植物根向地生长

第4节环境因素参与调节植物的生命活动种子萌发后，根向地生长、茎背地生长，如果将幼苗横过来，茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长。

1．茎和根的生长是受哪种因素调节的？2．如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它的根、茎可能会怎样生长？为什么？探究点一光对植物生长发育的调节【师问导学】1．细胞核内基因的表达一般需要经过哪两个过程？2．“待到秋末九月八，我花开后百花杀”，菊花为短日照植物，在“五一”节时需要摆放菊花花坛，欲使菊花在“五一”节时开花，应对其进行怎样的处理？(科学思维)3．植物的向光性是否体现了生长素低浓度促进生长，高浓度抑制生长的作用？(科学思维)4．光敏色素结构变化的信息传导到细胞核内，影响基因的表达，体现了核孔的什么功能？5．光敏色素是一类蛋白质(色素—蛋白复合体)，受到光照时结构会发生变化。

这一变化的实质可能是什么？【智涂笔记】[归纳总结]光既能作为植物细胞的能量来源，又能通过影响光敏色素等蛋白质的构象，引起光信号传导，改变细胞激素水平和基因表达水平。

[方法规律]长日照植物与短日照植物的区分(1)长日照植物和短日照植物的开花与日照时长并无直接关系，是连续的黑暗时长会直接决定其开花与否。

即促进长日照植物的开花并不需要延长日照时长，只要在连续的黑暗中给予短时间的光照，将连续的黑暗时长缩短至某一临界值以下就可以了；而对于短日照植物只需延长连续黑暗的时间即可。

所以长日照植物也叫短夜植物、短日照植物也叫长夜植物。

(2)长日照植物和短日照植物的临界日长(夜长)根据物种不同而不同，并不是严格的12小时。

【师说核心】1．光对植物生长发育的两种作用(1)间接作用：光作为能量来源，主要是通过影响光合作用间接影响植物的生长发育的。

(2)直接作用：光作为一种外界信号，对植物生长发育的直接作用主要是通过影响植物的形态建成实现的。

光作为一种信号影响着植物生长发育的许多方面，从种子发芽和幼苗脱黄化到昼夜节律、基因表达、向地性和向光性，对植物的生长发育有广泛的调节作用，植物受光诱导和调节的发育称为植物的光形态建成。

植物根构型 (即根系在生长介质中的空间分布) 对土壤养分吸收十分重要，另一方面介质养分状况对植物根构型也具有一定的调控作用 (Lynch and Beebe，1995；严小龙等，2000)。

根系向地性 (root gravitropism) 和侧根分支 (lateral root branching) 是决定植物根构型的两个主要方面 (严小龙等，2000；López-Buci et al.，2003)。

目前，关于侧根生长发育、分支形成及其与养分的关系已有一些报道，例如植物能感受生长介质中氮、磷、硫和铁等养分的有效性并形成可识别的信号，从而调节植物细胞分裂和分化，影响根毛形成、主根生长和侧根发育，最终导致根构型变化 (López-Bucio et al.，2002；López-Bucio et al.，2003)。

但是，关于根系向地性的形成机理以及养分对根系向地性影响的研究却较少。

本文将从重力感应、信号转导和生长素侧向分布等方面来总结植物根系向地性感应分子机理方面的研究进展，并探讨根系在养分胁迫下向地性变化的生理基础及其与养分吸收的关系。

1 根系向地性的定义根系向地性是指根系相对于重力矢量以一定角度生长的趋势，通常以重力调定角(gravity set-point angle)，即根尖与重力矢量所形成的角度，来定量描述根系向地性的大小。

根系各组分重力调定角的总和决定了根系向地性，最终决定了整个根系分布的深浅(Rubio et al.，2001)。

2 植物根系向地性感应的分子机理植物生长具有向地性(包括地上部负向地生长和根系向地生长两方面)。

这一现象早在19世纪就引起了生物学家们的注意。

(Cholodny 和 Went 在1920年就分别独立地提出了同一个模型来解释植物向地性——Cholodny-Went 模型 (Went and Thimann，1937)。

他们认为植物向地性是由植物体内生长素不对称分布决定的。

第4节环境因素参与调节植物的生命活动〖学习目标〗 1.光在植物生长、发育过程中的调节作用。

2.明确温度、重力等其他因素也参与调节植物的生长发育。

〖素养要求〗 1.生命观念：通过光、温度、重力等环境因素参与调节植物的生长发育，形成稳态与平衡观。

2.科学思维：通过光、温度参与植物生长发育调节的实例分析，培养用逻辑思维解决问题的能力。

3.社会责任：基于光、温度和重力等环境因素对植物生长发育影响的认识，分析解决生产和生活中的一些实际问题。

一、光对植物生长发育的调节1．光的作用：光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。

2．调控机理(1)信号：光。

(2)信号受体：光敏色素。

①本质：蛋白质(色素—蛋白复合体)。

②分布：存在于植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。

③吸收光谱：主要吸收红光和远红光。

(3)调节过程：受到光照时，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，影响核内特定基因的表达，从而表现出生物学效应。

判断正误(1)对植物来说，光只是提供能量()(2)光敏色素是一类色素—蛋白复合体()(3)接受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化()〖答案〗(1)×(2)√(3)√根据课本P105“思考·讨论”，回答下列问题：1．那些需要光能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。

2．从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响？〖提示〗光既促使叶绿素的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态。

3．有些植物根据昼夜长短“决定”是否开花，是哪种环境因素起作用？〖提示〗光照时长在起作用。

4．植物细胞中能感受光信号的分子是什么？其作用机理是什么？〖提示〗光敏色素；在受到光照射时，其结构会发生改变，这一变化的信息会传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。

核心归纳光的信号传导(1)光敏色素：植物接受光信号的分子之一。

①本质：蛋白质(色素—蛋白复合体)。

单元检测题一、选择题1．小明发现植物的根向地生长，茎向光生长，相邻的两片叶子总是不重叠的,这些现象说明生物具有( )A．变异性 B．适应性C．遗传性 D．能影响环境2．青蛙在冬季一般都要冬眠，这是为了( )A．节省食物 B．对冬季寒冷气候的适应C．更好地逃避敌害 D. 只是一种习惯3．下列生物中，均属于水生生物的是( )A．青蛙、鸭子 B．睡莲、蛇C．绿藻、虾 D．蜻蜓、鲨鱼4．你做“观察蚯蚓的外形实验”时，为更仔细地观察它，你是借助了以下哪种工具？( )A B C D5．想一想，松树往往能生长在贫瘠的土地上，这主要得益于其具有( )A．高大的植株 B．发达的根系C．针形的叶子 D．裸露的种子6．大家都知道，在地球上的生物一般不会灭绝，原因是生物能( )A．运动B．生长C．繁殖D．对外界刺激作出反应7．任何生物都生活在一定环境中，环境与生物有着密切的关系，自然界中每种生物都必须适应环境，否则就会被淘汰．分析以下生物的特性，可能会被环境淘汰的是( )A．根系发达的旱生植物B．能用巧妙的方法把自己隐藏在环境中的变色龙C．竹叶虫的形状像竹叶或树枝D．生活在干燥环境中的蚯蚓8．下列哪种现象与其他三种现象有本质的区别( )A．母猫生小猫 B．向日葵向着太阳转C．机器人讲话 D．牛吃草9．牵牛花的茎属于( )A．直立茎 B．匍匐茎C．攀援茎D．缠绕茎10．小明很喜欢吃绿豆芽。

可是绿豆芽是如何长出来的呢？他特意向菜市场里卖豆芽的老伯伯咨询。

老伯伯告诉他要想得到又长又白的豆芽需要将绿豆种子放在底部有孔的塑料桶内，上面再盖一层布。

要经常向桶内浇水，但又不能将绿豆泡在水中。

不浇水时可将桶盖好，放在温暖的地方，不久就会长出豆芽。

由此看来，下列哪项不是种子萌发的必需条件( ) A．阳光B．空气C．水分D．适宜温度11．蝙蝠在黑暗的环境中，能捕食昆虫且不会触碰障碍物，主要是靠( )A．头部的发光器 B．锐利的眼睛C．口中发出超声波 D．头部的触角12．鼠类适于穴居生活，它的生活习性一般是( )A．白天和夜间都活动B．白天和夜间都不活动C．白天活动，夜间藏于洞穴中D．夜间活动，白天藏于洞穴中13．下面列举的几种生物的适应性中，错误的是( )A．白天，沙漠中的蝎子把自己藏在沙底下以躲避高温B．竹节虫的形态像竹节或树枝，不易被敌害发现C．蝙蝠具有良好的视觉，以适应夜间光线不足的环境D．萤火虫利用自身发光，作为夜间求偶的讯号14．穿山甲的皮肤经特化后长出的坚硬鳞片，具有的功能有( )A．帮助行动 B．保护作用C．捕捉食物 D．没有作用15．关于动物和植物的区别说法错误的是( )A．植物能进行光合作用，动物则不能B．动物通过吃东西获得营养物质，植物自身能通过光合作用合成营养物质C．呼吸作用时，动物吸进氧气，呼出二氧化碳，植物吸进二氧化碳，呼出氧气D．动物能快速运动，植物不能快速运动16．竹节虫的体色和体态与周围环境的色彩保持一致，这样就有利于( )A．躲避天敌，也有利于捕捉食物B．生长发育，并对环境刺激作出反应C．捕捉食物，但不利于躲避天敌D．躲避天敌，但不利于捕捉食物17．小明在显微镜下观察一滴河水，发现了一些能运动的绿色小颗粒。

第3章生命活动的调节第1节植物生命活动的调节第1课时植物的感应性基础内容填空：1．植物感受刺激并作出反应的特性称为植物的感应性。

其表现形式有向性运动和感性运动。

2．向性运动是植物体上的某些器官能发生移动，且移动的方向与刺激的方向有关。

向性运动现象举例：①向光性：受单侧光照射的植物会弯向光照一侧生长。

这可以使植物更好地进行光合作用。

②向地性：根向着重力方向生长，是对地球引力作出的反应。

③背地性：茎背着重力方向生长，是对地球引力和光照作出的反应。

④向水性：植物的根有向着水的方向生长的特性。

⑤向（化）肥性：植物的根会朝着肥料较多的地方生长。

⑥向触性：植物的卷须接触到杆棍之类的物体就会缠绕在上面的特性。

3．感性运动是由外界某种因素的刺激或者内部的生理机制引起的运动，但运动方向与刺激的方向无关。

刺激因素有机械振动、烧灼、电触、骤冷、光暗变化等。

感性运动是植物感应性的另一种表现形式。

过关练习1．下列说法中正确的是( C)A. 只有动物才能对环境的刺激作出反应B．植物不能运动，所以对环境的刺激不能作出反应C．动物和植物都能对环境的刺激作出反应D．以上说法都不对2．下列生命活动中，与植物的感应性无关的是( A)A. 浸在水中的大豆种子逐渐胀大 B．菊花早上开放，傍晚关闭C．含羞草受到触动时幼叶下垂 D．松树的根在水丰富一侧分布较多3．下列现象属于植物感性运动的是（B）A．植物的根在土壤中总是朝着肥料较多的地方生长B．醡浆草的叶片，因光照和温度的改变而引起白天叶片张开，夜晚或雨天闭合下垂C．牵牛花的卷须接触到竿、棍之类的物体就会缠绕在它们的上面D．当土壤水分分布不均匀时，根就朝较湿润的地方生长4．下列现象属于植物向性运动的是( D)A. 菊花在秋天开花 B．某植物叶表面的气孔在白天打开、晚上关闭C．含羞草的叶受到振动后合拢 D．横倒在地上的番茄茎背地生长5．某同学进行如下的实验：将一盆A植物放在暗箱内，而将B植物放在凿了一小洞的暗箱内，如图所示。

章节测试题1.【答题】种子萌发先长出根，并且快速地是什么方向生长。

（）A.向左B.向右C.向上D.向下【答案】D【分析】本题考查根的向地性。

【解答】根有向地性,由于重力的作用,使得根部的生长素分布不均匀,有差异,从而使得根部具有向地性,向下生长。

2.【答题】发育成熟的种子，在适宜的环境条件下开始萌发，最先出现的是（）。

A.根B.茎C.叶D.芽【答案】A【分析】本题考查种子的生长顺序。

【解答】种子的萌发过程是最先出现根，再出现茎、叶。

3.【答题】种子的根的生长方向（）。

A.向下B.向上C.说不定，要看种子是怎样放置【答案】A【分析】本题考查植物的根式向下生长的。

【解答】根有向地性,由于重力的作用,使得根部的生长素分布不均匀,有差异,从而使得根部具有向地性,向下生长。

4.【答题】下面图片，属于块根的是（）。

A.B.C.D.【答案】D【分析】本题考查根的类型。

【解答】A是支持根，B是直根，C是须根，D是块茎植物属于块根5.【答题】如图是青葱的根，其根属于什么根系。

（）A.直根B.须根C.变态根【答案】B【分析】本题考查根的类型。

【解答】根据根的形状可以看到根像胡须，所以其是须根。

6.【答题】在做研究根的作用这个实验时，在水面上滴些植物油，目的是（）。

A.根需要吸收这些油B.是为了使试管中的水不会被蒸发C.没多大用，也可以省掉【答案】B【分析】本题考查研究根的作用，怎样控制无关变量。

【解答】在研究根的作用实验中，为了避免其它因素影响实验结果，所以要避免水被蒸发到空气中。

7.【答题】植物的根除了能够吸收土壤中的水分和矿物质，满足植物生长的需要，还有什么作用（）。

A.可以进行光合作用B.可以将植物固定在土壤中C.没有其他作用【答案】B【分析】本题考查根的作用。

【解答】植物根的作用有两个，一个是能够吸收土壤中的水分和矿物质，满足植物生长的需要，还有能固定植物，防止植物倒伏。

8.【答题】给植物浇水时，应注意要将水浇在哪里（）。

探究课题：研究植物根系的向地性【提出问题】植物的种子发芽后，根会向哪个方向生长？【探究目标】1、了解植物的根有向地性。

2、了解对比实验的方法。

【探究原理】植物根系生长的向地性。

方案一：用悬挂法观察根系生长的向地性【探究器材】必备：铁架台、浸泡过的玉米种子或其它种子、纸巾、塑料袋【探究过程】1把纸巾对折三次，打湿，将四粒种子的胚根（这里需要交代一下种子的胚根一般在种子的什么部位）分别按上、下、左、右四个方向放在上面卷起。

2将转好的植物种子装入塑料袋中，扎上口袋，挂在铁架台上（也可以挂在其它支架上）。

3、坚持观察约四五天时间。

4观察到的实验现象如表x-y(x代表几年级，y第几张表)表x-y 垂直方向上植物发芽根生长方向记录表【实验结论】从表x-y中可以看出，在垂直方向上的种子，无论胚根是朝向何方，植物的根总是朝下生长的，表明植物的根具有向地性。

【注意事项】1、将包好的种子挂在支架上，是为了保证种子的胚根分别有向上、向下、向左、向右等不同方向。

2、注意不要把袋口封得太紧，保证种子发芽的足够空气。

3、要将纸巾打湿，是使种子发芽有一定的水分。

方案二：在平面上观察植物根系的向地性【探究器材】烧杯、纱布、浸泡过的玉米种子、支架、水。

【探究过程】1、将纱布对折两次，用水润湿。

2、将一个支架放入烧杯，在支架上放上润湿的纱布。

3、选取几粒饱满的玉米种子，按不同的方向（朝前、朝后、朝左、朝右）嵌入纱布中。

将整个装置放在温暖的地方。

4、坚持每天观察，适当时往纱布上喷洒少量水，使纱布保持湿润。

5、当根长到1厘米左右，观察根的生长方向，记录如表x-y+1。

（请添加实验装置图）表x-y+1 水平方向上植物发芽根生长方向记录表【探究结论】从表x-y+1中可以看出，在水平方向上的种子，无论胚根是朝向何方，植物的根总是朝下生长的，表明植物的根具有向地性。

【注意事项】由于是敞开的环境，要注意保持纱布的湿润状态，使种子生长有足够的水分。

浙教版科学八年级上册第三章一、本章概述。

二、具体内容。

（一）生命活动的调节。

1. 植物的感应性。

- 植物具有向性运动，例如向光性、向地性、向水性等。

向光性是指植物的生长会朝着光源的方向，这是因为植物的生长素分布不均匀。

在单侧光照射下，生长素会从向光一侧向背光一侧运输，背光一侧生长素浓度较高，生长较快，从而导致植物向光弯曲生长。

向地性则是植物根向地生长、茎背地生长的特性。

根对生长素比较敏感，在重力作用下，近地侧生长素浓度高，抑制根的生长，远地侧生长素浓度低，促进根的生长，所以根向地生长；而茎对生长素不太敏感，近地侧生长素浓度高，促进作用强，远地侧生长素浓度低，促进作用弱，所以茎背地生长。

向水性是植物的根向水分较多的地方生长的特性，这有助于植物获取足够的水分以维持生命活动。

- 除了向性运动，植物还有感性运动，如含羞草受到触碰时叶片会合拢。

这是由于含羞草的叶枕细胞对刺激非常敏感，受到触碰时，叶枕细胞中的水分会迅速流失，导致细胞膨压下降，从而使叶片合拢。

这种感性运动可以帮助植物应对外界的一些突发刺激，保护自身。

2. 人体的激素调节。

- 人体有多种内分泌腺，分泌不同的激素来调节人体的各种生理活动。

例如甲状腺分泌甲状腺激素，甲状腺激素的主要功能是促进新陈代谢和生长发育，提高神经系统的兴奋性。

如果幼年时期甲状腺激素分泌不足，会患呆小症，患者身材矮小，智力低下；如果成年时期甲状腺激素分泌过多，会患甲状腺功能亢进症（甲亢），表现为食量大增、身体消瘦、情绪易激动等症状。

- 胰岛分泌胰岛素，胰岛素的主要作用是调节糖在体内的吸收、利用和转化等。

当血液中葡萄糖浓度过高时，胰岛素分泌增加，促进血糖合成糖原，加速血糖分解，从而使血糖浓度降低。

如果胰岛素分泌不足，会导致血糖浓度过高，部分葡萄糖随尿液排出体外，这就是糖尿病。

糖尿病患者需要控制饮食，必要时注射胰岛素进行治疗。

- 垂体分泌生长激素，生长激素能促进人体的生长发育。

幼年时期生长激素分泌不足会患侏儒症，患者身材矮小，但智力正常；幼年时期生长激素分泌过多会患巨人症；成年时期生长激素分泌过多会导致肢端肥大症。

2019-2020年高二生物实验八植物向光性运动的实验设计和观察人教版实验原理：向性运动是植物受单向外界因素的刺激而引起的定向运动。

它的运动方向随刺激的方向而定。

单侧光刺激下，植物表现出向光性运动。

在地心引力(重力)的影响下，植物的根表现出向重力性运动。

目的要求：1.初步学会设计植物向性运动实验的方法。

2.学会观察植物的向性运动。

重点：植物向性运动的实验原理。

选择合适的材料用具。

向光性和向重力性运动的实验步骤的设计。

观察、分析实验现象，得出结论。

难点：植物向性运动的实验步骤的设计。

材料用具：种在花盆中的植物幼苗(如玉米、小麦等)，刚萌发并已长出幼根的蚕豆种子或玉米种子等。

锡纸，滤纸，不透光的纸盒，培养皿，剪刀，台灯，胶布，橡皮泥，棉花，清水，琼脂。

方法步骤:一个比较完整的实验设计方案的实施过程,一般包括以下部分:1.拟定实验题目。

2.提出假设(一种可检验的解释)。

3.预期(检验假设所提出预期结果,预期实现说明假设成立,否则假设不成立)。

4.进行实验(设计实验遵循“对照原则”、“等量原则”、“单因子原则”，目的要达到，有可操作性。

5.收集数据。

6.分析现象和数据。

7.得出实验结论(根据事实推论,获得相应结论)。

8.写出书面实验报告。

实例:植物的向重力性实验设计方案示例1.实验目的:植物根的向重力性实验2.实验假设:植物的生长方向与地心引力（重力）有关3.实验预期:根向地生长4.材料用具:刚刚萌发的四粒玉米种子，培养皿，棉花，滤纸，胶带，橡皮泥。

5.实验过程:（1）取四粒同样大小、同样饱满、刚刚萌发的玉米种子，平放在一个培养皿内，使其胚根尖端朝向培养皿中央。

四粒玉米分别位于罗盘的东、西、南、北位置。

（2）将滤纸翦成培养皿大小，盖在玉米上。

在滤纸上面填满棉花，并浇足清水。

（3）盖上培养皿盖，用胶带把培养皿底与培养皿盖粘连在一起（切不可密封以保证通气），整个培养皿竖立放置在温暖的环境中。

6.实验记录:列表逐日记录四粒种子胚根的生长情况,重点观察记录其生长方向。