农学植物生理学植物生理学绪论

主讲教师：

韩玉珍张

军植物生理学（Plant

Physiology）•

植物生理学的研究内容•

植物生理学的产生与发展•

植物生理学与生产实践•

21世纪的植物生理学发展前景植物生理学（Plant

Physiology）1.1.植物生理学的研究内容2.1.1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。Plantphysiologyisabouthowplantsusetheenergyofthesuntoassimilatecarbon,andtheyconvertthatcarbontothestuffofwhitheyaremade.Itisabouthowplantsobtaindistributenutrientsandwater.Itisabouttheygrowanddevelop,howtheyrespondtotheirenvironment,howtheyreacttostresshowtheyreproduce.Inshort,plantphysioisabouthowplantsfunction.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平,也可以是细胞和分子水平。•

cotton3d[1].avi1.2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: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第一阶段:孕育阶段1627年J.B.vanHelmont的柳枝实验—1840年J.vonLiebig矿质营养学说建立。1627年J.B.vanHelmont的柳枝实验；1771年J.Priestly的植物净化空气实验;1840年J.vonLiebig矿质营养学说建立。李比希在他的《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。第二阶段:植物生理学的诞生与成长从1840年J.vonLiebig矿质营养学说建立—19世纪末德国植物生理学家J.Sachs的《植物生理学讲义》（1882和他的学生W.Pfeffer三卷本的《植物生理学》专著（1897）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20世纪初至现在。20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,为生命科学提供了一系列的现代化研究技术（如同位素技术、电子显微镜技术、x射线衍射技术、超离心技术、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。光合环,C4途径,CAM途径,全能性证明,光敏素发现,五大类激素发现等。20世纪后期,随DNA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阶段。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:(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.植物生理学与生产实践植物生理学的贡献:矿质营养:化肥应用,无土栽培光合作用:矮杆化，合理密植，间套作植物激素:插枝生根，器官脱落，催熟,除草剂开花:春化、光周期，栽培引种，育种组织培养:实现细胞全能性，基因工程，育种今后植物生理学与生产实践相结合的重要研究领域（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: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。4.21世纪的植物生理学发展前景（自学）本课程主要内容: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三部分:植物生长发育第四部分:植物环境生理第五部分:植物生物技术主要参考书植物生理学武维华主编科学出版社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PlantPhysiology,2nded.TaizL,ZeigerE(eds),SinauerAssociates,Inc,Publishers,Sunderland,MassachusettsIntroductiontoPlantPhysiologyHopkins,W(ed).1995JohnWiley&sons,Inc.NewYork,Chichest