植物生理学课件绪论分析

1、主讲：周主讲：周 桂桂电话：电话箱：邮箱：主讲：周主讲：周 桂桂 电话：电话邮箱：邮箱： 高高 级级 植植 物物 生生 理理 学学l掌握植物生命活动的基本概念、基本生理过程、植掌握植物生命活动的基本概念、基本生理过程、植物各生理过程的机理及其研究最新动态物各生理过程的机理及其研究最新动态;l生理过程相互依赖和相互制约的内在联系生理过程相互依赖和相互制约的内在联系;l植物与环境之间的协调、统一关系植物与环境之间的协调、统一关系;l在不同逆境条件下在不同逆境条件下,对植物生长发育的影响以及植对植物生长发育的影响以及植物对逆境的适应等。物对逆境的适

2、应等。 教学目标教学目标绪论绪论 （2学时）学时）第一篇：植物的物质代谢与能量代谢第一篇：植物的物质代谢与能量代谢1、光合作用光合作用 （8学时）学时）2、同化物运输、同化物运输 （4学时）学时）3、植物呼吸作用、植物呼吸作用 （4学时）学时）4、水分生理、水分生理 （4学时）学时）5、矿质营养、矿质营养 （4学时）学时）第二篇：植物的信息传递第二篇：植物的信息传递6、细胞信号转导、细胞信号转导 （4学时）学时）7、植物生长物质、植物生长物质 （4学时）学时）8、光形态建成、光形态建成 （4学时）学时）第三篇：植物的形态建成，第三篇：植物的形态建成，9、植物的生长生理、植物的生长生理 （4学时

3、）学时）10、生殖生理、生殖生理 （4学时）学时）第四篇：植物的类型变异第四篇：植物的类型变异11、植物的抗性生理、植物的抗性生理 （4学时）学时）l 讲授讲授l 实验实验l 讨论讨论l 实践实践l 作业作业教学方法教学方法l 平时成绩（平时成绩（10 %）l 讨论（讨论（10 %）l 实验（实验（30%）l 期末考试成绩（期末考试成绩（50%）l 综合评定成绩综合评定成绩 课程考核课程考核l 王忠主编：植物生理学王忠主编：植物生理学l 潘瑞炽等编：植物生理学（第四版）潘瑞炽等编：植物生理学（第四版）l 余叔文汤章城主编：植物生理与分子生物学余叔文汤章城主编：植物生理与分子生物学l L. Ta

4、iz & E. Zeiger: Plant Physiology （4th edition,2006） l BBBB布坎南布坎南,W ,W 格鲁依森姆，格鲁依森姆，R LR L琼斯琼斯 主编，瞿礼嘉，顾红主编，瞿礼嘉，顾红 雅等译雅等译 植物生物化学与分子生物学植物生物化学与分子生物学 主要参考书主要参考书 主要杂志主要杂志1. CHINESE SCIENCE BULLETIN 科学通报科学通报2. SCIENCE IN CHINA SERIES C-LIFE SCIENCES 中国科学（中国科学（C） 3. PROGRESS IN NATURAL SCIENCE 自然科学进展自然科学进展4.

5、 ACTA BOTANICA SINICA 植物学报植物学报5. Cell 6. Science7. Nature8. Plant Physiology9. Plant Cell10. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology11. Planta T h e PLANT C E L L一一 植物生理学的学习和研究内容植物生理学的学习和研究内容1 植物生理学（植物生理学（plant physiology）学习和研究构成植物的学习和研究构成植物的各部分乃至各部分乃至整体的整体的功能及其调控机制功能及其调控机制为主要内

6、为主要内容，阐明植物容，阐明植物生命活动规律生命活动规律、揭示、揭示植物植物生命现象本质生命现象本质的科学。的科学。Plant physiology is about how plants 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

7、grow and develop, how they respond to their environment , how they react to stress, and how they reproduce. In short, plant physiology is about how plants function. v 研究植物的物质代谢 v研究植物的水分代谢、矿质营养、呼吸作用、光合作用，来了解植物如何利用H2O、CO2、无机离子合成碳水化合物、脂肪、蛋白质、核酸、维生素、生理活性物质和种类繁多的次生物质,以及这些物质又如何转化、分解或者排出体外 v意义：是植物生命活动的物质基础

8、 植物生理学主要研究内容植物生理学主要研究内容 v能量贮存v光能转化为稳定化学能：绿色植物在把无机物合成的同时，还把光能转化成电能，并通过ATP等高能物质以化学能的形式储存在有机物之中v能量的利用和散失v稳定化学能转化成为活跃的化学能：有机物分解与氧化，将所释放的能量以ATP形式用于植物生长发育 v意义：是植物生命活动的能量基础 研究植物的能量代谢研究植物的能量代谢 v 这是植物的生命活动的外在表现：在物质和能量代谢基础上，细胞数目的增加、细胞体积的扩大而导致的植物体积和重量的增加v 由于新器官的不断出现带来的一系列肉眼可见的形态变化，即形态建成(morphogenesis） 种子萌发，根、茎

9、、叶的生长，直到开花、结实、衰老、死亡的种子萌发，根、茎、叶的生长，直到开花、结实、衰老、死亡的全过程。即是全过程。即是“春华秋实春华秋实”，“春发、夏长、秋收、冬藏春发、夏长、秋收、冬藏” 直观直观描述描述研究植物的形态建成研究植物的形态建成 v植物生命活动周期在时空上有条不紊的进行是息传递（message transportation）和信号转导（signal transduction） 密不可分。以核酸为载体的遗传信世代传递以核酸为载体的遗传信世代传递，它是植物个体发育沿确定方向，它是植物个体发育沿确定方向进行，并使植物不断进化、发展进行，并使植物不断进化、发展除遗传信息外，外源和内源物

10、理、除遗传信息外，外源和内源物理、化学信号在植物整体水平上传递，化学信号在植物整体水平上传递，以及在细胞水平上信号传递（细胞以及在细胞水平上信号传递（细胞信号传递）形成料多种信息传递系信号传递）形成料多种信息传递系统，它们不仅使植物体内相互联系统，它们不仅使植物体内相互联系进行协调的生长发育，而且也表现进行协调的生长发育，而且也表现出与环境的协调与统一。出与环境的协调与统一。研究植物的信息传递研究植物的信息传递v类型变异是植物对复杂生态条件和特殊的环境胁迫的综合反应。v因环境因子的复杂性和特殊性，必然导致植物在形态结构、生命周期、代谢途径、生理功能、种群类型等方面发生变异，并表现出相应的复杂性

11、和多样性。v植物生理学则主要研究代谢类型及生理功能的变异。研究植物类型变异研究植物类型变异 v物质代谢和能量代谢是形态建成的基础，信息传递是形态建成的开关，形态建成时物质代谢、能量转化和信息传递的结果，类型变异是植物适应各种环境条件的综合表现。v植物生理学五个研究部分可以看到：植物生理学是从分子亚细胞细胞组织器官个体群体不同水平来研究植物生命活动规律性及其与外界环境条件的关系。植物生理学五部分内容关系植物生理学五部分内容关系植物细胞水分吸收机理矿质营养吸收机理光合作用：呼吸作用同化物运输分配植物生长分化与发育植物生长分化与发育生长物质作用机理光控发育温控作用植物生殖与成熟逆境适应逆境适应 细胞

12、信号转导 植物生理活动特性： “自养性” 营营固定式生活生活 再生或更新能力强或更新能力强 体细胞具全能性 核心内容核心内容是在是在分子分子和和细胞细胞水平上、水平上、组织组织和和器官器官水平上、水平上、个体个体和和群体群体上研究和探讨植上研究和探讨植物生命活动过程中的功能及物生命活动过程中的功能及其调控。其调控。附：植物生理学研究的模式植物拟南芥附：植物生理学研究的模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)植物界的果蝇植物界的果蝇1.属十字花科植物，与许多经济作物亲缘较近2.基因组简单，共5对染色体，120Mb，仅为大肠肝菌的20倍，玉米的1%，重复序列少，基因测序已于200

13、0年12月完成。3.植株小，可在培养室中大量培养。4.生长期短，3周可开花，6-8周1代。5.种子小但结种多，每株结籽超过5000粒，便于大量种植。6.天然自花传粉，也可容易地人工杂交。7.突变体多，易筛选。 可访问 拟南芥作为模式植物的优点拟南芥作为模式植物的优点1627年年 荷兰荷兰 J. B. van Helmont 柳枝实验柳枝实验19世纪世纪40年代年代 德国德国 J. von Liebig 创立植物矿质营养学说创立植物矿质营养学说200年植物生理学的孕育阶段植物生理学的孕育阶段二二 植物生理学发展历史植物生理学发展历史认为植物从环境中摄取水分

14、来构成其躯体认为植物从环境中摄取水分来构成其躯体推翻了亚里斯多德推翻了亚里斯多德 (Aristotle) 的腐殖质学说的腐殖质学说栽培小树重栽培小树重 2.3 kg树重达树重达 76.7 kg花盆和泥土总重花盆和泥土总重 90 kg花盆和泥土重量花盆和泥土重量 89.9 kgAdd water only5 yrs later1840年年 德国德国 Liebig矿质营养学说矿质营养学说19世纪末世纪末 德国德国 J. Sachs & W.Pfeffer 两部植物生理学专著问世两部植物生理学专著问世50年年植物生理学诞生与成长阶段植物生理学诞生与成长阶段基础学科及相关学科基础学科及相关学科研究领域

15、研究领域微观、个体和宏观微观、个体和宏观植物生理学发展、植物生理学发展、分化与壮大阶段分化与壮大阶段我国的植物生理学发展：我国的植物生理学发展：钱崇澍：1917年国际刊物公开发表文章，启业人；李继侗、罗宗络、汤佩松、娄成后：回国、任教、建实验室，植物生理学科的奠基人。 目前 邓兴旺：The Plant Cell 中国植物科学研究发展的评述；论文数增加：The Plant Cell, The Plant Journal, Plant Physiology, Plant MolecularBiology, Cell, Nature, Science.三三 植物生理学与生产实践植物生理学与生产实践1

16、 1 与农作物生产与农作物生产2 2 与生态环境保护与生态环境保护3 3 与医药工业与医药工业4 4 与食品储藏加工与食品储藏加工植物生理学所面临的任务和挑战植物生理学所面临的任务和挑战(1) (1) 植物生理学已有的贡献植物生理学已有的贡献矿质营养：化肥，无土栽培。矿质营养：化肥，无土栽培。光合作用：间套作，轮作换茬，光合作用：间套作，轮作换茬， 矮杆化，合理密植；矮杆化，合理密植；植物激素：插技发根，器官脱落，植物激素：插技发根，器官脱落， 催熟，除草剂。催熟，除草剂。开花：春化，光周期，栽培引种，开花：春化，光周期，栽培引种， 育种。育种。组培：实现全能性预言，基因工程组培：实现全能性预

17、言，基因工程 和育种。和育种。 作物光能利用和产量形成，作物作物光能利用和产量形成，作物 高产优质的生理学基础。高产优质的生理学基础。 提高光合作用效率与光呼吸问题，提高光合作用效率与光呼吸问题， 间作套种和合理密植，间作套种和合理密植， 合理用水和经济用水，排水问题，合理用水和经济用水，排水问题， 蒸腾作用的控制。蒸腾作用的控制。 矿质营养，合理施肥和经济施肥，矿质营养，合理施肥和经济施肥， 无土栽培，生物固氮，无土栽培，生物固氮， （2 2） 有待加强的应用课题有待加强的应用课题 植物物质运输与分配的调控。植物物质运输与分配的调控。 育种和壮苗生理，无性快速繁殖。育种和壮苗生理，无性快速繁

18、殖。 植物器官的相关性及其调控，提高植物器官的相关性及其调控，提高 植物营养体收获物的产量与质量。植物营养体收获物的产量与质量。 经济林木的速生栽培。经济林木的速生栽培。 植物矮化的机理及其调控。植物矮化的机理及其调控。 植物的性别分化的调控。植物的性别分化的调控。 作物器官脱落和果树大小年，作物器官脱落和果树大小年， 提高作物的结实性能。提高作物的结实性能。 贪青与早衰，植物衰老的控制。贪青与早衰，植物衰老的控制。 提高植物的抗逆能力提高植物的抗逆能力。 大气污染与植物。大气污染与植物。 粮食贮藏，蔬菜、果品和花卉的保鲜。粮食贮藏，蔬菜、果品和花卉的保鲜。 植物生理学与空间利用，空间封闭系统

19、植物生理学与空间利用，空间封闭系统中的受控生态生命支持系统。中的受控生态生命支持系统。(3) (3) 特殊问题（能源植物，环境监测）特殊问题（能源植物，环境监测） 植物生理学与都市农业：高品位无公植物生理学与都市农业：高品位无公害绿色食品，都市绿化美化，名特优新害绿色食品，都市绿化美化，名特优新产品。产品。 我国的粮食问题，资源问题，环境问我国的粮食问题，资源问题，环境问题，高产、优质、低消耗，重生态。题，高产、优质、低消耗，重生态。首席科学家首席科学家王学臣教授王学臣教授主持国家基础主持国家基础研究重点研究重点(973)项目项目“作物抗逆与水分、养分高效分子基础作物抗逆与水分、养分高效分子基

20、础。” 首席科学家首席科学家巩志忠教授巩志忠教授主持国家基础研主持国家基础研究重点（究重点（973）项目）项目“作物高效抗旱的分子生物学和遗传学基础作物高效抗旱的分子生物学和遗传学基础” 首席科学家首席科学家武维华教授武维华教授主持的国家基础研究重点主持的国家基础研究重点(973)项目项目“作物应答高盐、低温胁迫的分子调控机理作物应答高盐、低温胁迫的分子调控机理” 作物抗逆高产调控机理与化控技术作物抗逆高产调控机理与化控技术植物生长调节剂植物生长调节剂杂草除草剂抗药性杂草除草剂抗药性李召虎李召虎作物激素生理与化学控制作物激素生理与化学控制生物调节剂及作用机理生物调节剂及作用机理段留生段留生四四

21、 2121世纪的植物生理学的发展前景世纪的植物生理学的发展前景分子生物学分子生物学功能基因组功能基因组植物生长发育调控机理作物重要农艺性状基因表达与性状表达基因表达与性状表达如何学好植物生理学如何学好植物生理学 植物的生命活动是一种高植物的生命活动是一种高级的物质运动形式的表现，其级的物质运动形式的表现，其内部的复杂性和所处环境的多内部的复杂性和所处环境的多样化，多变性，要求我们用样化，多变性，要求我们用辨辨证唯物主义的观点，进化发展证唯物主义的观点，进化发展的观点的观点来分析问题。来分析问题。1 1 学习植物生理学的思维方法学习植物生理学的思维方法2 2 注意掌握好机理和规律注意掌握好机理和

22、规律 高等植物体内进行的各生理过程高等植物体内进行的各生理过程 各生理过程与形态结构的关系各生理过程与形态结构的关系 各生理过程与环境条件的关系各生理过程与环境条件的关系 它既是理论学科，又是一门实它既是理论学科，又是一门实验学科。与农作物生产、生态环验学科。与农作物生产、生态环境保护、食品贮藏加工和医药工境保护、食品贮藏加工和医药工业等密切相关。业等密切相关。3 3 注意实践注意实践植物生理学报植物生理学报 1964年创刊年创刊2002年改为年改为植物生理植物生理与分子生物学学报与分子生物学学报 澳大利亚植物生理学报澳大利亚植物生理学报Australian Journal of Plant

23、Physiology1974年创刊年创刊2002年改名为：年改名为：Functional Plant Biology SCI(2010)：2.156 创办了一批主要刊登植物分子生物学的刊物，创办了一批主要刊登植物分子生物学的刊物，如：如： Plant Molecular Biology（1986年创刊）；年创刊）； （20102010年影响因子为年影响因子为4.1494.149 ） The Plant Cell（1989年创刊）。年创刊）。 20102010年影响因子为年影响因子为9.3969.396） 2005年影响因子为年影响因子为11.12010年影响因子为年影响因子为6.451 粮食问

24、题粮食问题 国家林业局国家林业局：全国第六次森林资源清查结果显示：全国第六次森林资源清查结果显示：我国森林覆盖率为我国森林覆盖率为18.21%18.21%，仅相当于世界平均水平的，仅相当于世界平均水平的61.52%61.52%，居世界，居世界第第130130位；人均森林面积位；人均森林面积0.1320.132公顷，不到世界平均水平的公顷，不到世界平均水平的1/41/4，居世界，居世界第第134134位；位；我国人工林保存面积达到我国人工林保存面积达到7.957.95亿亩，居世界首位。亿亩，居世界首位。我国森林资源分布不均：东部地区森林覆盖率为我国森林资源分布不均：东部地区森林覆盖率为34.27

25、%34.27%，中部地区为，中部地区为27.12%27.12%，西部地区，西部地区12.54%12.54%，而占国土面积，而占国土面积32.19%32.19%的西北的西北5 5省区森林覆盖省区森林覆盖率只有率只有5.86%5.86%。根据国际环保组织根据国际环保组织-绿色和平组织的全球森林地图，绿色和平组织的全球森林地图，目前中国未受侵目前中国未受侵扰的森林仅占国土森林面积的扰的森林仅占国土森林面积的2%2%。 我国目前盐碱地面积达我国目前盐碱地面积达9913万公顷，农业耕地因盐渍化引起的减万公顷，农业耕地因盐渍化引起的减产、弃耕地就近产、弃耕地就近5亿亩，本已十分紧张的农业耕地因盐化、碱化引

26、起亿亩，本已十分紧张的农业耕地因盐化、碱化引起的减产也日益严重，加之栽培过程中，长期过量施用化肥，导致土的减产也日益严重，加之栽培过程中，长期过量施用化肥，导致土壤次生盐渍化加剧，板结严重，使盐碱化土壤不断扩大。壤次生盐渍化加剧，板结严重，使盐碱化土壤不断扩大。我国目前有我国目前有1616个省个省( (区、市区、市) )人均水资源量人均水资源量( (不包括过境水不包括过境水) )低低于严重缺水线，有于严重缺水线，有6 6个省、区个省、区( (宁夏宁夏、河北河北、山东山东、河南河南、山山西西、江苏江苏) )人均水资源量低于人均水资源量低于500500立方米，立方米，为极度缺水。为极度缺水。广西种植业优势产品的区域布局广西种植业优势产品的区域布局南亚热带水果（重点规划龙眼、荔枝、香蕉）南亚热带水果（重点规划龙眼、荔枝、香蕉） 其面积和产量分别占全区