高中生物选择性必修1 第4节 环境因素参与调节植物的生命活动.docx
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高中生物选择性必修1第4节环境因素参与调节植物的生命活动
第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
光对植物生长发育的调节
———————————————自主梳理———————————————
（1）光作为一种信息，影响调控植物生长、发育的全过程，植物种子的萌发都需要在有光的条件下才能发生。
（×）
提示：
有的植物种子的萌发不需要光。
（2）光敏色素是一类蛋白质，分布在植物的各个部位，其中在叶肉细胞内比较丰富。
（×）
提示：
光敏色素在分生组织的细胞内比较丰富。
（3）在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会传导到细胞核内，影响特定基因的表达。
（√）
[应用示例]下列关于光对植物生长发育调节的叙述，错误的是（ ）
A.光可调控种子的萌发、植株的生长和开花
B.光作为一种信号，影响调控植物生长、发育的部分过程
C.植物的向光性是植物对光刺激的反应
D.光敏色素是植物接受光信号的一类蛋白质分子
解析 光作为一种信号，影响调控植物生长、发育的全部过程，B错误。
答案 B
[对点小练]关于光调控植物生长发育的反应机制，正确的顺序是（ ）
①表现出生物学效应 ②光敏色素被激活，结构发生变化 ③细胞核内特定基因转录变化 ④信号经过转导，传递到细胞核内
A.①②③④B.②④③①
C.②③④①D.④②③①
答案 B
联想质疑
★光调控植物生长发育的反应机制示意图
那些需要光照才能萌发的种子，是需要光照给种子萌发提供能量吗？
提示：
不是，光作为一种信号，影响调控植物生长、发育的全过程。
参与调节植物生命活动的其他环境因素和植物生长发育的整体调控
———————————————自主梳理———————————————
1.参与调节植物生命活动的其他环境因素
2.植物生长发育的整体调控
（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）植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处在基因适时选择性表达的调控之下。
（3）激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。
（4）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。
（1）温度除了参与植物生长发育，影响种子萌发、植株生长、发育、开花结果及叶的衰老、脱落外，还决定植物分布的地域性。
（√）
（2）能说明重力调控植物生命活动的实例有根的向地性、茎的背地性和顶端优势等。
（×）
提示：
顶端优势的产生与重力无关。
（3）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组成的网络。
（√）
[应用示例]下列关于根向地生长和茎背地生长的相关叙述错误的是（ ）
A.根向地生长和茎背地生长体现了重力对植物生命活动的调节
B.根向地生长是由平衡石细胞中的淀粉体响应重力刺激定向沉降引起的
C.根向地生长有利于植物从更深层土壤中吸收水和无机盐
D.根向地生长体现出赤霉素低浓度促进生长而高浓度抑制生长的作用特点
解析 根向地生长体现出生长素低浓度促进生长而高浓度抑制生长的作用特点，D错误。
答案 D
[对点小练]下列关于温度为植物生命活动调节的叙述，错误的是（ ）
A.年轮是由于不同季节的温度不同引起植物细胞分裂速度快慢和细胞体积大小不同而产生的
B.一些植物在生长期需要经过一段时期的低温诱导之后才能开花的现象叫作春化作用
C.温度可以通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动参与调节植物的生长发育
D.植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行的，植物分布的地域性很大程度上是由光照决定的
解析 植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行的，植物分布的地域性很大程度上是由温度决定的，D错误。
答案 D
———————————————素养提升———————————————
1.生命观念——淀粉—平衡石假说
下图是淀粉－平衡石假说的示意图，请回答下列问题：
（甲）（根尖竖直放置）
（乙）（根尖水平放置）
（1）植物对重力的感受是通过根冠中的什么细胞来实现的？
提示：
一类富含“淀粉体”的细胞，即平衡石细胞。
（2）根尖水平放置时，平衡石细胞中的淀粉体会沿着什么方向沉降？
这对伸长区IAA的分布有何影响？
提示：
沿重力方向；导致伸长区近地侧IAA浓度高，远地侧IAA的浓度低。
（3）根的生长表现出向重力性（沿着重力方向弯曲向下生长），试推测根尖伸长区近地侧与远地侧的生长速度快慢关系。
提示：
近地侧生长慢，远地侧生长快。
（4）比较根尖伸长区的近地侧与远地侧的IAA浓度与其生长速度快慢之间的关系，分析其体现了生长素的什么作用特点？
提示：
低浓度时促进生长，高浓度时抑制生长。
2.科学探究——设计实验验证植物根向地性的感受部位在根冠
已有的研究表明，植物的根是靠根冠中的细胞感受重力，从而引起根的向地生长的。
请以刚刚萌发的玉米粒为实验材料，设计实验进行验证。
（提示：
为便于观察，可在培养皿中铺上湿棉花，将刚萌发的玉米粒放在其中培养。
）
（1）本实验的自变量是什么？
应如何操纵？
提示：
自变量：
是否有根冠；可采用切除根冠的方法进行处理。
（2）本实验的因变量是什么？
应如何观测？
提示：
因变量：
根是否出现向地生长。
可通过观察玉米根尖是否向下弯曲生长来对因变量进行观测。
（3）请找出本实验的至少两个无关变量，并简要说明应如何处理？
提示：
①玉米粒的大小、种类和萌发情况，应选择大小、萌发程度大致相同的同种玉米粒；②培养温度，选择相同的适宜温度进行培养；③棉花的量及湿润程度，各组培养皿内棉花的用量和湿润程度应相同且适宜；④光照，最好放置在黑暗的环境中进行培养等。
（4）本实验应设置什么类型的对照？
分几个组？
提示：
空白对照；两个组。
（5）请简要写出实验思路（对根冠的具体切除长度不做要求），并且预期实验结果，得出相应结论。
提示：
实验思路：
①取10颗大小、萌发程度大致相同的刚刚萌发的同种玉米粒，随机分成数量相同的甲、乙两组；②去除甲组玉米粒的根冠，乙组玉米粒不作处理，分别放在两个含有湿棉花的培养皿中；③置于温度适宜的暗室中培养一段时间。
④观测两组玉米粒根尖是否出现向地弯曲生长。
预期结果、得出结论：
如果甲组玉米根尖不出现向地弯曲生长，乙组均出现向地弯曲生长，即可证明植物根向地性的感受部位在根冠。
[应用示例]下列关于植物根向地生长和茎背地生长的叙述，正确的是（ ）
A.二者在太空的“天宫二号”内都不会出现，也都不能表现出顶端优势
B.二者近地侧生长素浓度都比远地侧高，近地侧生长速度都比远地侧快
C.二者都反映出重力可以通过影响激素的分布进而调节植物生长发育
D.二者都反映出生长素低浓度时促进生长高浓度时抑制生长的作用特点
解析 根向地性和茎背地性都是由重力的作用引起的，但重力不影响顶端优势，A错误；根近地侧生长速度小于远地侧，B错误；茎近地侧生长素浓度高，促进生长作用强，远地侧生长素浓度低，促进作用弱，D错误。
答案 C
[对点小练]将植物横放，测量不同浓度生长素条件下根和茎的生长状况，如图甲所示。
则曲线上的P点最可能对应乙图中的位置是（ ）
A.aB.b
C.cD.d
解析 生长1cm所用时间较长，说明生长速率较低；P点所在的曲线说明生长素浓度越高，生长越慢，也就是对生长起抑制作用。
所以，P点时生长素浓度较高抑制生长，作用对象应该为根，具体部位最可能为d点。
答案 D
联想质疑
★年轮
★冬小麦要经历春化作用才能开花
根的向地生长、茎的背地生长有何意义？
提示：
在重力的调节下造成生长素分布不均衡，从而调节植物的生长方向。
思维导图
晨读必背
1.光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
2.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细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
3.温度可以通过影响种子的萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动，从而参与调节植物的生长、发育。
4.植物的根、茎中有感受重力的物质和细胞，可以将重力信号转换或运输生长素的信号，造成生长素分布的不平衡，从而调节植物的生长方向。
随堂检测
1.（2019·江西九江一中高二月考）夏季台风过后，甘蔗等植物常会大片大片倒伏，一段时间后，甘蔗的茎又会直立生长，形成“弯甘蔗”，引起这种现象的主要原因是（ ）
A.光照B.水分
C.重力D.光照和温度
解析 夏季台风过后，甘蔗等植物常会大片大片倒伏，一段时间后，甘蔗的茎又会直立生长，原因是植物的茎表现出背地性，外界因素是重力。
答案 C
2.下列能反应重力对植物生命活动进行调节的实例是（ ）
A.茎的背地性B.春化作用
C.胚芽鞘的向光性D.顶端优势
答案 A
3.下列不能说明温度对植物生命活动具有调节作用的实例是（ ）
A.年轮B.春化作用
C.植物的地域性分布D.顶端优势
答案 D
4.光对植物生命活动进行调节的机制，正确的顺序是（ ）
①感受信号 ②发生反应 ③传导信号
A.①②③B.①③②
C.③②①D.②①③
答案 B
5.在淀粉—平衡石假说中，感受重力刺激的细胞是（ ）
A.肥大细胞B.分生区细胞
C.平衡石细胞D.辅助性T细胞
答案 C
6.构成植物生长发育调控网络的机制中，不包括（ ）
A.基因表达调控B.激素调节
C.环境因素调节D.神经调节
答案 D
课时作业
（时间：
30分钟）
强化点1 光对植物生长发育的调节
1.下列关于光对植物生长发育调控的叙述，错误的是（ ）
A.洋葱、番茄的种子需要在有光的条件下才能萌发
B.萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少
C.在黑暗的环境中培育的豆芽，不含叶绿素，茎比光下要长很多
D.菊、水稻要在白天短于一定的时长才能开花
解析 烟草、莴苣的种子需要在有光的条件下才能萌发，但光会抑制洋葱、番茄的种子萌发，A错误。
答案 A
2.下列关于光对植物生长发育调控的叙述，错误的是（ ）
A.光只能为萌发需要光的种子的萌发提供能量
B.光是植物合成叶绿素的必要条件之一
C.植物的向光性是单侧光引起生长素分布不均匀造成的
D.光作为一种信号，影响调控植物生长发育的全过程
答案 A
3.（2019·浙江嘉兴一中高二期中）如图表示利用碗莲种子所做的探究实验（其他条件适宜且相同），下列叙述不正确的是（ ）
A.实验的目的是探究光照、破壳处理和水分对碗莲种子萌发的影响
B.A组和B组对照可以说明种子萌发需要水分
C.C组和E组对照可以说明光照对种子萌发没有影响
D.实验结果说明碗莲种子萌发需要水分和破壳处理
解析 由图可知A、B的自变量是否有水分，B、C的自变量是是否破壳处理，B、D和C、E的自变量是是否遮光，因此该实验的目的是探究光照、破壳处理和水分对碗莲种子萌发的影响，A正确；A和B对照说明种子萌发需要水分，B正确；C和E对照种子都没有萌发，不能说明光照对种子萌发有没有影响，C错误。
综合实验结果说明碗莲种子萌发需要水分和破壳处理，D正确。
答案 C
4.（2019·山西高二期中）科学家为研究影响莴苣种子萌发的因素（每组实验中莴苣种子数量均为100粒），进行了如下实验：
组别
处理方法
一周内萌发种子数（粒）
一
黑暗处理
20
二
暗室中，以适宜强度红光处理
98
三
暗室中，以10－5mol/L的赤霉素处理
97
下列有关本实验的叙述，正确的是（ ）
A.本实验的自变量是种子萌发率
B.莴苣种子萌发过程中需要红光提供能量
C.红光处理可能促进种子细胞内赤霉素的合成
D.赤霉素为种子萌发提供充足营养
解析 本实验的自变量是不同的处理方法，因变量是种子萌发率，A错误；莴苣种子没有相关色素，不能吸收红光，B错误；红光处理和赤霉素处理具有相同的效果，可推测红光处理可能促进种子细胞内赤霉素的合成，C正确；赤霉素可以调节生命活动，但不能为种子萌发提供充足营养，D错误。
答案 C
强化点2 参与调节植物生命活动的其他环境因素和植物生长发育的整体调控
5.（2019·河北高二开学考试）播种时随机摆放的种子萌发后，根和茎会出现如图所示的生长现象，以下对此现象的解释，不正确的是（ ）
A.重力会影响生长素的分布
B.植物生长素的生理作用具有两重性
C.重力只对根的生长产生影响
D.植物的不同器官对生长素的敏感程度不同
解析 根的向地生长和茎背地生长是由于重力影响使生长素重新分布的原因，A正确；植物生长素作用具有两重性，B正确；重力既对根产生影响，也对茎产生影响，C错误；植物的不同器官对生长素的敏感性不同，根、芽、茎对生长素的敏感性依次降低，D正确。
答案 C
6.（2019·河北高二月考）为了探究光照和重力对横放状态下植物生长的影响，某同学对刚萌发的盆栽燕麦分别进行如下图所示的处理：
一段时间后，①③④均明显弯曲向上生长，②弯曲向上生长不明显。
根据上面实验，下列分析最准确的是（ ）
A.①能够说明燕麦在横放状态下，单侧光作用是引起弯曲生长的主要因素
B.②能够说明燕麦在横放状态下，单侧光对植物弯曲生长的影响小于重力作用
C.③能够说明燕麦在横放状态下，单侧光作用不是植物弯曲生长的主要因素
D.④能够说明燕麦在横放状态下，单侧光及重力作用是引起弯曲生长的主要因素
解析 燕麦横放，重力会引起生长素向地侧多于背地侧。
单侧光照引起生长素背光侧多于向光侧。
①上方照光以及重力影响都使向地侧生长素多，即单侧光和重力的作用效果一致，使植物弯曲向上生长，故不能说明单侧光和重力作用谁是引起弯曲生长的主要因素，A错误；②下方照光引起生长素在背地侧分布多于向地侧使植株有向下弯曲的趋势，而重力作用引起生长素向地侧多于背地侧使植株有向上弯曲的趋势。
即单侧光和重力的作用效果相反。
②弯曲向上生长虽然不明显，但毕竟仍然是弯曲向上生长，说明重力作用效果比单侧光作用效果强，B正确；③只受重力影响，所以③只能说明燕麦在横放状态下，重力作用是引起弯曲生长的主要因素，但不能说明单侧光的作用，C错误；④中均匀光照不影响生长素的横向运输，受重力影响弯曲向上生长，该实验不能说明单侧光是引起弯曲生长的主要因素，D错误。
答案 B
7.图为研究植物茎的负向重力性和根的向重力性的实验示意图，下列叙述正确的是（ ）
A.生长素在根部“3→4”的运输不需要消耗ATP
B.生长素对2处和6处的作用不同
C.两种现象说明茎对生长素的敏感性大于根
D.两种现象均能体现生长素作用的两重性
解析 生长素在根部“3→4”方向的运输是极性运输，方式是主动运输，要消耗ATP，A错误；2处生长素抑制生长，6处生长素促进生长，B正确；2处生长素浓度大于1处，6处生长素浓度大于5处，6处生长受到促进而2处受到抑制，体现了根对生长素敏感性大于茎，C错误；茎的背地生长中只有促进作用，没有抑制作用，不能体现生长素作用的两重性，D错误。
答案 B
8.（2019·四川成都七中高二期中）下图表示多种植物激素对黄瓜幼苗生长的调节作用，据图判断下列说法不正确的是（ ）
A.①②③代表的植物激素分别是赤霉素、生长素、乙烯
B.植物生长发育从根本上来讲是多种激素相互作用、共同调节的结果
C.a浓度的激素抑制细胞伸长、b浓度的激素促进细胞伸长，该激素的作用具有两重性
D.除了激素的作用外，阳光、温度等环境因素也会影响植物的生长发育
解析 能促进细胞伸长的有赤霉素和生长素，而生长素浓度高会促进乙烯的合成，而乙烯含量高会抑制细胞的伸长，A正确；植物生长发育从根本上来讲是基因的选择性表达，B错误；生长素低浓度促进生长，高浓度抑制生长，体现了两重性，C正确；除了激素的作用外，阳光、温度等环境因素也会影响植物的生长发育，D正确。
答案 B
9.植物特定部位能感受外界光照、温度变化的刺激，引起激素浓度或比例的改变，从而引起植物发生相应的响应，几种激素之间的合成关系如图所示。
下列相关叙述正确的是（ ）
A.冬季低温会促进银杏细胞中①②过程
B.促进③④过程有利于水稻种子萌发
C.植物的生长发育受多种激素平衡协调控制
D.胡萝卜素属于植物激素的一种
解析 冬季低温，细胞分裂和生长减慢，抑制银杏细胞中①②过程，A错误；促进①②过程抑制③④过程有利于水稻种子萌发，B错误；植物的生长发育受多种激素平衡协调控制C项正确；胡萝卜素是叶绿体中的一种色素，不是植物激素，D错误。
答案 C
10.（2019·邵东县第一中学高二月考）下列关于植物生命活动调节的叙述，不正确的是（ ）
A.光照、温度等环境因子通过影响细胞代谢而影响植物生命活动
B.植物生长发育过程中，几乎所有的生命活动都受到植物激素的调节
C.在植物激素中，生长素对于植物生长发育过程起主导作用
D.植物的生长发育过程，实质是基因在一定时间和空间上程序性表达的结果
解析 光照、温度等环境因子会影响植物激素的合成、分布、光合作用等，从而影响植物的生命活动，A正确；植物生命活动的进行，需要植物激素的调节，B正确；各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素相互作用共同调节，不同的阶段，起主导作用的激素不同，C错误；细胞分化是植物的生长发育的基础，细胞分化是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果，D正确。
答案 C
11.某同学为研究光对植物根生长的影响，做了如下实验：
把一株植物培养在装有营养液的透明容器中，给予单侧光刺激，一段时间后，该植物生长状况如图所示。
下列关于该实验的表述正确的是（ ）
A.根的背光生长与营养液的成分有关
B.根的向光侧生长素分布比背光侧多
C.该植物根系生长方向不受重力影响
D.该植物根系生长方向受光的影响比受重力的影响大
解析 营养液的成分均匀分布，与根的背光生长无关，A错误；根的背光侧比向光侧生长素分布多，抑制背光侧生长，B错误；只要植物根不是处于失重状态下，根系生长都要受重力影响，C错误；若该植物根系生长方向沿光照方向而偏离重力方向，说明该植物根系生长方向受光的影响比受重力的影响大，D正确。
答案 D
12.植物的根具有向重力生长的特性，这与生长素的分布不均有关。
下列是研究根向重力生长机理的两个实验。
实验1：
示意图如下（提示：
EDTA的作用是去除与其临接部位的Ca2＋）。
实验观察的结果是：
甲组胚根向重力（下）生长，乙组胚根水平生长。
实验2：
示意图如下。
实验观察的结果是：
当A组胚根仍在水平生长时，B组胚根已弯曲向上生长。
根据上述实验结果，有人作出如下结论，其中正确的是（ ）
A.实验1表明胚根向重力（下）生长与（根冠部位的）Ca2＋有关
B.把实验2中B组的方法处理胚根一定时间后，再移去根冠外含Ca2＋的琼脂块，胚根将继续弯曲向上生长
C.实验2表明：
当胚根水平放置时，重力诱导Ca2＋向根冠下侧移动，导致近地侧的生长素浓度比远地侧高
D.生长素对根生长的作用不能表现出低浓度促进生长而高浓度抑制生长的作用特点
解析 实验1的自变量是Ca2＋的有无，根据实验结果可知胚根向重力（下）生长与（根冠部位的）Ca2＋有关；实验2的自变量是Ca2＋的分布，根据实验结果可知胚根向着Ca2＋分布多的一侧弯曲生长，实验2中B组移去根冠外的含Ca2＋的琼脂块，则胚根根冠处Ca2＋分布均匀，则胚根水平生长，实验2无法得出生长素和Ca2＋之间的关系。
由于近地侧生长素浓度高于远地侧，根对生长素敏感，高浓度生长素抑制根的生长，所以根表现为向地生长，能表现出低浓度促进生长而高浓度抑制生长的作用特点。
答案 A
13.（2019·北京高三期末）植物生长过程中会对重力这一外界刺激产生反应，表现出向地性，这一现象称为重力反应。
（1）茎的负向地性利于植物接受更多的阳光和空气，根的正向地性利于植物深入土壤吸收__________________________________________________________，这些现象都是植物______________________________________________的表现。
（2）独脚金内酯是近年发现的一种新型植物激素，在植物体内作用广泛。
为研究独脚金内酯是否参与重力反应的调控，研究人员将正常生长状态下的水稻幼苗水平放置后，施加一定浓度的独脚金内酯类似物GR24，一段时间后测量茎的弯曲角度θ（如图1）。
实验结果（如图2）表明，GR24能________植株的重力反应。
（3）已知生长素在植物的重力反应中发挥关键作用。
为研究GR24影响重力反应的作用机理，研究人员进一步检测了上述幼苗上半侧、下半侧（图1）中生长素响应基因R的表达情况（R基因的表达量与生长素含量呈正相关），实验结果如图3。
由对照组的结果可知重力刺激对生长素分布的影响是_____________________，
导致茎两侧的细胞生长速度表现为______________________________________，
从而形成一定角度的弯曲，表现出负向地性。
对比实验组和对照组结果，并结合图2可推测__________________________________________________________。
（4）为检验上述推测，研究人员在图2实验的基础上补充A、B两组实验，其中A组用生长素类似物NAA处理，B组用________________________处理。
如果观察到的现象是：
A组幼苗弯曲角度大于对照组，B组幼苗弯曲角度_____________________________________________________________，则可进一步证明上述推测的正确性。
解析
（1）根的正向地性利于植物深入土壤吸收水和无机盐，是植物适应环境的表现。
（2）据图2可知，施加一定浓度的独脚金内酯类似物GR24，茎的弯曲角度θ减小，说明GR24能减弱植株的重力反应。
（3）根据图3，对照组的上半侧R基因的表达量较低，下半侧较高，即生长素含量上半侧低，下半侧高，导致茎下半侧生长速度快，表现出负向地性。
实验组R基因的表达量比对照组降低，即生长素含量降低，推测GR24通过降低生长素的不均匀分布的差异从而减弱重力反应。
（4）检验上述推测，可在图2实验的基础上补充A、B两组实验，A组增加生长素类似物的量，B组增加生长素类似物量的同时补充GR24。
如果推测成立，则A组幼苗弯曲角度大于对照组，B组幼苗弯曲角度大于实验组且小于A组。
答案
（1）水和无机盐 适应环境
（2）减弱 （3）下半侧生长素含量高于上半侧 下半侧快于上半侧 GR24通过降低生长素的不均匀分布的差异从而减弱重力反应 （4）GR24＋NAA 大于实验组且小于A组
14.为探究光照对植物根生长的影响，某科研小组利用水稻种子和其他相关器材设计了如下的实验装置进行研究，请回答下列问题：
（1）在适宜的温度下培养一段时间，能观察到图中根的生长现象，说明_________________________________________________。
实验装置中玻璃缸一侧贴黑胶带的目的是______________________________________。
（2）若要利用将根水平放置的发芽水稻种子探究一定光照强度的单侧光和重力对根弯曲生长的影响程度，请简要描述实验思路，并预期实验结果和得出结论。
实验思路：
________________________________________________________。
预期实验结果和得出
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