高中生物人教版 (2019)选择性必修1环境因素参与调节植物的生命活动学案

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修1环境因素参与调节植物的生命活动学案，共16页。学案主要包含了学习目标等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】
1．说明光对植物生长发育的调节作用，简述温度、重力等参与调节植物生命活动。
2．阐明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系。
3．举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。
聚焦·学案一 光对植物生长发育的调节
[学案设计]
(一)光对植物生长发育的调控
1．范围：种子 ，植株生长、 、衰老，等等，都会受到光的调控。
2．实质：光作为一种 ，影响、调控植物生长、发育的全过程。
3．光敏色素与光信号的调控机制
(1)光敏色素
①本质： (色素—蛋白复合体)。
②分布：存在于植物的各个部位，其中在 的细胞内比较丰富。
③吸收光谱：主要吸收 和 。
(2)光信号的调控图解
在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到 内，影响 ，从而表现出生物学效应。
(二)辨析光合色素和光敏色素在绿色植物中的差异
(三)光对植物生长调控的实例分析
|探|究|学|习|
在24小时昼夜循环中，长日植物只有在日照长度超过一定时间后才能开花，而短日植物在其日照长度短于一定时间后才能开花，这个日照长度称之为临界日长。不同物种，其临界日长也可能不一样。有甲、乙两种不同的植物，开花均受日照长度影响。如下图表示红光(R)和远红光(FR)对甲、乙两种植物开花的影响(①～⑥为不同组实验)。某些植物激素对开花也有重要影响。
(1)甲、乙两种植物开花受光照的影响，它们细胞内的光受体是什么？该受体的化学本质是什么？


(2)据图可推断植物甲、乙分别是长日植物还是短日照植物？推断的依据是什么？


(3)在长日植物中，在暗期给予瞬间的红光照射可以促进其开花，并且这种效应可以被远红光逆转。结合上图分析，在暗期给予瞬间的红光照射，对甲、乙的开花有什么影响？


[典例] (2025·八省联考河南卷)植物可以利用光敏色素感知红光与远红光比值(R∶FR)的变化进而调节侧芽的生长。低R∶FR会抑制植物侧芽的生长。为探究高R∶FR和去除顶芽处理对植物侧芽生长的影响，研究人员对某种植物先进行低R∶FR预处理，然后分4组进行实验，在不同时间点测量侧芽的长度，结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A．去顶芽处理导致植物侧芽处的生长素浓度降低，促进侧芽生长
B．高R∶FR信号通过改变光敏色素结构传递信息，促进侧芽生长
C．高R∶FR处理协同增强了去顶芽处理促进植物侧芽生长的效果
D．48 h后，去顶芽处理对侧芽生长的促进作用大于高R∶FR处理
尝试解答：选________
|认|知|生|成| 光对植物生长发育的影响与调节
[迁移训练]
1．判断下列表述的正误
(1)植物种子的萌发不需光照，萌发后需要光照。( )
(2)光敏色素可以吸收并转化光能。( )
(3)植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体。( )
(4)光敏色素感受光照之后，会影响植物体内基因的表达。( )
(5)菊花是自然条件下秋季开花的植物，遮光处理可使其延迟开花。( )
2．(2023·广东高考)种植和欣赏水仙是广东的春节习俗。当室外栽培的水仙被移入室内后，其体内会发生一系列变化，导致徒长甚至倒伏。下列分析正确的是( )
A．水仙光敏色素感受的光信号发生改变
B．水仙叶绿素传递的光信号发生改变
C．水仙转入室内后不能发生向光性弯曲
D．强光促进了水仙花茎及叶的伸长生长
3． (2024·江西高考改编)阳光为生命世界提供能量，同时作为光信号调控生物的生长、发育和繁衍，使地球成为生机勃勃的美丽星球。下列叙述错误的是( )
A．植物可通过感受光质和光周期等光信号调控开花
B．植物体中感受光信号的色素在各组织中分布差别较大
C．植物体中光敏色素结构的改变影响细胞核基因的表达
D．光信号影响植物生长发育的主要机制是调节光合作用的强度
4．在黑暗中生长的植物幼苗通常表现为黄叶，称为黄化苗。光照影响幼苗叶色的分子机制如图所示。下列叙述错误的是( )
A．光敏色素是一类蛋白质，在分生组织的细胞内比较丰富
B．光敏色素接收光信号后，其空间结构会发生变化，影响特定基因的表达
C．光敏色素分布在细胞质中，可以转化光信号，从而有利于进行光合作用
D．光照环境下，进入细胞核的光敏色素促进HY5降解，使幼苗发生去黄化反应
5．某些植物在一个昼夜周期中，当日照长度大于一定数值(临界日长)才能开花，称为长日植物。某些植物在一个昼夜周期中，当日照长度小于一定数值(临界日长)才能开花，称为短日植物。科学家实验发现，对长日植物，即使日照长度较短，在暗期给予短暂的红光照射也能促进其开花，而这种效应可以被短暂的远红光照射逆转。短日植物在短日照的条件下，在暗期施以短暂的红光照射可抑制其开花，并且这种效应可以被远红光逆转。下列说法正确的是( )
A．长日植物在光照长度短于临界值时一定不能开花
B．短日植物无论在何种光照下只要经远红光的照射均不能开花
C．可以利用无水乙醇来提取叶片中的光敏色素
D．远红光的逆转效应与光敏色素的结构改变直接相关
聚焦·学案二 调节植物生命活动的其他环境因素及植物生长发育的整体调控
[学案设计]
(一)理清温度对植物生命活动的影响
1．影响：温度调节植物的生长发育是通过影响 、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动实现的，此外温度还能决定植物分布的 。
2．年轮
树木的年轮表现出季节 变化：① 季细胞分裂快、细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带；② 季细胞分裂慢、细胞体积较小，树干上形成颜色较深的带。
3．春化作用
(1)含义：植物经一定时间的 诱导促使植物开花的作用，如果不经过该过程诱导，它们就会一直保持营养生长状态或很晚才能开花。
(2)实例：冬小麦、冬大麦、蕙兰等。
(二)理清重力对植物生命活动的影响
1．重力是调节植物生长发育和 的重要环境因素。
2．具体表现：根的 性和茎的 性。
3．淀粉—平衡石假说：植物的根、茎中具有 的物质和细胞，可以将重力信号转换成 的信号，造成 分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。图解说明如下：
|情|境|探|究|思|考|
冬小麦在春季播种时往往无法正常开花或延迟开花,导致减产甚至绝收。为了解决这个问题,人们采用了一种古老的方法——“闷麦法”。这种方法是将刚刚萌动的冬小麦种子放入罐中,然后将其放置在0~5 ℃的低温环境中处理40~50天。通过这种方式,可以模拟出冬小麦所需的低温条件,促使其正常开花结实。经研究发现低温能促使冬小麦体内赤霉素含量增加,从而诱导开花。
(1)经过低温诱导能促使植物开花，这种现象叫什么？这种现象对于冬小麦适应所生存环境的意义是什么？


(2)冬小麦在春季播种不开花的原因是什么？



(3)根据材料分析，对于冬季未能播种上的冬小麦，除了用“闷麦法”，还可以采用什么方法？

(4)倒伏的冬小麦也能表现出根向地生长、茎背地生长，这种生长方向是怎么调节的？




(三)明确植物生长发育的整体调控
1．调节网络：植物生长发育的调控，是由 调控、 调节和 调节共同完成的。
2．植物生长发育的整体调控图解
[典例] 下图表示基因表达、激素和环境因素三者对植物生长发育的调控关系。下列说法不正确的是( )
A．植物的生长发育是多种a相互协调共同作用的结果
B．图中a的产生和分布同时受到b的调控和c的影响
C．赤霉素使未发芽的大麦种子产生α－淀粉酶，体现了a对b的影响
D．根尖生长素在重力的刺激下发生极性运输，体现了c改变a的分布
尝试解答：选________
[迁移训练]
1．判断下列表述的正误
(1)年轮、春化作用均能说明环境温度和光照参与植物生长发育的调节。( )
(2)春化作用处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理。( )
(3)实验室夏季种植冬小麦时，可合理使用冷库，调节小麦开花。( )
(4)植物的根靠根冠中的细胞感受重力，从而引起根的向地生长。( )
(5)植物体内激素的产生和分布受基因表达的调控，不受环境的影响。( )
2．高等植物的生长发育受环境因素的调节，其中光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要。下列相关说法正确的是( )
A．光作为一种能源，影响、调控植物生长、发育的全过程
B．年轮、春化作用均能说明温度参与植物生长发育的调节
C．重力信号可以转化为合成生长素的信号并且影响其含量
D．植物生长发育的调控受激素调节、基因影响或环境因素控制
3．春化作用是指植物在低温条件下经历一段时间的处理后，具备开花能力的过程，正因为如此，春季播种的冬小麦不能顺利开花结实。研究发现，经过春化作用后的植株中赤霉素含量增加。若每天用适宜浓度的赤霉素连续处理3周，即使不经过春化作用的冬小麦也能开花。下列叙述错误的是( )
A．赤霉素最早是在研究水稻恶苗病时从赤霉菌体内发现的
B．低温能提高合成赤霉素有关基因的表达，从而促进植物开花
C．用赤霉素合成抑制剂连续处理生长期的冬小麦，有利于其开花
D．春化作用是植物对低温环境的一种适应性反应，有利于植物开花结实
4．冬小麦经历春化作用后开花的途径主要由VRN1、VRN2、VRN3基因调控，其分子机制如图所示。下列分析错误的是( )
A．VRN1、VRN2基因抑制开花，VRN3基因促进开花
B．低温诱导VRN1基因表达并抑制VRN2基因表达
C．生物的性状表现是基因与环境共同作用的结果
D．春化作用可避免植物在冬季来临之前开花

一、建构概念体系
二、融通科学思维
1．映山红一般在早春二三月间开放，花期仅一个多月。研究发现，映山红细胞内具有能接收光信号的分子，光敏色素就是其中的一种，光周期是影响映山红开花的主导因素。有人说这一过程与特定基因表达有关，为什么？





2．植物的生长发育受到多重因素的影响，植物生长发育的调控，是由 、 和环境因素调节共同完成的。
3．已知植物的根靠根冠中的细胞感受重力，从而表现出向地生长。现有若干生理状况相同的发芽的玉米种子，请设计实验验证植物根向地性的感受部位在根冠，要求写出实验思路。





三、综合检测反馈
1.为研究短日照诱导苍耳开花的原理，研究者将5株苍耳相互嫁接在一起(如图所示)，使其中一株的一片叶接受适宜的短日照诱导，其他植株均处在长日照条件下，最后所有植株都能开花。下列说法正确的是( )
A．苍耳感受光信号的物质是光敏色素，主要分布在叶细胞膜上
B．短日照条件下，苍耳产生了诱导开花的物质
C．光敏色素是色素—蛋白复合体，主要吸收红光和蓝紫光
D．影响开花的物质不可以从嫁接部位传递给其他植株
2．“淀粉—平衡石假说”的核心是植物偏离重力方向后，“淀粉体”可通过其表面的TOC蛋白携带LAZY蛋白一起沉降，并引导LAZY蛋白沿着重力方向在细胞膜上形成新的极性分布，影响生长素的运输，进而调控植物的向重力性生长。下列叙述正确的是( )
A．TOC蛋白与LAZY蛋白结合，可调节生长素的运输，使之均匀分布
B．平衡石细胞使植物体内的生长素只能从上端向下端进行极性运输
C．平衡石细胞中的“淀粉体”最终将重力信号转换成合成生长素的信号
D．横置的茎背地生长是因为其近地侧生长素分布更多，细胞生长快
3．(2025·八省联考四川卷)植物可通过合成植物激素调控其生长，以响应环境信号。某团队研究红光、远红光的低比值信号(F信号)对番茄茎节间伸长生长的作用，实验处理及结果如图所示。根据实验结果，不能作出的推断是( )
A．施加赤霉素可替代F信号促进番茄的茎节间伸长
B．油菜素内酯合成阻断剂抑制了番茄的茎节间伸长
C．F信号调控生长需赤霉素和油菜素内酯同时参与
D．调节红光的相对强弱可以调控番茄植株生长高度
4．赤霉素(GA)能够促进种子的萌发，其发挥作用与R蛋白有关，作用机理如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．生长素主要促进细胞质的分裂，而GA主要促进细胞核的分裂，两者可协同促进细胞分裂
B．GA与受体结合后可促进R蛋白的降解，以解除R蛋白对GA响应基因表达的抑制作用
C．当GA含量不足或无GA时，R蛋白与基因启动子区域结合，有利于启动相关基因的转录
D．图中信息说明，基因、植物激素以及环境因素共同参与调节植物的生命活动
eq \a\vs4\al(课下请完成课时跟踪检测十九)
第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
聚焦·学案一
[学案设计]
(一)1.萌发 开花 2.信号 3.(1)①蛋白质 ②分生组织 ③红光 远红光 (2)细胞核 特定基因的表达
(三)[探究学习]
(1)提示:光敏色素;色素—蛋白质复合体。
(2)提示:甲是短日植物,乙是长日植物;通过图中①和②的对比可知,甲在短于临界日长时才开花,而乙在长于临界日长时才开花。
(3)提示:在暗期给予瞬间的红光照射可以抑制甲开花,促进乙开花。
[典例] 选C 去顶芽处理导致植物侧芽处的生长素浓度降低,促进侧芽生长,即去顶芽处理可以打破顶端优势,促进侧芽萌发,A正确;题意显示,光敏色素可感知红光与远红光比值的变化进而调节侧芽的生长,光敏色素起作用过程中空间结构发生改变进而传递了调节信息,即高R∶FR信号通过改变光敏色素结构传递信息,促进侧芽生长,B正确;低R∶FR+去顶芽和高R∶FR+去顶芽处理组效果相同,说明高R∶FR处理没有增强去顶芽处理促进植物侧芽生长的效果,C错误;48 h后,低R∶FR+去顶芽组与低R∶FR组侧芽长度差大于低R∶FR与高R∶FR侧芽长度差,说明去顶芽处理对侧芽生长的促进作用大于高R∶FR处理,D正确。
[迁移训练]
1.(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2.选A 室外和室内的光照有差异,当室外栽培的水仙被移入室内后,水仙光敏色素感受的光信号发生改变,A正确;叶绿素可以吸收、传递和转化光能,其本身不传递光信号,B错误;向光性弯曲是由单侧光照射导致生长素分布不均匀引起的,在室内也可发生向光性弯曲,C错误;把水仙从室外移入室内,光照强度减弱,导致徒长,说明强光抑制水仙花茎及叶的伸长生长,D错误。
3.选D 植物组织中的光敏色素可以感受光质和光周期等光信号调控开花,A正确;植物体中感受光信号的色素在各组织中分布不均衡,如光敏色素在分生组织的细胞内比较丰富,B正确;光敏色素在感受光周期信号改变时会发生结构的改变,这种改变会影响细胞核基因的表达,C正确;光信号影响植物生长发育的主要机制是影响、调控植物生长、发育的全过程,D错误。
4.选D 光敏色素是一类蛋白质,分布在植物的各个部位,在分生组织的细胞内比较丰富,主要吸收红光和远红光,A正确;由图可知,黑暗环境中光敏色素与光照环境下光敏色素的结构不同,推测光敏色素接收光信号后,其空间结构会发生变化,影响特定基因的表达,B正确;光敏色素分布在细胞质中,可以将外界的光信号转化,使幼苗发生去黄化反应,从而有利于进行光合作用,C正确;光照环境下,进入细胞核的光敏色素抑制HY5降解,HY5影响特定基因的表达,使幼苗发生去黄化反应,D错误。
5.选D 长日植物在光照长度短于临界值时,若在暗期给予短暂的红光照射也能开花,A错误;根据题干信息,短日植物在短日照的条件下,在暗期施以短暂的红光照射可抑制其开花,并且这种效应可以被远红光逆转,表明最终经过远红光照射的短日植物能够开花,B错误;可以利用无水乙醇提取叶片中的光合色素,而光敏色素为蛋白质,不能利用无水乙醇提取,C错误;光敏色素的结构在接受光照后会发生改变,远红光可以逆转红光对植物光周期的影响,表明这两类光对光敏色素传递的信号不同,光敏色素的结构不同,传递的信息不同,D正确。
聚焦·学案二
[学案设计]
(一)1.种子萌发 地域性 2.周期性 春夏 秋冬 3.(1)低温
(二)1.形态建成 2.向地 背地 3.感受重力 运输生长素 生长素
[情境探究思考]
(1)提示:春化作用;避免出现在冬季来临之前开花从而无法结果的现象。
(2)提示:冬小麦在生长期需要经历一段时间的低温之后才能开花,春季没有符合条件的低温。
(3)提示:用一定浓度的赤霉素处理冬小麦。
(4)提示:植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞,可以将重力信号转化成运输生长素的信号,造成生长素分布不均衡,从而调节冬小麦的生长方向。
(三)1.基因表达 激素 环境因素 选择性表达 信息 基因表达 产生、分布
[典例] 选D 图中a表示植物激素,植物的生长发育是多种激素相互协调共同作用的结果,A正确;激素的产生和分布受b(基因表达)的调控,也受到c(环境因素)的影响,B正确;赤霉素调控未发芽的大麦种子α-淀粉酶基因表达从而产生α-淀粉酶,体现了a(激素)对b(基因表达)的影响,C正确;根尖生长素的极性运输不受重力影响,故不能体现c(环境因素)改变a(激素)的分布,D错误。
[迁移训练]
1.(1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)×
2.选B 光作为一种信号,可以影响、调控植物生长、发育的全过程,A错误;年轮、春化作用均能说明温度参与植物生长发育的调节,B正确;植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞,可以将重力信号转换成运输生长素的信号,造成生长素分布的不均衡,从而调节植物的生长方向,C错误;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,它们是相互作用、协调配合的,D错误。
3.选C 赤霉素首先是从引起水稻恶苗病的赤霉菌代谢产物中发现的,A正确;根据题意,经过春化作用后的植株中赤霉素含量增加,推测低温能提高合成赤霉素有关基因的表达,从而促进植物开花,B正确;赤霉素可促进植物开花,低温能促进赤霉素的合成,故用赤霉素合成抑制剂连续处理生长期的冬小麦,会使赤霉素含量减少,不利于其开花,C错误;春化作用是指植物在低温条件下经历一段时间的处理后,具备开花能力的过程,是植物对低温环境的一种适应性反应,有利于植物开花结实,D正确。
4.选A 从图中可以看出,VRN2基因对开花有抑制作用,VRN1、VRN3基因对开花有促进作用,A错误;低温条件下,VRN1基因有正向箭头指入,说明低温诱导VRN1基因表达,VRN2基因有负向箭头,说明低温抑制VRN2基因表达,B正确;冬小麦开花由基因(VRN1、VRN2、VRN3基因)调控,同时受环境(低温、长日照)影响,体现了生物的性状表现是基因与环境共同作用的结果,C正确;春化作用需要低温等条件,植物经过春化作用后才开花,可避免其在冬季来临之前开花,而不能结实,D正确。
随堂小结
二、融通科学思维
1.提示:映山红在受到光照射时,细胞内光敏色素的结构发生变化,这一变化信息会经过信息传递系统传导到细胞核内,影响特定基因的表达。
2.基因表达调控 激素调节
3.提示:将生理状况相同的发芽的玉米种子随机分为两组,标号为A、B,A组去除根冠,B组不做任何处理。将两组种子置于相同且适宜的黑暗环境中横置培养,一段时间后观察根是否出现向地性。
三、综合检测反馈
1.选B 光敏色素分布在植物的各个部位,其中在分生组织的细胞内比较丰富,A错误;本实验中只有第一株植株的一片叶片受短日照诱导,其余4株植株均处于长日照条件下生长,结果5株苍耳均能开花,说明短日照条件下,苍耳产生了诱导开花的物质,且该物质可以从嫁接部位进行传递,传递给其余四株植株,促使它们开花,故最终植物都能开花,B正确,D错误;光敏色素是色素—蛋白复合体,主要吸收红光和远红光,C错误。
2.选D TOC蛋白与LAZY蛋白结合会影响生长素的运输,导致生长素沿着重力的方向不对称分布,A错误;极性运输是指生长素从植物形态学上端向形态学下端运输,而不是从植物的上端向下端运输,B错误;重力信号需要转换成运输生长素的信号以调节植物的向重力性生长,平衡石细胞中的“淀粉体”最终将重力信号转换成运输生长素的信号,C错误;横置的茎背地生长是因为其近地侧生长素浓度较高,促进细胞生长的作用强,茎表现为背地生长,D正确。
3.选C 与第Ⅰ组实验结果相比,第Ⅱ、Ⅲ组的处理均能促进番茄的茎节间伸长,且Ⅱ、Ⅲ组实验结果几乎相同,所以施加赤霉素可替代F信号促进番茄的茎节间伸长,A正确;由第Ⅱ组和第Ⅵ组的实验结果可知,油菜素内酯合成阻断剂抑制了番茄的茎节间伸长,B正确;由题干及题图信息无法得出F信号调控生长需赤霉素和油菜素内酯同时参与,C错误;F信号是红光、远红光的低比值信号,红光作为光信号具有调控植物生长发育作用,调节红光的相对强弱可以调控番茄植株生长高度,D正确。
4.选B 生长素主要促进细胞核的分裂,细胞分裂素主要促进细胞质分裂,A错误;依据图2可知,GA与受体结合后,可促进R蛋白的降解,进而解除R蛋白对GA响应基因表达的抑制作用,B正确;依据图1可知,当GA含量不足或无GA时,R蛋白存在,可抑制GA响应基因的表达,C错误;题图中未涉及环境因素的作用,无法得出基因、植物激素以及环境因素共同参与调节植物的生命活动的结论,D错误。
化学本
质不同
绿色植物的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，不是蛋白质；光敏色素是由色素参与组成的一种蛋白质复合体
接收光
照有本
质区别
光合色素能吸收并转化光能储存在有机物中，是自然界各种生物的能量和物质基础；光敏色素是光的受体，光仅是一种信号，被接收后经信息传递系统传导到细胞核，影响基因表达，从而调控植物的生长发育
分布
不同
光合色素主要分布在叶肉细胞的叶绿体中；光敏色素分布在植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富
合成条
件不同
光是叶绿素合成的必要条件，黑暗培养的黄化苗不含叶绿素，但黄化幼苗的光敏色素比绿色幼苗多20～100倍
基因
表达
植物的各项生命活动都处在基因适时 的调控之下
激素
调节
①激素作为 分子，会影响细胞的基因表达。
②激素的产生和分布是 调控的结果
环境
因素
调控基因表达以及激素