李合生植物生理学绪论

植物生理学卫星图片－－中国地图环境危机江山多娇吃荤的植物

猪笼草

Nepenthesmirabilis(Lour.)Druce

猪笼草在自然界猪笼草常常平卧生长，叶的构造复杂，分叶柄，叶身和卷须，卷须尾部扩大并反卷形成瓶状，可捕食昆虫。猪笼草具有总状花序，开绿色或紫色小花。猪笼草叶顶的瓶状体是捕食昆虫的工具。瓶状体开口边缘和瓶盖复面能分泌蜜汁，引诱昆虫。瓶口光滑，待昆虫滑落瓶内，被瓶底分泌的液体淹死，并分解虫体营养物质，逐渐消化吸收。有趣性会运动的植物

白睡莲

NymphaeaalbaLinn随着太阳落下花朵会渐渐关闭

含羞草

MimosapudicaLinn含羞草在受到外界触动时，叶会下垂，小叶片合闭

舞

草

Desmodium

gyrans(Linn.)DC舞草属豆科，舞草属当人们对它讲话或唱歌，小叶片会左右舞动，宛如小草听到你的声音翩翩起舞

植物的化学武器

竞争阳光营养水生物防治

次生代谢我是个打球的，我不学可以吗？绪论一、植物生理学的定义与内容二、植物生理学的产生与发展三、植物生理学与农业生产

四、植物生理学近三十年的发展特点五、植物生理学研究趋势一、植物生理学的定义与内容(一)植物生理学的定义植物生理学(plantphysiology)是研究植物生命活动规律、揭示植物生命现象本质的科学。(二)植物生理学的内容1.生长发育与形态建成

2.物质代谢与能量转化

3.信息传递和信号转导

1．生长发育与形态建成

生长发育（growthanddevelopment）是植物生命活动的外在表现，它主要包括了两个方面：一是由于细胞数目的增加、细胞体积的扩大而导致的植物体积和重量的增加；二是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），包括从种子萌发，根、茎、叶的生长，直到开花、结实、衰老、死亡的全过程。

人类对植物生命活动的认识正是从对其生长发育的观察和描述开始的，所谓“春华秋实”，“春发、夏长、秋收、冬藏”等等，便是人类对植物生长发育规律直观认识的写照。2．物质代谢与能量转化

代谢过程归根结底是运行于植物体内的一系列生物化学和生物物理的变化，而生长发育则是代谢作用的综合表现和最终结果。代谢作用是生命的基础，代谢一旦停止，生命也就不复存在，生长发育更无从谈起。某些代谢环节如果发生重大变化或遭到破坏，也必然会影响到生长发育。植物体内赤霉素合成发生障碍，因而茎不能正常生长，变为“矮生型”；苹果树缺少微量元素锌，便会影响生长素的生物合成，使新生叶不能展开，发生“小叶病”。

在植物形态变化的背后，是肉眼难以观察到的物质和能量转化过程，而物质转化与能量转化又紧密联系，构成统一的整体，统称为代谢(metabolism)。

植物的代谢活动包括水分的吸收、运输与散失；矿质营养的吸收、同化与利用；光合作用；呼吸作用；有机物的转化、运输与分配等方面。绿色植物的自养性（autotropism)植物的光合作用（photosynthesis)研究的主要内容各种外部信号影响植物的生长发育3．信息传递和信号转导

这些反应都是从“感知”环境条件的物理或化学信号开始的。在许多情况下，感知信息的部位与发生反应的部位往往不是同一器官，这就需要感受器官将它所感受到的信息传递到反应器官，并使后者发生反应。如：成花生理中日照长短和温度高低对花芽形成和开花的影响;而多年生落叶树木的叶片，则会在夜长增加的这一物理信号诱导下发生叶柄离层的形成和脱落、枝条进入休眠状态等一系列生理反应。

信息传递（messagetransportation）和信号转导（signaltransduction）是植物生命活动的另一个重要方面。植物虽不像动物那样具有发达的神经系统，但它生活在复杂多变的环境中，必须对环境的变化做出响应，或顺应环境的有规律的变化，形成植物固有的生命周期，或对严酷的环境条件进行适应与抵抗，以保持物种的繁衍。返回二、植物生理学的产生和发展第一阶段：植物生理学的孕育阶段第二阶段：植物生理学诞生与成长的阶段第三阶段：植物生理学发展、分化与壮大阶段描述性比较性实验性第一阶段：植物生理学的孕育阶段

这一阶段从1627年荷兰人凡·海尔蒙（J.B.vanHelmont）做柳枝实验开始，直到19世纪40年代德国化学家李比希（J.vonLiebig）创立植物矿质营养(minerralnutrient)学说为止，共经历了200多年的时间。增加的重量来源于何处？Why?第二阶段：植物生理学诞生与成长的阶段

这一阶段从1840年李比希矿质营养学说的建立到19世纪末德国植物生理学家萨克斯(J.Sachs)和他的学生费弗尔(W.Pfeffer)所著的两部植物生理学专著问世为止，经过了约半个世纪的时间。萨克斯，J.vonJuliusvon费弗尔（W.Pfeffer）

Sachs(1832～1897)

至19世纪末20世纪初，萨克斯和费弗尔在全面总结了植物生理学以往的研究成果的基础上，分别写成了《植物生理学讲义》(J.Sachs,1882)和三卷本的专著《植物生理学》(W.Pfeffer,1897),成为影响达数十年之久的植物生理学经典著作和植物生理学发展史中的重要里程碑。这两部著作的问世，意味着植物生理学终于从它的母体植物学中脱胎而出，独立成为一门新兴的学科。第三阶段：植物生理学发展、分化与壮大阶段

微观方面，通过对生物膜结构与功能的研究，提出并确定了膜的“流动镶嵌”模型：以类脂为主要成分构成的双层膜上镶嵌着各种功能蛋白，执行着诸如电子传递、能量转换、离子吸收、信号转导等重要生理功能。

20世纪是科学技术突飞猛进的世纪，也是植物生理学快速壮大发展的世纪。20世纪以来，特别是50年代以来，植物生理学的研究在微观、个体和宏观三个层次上都发生了巨大的变化，获得了许多重大突破。在空间跨度上，电子显微镜和X-射线衍射技术的应用，使人们的视野逐步从细胞水平深入到亚细胞水平，进而深入到生物膜和生物大分子空间三维结构的水平，分辨率达到10－10m(1/10nm)级，弄清了光合膜上许多功能性色素蛋白复合体的三维立体结构，将结构与功能的研究推向了微观世界。

在光合作用研究中,卡尔文(M.Calvin)于50年代利用14C示踪和纸上层析两种技术，揭示了光合作用中CO2同化的历程,提出了著名的卡尔文循环，即“光合碳循环”；60年代以后，又陆续发现了C4类型、景天科酸代谢(CAM)和光呼吸作用；

由于快速荧光光谱技术和激光技术的应用,将光合作用原初反应研究的时间跨度从毫秒级(ms,10-3s)一直缩短为皮秒(ps,10-12s)和飞秒(fs,10-15s)级；卡尔文及其同时用来研究光合藻类CO2固定的仪器装置

自40年代至50年代末相继发现了植物光周期现象和控制光周期现象的色素蛋白复合体——光敏色素(phytochrome)，目前已知受光敏色素控制的生理过程不下几十种。

在植物生长发育生理方面，成功地使植物组织、细胞和原生质体在离体培养条件下通过脱分化和再分化成长为新的植物个体。这一成就的重大意义不但在于证明了植物细胞的“全能性”，而且为植物细胞工程和基因工程的大力发展创造了条件。

关于植物生长物质的研究，从30年代首次确定生长素的分子结构以来，已陆续确定了5种公认的植物激素和10余种内源生长物质，植物激素的测定方法则由最初的生物鉴定法发展到现在的高效液相色谱技术(HPLC)和酶联免疫技术(ELISA)，后者的灵敏度可达到10－12g。GA处理显著促进植株茎的伸长生长返回三、植物生理学与农业生产（一）作物产量形成与高产理论（二）环境生理与作物抗逆性（三）设施农业中的作物生理学（四）植物生理学与育种学相结合——作物生理育种返回四、植物生理学近三十年的发展特点1.研究层次越来越广（微观；宏观）2.学科间的相互渗透3.理论联系实际4.研究手段现代化返回五、植物生理学研究的发展趋势或动向

1、从生物大分子到复杂生命活动——基因组学和基因结构与功能研究

随着分子生物学、分子生态学和分子进化论等领域的发展，提出了人、动物、植物和微生物的基因组计划。从总体上说，生命科学的微观研究仍在不断深化。从对生命现象的完整认识来说，呈现出从“分子生物学”到“整合生物学”的整合趋势。从单个基因的研究发展到基因组研究，并及时提出后基因组计划，强调功能基因组的研究和蛋白质组的研究。植物生理学的研究整体也呈现这样的研究趋势，在强调植物分子生理学的同时，也在注重植物生理学与农业和生态学的结合。在已经完成的构建水稻基因物理图谱和遗传图谱的基础上，水稻基因组计划的实施，已进入国际分工基因全序列的测定阶段，同时开展功能基因组的研究。包括水稻和拟南芥在内的多种模式植物突变库的建立，为基因的功能研究奠定了坚实的基础。

2、生命的能量和物质基础——代谢及调节

光合作用在植物以至在地球能量和物质循环中占据极重要的地位，因而对它的研究总处于十分重要的位置。当前光合作用的研究热点主要集中在氧的释放和反应机理，以及光合膜四大复合体的结构和功能上。

对人类来说，植物次生代谢涉及许多有实用价值的天然产物，对植物来说，次生代谢涉及众多的代谢调节、信号转导和防卫物质，所以植物次生代谢研究正在受到极大的关注。在美国植物生理学会组织的“植物生理2000”年会上就有“次生代谢”专题，涉及植物的次生代谢产物，以及植物次生代谢的分子生物学和分子遗传学等内容。

信号转导是生物与外界、生物体细胞间相互沟通的一种高度复杂的网络状态系统。生物具有多样性，但同样有许多共同点，信号转导就是其中之一。当然，生物界信号转导的具体细节，有许多不同之处，这方面的研究主要涉及化学和物理信号感受、胞内第二信使系统、胞间信号传递等方面。植物激素、病原体和保卫细胞是当前十分活跃的信号转导研究系统。“脱落酸信号转导”、“在苔藓发育中激素诱导的信号转导”和“激素信号转导的遗传分析”等有关信号转导的课题，已成为有关研究的重点。

3、生命整体性的实现——信号转导

对植物与环境的研究，也有一个从宏观到微观的发展过程。植物对非生物胁迫的反应和适应，一直受到研究者的关注，在“植物生理2000”年会上有数篇该领域的论文。但在植物整体中，这是一个十分复杂的过程，需要进行深入研究。德国马普学会新建了化学生态研究所，下设三个研究室：遗传和进化研究室，研究形成植物/草食性昆虫之间化学相互作用的进化动力；植物生物化学和分子生物学研究室，研究植物重要防卫化合物的生物合成；分子生态研究室，研究生态上重要的防卫机制的遗传学基础。研究所的整体任务是从实验和理论的角度，研究形成化学介导生态相互作用进化动力的功能基础。

4、植物与环境——协同进化和适应1光合作用分子物质组成2光合作用的物理、化学过程3碳代谢及相关的酶4氮、硫的同化5膜、细胞器、细胞及组织的结构6基因及其表达的调节7