植物生理学：00绪论

1、植物生理学（植物生理学（Plant PhysiologyPlant Physiology） 植物生理学（植物生理学（Plant PhysiologyPlant Physiology） 1. 植物生理学的研究内容 2. 植物生理学的产生与发展 3. 植物生理学与生产实践 4. 21世纪的植物生理学发展前景 1. 植物生理学的研究内容植物生理学的研究内容 1.1 研究内容研究内容 植物生理学以学习和研究植物的各部分乃 至整体的功能及其调控机理为主要内容, 通过了解其功能实现过程及调控的机理来 不断地阐明植物生命活动的规律和本质。 Plant physiology is about how plan

2、ts use the energy of the sun to assimilate carbon, and how they convert that carbon to the stuff of which they are made. It is about how plants obtain and distribute nutrients and water. It is about how they grow and develop, how they respond to their environment , how they react to stress, and how

3、they reproduce. In short, plant physiology is about how plants function. 值得指出的是，植物生理学的研究范畴不局值得指出的是，植物生理学的研究范畴不局 限于某一个层次，可以是宏观的个体器官水限于某一个层次，可以是宏观的个体器官水 平，也可以是细胞和分子水平。平，也可以是细胞和分子水平。 cotton3d1.avi 1.2 植物生命活动的特点 植物生命活动包括：生长发育与形态建 成、 物质与能量代谢、信息传递和信号转导 三个方面。 生长发育与形态建成：是植物生命活动的的 外在表现，包括细胞数目的增加、细胞体积 的扩大导致的植

4、物体积和重量的增加，以及 新器官的不断出现带来的形态变化（形态建 成）。 植物生长发育的特点： 胚胎中形成的茎尖、根尖分生组织不断 形成新的器官，尖端无限生长； 胚胎发生过程中没有细胞迁移现象，细 胞的位置和分裂方向在分化发育中起重 要作用； 具有从营养生长向生殖生长转变的特定 发育过程； 细胞全能性； 植物不能发生整体位移,仅可发生有限的 位置变化，发育对环境因子高度敏感。 物质与能量代谢物质与能量代谢:是植物生长发育的基础。植物 代谢活动包括水分养分吸收和利用，碳水化合 物的合成、分解与转化，体内各种物质的运输 等等。 绿色植物代谢的特点： 自养性（autotropism)； 复杂的次生代

5、谢，天然化工厂。复杂的次生代谢，天然化工厂。 信息传递和信号转导:： 是实现对体内多种代 谢过程和生长发育调 控的基础。 包括环境信号和发育 信号。 植物没有神经系统, 但 具有灵敏复杂的信息 传递和信号转导系统。 信息传递指内源和外源的物理或化学信号在植物 整体水平的传递（如根、冠间的信息传递）。 信号转导指细胞水平的信号传递， 包括将胞外信 号转变为胞内信号并与生理生化反应相偶联的过 程。 2. 植物生理学的发展历史植物生理学的发展历史 第一阶段：孕育阶段 16271627年年J.B. van HelmontJ.B. van Helmont的柳枝实验的柳枝实验 1840 1840年年 J.

6、von LiebigJ.von Liebig矿质营养学说建立矿质营养学说建立 。 1627627年年J.B. van HelmontJ.B. van Helmont的柳枝实验；的柳枝实验； 17711771年年 J.PriestlyJ.Priestly的植物净化空气实验的植物净化空气实验; ; 18184040年年J.von LiebigJ.von Liebig矿质营养学说建立矿质营养学说建立 。 李比希在他的李比希在他的化学在农学和生理学中的应用化学在农学和生理学中的应用 一书中指出：植物只需要无机物作为养料，便一书中指出：植物只需要无机物作为养料，便 可以维持其正常生活。构成植物体的元素除

7、碳可以维持其正常生活。构成植物体的元素除碳 素来源于空气外，所有矿物质都是从土壤中获素来源于空气外，所有矿物质都是从土壤中获 得。得。 矿质营养学说创立标志着植物生理学进入一个新的发展阶段。矿质营养学说创立标志着植物生理学进入一个新的发展阶段。 第二阶段：植物生理学的诞生与成长 从从18401840年年J.von Liebig J.von Liebig 矿质营养学说建立矿质营养学说建立1919世纪末世纪末 德国植物生理学家德国植物生理学家 J.SachsJ.Sachs的的植物生理学讲义植物生理学讲义（18821882） 和他的学生和他的学生W.PfefferW.Pfeffer三卷本的三卷本的植

8、物生理学植物生理学专著专著 （18971897）问世）问世 。 在此期间，由于细胞学说、能量守恒定律和生物进化论的确 立有力推动了自然科学的发展。 第三阶段 植物生理学的发展 从从2020世纪初至现在。世纪初至现在。 2020世纪上半叶，基于物理和化学基础理论的材料世纪上半叶，基于物理和化学基础理论的材料 科学、激光技术与微电子技术的迅速发展，为生命科学、激光技术与微电子技术的迅速发展，为生命 科学提供了一系列的科学提供了一系列的现代化研究技术现代化研究技术（如同位素技（如同位素技 术、电子显微镜技术、术、电子显微镜技术、x x射线衍射技术、超离心技术、射线衍射技术、超离心技术、 色层分析技术

9、、电泳技术等），有力地促进了植物色层分析技术、电泳技术等），有力地促进了植物 生理学的快速发展。生理学的快速发展。 光合环，光合环，C4途径，途径，CAM途径，全能性证明，光敏素发途径，全能性证明，光敏素发 现，五大类激素发现等。现，五大类激素发现等。 2020世纪后期，随世纪后期，随DNADNA双螺旋结构的揭示、遗传密码的双螺旋结构的揭示、遗传密码的 破译，分子生物学的迅猛发展，计算机技术及由此催破译，分子生物学的迅猛发展，计算机技术及由此催 生的一系列新技术如图象处理技术、信息网络技术等生的一系列新技术如图象处理技术、信息网络技术等 的应用，又迅速地将植物生理学研究工作推向了新的的应用，又

10、迅速地将植物生理学研究工作推向了新的 阶段。阶段。 两个光系统确立，电子传递链阐明，光合蛋白复合物两个光系统确立，电子传递链阐明，光合蛋白复合物 结构阐明及表达调控，光合酶的表达调控，环境生理结构阐明及表达调控，光合酶的表达调控，环境生理 进展，植物生物工程，植物基因组学研究。进展，植物生物工程，植物基因组学研究。 目前植物生理学的发展动向：目前植物生理学的发展动向： (1)从研究生物大分子到阐明复杂生命活动 基因组学和基因结构与功能的研究 (2)实现生命整体性的重要环节信号传递 (3)生命活动能量和物质的基础代谢及其 调节 (4)植物与环境的关系生命的协同进化与 适应 3. 植物生理学与生产

11、实践植物生理学与生产实践 植物生理学的贡献植物生理学的贡献： 矿质营养矿质营养: 化肥应用化肥应用, 无土栽培无土栽培 光合作用：矮杆化，合理密植，间套作光合作用：矮杆化，合理密植，间套作 植物激素植物激素: 插枝生根，器官脱落，催熟插枝生根，器官脱落，催熟, 除草剂除草剂 开花开花: 春化、光周期，栽培引种，育种春化、光周期，栽培引种，育种 组织培养组织培养: 实现细胞全能性，基因工程，育种实现细胞全能性，基因工程，育种 （1）植物生理学与农作物生产：高产、高效、优质、抗 逆、设施农业。 （2）植物生理学与生态环境保护:空气净化，水土保持， 有效改造沙漠地区等。 （3）植物生理学与医药工业：

12、 更好地栽培利用药用植 物；利用生物反应器生产药物。 （4）植物生理学与食品贮藏加工：呼吸调控，乙烯合成 的调控。 今后植物生理学与生产实践相结合的重要研究领域 4.214.21世纪的植物生理学发展前景（自学）世纪的植物生理学发展前景（自学） 本课程主要内容：本课程主要内容： 第一部分：植物细胞，水分与矿质营养第一部分：植物细胞，水分与矿质营养 第二部分：植物体内物质代谢与能量转换第二部分：植物体内物质代谢与能量转换 第三部分：植物生长发育第三部分：植物生长发育 第四部分：植物环境生理第四部分：植物环境生理 第五部分：植物生物技术第五部分：植物生物技术 主要参考书主要参考书 植物生理学 武维华

13、主编 科学出版社 2003 植物生理学 王 忠主编 中国农业出版社 2000 植物生理与分子生物学 余叔文，汤章城主编, 1998，第二版， 科学出版社 Plant Physiology, 2Plant Physiology, 2nd nd ed. ed. Taiz L, Zeiger E (eds), Sinauer Associates, Inc, Publishers, Sunderland, Massachusetts Massachusetts Introduction to Plant PhysiologyIntroduction to Plant Physiology Hopkins, W (ed). 1995, John Wiley & sons, Inc. New York, Chichester