学案 17     环境因素参与调节植物的生命活动

【学习目标】基于光照、温度和重力等环境因素对植物生长发育影响的认识，分析和解决生产和生活中的 一些实际问题。

【学习过程】

【真实情境】植物生命活动受到多种因素的调节，其中最重要的是植物激素的调节。除了植物激素外，环 境因素也参与调节植物的生命活动，比如光、温度、水分、土壤、重力等。认真观察校门进来大道两侧的 樟树，尝试提出你的问题和假说。

问题：                                            

假说：                                            

一、光参与植物生命活动的调节

在影响植物生命活动的各种因素中，光是重要因素。光不仅作为光合作用的能量来源，而且还作为一 种环境信号调节植物的基因表达、酶的活性以及代谢的各个环节，使植物更好地适应外界环境。

【资料 1】1937 年，美国科学家弗林特和麦卡利斯特报告了莴

苣种子发芽实验：在一个暗箱内用不同波长的光源分别照射浸

泡过的莴苣种子，记录种子的萌发情况如图 1 所示。

根据弗林特的实验结果，能得到什么结论？

【资料 2】1952 年，美国科学家博思威克等用红光 (简称为 R)

和远红光 (简称为 IR) 交替照射莴苣种子，不同光照处理条件

下，莴苣种子的发芽率如表所示。该研究说明了什么？

【资料 3】  】1959 年， 巴特勒等用分光光度计从黄化的玉米幼苗中中检测到了吸收红光和远红光且可相 互转化的色素，后经提取发现是一种色素蛋白：吸收红光的色素蛋白(Pr) 和吸收远红光的色素蛋白(Pfr)， 科学家研究萌发种子的生长状况，得到了如图所示的结果。

(1) 据图分析可知，Pr 和 Pfr 之间可以在光的影响下

相互转化，请描述这种转化过程：

(2) 另外这种转化还受                  的影响，

科学家进而将这种色素蛋白命名为光敏色素。

(3) 研究发现，Pfr/Pr 的比值还会影响植物的开花，连续的黑暗中，该比值会逐渐降低，到一定程 度就会触发短日照植物成花物质的形成而促进开花。夏季日照时间长，若要在夏季让某短日照植物开花以 用于花卉展览，请根据以上信息提出一条可行的措施：                                        

高二生物选择性必修 1

班级        

姓名              

学号      

2023. 10

【资料 4】右图为光敏色素调节相关蛋白质合成的过程。植物

的光敏色素是接受光信号的分子，作为一种光受体，光敏色素

的化学本质是一类蛋白质。尝试用文字和箭头构建概念图，表

示光调控植物生命活动的机制：

二、重力参与植物生命活动的调节

【资料 6】根向地生长的实验：探究根冠对根生长的影响，实

验过程如下：

A 组：若根冠完整，根正常生长。

B 组：若将根冠一部分切除，根向有根冠的一侧弯曲生长。

C 组：若用云母片将根一侧部分阻断，根向非阻断的一侧弯曲生长。

(1) 该实验说明根冠分泌了什么物质？               该物质对根的生长有什么作用？              

(2) 解释 B、C 两组现象出现的原因：                                                            

(3) 尝试描述植物的根向地弯曲生长的调节过程：                                                

三、植物生长发育的整体调控

用恰当的方式表示调节植物生长发育的环境因素、植物激素和基因表达的关系。

【拓展】当干旱发生时，植物之间是否会交流信息呢?如果有信息交流，是通过地上信号还是地下信号呢? 为了探究这些问题，有研究者设计了如下实验。将 11 株盆栽豌豆等距排列，6~11 号植株在根部有管子相

通，这样在不移动土壤的情况下，化学信息可以通过管子进行交流；

1~6 号的根部不联系(如右图 a)。用高浓度的甘露醇浇灌(高渗透压，

模拟干旱)来刺激 6 号植株，15 min 后，测定所有植株的气孔开放度。

对照组是用水浇灌 6 号植株。结果如右图b 所示。

(1) 对照组的实验结果说明了什么?

(2) 在干旱条件下，6~8 号植株与 9~11 号植株相比，气孔的

开放度有什么不一样?

(3) 这些数据支持“当干旱发生时，植物之间会交流信息”这

一观点吗?如果会，是通过地上部分还是地下部分交流信息的?

(4) 在对 6 号植株进行干旱诱导后 1h,再次测定所有植株的气

孔开放度，发现 6~11 号植株的气孔大多数都关闭了。这是为什么?