1.分析說明光對植物生長發(fā)育的調節(jié)作用,概述溫度、重力等對植物生命活動的調節(jié)。2.基于光、溫度和重力等環(huán)境因素對植物生長發(fā)育影響的認識,分析和解決生產(chǎn)和生活中的一些實際問題。
一、光對植物生長發(fā)育的調節(jié)1.對植物來說,光是植物進行 光合 作用的能量來源;光作為一種信號,影響、調控植物 生長、發(fā)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。光敏色素能接受 光信號 。在受到光照射時, 光敏色素的結構會發(fā)生變化,這一變化的信息會經(jīng)過信息傳遞系統(tǒng)傳導到 細胞核內,影響特定基因的表達,從而表現(xiàn)出生物學效應。
微思考1 馬鈴薯植株在黑暗中抽出黃化的枝條(匍匐莖),但每天只需在弱光下照射5~10 min,就足以使黃化現(xiàn)象消失,變?yōu)檎５厣锨o,這說明了什么?提示:光能調控植株器官的形態(tài)變化。微判斷11.植物的種子均需要在有光的條件下才能萌發(fā)。(　　)2.光敏色素是一類蛋白質,分布在植物的各個部位,其中在葉肉細胞內比較豐富。(　　)
微訓練1 在受到光照射時,光敏色素被激活,結構發(fā)生變化,信號經(jīng)過轉導傳遞到(　　)A.細胞核　　B.核糖體C.內質網(wǎng)D.細胞液答案:A
二、參與調節(jié)植物生命活動的其他環(huán)境因素1.溫度(1)可以通過影響 種子萌發(fā) 、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(jié)植物的生長發(fā)育。(2)植物分布的地域性很大程度上是由 溫度 決定的。
2.重力(1) 重力 是調節(jié)植物生長發(fā)育和形態(tài)建成的重要環(huán)境因素。(2)具體表現(xiàn):植物根 向地 生長、莖背地生長。(3)影響機制: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(jié)植物的生長方向。?
微思考2 將植物幼苗橫放,在重力作用下,生長素在近地側分布較多,但根向地生長、莖背地生長,原因是什么?提示:根對生長素較為敏感,根近地側生長受抑制,而莖近地側生長受到促進,所以根、莖出現(xiàn)了不同的反應。
微訓練21.“橘生淮南則為橘,生于淮北則為枳”,造成這一現(xiàn)象的主要環(huán)境因素是(　　)A.光B.溫度C.重力D.水答案:B解析:植物分布的地域性很大程度上是由溫度決定的。
2.植物根、莖可以將重力信號轉換為運輸哪種激素的信號?(　　)A.生長素B.赤霉素C.脫落酸D.細胞分裂素答案:A
三、植物生長發(fā)育的整體調控植物生長發(fā)育的調控,是由 基因表達 調控、激素調節(jié)和 環(huán)境 因素調節(jié)共同完成的。(1)基因表達調控:植物的各項生命活動處在基因適時選擇性表達的調控之下。
(2)激素調節(jié)。①激素作為信息分子,會影響細胞的基因表達,從而起到調節(jié)作用。②激素的產(chǎn)生和分布是基因表達調控的結果。(3)環(huán)境因素:影響激素的產(chǎn)生和分布。
微判斷21.激素不會影響細胞內基因的表達。( × )2.激素的產(chǎn)生和分布是基因表達的結果,也會受環(huán)境因素的影響。( √ )
微訓練3 植物生長發(fā)育的調控,是由基因表達調控、激素調節(jié)和環(huán)境因素調節(jié)共同完成的。下列關于植物生長發(fā)育的調控的敘述,正確的是(　　)①植物接收光信號的分子是光敏色素?、诠馐侵参镞M行光合作用的能量來源　③溫度通過影響酶活性影響植物代謝?、芏←溤诖禾觳シN也能開花、結實?、莨?、重力均可影響生長素分布A.①②③　　　B.①④⑤C.②③⑤D.②④⑤
解析:植物具有能接收光信號的分子,光敏色素是其中的一種,①錯誤。冬小麥在春天播種,由于未經(jīng)過春化作用,不能開花、結實,④錯誤。
環(huán)境因素參與調節(jié)植物的生命活動問題探究一天之內,不同的花開放的時間是不同的。凌晨四點,牽牛花吹起了紫色的小喇叭;五點左右,艷麗的薔薇綻開了笑臉;七點,睡蓮從夢中醒來;中午十二點左右,午時花開放了;下午三點,萬壽菊欣然怒放;傍晚六點,煙草花在暮色中蘇醒;月光花在晚上七點左右舒展開自己的花瓣;夜來香在晚上八點開花;曇花卻在晚上九點左右含笑一現(xiàn)……
科學研究表明,在擬南芥和水稻中,CONSTANS基因位于生物鐘的輸出途徑,是生物鐘和開花時間基因之間監(jiān)測日照長度的重要元件,它可以整合光信號和生物鐘信號,節(jié)律性地激活FLOWERINGLOCUST基因的表達,從而誘導開花。請回答下列問題。
(1)哪些因素會影響植物開花?(至少答出三種)提示:光照強度、光照時長、溫度、濕度、自身基因等。(2)結合上述材料和所學知識簡要敘述光誘導植物開花的機理。提示:光敏色素接受光的刺激,引發(fā)光敏色素結構發(fā)生改變,進而激發(fā)細胞核內特定基因的表達,如FLOWERINGLOCUST基因表達的產(chǎn)物誘導植物開花。
(3)環(huán)境因素除了調控開花外,還能對植物生長產(chǎn)生什么影響?提示:溫度影響年輪的形成,重力使植物根向地生長,莖背地生長等。
歸納總結1.光對植物生命活動的調節(jié)(1)光對植物顏色的影響。①機理:葉綠素的形成需要光。種子在黑暗中萌發(fā),長成的幼苗葉片中缺乏葉綠素,表現(xiàn)為黃化苗。②應用:韭黃、蒜黃的培育。
(2)光對植物形態(tài)的影響。①植物的向光性。機理:單側光照使向光側的生長素向背光側轉移,導致背光側生長較快,從而使植物向光生長。意義:使植物得到盡可能多的光照。②豆芽的形態(tài)變化:黑暗中的幼苗下胚軸較長,使幼苗盡快出土;一旦見光,子葉展開,上胚軸快速生長,長成豆苗,以接受光照。
(3)光對植物開花的影響。①長日照植物。概念:只有當日照長度超過臨界日長(14~17小時),或者暗期必須短于某一時數(shù)才能形成花芽的植物,否則不能形成花芽,只停留在營養(yǎng)生長階段。實例:冬小麥、大麥、油菜、蘿卜等,緯度超過60°的地區(qū),多數(shù)植物是長日照植物。
②短日照植物。概念:只有當日照長度短于其臨界日長(少于12小時,但不少于8小時)時才能開花的植物。在一定范圍內,暗期越長,開花越早,如果在長日照下則只進行營養(yǎng)生長而不能開花。實例:許多熱帶、亞熱帶和溫帶春秋季開花的植物大多屬于短日照植物,如大豆、玉米、水稻、紫花地丁等。
2.參與調節(jié)植物生命活動的其他環(huán)境因素(1)溫度參與植物生命活動的調節(jié)。①任何植物的生長發(fā)育都只能在一定范圍內進行,不同溫度對植物的生長會產(chǎn)生不同的影響。植物生長溫度的三基點:保持植物生長的最低溫度、最高溫度和最適溫度。
②溫度可以通過影響種子萌發(fā)、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(jié)植物的生長發(fā)育。③植物分布的地域性、高山上植物的分布、春化作用及樹木的年輪等很大程度上都是由溫度決定的。
(2)重力參與植物生命活動的調節(jié)。①重力是調節(jié)植物生長發(fā)育和形態(tài)建成的重要環(huán)境因素。如重力能決定根、莖的生長方向,原因是植物的根、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(jié)植物的生長方向。
②植物的根向地生長、莖背地生長的生物學意義:種子播種到土中,不管胚的方位如何,總是根向下生長,莖向上生長,方位合理,有利于植物生長發(fā)育。禾谷類作物倒伏后,莖節(jié)向上彎曲生長,保證植株繼續(xù)正常生長發(fā)育。
3.植物生長發(fā)育的整體調控
典例剖析【例題】 自然界中,植物開花需要光的刺激,當光照時間達到一定長度時,植物才能開花。下列敘述錯誤的是(　　)A.植物對光照時間的感知可能與光敏色素有關B.該現(xiàn)象說明植物開花需要外界因素刺激,與激素關系不大C.光照時間對植物開花的調節(jié)本質上是對基因表達的調控D.可以通過人為控制光照時間達到使花卉分批上市的目的答案:B
解析:植物對光照時間的感知可能與光敏色素有關,A項正確。植物開花是基因表達調控、激素調節(jié)和環(huán)境因素調節(jié)共同作用的結果,B項錯誤。光照時間的長短變化是環(huán)境因素,外界環(huán)境因素的變化通過影響植物的代謝進而影響植物的開花,而植物代謝的調節(jié)本質上是由基因來調控的,C項正確?？梢酝ㄟ^人為控制光照時間控制植物開花的時間,達到使花卉分批上市的目的,D項正確。
學以致用與高等動物相比,植物的形態(tài)結構要簡單得多,它們沒有神經(jīng)系統(tǒng),對外界刺激的反應不如動物那么靈敏。以下關于植物自身生命活動調節(jié)的敘述,正確的是(　　)A.由于植物沒有神經(jīng)系統(tǒng),所以植物的生命活動只受激素調節(jié)B.植物激素幾乎控制著植物所有的生命活動C.在植物的生長發(fā)育過程中,幾乎所有生命活動都受到植物激素的調節(jié)
D.光、溫度等環(huán)境因素直接影響著植物的生長發(fā)育答案:C
解析:植物沒有神經(jīng)系統(tǒng),但是植物也具有應激性等,因此植物的生命活動受激素和應激性等的調節(jié),A項錯誤。植物的生長發(fā)育等生命活動受基因控制,植物激素只起調節(jié)作用,B項錯誤。植物激素能對基因組的表達進行調節(jié),結合B項分析可知,植物幾乎所有生命活動都受到植物激素的調節(jié),C項正確。光、溫度等環(huán)境因素的變化,會引起植物體內產(chǎn)生包括植物激素合成在內的多種變化,進而對基因組的表達進行調節(jié),間接影響植物的生長發(fā)育,D項錯誤。
1.下列屬于溫度參與植物生長發(fā)育調控現(xiàn)象的是(　　)A.冬小麥要經(jīng)歷春化作用才能開花B.莖的背地生長C.很多植物的開花與晝夜長短有關D.植物的向光性答案:A解析:冬小麥需要經(jīng)歷一段時期的低溫之后才能開花,A項符合題意。莖的背地生長與重力有關,B項不符合題意。很多植物的開花與晝夜長短有關,這種現(xiàn)象與光有關,C項不符合題意。植物的向光性與光有關,D項不符合題意。
2.光調控植物生長發(fā)育的反應機制如下圖所示。下列關于①~④所代表的內容,正確的是(　　)A.①為光合色素　B.②為表達C.③為蛋白質D.④為生物學答案:D
解析:光敏色素被激活,結構發(fā)生變化(感受信號)→信號經(jīng)過轉導,傳遞到細胞核內(傳導信號)→細胞核內特定基因的轉錄和翻譯變化(發(fā)生反應)→表現(xiàn)出生物學效應。①為光敏色素,②為轉錄,③為RNA,④為生物學。
3.下列有關環(huán)境因素參與調節(jié)植物生命活動的敘述,正確的是(　　)A.有些種子需要光才能萌發(fā),是因為這些種子需要光照提供能量B.植物的生長、發(fā)育、繁殖、休眠都受到基因選擇性表達的調控C.植物分布的地域性很大程度上是由光照強度決定的D.激素的產(chǎn)生和分布是基因表達調控的結果,與環(huán)境因素無關
解析:有些種子需要光才能萌發(fā),是因為這些種子需要光照提供信號刺激,A項錯誤。植物的生長、發(fā)育、繁殖、休眠都受到基因選擇性表達的調控,B項正確。植物分布的地域性很大程度上是由溫度決定的,C項錯誤。激素的產(chǎn)生和分布是基因表達調控的結果,也受環(huán)境因素的影響,D項錯誤。
4.黃巢的著名詩作《不第后賦菊》:“待到秋來九月八,我花開后百花殺。沖天香陣透長安,滿城盡帶黃金甲。”詩中涉及的影響開花的生態(tài)因素是(　　)A.光照強度和溫度B.長日照條件C.短日照條件D.濕度和溫度答案:C解析:菊花在每年的秋天開放,這主要受短日照條件的影響。
5.自然條件下,冬小麥是在頭一年的秋季萌發(fā),以營養(yǎng)體(長出根、莖、葉的植物體)的形式過冬,第二年夏初開花和結實。秋末冬初的低溫是誘導開花的必要條件。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)低溫能促使冬小麥體內赤霉素含量增加,這說明(　　)A.未經(jīng)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.赤霉素具有解除種子休眠的作用
解析:秋末冬初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(jīng)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項正確。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(jié)作用,不能直接參與細胞內的代謝,B、C兩項錯誤。題干未體現(xiàn)赤霉素具有解除種子休眠的作用,D項錯誤。
6.“玉蘭花欲開,春寒料峭來?！背醮簳r,天氣寒冷,玉蘭樹的花已開放但葉子卻沒有長出。對于這時玉蘭的分析,錯誤的是(　　)A.玉蘭細胞中的光敏色素能感受光的變化B.誘導玉蘭花芽萌發(fā)的溫度要高于葉芽C.生長素在葉芽萌發(fā)過程中能促進細胞伸長D.玉蘭花開放是多種植物激素共同調節(jié)的結果答案:B

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第4節(jié) 環(huán)境因素參與調節(jié)植物的生命活動

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