避蔭反應的擬南芥能更好地吸收光能用于光合作用，故不會抑制其生長，D錯誤。答案：C2．解析：由題干信息可知，該實驗的主要目的是探究紅光和遠紅光交替照射對萵苣種子萌發率的影響，A錯誤；分析表中6組數據可知，種子的萌發與光照處理時間無關，B錯誤；由表可知，種子萌發率的高低與最后一次照射的光的波長有關，最后一次照射紅光的種子萌發率高，最后一次照射遠紅光的種子萌發率低，C正確、D錯誤。答案：C3．解析：由于植物短日照休眠，長日照生長，生長與圖中的赤霉素和細胞分裂素有關，休眠與脫落酸有關，故A正確，D錯誤；冬天溫度較低，促進植物休眠，夏天溫度較高，有利于植物生長，故B、C錯誤。答案：A探究點二【師問導學】1．提示：根對生長素較為敏感，根的靠地一側生長被抑制，莖的靠地一側生長素促進生長，所以根、莖出現了不同的反應。2．提示：根向地生長有利于根吸收水分和無機鹽，莖的背地生長有利于植物伸展枝葉，接受光照。3．提示：通過影響基因的轉錄和翻譯影響基因的表達。4．提示：干重先由于有機物的分解而減少，當幼苗出土，光合作用強度大于呼吸作用強度后，干重開始增加；鮮重一直在增加。5．提示：不一致。產生部位主要是根尖和芽尖的分生組織，作用部位是根尖和芽尖下面的伸長區。【檢測反饋】1．解析：秋末冬春的低溫是誘導開花的必要條件，低溫能促使冬小麥體內赤霉素含量增加，說明赤霉素與植物的開花有關，故未經過低溫處理的冬小麥，如果施用適宜濃度的赤霉素也能誘導開花，A正確；植物激素的合成受基因的控制，故基因控制著植物的生命活動，植物激素對生命活動只是起調節作用，不能直接參與細胞內的代謝，B、C錯誤；冬小麥是以營養體過冬的，故題干未體現赤霉素具有解除種子休眠的作用，D錯誤。答案：A2．解析：根據生長素“3→4”的運輸屬于主動運輸，需要消耗ATP，A錯誤；2處生長素起抑制生長的作用，6處生長素起促進生長的作用，根對生長素的敏感性高于莖，B錯誤、C正確；根的向地生長體現了生長素作用的兩重性；莖的背地生長只體現了生長素的促進作用，不能體現生長素作用的兩重性，D錯誤。答案：C3．解析：激素調節只是植物生長發育的調控的一部分，A錯誤；植物激素幾乎調節著植物所有的生長發育過程，而不是控制，B錯誤；光照、溫度等環境因素的變化，引起包括植物激素合成在內的多種變化，影響基因表達，從而影響植物的生長發育等生命活動，D錯誤。答案：C4．解析：生長素和細胞分裂素在促進植物生長方面表現為協同作用，細胞分裂素和脫落酸在細胞分裂方面表現為拮抗作用，A正確；植物生長發育的調控，是基因表達調控、激素調節和環境因素調節共同構成的網絡，B正確；環境因素可影響激素的產生、分布，但不改變激素的作用，C錯誤；植物生命活動的過程是基因適時選擇性表達的結果，D正確。答案：C隨堂·鞏固·達標1．解析：根的向地性體現生長素低濃度促進生長，高濃度抑制生長，莖的背地性是由于生長素對植物具有促進生長的作用，A錯誤；植物的向光性，是由于生長素對植物具有促進生長的作用，而頂端優勢體現生長素低濃度促進生長，高濃度抑制生長，B錯誤；根的向地性體現生長素低濃度促進生長，高濃度抑制生長，植物的向光性是由于生長素對植物有促進生長的作用，C錯誤；莖的背地性是由于生長素對植物具有促進生長的作用，而植物的向光性是由于生長素對植物具有促進生長的作用，D正確。答案：D2．解析：植物沒有內分泌器官，植物激素是由一定部位產生的，具有調節作用的有機物，A錯誤；激素的合成受基因(激素的合成過程需要一系列酶的催化，酶的合成由基因調節控制)調節控制，還受光照等因素的影響，B正確；頂端優勢是因為頂芽產生的生長素向側芽處運輸，積累在側芽部位，導致側芽的生長素濃度過高，從而造成頂芽優先生長，側芽的生長受到抑制的現象，頂端優勢現象都發生在器官——芽，所以未體現不同器官對生長素的敏感性不同，C錯誤；胚芽鞘的向光性表明生長素由向光側向背光側運輸，造成背