植物生理学定义和研究内容课件

植物生理学

主讲:PlantPhysiology1谢谢观赏2019-8-18本教科书内容分四大部分1.细胞生理（不讲）：细胞结构与功能、细胞生化、细胞器结构与功能等。2.代谢生理（核心）：

植物水分代谢、矿质营养、光合作用、呼吸作用、有机物质的运输与分配等。同化（assimilation）----光合作用

简单物质

复杂物质（贮能）

异化（disassimilation）----呼吸作用

复杂物质

简单物质（放能）2谢谢观赏2019-8-183.生长发育：

包括植物生长生理、生殖生理、成熟与衰老生理以及植物生长物质在生长发育过程中的调控作用。4.逆境生理：

逆境对植物伤害以及植物对逆境适应与抵抗能力。四个组成部分反映研究不同水平（宏观与微观）：

分子→亚细胞→细胞→组织→器官→个体→群体

3谢谢观赏2019-8-18绪论一、植物生理学定义和研究内容二、植物生理学产生与发展五、学习方法三、我国植物生理学发展历史四、植物生理学任务与展望4谢谢观赏2019-8-18

植物生理学定义和任务、

发展简史

及其与农业生产的关系。

重点5谢谢观赏2019-8-18一、植物生理学定义和研究内容研究植物生命活动规律、

揭示生命现象本质的科学。（一）定义植物生长、生殖、衰老、死亡等一系列过程物理、化学、生物学方法研究代谢变化环境条件相互作用6谢谢观赏2019-8-18

重点研究对象地球上其它生物生存所需有机物及能量的根本来源。绿色高等植物绿色植物—自养性它可吸收简单无机物（CO2

、H2O和矿质元素等），利用太阳能，合成自身赖以生存任何物质（CH2O、脂肪、蛋白质、维生素等），自给自足建成自身。7谢谢观赏2019-8-18（二）植物生理学研究内容1.生长发育和形态建成2.物质与能量代谢3.信息传递和信号转导植物生命活动可大致分为三方面：8谢谢观赏2019-8-181.生长发育（growthanddevelopment）

和形态建成（morphogenesis）植物生命活动外在表现：植物生长：细胞数目增加、体积扩大导致植物体积和重量的增加；植物发育：新器官不断出现带来一系列肉眼可见的形态变化,即形态建成。种子萌发——根、茎、叶生长——-开花、结实、衰老、死亡。

如“春华秋实”，“春发，夏长，秋收，冬藏”等

。两方面9谢谢观赏2019-8-182.物质和能量代谢

代谢（metabolism）：生物化学和生物物理

物质代谢---物质合成与分解过程；

能量代谢---能量的贮存与释放过程。

代谢是生命活动的基础，而生长发育是代谢作用的综合表现与最终结果。代谢作用遭受破坏，生命过程就会受到影响，代谢一旦停止，生命过程就不复存在.如矮生型---GA合成受阻；小叶病--缺锌（IAA受阻）绿色植物代谢特点---自养性(autotropism)。代谢与生长发育关系10谢谢观赏2019-8-183.信息传递（messagetransportation）和信号转导（signaltransduction）

信息传递：指植物将感受到的环境信息从一个部位传递到另一个部位的过程（物理或化学信号在细胞或器官间的传输过程）。如根系缺水------叶片气孔关闭

信号转导：细胞外的各种物理或化学信号，包括来自环境的外部信号和来自植物体其他部分的内部信号，通过一系列分子生物学机制转变为植物生理效应的全过程。11谢谢观赏2019-8-18二、植物生理学产生与发展第一阶段孕育阶段：1627年~1840年，200年左右）起源---古老植物学萌芽----1648年

凡·海尔蒙（荷、J.B.vanHelmont）---柳枝实验

否定古希腊哲学家亚里斯多德（aristotle）的关于植物营养的“腐殖质学说”。

植物是靠水来构成躯体(?)×12谢谢观赏2019-8-18植物是靠水(?)来构成躯体柳枝实验13谢谢观赏2019-8-18生存助燃植物光合作用放氧供鼠生存和助蜡烛燃烧1771年，英（J.preiestley）绿色植物---净化空气(钟罩内空气能恢复助燃功能且支持老鼠生存)老鼠试验O214谢谢观赏2019-8-18英根浩兹（荷，JanIngenhousz）指出绿色植物只有在日光下才能净化空气，在黑暗中与动物一样，也能使空气变坏。

空气营养概念(光合作用启蒙阶段）初步建立1799年15谢谢观赏2019-8-18

索苏尔（瑞士，desaussure）利用定量化学实验证明，植物在光下吸收的二氧化碳与放出的氧气有等体积关系，此期间植物体增加的重量加上释放的氧气重量超过所吸收二氧化碳重量----多余重量？？？由水提供

明确二氧化碳被同化后的产物是糖和淀粉，光是推动此过程的动力，命名绿色素为叶绿素（chlorophyll），初步探讨不同光谱成分对二氧化碳同化的影响等，光合作用概念已具雏形。

光6CO2

+6H2O6（CH2O）+6O2绿色植物19世纪初16谢谢观赏2019-8-181804，索苏尔指出，植物体内C素来自于空气，N素则以无机盐的形式从土壤中吸收而来。后来，布森高（法，J.B.D.Boussingault）建立无土栽培试验方法为植物矿质营养的研究奠定基础。

1840，李比希（德，植物灰分分析多年研究结果），指出植物需要以无机物为养料便可维持其正常生活，除C来自于空气外，植物体内其他矿质营养都是从土壤中摄取---宣布植物矿质营养学说诞生（自养特性）。

18世纪末到19世纪初化学分析技术进展，促进对植物、土壤化学成分研究标志植物生理学诞生17谢谢观赏2019-8-18第二阶段诞生与成长阶段

1840~19世纪末，约50年独立始于十九世纪后叶李比希（Liebig，1840)矿质营养学说创立之后。

萨克斯（Sachs,1882，德）植物生理学讲义问世费弗尔（Pfeffer）植物生理学巨著出版，才使植物生理学从植物学与农学中脱颖而出。

此期间，19世纪三大发现：

细胞学说，能量守恒定律，生物进化论

陆续确立推动了植物生理学的发展。

18谢谢观赏2019-8-18萨克斯J.vonJuliusSachs费弗尔（W.Pfeffer）

（植物生理学奠基人）

植物生理学两大先驱(1882、1897)19谢谢观赏2019-8-18

诺普（W.Knop）和费弗尔成功的使植物在按固定配方配制的营养液中完成了生活史，使植物营养研究进入精确化和定量化阶段。陆续发现植物必需、微量元素矿质营养明确N素并非直接来自于空气1859年农作物施肥奠定理论基础20谢谢观赏2019-8-18费弗尔对植物原生质特性研究，和范特霍夫（J.H.Van’tHoff）研究细胞渗透现象在细胞学说推动下提出细胞渗透学说科学地解释水分进出细胞现象21谢谢观赏2019-8-18迈耶（Meyer）光合作用产物中积累的能量就是由日光能转化而来，因此其本质就是将光能转化为化学能，但未获实验证明。在能量守恒定律确定后季米里亚捷夫（俄）自行设计的仪器对叶绿素的吸收光谱进行比较精确的研究。19世纪60年代证明光合作用也符合能量守恒定律光合作用所利用光就是叶绿素所吸收光22谢谢观赏2019-8-18（俄）巴赫（Bach），巴拉金（Palladin）和科斯梯切夫(Kostychev)确认呼吸作用是一种“生物燃烧”，所释放的能量来自于呼吸底物中所储藏能量。植物呼吸作用:达尔文关于植物运动的详细观察与实验开辟了植物感应性研究的新领域。植物生长发育与环境影响关系23谢谢观赏2019-8-18萨克斯－－－植物生理学奠基人他和费弗尔（师徒）－－植物生理学两大先驱19世纪末20世纪初萨克斯和费弗尔

“植物生理学讲义”（J.Sachs,1882）和三卷本专著“植物生理学”（W.Pfeffer,1897）植物生理学诞生24谢谢观赏2019-8-18第三阶段发展阶段

五十年代初期,植物生理学研究取得惊人成就：

生物膜结构----流动镶嵌模型

Calvin等----采用14C示踪技术与层析技术相结合，揭开数十年所不能解决的CO2固定与还原之谜。六十年代左右，C3、C4、CAM途径与光呼吸发现把光合作用的研究推向崭新阶段。新内源激素发现--5种公认激素，10余种内源生长物质目前正处于一个向纵深发展和向生产应用的阶段25谢谢观赏2019-8-1826谢谢观赏2019-8-18研究光合藻类CO2固定仪器装置27谢谢观赏2019-8-1820世纪20年代开始钱崇澍、李继侗、罗宗洛、汤佩松

讲授植物生理学、建立植物生理实验室。1949年以后，植物生理的研究和教学工作发展很快,在有关植物生理学的各个领域里,都取得重要进展。28谢谢观赏2019-8-181917年，钱崇澍（1883~1965）

“钡，锶及铈对水稻的特殊作用”各大学讲植物生理学

ーー我国植物生理学的启业人

30年代初---教学和研究起始期李继侗（1892~1961）罗宗洛（1899~1978）汤佩松（1903~2001）三、我国植物生理学发展历史总体讲，起步晚，发展慢。回国大学任教建实验室我国植物生理学奠基人29谢谢观赏2019-8-18解放前，研究人员少，设备差；解放后，虽有曲折，但有较大发展。较突出：

殷宏章等---作物群体生理研究

沈允钢等---证明光和磷酸化中高能态存在的研究

汤佩松等---呼吸的多途径的论证

娄成后等---深入研究细胞原生质胞间运转等近年来，组培及细胞培养研究迅速开展，特别是在花药和花粉培养，单倍体育种方面做了大量工作，成绩显著。

国际影响力

1）水稻基因组测序、功能基因组研究、转基因等；

2）拟南芥—激素信号转导、光形态建成、代谢调控等

30谢谢观赏2019-8-18四、植物生理学任务与展望（一）任务1.主要任务---探索植物生命活动的基本规律。2.指导农业生产，为作物栽培以及改良和培育作物新品种提供理论依据。如:为作物高产优质高效提供理论依据和措施；为改良和培育作物新品种提供理论基础；为控制植物生长发育、保存植物产品提供有效方法；研究植物在逆境下生存并获得一定产量的生理机制。31谢谢观赏2019-8-18（二）展望1.光合作用：作用机理及调控---深入到探讨光合膜蛋白复合体分子结构与功能关系，光合碳代谢关键酶的基因表达调控

2.生长物质：探讨激素和受体蛋白的分子作用机理，受体下游信号传递的分子作用机理

3.组织培养：无土栽培；作物新品种培育、引进、繁殖4.逆境生理：“基因表达”---“性状表达”。研究与植物生长发育调控机理，作物重要农艺性状（如抗旱，抗盐，抗病，水分养分高效利用，产量与品质形成等）表达密切相关的基因的功能及相互作用

32谢谢观赏2019-8-185.与分子生物学的紧密结合

美国出版的国际权威性杂志“植物生理学年评”（AnnualReviewofPlantPhysiology）从80年代后期就开始改为“植物生理学和分子生物学年评”（AnnualReviewofPlantPhysiologyandPlantMolecularBiology）;99年，又改为"植物生物学年评"(AnnualReviewofPlantBiology)就反应这种潮流。6.与其他学科相互结合

生理生态学，环境生理学，群体生理学等（三）与农业生产的关系（略—自学）边缘学科7.研究手段现代化

层析，电泳,分级分离,同位素示踪,分光光度计;气相色谱,液相色谱,质谱仪,电子显微镜;分析仪器与计算机结合.33谢谢观赏2019-8-18五、学习方法（一）相关基础课程植物学；无机与有机化学，分析化学；生物化学；细胞生物学等。34谢谢观赏2019-8-18(二)学习方法1.弄清基本概念与