大学植物学.第一章绪论

1、植物学 I Botany南文斌Phone-mail： 生命科学学院植物学讲义植物学讲义第一章 绪论(Introduction)植物界植物界生物界的划分生物界的划分植物的类型和分布植物的类型和分布植物在自然界中的作用植物在自然界中的作用一、一、（一）植物界 含有叶绿体，具有细胞壁和液泡，能进行光合作含有叶绿体，具有细胞壁和液泡，能进行光合作用的自养真核生物。用的自养真核生物。植物的定义植物的定义植物是地球上第一生产者，是一切生物赖以生植物是地球上第一生产者，是一切生物赖以生存的基础。存的基础。植物的分类：依据分类的单位给植物定座位植物的分类：依据分类的单位给植物定座位（

2、分门别类），正确的描述和比较植物。分类（分门别类），正确的描述和比较植物。分类单位：界、门、纲、目、科、属、种单位：界、门、纲、目、科、属、种生生物物植物界Plant Kingdom动物界Animal Kingdom两界系统Linnaeus真菌界Fungi 原核生物界Monera 四界系统Whittaker原生生物界Protista 三界系统Haeckle（二）生物界的划分（二）生物界的划分非细胞生物界viroids&Virus 六界系统陈世镶等五界系统Whittaker二界学说：二界学说：18世纪瑞典的分类学家世纪瑞典的分类学家(Caiolus Linnaeus)将整将整 个生物界划

3、分成二界，植物界和动物界。个生物界划分成二界，植物界和动物界。植物界：不能自由位移，有纤维素构成的细胞壁、自养生物。植物界：不能自由位移，有纤维素构成的细胞壁、自养生物。 动物界：能自由位移，无纤维素构成的细胞壁、异养生物。动物界：能自由位移，无纤维素构成的细胞壁、异养生物。三界学说：三界学说：海克尔海克尔(Heackel) 19世纪中期世纪中期(1866年年)提出。提出。植物界：不能自由位移，有纤维素构成的细胞壁、自养生物。植物界：不能自由位移，有纤维素构成的细胞壁、自养生物。 动物界：能自由位移，无纤维素构成的细胞壁、异养生物。动物界：能自由位移，无纤维素构成的细胞壁、异养生物。 原生生物

4、界：单细胞或多细胞群体，能自由位移、自养的生原生生物界：单细胞或多细胞群体，能自由位移、自养的生物。物。四界学说：四界学说：科帕兰德科帕兰德(Copeland)二十世纪三十年代提出。二十世纪三十年代提出。植物界：不能自由位移，有纤维素构成的细胞壁、自养生物。植物界：不能自由位移，有纤维素构成的细胞壁、自养生物。 动物界：能自由位移，无纤维素构成的细胞壁、异养生物。动物界：能自由位移，无纤维素构成的细胞壁、异养生物。 原生生物界：单细胞或多细胞群体，能自由位移、自养的生原生生物界：单细胞或多细胞群体，能自由位移、自养的生物。物。 原核生物界：起源早，细胞结构简单，无定型细胞核。原核生物界：起源早

5、，细胞结构简单，无定型细胞核。五界分类系统：五界分类系统：1969年加拿大学者魏泰克根据生物年加拿大学者魏泰克根据生物界的发展水平和发展方向将生物分成五个界，原核界的发展水平和发展方向将生物分成五个界，原核生物界（蓝藻和细菌）、原生生物界（单细胞生生物界（蓝藻和细菌）、原生生物界（单细胞生物）、植物界、菌物界（真菌界）和动物界，将它物）、植物界、菌物界（真菌界）和动物界，将它们组成一个纵横统一的系统。从纵的方面它显示了们组成一个纵横统一的系统。从纵的方面它显示了生命历史的三大阶段：原核阶段、真核单细胞阶段生命历史的三大阶段：原核阶段、真核单细胞阶段和真核多细胞阶段。在横的方面它显示了进化的三和

6、真核多细胞阶段。在横的方面它显示了进化的三大方向：营光合作用的植物，为自然界的生产者；大方向：营光合作用的植物，为自然界的生产者；分解和吸收有机物的菌物，为自然界的分解者；以分解和吸收有机物的菌物，为自然界的分解者；以及以摄食有机物的方式进行营养的动物，为自然界及以摄食有机物的方式进行营养的动物，为自然界的消费者（同时又是分解者）。的消费者（同时又是分解者）。( (三三) ) 植物的类型和分布植物的类型和分布( (type and distribution)植物植物plants 藻类藻类algae 菌类菌类fungi 地衣地衣lichen 苔藓苔藓moss 蕨类蕨类ferns 裸子植物裸子植物

7、gymnosperm 被子植物被子植物angiosperm 低等植物低等植物lower plant 高等植物高等植物higher plant 孢子植物孢子植物Cryptogam (隐花植物隐花植物)种子植物种子植物Spermatophyte(显花植物显花植物) 种子植物种子植物(angiosperm)根据茎干根据茎干（stem）的质地分两类的质地分两类木本植物木本植物(woody plants) ： 乔木和灌木乔木和灌木(tree and shrubs )草本植物草本植物(herbaceous plants) ： 一年生、二年生和多年生一年生、二年生和多年生.植物的类型植物的类型木本植物木本植

8、物 定义：茎内木质部发达、木质化组织较多、质地坚定义：茎内木质部发达、木质化组织较多、质地坚硬，系多年生植物。硬，系多年生植物。 乔木：植株高大，主干显著直立，在上部繁盛的分乔木：植株高大，主干显著直立，在上部繁盛的分枝形成广阔树冠的木本植物。如杨、榆、松、柏、枝形成广阔树冠的木本植物。如杨、榆、松、柏、杉等。杉等。灌木：植株矮小，无显著主干，近地面处枝干丛生灌木：植株矮小，无显著主干，近地面处枝干丛生的木本植物。如大叶黄杨、迎春、紫荆、等。的木本植物。如大叶黄杨、迎春、紫荆、等。乔木、灌木的区别在形态上，不在内部结构上。乔木、灌木的区别在形态上，不在内部结构上。半灌木：外形似灌木，但地上部分

9、为一年生，越冬半灌木：外形似灌木，但地上部分为一年生，越冬时枯萎死亡的木本植物。如金丝桃、黄芪及某些蒿时枯萎死亡的木本植物。如金丝桃、黄芪及某些蒿属植物等。属植物等。植物的类型植物的类型草本植物：草本植物： 定义：茎内木质部不发达，木质化组织较少，茎干定义：茎内木质部不发达，木质化组织较少，茎干柔软，植株矮小的植物。柔软，植株矮小的植物。 因植株生存年限的长短，又可分为一年生植物、二因植株生存年限的长短，又可分为一年生植物、二年生植物和多年生植物三类。年生植物和多年生植物三类。 一年生植物：在一个生长季完成全部生活史过程的一年生植物：在一个生长季完成全部生活史过程的植物。如水稻、玉米等。植物。

10、如水稻、玉米等。 二年生植物：在两个生长季完成全部生活史的植物。二年生植物：在两个生长季完成全部生活史的植物。一般第一年只进行营养生长，第二年才开花结实，一般第一年只进行营养生长，第二年才开花结实，如白菜、胡萝卜、菠菜、小麦、洋葱等。如白菜、胡萝卜、菠菜、小麦、洋葱等。 多年生植物：生存期超过多年生植物：生存期超过2 2年以上的草本植物。地年以上的草本植物。地上部分每年季末死亡，地下部分为多年生，如薄荷、上部分每年季末死亡，地下部分为多年生，如薄荷、菊、鸢尾等。菊、鸢尾等。（三）植物在自然界中的作用（三）植物在自然界中的作用 1.光合作用和矿化作用光合作用和矿化作用 2.植物在自然界物质循环中

11、的作用（植物在自然界物质循环中的作用（carbon cycle & nitrogen cycle) 3.植物对环境保护的作用植物对环境保护的作用 调节气候、净化环境调节气候、净化环境 4 .植物对水土保持的作用植物对水土保持的作用 保护水源、防止水土流失保护水源、防止水土流失 5. 食物、药物、能源和工业原料食物、药物、能源和工业原料第一章 绪论(Introduction)植物学研究的对象植物学研究的对象植物学的分支学科植物学的分支学科植物学的发展简史植物学的发展简史植物与国民经济的关系植物与国民经济的关系植物学的学习方法、目的和要求植物学的学习方法、目的和要求植物界的发生和发展植物界

12、的发生和发展植物学的内容和学习方法植物学的内容和学习方法植物的命名及命名法规植物的命名及命名法规二、（一）植物的命名及命名法规植物的学名植物的学名（scientific name）：是指用拉丁文书写的、国际）：是指用拉丁文书写的、国际通用的、标准的科学名称。（符合国际植物命名法规的通用的、标准的科学名称。（符合国际植物命名法规的各项原则）各项原则）双名法双名法（binomial nomenclature）：是生物分类学之父林奈）：是生物分类学之父林奈（Carolus Linnaeus，1707-1778）在）在1753年发表的植物种年发表的植物种志志(Species Pla、ntarum)一书

13、中创立。双名法要求一个种一书中创立。双名法要求一个种的学名必须由两个拉丁词或拉丁化的的词组成，第一个词是的学名必须由两个拉丁词或拉丁化的的词组成，第一个词是属名，是这个种所处的属，属名的第属名，是这个种所处的属，属名的第1个字母必须大写，第个字母必须大写，第二个词称为种加词，通常是一个反映该植物特征的拉丁文形二个词称为种加词，通常是一个反映该植物特征的拉丁文形容词，种加词的第容词，种加词的第1个字母一律小写。第三个词为定名人。个字母一律小写。第三个词为定名人。一个完整的学名包括：属名一个完整的学名包括：属名+种加词种加词+定名人定名人例：例：Porella japonica L. 光萼苔光萼苔

14、中名中名：是指得到中国植物志、中国孢子植物志等权：是指得到中国植物志、中国孢子植物志等权威著作认可的正式的中文名称。威著作认可的正式的中文名称。别名别名、地方名地方名、俗名俗名拉丁名拉丁名：是指用拉丁文书写的名称，不等于学名。：是指用拉丁文书写的名称，不等于学名。国际植物命名法规要点国际植物命名法规要点1、给一种植物命名必须明确它的分类位置、给一种植物命名必须明确它的分类位置2、优先律原则、优先律原则3、模式标本、模式标本4、每一种植物只有一个合法的、正确的名称、每一种植物只有一个合法的、正确的名称5、必须采用双名法命名、必须采用双名法命名国际栽培植物命名法规要点国际栽培植物命名法规要点1、品

15、种、品种(cultivar或或cv.)：栽培植物的基本分类单位。：栽培植物的基本分类单位。2、栽培品种：种加词正体、首字母大写、并用单引号括起来，、栽培品种：种加词正体、首字母大写、并用单引号括起来，不写定名人。不写定名人。（二）植物界的发生和发展（二）植物界的发生和发展 大约大约30亿年前，地球上已出现了植物亿年前，地球上已出现了植物 由简单向复杂由简单向复杂 由水生向陆生由水生向陆生 由低级向高级由低级向高级地质年代表地质年代表记忆顺序：寒记忆顺序：寒 奥奥 志志 泥泥 石石 二二 三三 侏侏 白白 植物学研究的对象植物学研究的对象 植物学（植物学（botany）是一门研究植物的学科）是一

16、门研究植物的学科,其研其研究对象为整个植物界，它的基本任务是认识和究对象为整个植物界，它的基本任务是认识和揭示植物生命活动的规律，从分子、细胞、器揭示植物生命活动的规律，从分子、细胞、器官到个体水平的结构与功能，以及与环境相互官到个体水平的结构与功能，以及与环境相互作用规律等。作用规律等。植物学的分支学科植物学的分支学科结构植物学、系统植物学、植物生理学、植结构植物学、系统植物学、植物生理学、植物生态学、植物细胞学、植物化学、植物分物生态学、植物细胞学、植物化学、植物分子生物学等子生物学等三、植物学的内容和学习方法三、植物学的内容和学习方法（三）植物学发展简史及今后的发展方向本草学阶段：本草学

17、阶段：1616世纪末以前，以实用为目的世纪末以前，以实用为目的博物学阶段：博物学阶段：1616世纪末至世纪末至1818世纪，意大利世纪，意大利CaesalpinoCaesalpino以生殖器官作为分类基础，使植物学和实用的本草区以生殖器官作为分类基础，使植物学和实用的本草区别开来。主要是大量采集描述，指导思想是神创论。别开来。主要是大量采集描述，指导思想是神创论。生物科学阶段：生物科学阶段：1818世纪世纪-20-20世纪中期，指导思想是进世纪中期，指导思想是进化论，注重进化关系，力求建立符合自然演化结果的化论，注重进化关系，力求建立符合自然演化结果的系统关系。系统关系。17351735年瑞典

18、的林奈出版了自然系统年瑞典的林奈出版了自然系统（Systema Naturae ），），17531753年植物种志年植物种志（Species Plantarum ），用了双名法。达尔文的），用了双名法。达尔文的物种起源（物种起源（On the Origin of Species ）。）。生命科学阶段：生命科学阶段：19531953年年DNADNA双螺旋结构的发现双螺旋结构的发现（Watson & CrickWatson & Crick） ，研究从器官细胞水平进入到，研究从器官细胞水平进入到分子水平，也即进入到探索生命现象本质的阶段分子水平，也即进入到探索生命现象本质的阶段 中国

19、近代植物学的发展中国近代植物学的发展 近代中国的植物学主要由西方引入近代中国的植物学主要由西方引入 我国第一部植物学译本我国第一部植物学译本19世纪中叶，世纪中叶， 李李善兰与外人合作编译的植物学，许多名善兰与外人合作编译的植物学，许多名词概念译名沿用至今，如心皮、子房、胎座、词概念译名沿用至今，如心皮、子房、胎座、胚、胚乳等；胚、胚乳等； 近代植物学奠基人：钟观光，钱崇澍近代植物学奠基人：钟观光，钱崇澍 ，戴芳，戴芳澜，胡先骕澜，胡先骕 ，李继侗，罗宗洛，秦仁昌等。，李继侗，罗宗洛，秦仁昌等。 研究机构：研究机构：1937年前已成了中央研究院植物年前已成了中央研究院植物研究所，静生生物调查所

20、，北平研究院植物研究所，静生生物调查所，北平研究院植物研究所，中山大学农林植物研究所等，此外研究所，中山大学农林植物研究所等，此外还建设了中山植物园，庐山植物园等。还建设了中山植物园，庐山植物园等。现当代植物学的发展 完成了中国植物志 中美合编Flora of China 出版中国高等植物图鉴 编纂各省植物志等。发展趋势及方向： 两极分化又相互融合：两极分化又相互融合：1.1.在微观领域从分子水在微观领域从分子水平探索生物的结构、过程与机理，以揭示生物平探索生物的结构、过程与机理，以揭示生物界的高度统一性；界的高度统一性；2.2.在宏观领域研究生物圈与在宏观领域研究生物圈与大气圈、水圈、岩石圈

21、的相互作用。大气圈、水圈、岩石圈的相互作用。 各分支学科交叉渗透、相互推动各分支学科交叉渗透、相互推动 从定性走向定量从定性走向定量 从实验走向证明从实验走向证明 在解决人类面临的重大问题中植物学将发挥重在解决人类面临的重大问题中植物学将发挥重要作用：如发展植物转基因等，要作用：如发展植物转基因等，e.g.e.g. 金大米金大米。(四) 植物学与国民经济的关系 食物 药物 能源 工业原料（五）植物学的学习方法 基本的概念和定义 植物的形态和结构 功能和意义 生物学过程 生命的层次生命的层次 生态系统生物群落种群个体器官组织 细胞细胞器分子植物生物学是一门实验科学 要通过观察、对比、分析、实验等

22、，并在理论学习的基础上和实际联系起来，才会对植物学的知识有一个比较完整和比较深刻的理解。生物是活的东西 一定要用活的眼光来学习，如在植物发育的不同阶段，有不同的形态、生理特征等课程目标课程目标 掌握有关植物学的基本的知识，基本理论和基本技能。主要理解并掌握植物的细胞、组织、器官的形态建成和微结构，以及它们的发生、发展规律 。中国大陆植物科学代表性研究机构分布图 图中标示的数字表示研究机构集中的地区：北京(1)，上海(2)，浙江(3)，广东(4)，湖南(5)，湖北(6)，河南(7)，以及河北(8) 阴影区域表示中国大陆的主要农业耕作区： 引自Chen et al., 2006. The Plan

23、t Cell, 18, 28552864.中国科学院以植物为主要研究对象的研究所 北京生命科学研究所http:/ 中国科学院植物研究所 http:/ 中国科学院植物生理生态研究所 http:/ 中国科学院昆明植物研究所 http:/ 中国科学院西双版纳热带植物园 http:/ 中国科学院华南植物园（原华南植物研究所）http:/ 中国科学院武汉植物园( 原武汉植物研究所) http:/ 国家最高科学技术奖授予在当代科学技术前沿取得重大突破或者在科学技术发展中有卓越建树、在科学技术创新、科学技术成果转化和高技术产业化中创造巨大经济效益或者社会效益的科学技术工作者，国家最高科学技术奖每年授予人数不

24、超过2名。 国家最高科学技术奖报请国家主席签署并颁发证书和奖金。奖金数额由国务院规定。获奖者的奖金额为500万元人民币；中华人民共和国国际科学技术合作奖由国务院颁发证书；这两个奖项不分等级。自2000年至2009年，一共有16位科学家获此殊荣。其中从事与生命科学相关领域研究者高达6人。2000年度最高奖获得者-袁隆平 袁隆平，中国工程院院士；世界著名的杂交水稻专家，“杂交水稻之父 ”。2003年度最高奖获得者-刘东生 刘东生，中国科学院院士，第三世界科学院院士，欧亚科学院院士 ； 我国地球环境科学研究领域的专家。近60年从事地学研究中，在中国的古脊椎动物学、第四纪地质学、环境科学和环境地质学、

25、青藏高原与极地考察等科学研究领域中，特别是黄土研究方面取得了大量的研究成果，使中国在古全球变化研究领域中跻身世界前列。 2005年度最高奖获得者-吴孟超 吴孟超，中国科学院院士； 肝脏外科专家 。2006年度最高奖获得者-李振声 李振声，中科院院士。 主要从事小麦遗传与远缘杂交育种研究。 2007年度最高奖获得者-吴征镒 吴征镒，1916年6月出生，现为中国科学院资深院士 ； 吴征镒院士是著名植物学家，从事植物学研究和教学七十年，是我国植物分类学、植物系统学、植物区系地理学、植物多样性保护以及植物资源研究的著名学者。中国植物志是表征我国高等植物特征与分布最完整的著作，是三代植物学家集体工作的结

26、晶，吴征镒院士在其中发挥了最为关键的作用，做出了特殊贡献。 2008年度最高奖获得者-王忠诚 王忠诚，中国工程院院士。 王忠诚是新中国培养的第一代神经外科专家，也是我国神经外科的开拓者之一。 Thank You!藻类植物（藻类植物（Algae)具光合色素具光合色素,无根、茎、叶的分化，结构相对无根、茎、叶的分化，结构相对简单的植物简单的植物, 共共3万余种。万余种。Gulfweed Pelvetia Ulva laver Laminaria agar wakame red algaediatom 蓝藻蓝藻cyanophytes 绿藻绿藻Chlorophyta 菌类植物菌类植物(Fungi)菌类植物是一类不含光合色素的异养植物菌类植物是一类不含光合色素的异养植物,通通过吸收作用摄取营养。分细菌、粘菌、放线菌过吸收作用摄取营养。分细菌、粘菌、放线菌和真菌，仅真菌就有和真菌，仅真菌就有12万余种万余种。地地 衣衣(Lichens)地衣是由真菌和藻类共生在一起的有机体。菌类地衣是由真菌和藻类共生在一起的有机体。菌类吸收水分和养分，藻类则通过光合作用制造营养吸收水分和养分，藻类则通过光合作用制造