植物学教学课件：0-序论

植植 物物 学学动物？植物动物？植物?植物还是动物植物还是动物1 11 12 23 34 4一、生物界的划分一、生物界的划分五界系统五界系统二界系统：二界系统：1753年林奈（年林奈（Linnaeus）提出）提出将生物界分为植物和动物将生物界分为植物和动物本课程采用二界系统本课程采用二界系统 根据二界系统，植物界包括菌类植物、藻类植根据二界系统，植物界包括菌类植物、藻类植物、地衣类植物、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、地衣类植物、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物。物和被子植物。Characteristics of plant Self-feeding;Photosynthesis;Cell wall-Cellulose;.Not motile;Indeterminate growth;Asexual and sexual reproduction.植物界的发生和发展1、发生年代、发生年代:三十多亿年前三十多亿年前The meteorite ALH 84001，which came from Mars and landed in Antarctica，contains the chemical signatures of life.The Earliest Trace of Life?This fossil from Western Australia is 3.5 billion years old and shows carbon traces that indicate life.n n2 2、发生过程：、发生过程：（1 1）由无机物到有机物）由无机物到有机物;（2 2）由非生命体到有生命体）由非生命体到有生命体;（3 3）由非细胞结构到有细胞结构）由非细胞结构到有细胞结构.n n3 3、发展规律、发展规律 （1 1）由简单到复杂）由简单到复杂;（2 2）由水生到陆生）由水生到陆生;（3 3）由低等到高等）由低等到高等.Plants Arose from the Green Algae During the Silurian Period Over 400 Million Years Ago古生菌 二二 植物的多样性植物的多样性 植物种类多至植物种类多至50余万种余万种美国红杉美国红杉世界上最高的树之一世界上最高的树之一Plants are amazing living organisms北美红杉属 Sequoia浮萍-仅长26 mm，花微小如针头，生于叶状体的边缘。最小的有花植物是无根萍，只有浮萍的1/4大。Wolffia borealis无无 根根 萍萍:Dorsal view of buddingfloweringplantnexttothetipofasewingneedle.The floral cavity contains a single pistil(with acircular,concave stigma)and one stamen.Thelengthofoneentireplantislessthanonemillimeter(1/25thofaninch).巨藻最长的甚至巨藻最长的甚至可以达到可以达到200米米到到300米，重达米，重达200公斤公斤。巨型蘑菇巨型蘑菇“体重体重”20公公斤斤墨西哥墨西哥-恰帕恰帕斯州斯州。A giant polypore,Fomitiporia ellipsoidea,was found in Hainan Island in southern China.It was 20 y old,and its estimated volume was 409 000e525 000 cm3 and weight was 400e500 kg.This is the first report of the largest fungal fruiting body both in volume and weight.Fungal Biology Volume 115,Issue 9,September 2011,Pages 813-814 Fomitiporia ellipsoidea 椭圆嗜蓝孢孔菌椭圆嗜蓝孢孔菌has the largest fruiting body among the fungihttp:/ 大大花花草草世界上最大的花世界上最大的花 生长在印度尼西亚苏门答腊森林里生长在印度尼西亚苏门答腊森林里直径达直径达1.41.4米米/花瓣长花瓣长30304040厘米厘米/一朵花一朵花6 67 7公斤重公斤重猪笼草猪笼草食虫植物食虫植物捕蝇草捕蝇草食虫植物食虫植物4.植物的寿命植物的寿命 细菌，短的仅生活细菌，短的仅生活2030分钟，即可分分钟，即可分裂而产生新个体。裂而产生新个体。多年生草本、二（越）年生草本、一年多年生草本、二（越）年生草本、一年生草本。生草本。木本植物的寿命较长，有的可达数百年木本植物的寿命较长，有的可达数百年或上千年或上千年.福如东海长流水寿比南山不老松龙血树龙血树植物中的活化石能活几千年岱庙的汉柏岱庙的汉柏The oldest known living organism is a bristlecone pine(狐尾松狐尾松)that has been alive for almost 5,000 years-long enough to have witnessed all of recorded human history.百岁兰百岁兰百岁兰百岁兰,叶子寿命达叶子寿命达叶子寿命达叶子寿命达100100年以上年以上年以上年以上5.分布：分布极广，无论平原、高山、荒漠、分布：分布极广，无论平原、高山、荒漠、海洋，或赤道、极地等，都有不同的植物种类海洋，或赤道、极地等，都有不同的植物种类生长繁衍。生长繁衍。瓶尔小草瓶尔小草旱生植物旱生植物三三 植物的奇妙特征植物的奇妙特征Plant Signaling&Behavior 1:1,9-14,2006n n植物的记忆？植物的记忆？植物的生物钟植物的生物钟植物中的生物电植物中的生物电植物中的神经传递？植物中的神经传递？乙酰胆碱乙酰胆碱重要的神经递质重要的神经递质-用于放大电用于放大电信号。信号。乙酰胆碱通过结合乙酰胆碱受体诱发神经乙酰胆碱通过结合乙酰胆碱受体诱发神经元的冲动。元的冲动。过多的乙酰胆碱需要被乙酰胆碱酯酶水解过多的乙酰胆碱需要被乙酰胆碱酯酶水解.乙酰胆碱已经在乙酰胆碱已经在乙酰胆碱已经在乙酰胆碱已经在 animals,plants,fungi and animals,plants,fungi and bacteriabacteria中被发现中被发现中被发现中被发现(Wessler et al.2001;Horiuchi et al.(Wessler et al.2001;Horiuchi et al.2003;Kawashima et al.2007).2003;Kawashima et al.2007).乙酰胆碱酯酶活性也已经在植物中发现乙酰胆碱酯酶活性也已经在植物中发现乙酰胆碱酯酶活性也已经在植物中发现乙酰胆碱酯酶活性也已经在植物中发现 (Momonoki and Momonoki 1991;Roshchina 2001;(Momonoki and Momonoki 1991;Roshchina 2001;Wimniewska and Tretyn 2003;Horiuchi et al.2003;Wimniewska and Tretyn 2003;Horiuchi et al.2003;Kawashima et al.2007).Kawashima et al.2007).但是在植物中尚没有确切的证据表明存在乙酰胆碱但是在植物中尚没有确切的证据表明存在乙酰胆碱但是在植物中尚没有确切的证据表明存在乙酰胆碱但是在植物中尚没有确切的证据表明存在乙酰胆碱受体。受体。受体。受体。产生绿色荧光的蘑菇产生绿色荧光的蘑菇-Mycenalux-coeli四、植物的重要性四、植物的重要性（一）推动地球和生物的发展（一）推动地球和生物的发展 （二）合成有机物质，贮存能量（二）合成有机物质，贮存能量（三）促进物质循环，维持生态平衡（三）促进物质循环，维持生态平衡（四）人类赖以生存的物质基础（四）人类赖以生存的物质基础We could not live without plantsWe could not live without plantsPlants produce most of Plants produce most of the oxygen we breathe.the oxygen we breathe.Plants produce most of Plants produce most of the chemically stored the chemically stored energy we consume as energy we consume as food and burn for fuel.food and burn for fuel.Plants produce an Plants produce an amazing assortment of amazing assortment of useful chemicals.useful chemicals.A piece of a Peruvian rain forest being converted for A piece of a Peruvian rain forest being converted for agricultural use by the slash-and-burn method.agricultural use by the slash-and-burn method.Chinese Plants and MedicineNearly 5,000 species of plants are used for medicine in China today,a fact that is of increasing interest to western medical researchers and pharmaceutical companies.Viruses were first purified from plantsTobacco Mosaic VirusVirusesinfecthumansaswellasplants,causingmanydiseasesincludingAIDS,hepatitis,SARS,swineflu,cervicalcancer,chickenpox,andpolio.Image Copyright 1994 Rothamsted Research.Trichosanthes kirilowii Maxim(栝楼栝楼)strong activity against HIV.原产于中国原产于中国Cinchona tree金鸡纳树 bark contains a compound,quinine奎宁,that kills Plasmodium 疟原虫ButPlasmodiumaredevelopingresistancestoquinine,soothersourcesofanti-malarialcompoundsmustbefound.Image credits:Khler;CDC Artemisia annua 青蒿,show great promise against drug-resistant malaria（疟疾）.2011年，屠呦呦获得了拉斯克奖，这是中国生物医年，屠呦呦获得了拉斯克奖，这是中国生物医学界迄今获得的最高级别的国际大奖。学界迄今获得的最高级别的国际大奖。20092009年出版的年出版的青蒿及青蒿素类药物青蒿及青蒿素类药物一书记载，当时他们共筛选了两百一书记载，当时他们共筛选了两百多种中药，并终于在多种中药，并终于在19711971年年1010月从中药青蒿中获得具有月从中药青蒿中获得具有100%100%疟原虫抑制疟原虫抑制率的提取物，取得中药青蒿抗疟的突破。后来又经去粗取精，于率的提取物，取得中药青蒿抗疟的突破。后来又经去粗取精，于19721972年年1111月月8 8日得到抗疟单体日得到抗疟单体青蒿素。青蒿素。这种新结构的抗疟药，解决了长期困扰医学界的对喹啉类药物产这种新结构的抗疟药，解决了长期困扰医学界的对喹啉类药物产这种新结构的抗疟药，解决了长期困扰医学界的对喹啉类药物产这种新结构的抗疟药，解决了长期困扰医学界的对喹啉类药物产生耐药性疟疾的治疗问题，并在过去生耐药性疟疾的治疗问题，并在过去生耐药性疟疾的治疗问题，并在过去生耐药性疟疾的治疗问题，并在过去30303030年里挽救了无数疟疾患者年里挽救了无数疟疾患者年里挽救了无数疟疾患者年里挽救了无数疟疾患者的生命。在非洲，由屠呦呦主持研发的新一代抗疟药双氢青蒿素的生命。在非洲，由屠呦呦主持研发的新一代抗疟药双氢青蒿素的生命。在非洲，由屠呦呦主持研发的新一代抗疟药双氢青蒿素的生命。在非洲，由屠呦呦主持研发的新一代抗疟药双氢青蒿素（商品名（商品名（商品名（商品名“科泰新科泰新科泰新科泰新”），广泛用于抗疟治疗，被誉为），广泛用于抗疟治疗，被誉为），广泛用于抗疟治疗，被誉为），广泛用于抗疟治疗，被誉为“神药神药神药神药”。人们一度认为，抗疟药物的人们一度认为，抗疟药物的人们一度认为，抗疟药物的人们一度认为，抗疟药物的结构中必须有含氮元素的杂结构中必须有含氮元素的杂结构中必须有含氮元素的杂结构中必须有含氮元素的杂环才能有效，但青蒿素却完环才能有效，但青蒿素却完环才能有效，但青蒿素却完环才能有效，但青蒿素却完全是由碳、氢、氧三种元素全是由碳、氢、氧三种元素全是由碳、氢、氧三种元素全是由碳、氢、氧三种元素组成的。组成的。组成的。组成的。Mendels studies of peas revealed the laws of inheritanceMendels work laid the foundation for the sciences of plant genetics and plant breeding.Plants make us happy People at work who can see plants report significantly greater job satisfaction than those who cant.五、什么是植物学五、什么是植物学植物学的定义与研究对象植物学是一门内容十分广博的学科。植物学是一门内容十分广博的学科。研究对象是植物各类群的形态结构，研究对象是植物各类群的形态结构，分类和有关生命活动、发育规律，以及植分类和有关生命活动、发育规律，以及植物和外界环境间多种多样关系的学科。物和外界环境间多种多样关系的学科。Botany covers a wide range of scientific disciplines Botany covers a wide range of scientific disciplines concerned with the study of plants,algae and fungi,concerned with the study of plants,algae and fungi,including structure,growth,reproduction,including structure,growth,reproduction,metabolism,development,diseases,chemical metabolism,development,diseases,chemical properties,and evolutionary relationships among properties,and evolutionary relationships among taxonomic groups.taxonomic groups.Botany形态解剖形态解剖Anatomy系统分类系统分类 Taxonomy植物形态解剖学植物形态解剖学植物形态解剖学植物形态解剖学 植物系统分类学植物系统分类学植物系统分类学植物系统分类学植物生态学植物生态学植物生态学植物生态学植物生理学植物生理学植物生理学植物生理学 古植物学古植物学古植物学古植物学植物资源学植物资源学植物资源学植物资源学植物遗传学植物遗传学植物遗传学植物遗传学植物生物化学植物生物化学植物生物化学植物生物化学植物细胞生物学植物细胞生物学植物细胞生物学植物细胞生物学植物分子生物学植物分子生物学植物分子生物学植物分子生物学BotanyBotanyPlant BiologyPlant BiologyPlant SciencePlant ScienceBotany,plant science,phytology,or plant Botany,plant science,phytology,or plant biology is a branch of biology that involves the biology is a branch of biology that involves the scientific study of plant life.scientific study of plant life.植物学的发展简史和发展趋势植物学的发展简史和发展趋势我国是研究植物最早的国家之一。我国是研究植物最早的国家之一。远在殷代就开始种麦、黍、稻、粟。远在殷代就开始种麦、黍、稻、粟。最近的考古学证据表明，稻子在长江下游的浙江最近的考古学证据表明，稻子在长江下游的浙江地区是在一个地区是在一个20002000年或年或30003000年内的缓慢过程中转年内的缓慢过程中转变为人工种植的作物的，这与小麦和大麦的缓慢转变为人工种植的作物的，这与小麦和大麦的缓慢转变为人工种植作物类似。变为人工种植作物类似。Dorian FullerDorian Fuller等的研究认为稻米的人工种植是在等的研究认为稻米的人工种植是在等的研究认为稻米的人工种植是在等的研究认为稻米的人工种植是在69006900年至年至年至年至66006600年前达到高峰的。年前达到高峰的。年前达到高峰的。年前达到高峰的。ScienceScience，20092009年年年年3 3月月月月2020日日日日 诗经中就已经记载200多种植物名字.诗经-周南关雎中云：关关雎鸠，在河之洲。窈窕淑女，君子好逑。参差荇菜，左右流之。窈窕淑女，寤寐求之。荇菜-据吴征镒考证，是沉水草本植物眼子菜科的菹（zu组）草。草草 贺兰山贺兰山-古代岩画，植物岩画古代岩画，植物岩画-38-38幅幅岩画作于中国青铜器时代，距今岩画作于中国青铜器时代，距今30003000余年余年 植物学的发展与农业息息相关植物学的发展与农业息息相关公元六世纪，北魏贾思勰的公元六世纪，北魏贾思勰的齐民要术齐民要术，概括了农、林、果树和野生植物的利用。概括了农、林、果树和野生植物的利用。明代明代农政全书农政全书晋代晋代竹谱竹谱唐代唐代茶经茶经宋代宋代菊谱菊谱荔枝谱荔枝谱救荒本草救荒本草 我国我国15世纪初一部记述野生植物的地方世纪初一部记述野生植物的地方性植物志。记载了植物性植物志。记载了植物414种，每种都配有精种，每种都配有精美的木刻插图。按可食部位分为叶可食、根可美的木刻插图。按可食部位分为叶可食、根可食、实可食等。书中把植物按同类排在一起，食、实可食等。书中把植物按同类排在一起，既方便于识别，也反映它们之间有相近的亲缘既方便于识别，也反映它们之间有相近的亲缘关系。关系。朱橚朱橚朱橚朱橚-朱元璋的第五个儿子，救荒本草的作者朱元璋的第五个儿子，救荒本草的作者朱元璋的第五个儿子，救荒本草的作者朱元璋的第五个儿子，救荒本草的作者 中药学的发展就是人们对植物结构/分类/化学成分不断深入研究的结果.汉代神农本草经收有中草药365种。明代李时珍的本草纲目收有植物1173种，为世界学者所推崇。清代吴其著植物名实图考和植物名实图考长编，记载了1714种植物，是研究我国植物的重要文献。19世纪，李善兰与外人合作编译世纪，李善兰与外人合作编译植物学植物学一书，为我国第一部植物学的译本，对发展我一书，为我国第一部植物学的译本，对发展我国近代植物学起了积极作用。该书所译的细胞、国近代植物学起了积极作用。该书所译的细胞、心皮、子房、胎座、胚、胚乳等名词，沿用至今。心皮、子房、胎座、胚、胚乳等名词，沿用至今。包括现代植物科学的思想包括现代植物科学的思想,概念概念,理论体系理论体系西方植物学的发展 古希腊时人们对植物的应用十分初级.公元前300年，古希腊的特奥弗拉斯所著的植物的历史、植物的本原两本书被认为是植物学的奠基著作。TheophrastusTheophrastus 约公元前约公元前370370年年285285年年 亚里士多德的学生亚里士多德的学生植物学之父植物学之父公元前公元前883-859年，年，古叙利亚王古叙利亚王宫的浮雕。神站在海枣树树前，宫的浮雕。神站在海枣树树前，右手持雄花序为雌花序授粉。右手持雄花序为雌花序授粉。人工授份的最早记录人工授份的最早记录公元前公元前4000公元前公元前2000年年 巴比伦对棕榈实施人工受精。巴比伦对棕榈实施人工受精。古代埃及古代埃及16世纪，意大利人西沙尔比诺（Cesalpino）的植物一书，以植物的生殖器官作为分类基础，将植物学与本草区别开来。17世纪，英国虎克（Robert Hooke）利用显微镜发现了细胞，从而推动了植物学的微观研究。18世纪，林奈创立了“双名法”，为现代植物分类学奠定了基础。19世纪，德国施莱登和施旺提出了“细胞学说”，论证了生物同出一源。英国达尔文的物种起源，提出了生物进化论观点。植物科学的发展，经历了三个时期：1.描述植物学时期 从公元前371286 17世纪。A plate from A plate from LinnaeusLinnaeus s s1737 work Genera1737 work GeneraPlantarum Plantarum showing theshowing thetwenty-four twenty-four classes ofclasses ofLinnaeusLinnaeus s sexuals sexualsystem.system.2.实验植物学时期 从18世纪 20世纪初。n n3.现代植物学时期现代植物学时期从从20 世纪初现在世纪初现在现代植物科学的发展趋势表现在3 个方面1）两极分化-指微观领域和宏观领域的深入研究个体个体组织、器官组织、器官细胞、亚细胞水平细胞、亚细胞水平分子生物学分子生物学纳米生物学纳米生物学种群种群群落群落生态系统生态系统生物圈生物圈宏观宏观微观微观 2）传统的各分支学科彼此交叉渗透，学科间的界限逐渐淡化。19501987:Annual Review of Plant Physiology 19882001 :Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology2001present :Annual Review of Plant Biology 3）植物科学的研究成果日益受到重视。在解决世界性的重大难题中发挥作用。21世纪面临的许多世界性的难题n n人口膨胀人口膨胀人口膨胀人口膨胀n n粮食紧张粮食紧张粮食紧张粮食紧张n n环境污染环境污染环境污染环境污染n n能源紧缺能源紧缺能源紧缺能源紧缺n n遗传疾病遗传疾病遗传疾病遗传疾病The world population is expected to triple between 1950(2.5 billion)and 2020(7.5 billion)Globally,more than one billion people per year are chronically hungryThatsmorethanthetotalpopulationoftheUSA,CanadaandtheEU.(Source:FAO news release,19 June 2009)Current estimates indicate that we need to increase food production by 70%in the next 40 years.2009年4月8日，国务院常务会议讨论并原则通过全国新增1000亿斤粮食生产能力规划（2009-2020年），确认到2020年，中国粮食生产能力达到1.1万亿斤以上，比2009年产能增加1000亿斤。当代农业生物科学的前沿当代农业生物科学的前沿作物基因组计划作物基因组计划农作物的基因工程农作物的基因工程Even mild drought stress reduces yieldsMilddroughtstressreducestherateofphotosynthesisandgrowth,whereasextremedroughtstressislethal.serious diseases threaten the worlds food supplyWheat stem rust Corn smut fungusAgricultural fertilizer use is a considerable source of environmental pollutionPhoto courtesy of NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio)Fertilizer run-off causes dead zones,algal blooms that then decay,reducing oxygen levels in the water and making animal life impossiblePlant BiotechnologyTraditional crossbreedingTraditional crossbreedingRecombinantDNAtechniqueshttp:/www.insp.mx/xcongreso/ponencias/5中国工程院院士袁隆平中国工程院院士袁隆平超级杂交稻亩产已经达到超级杂交稻亩产已经达到1000公斤公斤李振声李振声 院士院士 开创了远缘杂交育种在生产上大面积推广的先例开创了远缘杂交育种在生产上大面积推广的先例 玉米专家玉米专家-李登海李登海学习植物学的目的学习植物学的目的最终的目的在于应用，解决实际问题。最终的目的在于应用，解决实际问题。学习植物学的方法学习植物学的方法 注重理论联系实际，运用观察、比较和实注重理论联系实际，运用观察、比较和实验的方法。验的方法。参考资料主要参考书目：1、植物学(上册，下册)、高等教育出版社，19922、李扬汉编 植物学、农业出版社课程主页课程主页http:/ http:/ nhttp:/ nhttp:/ nhttp:/ 影响因子 IF=26Nature IF=28Cell IF=29国际上著名的植物相关的科学杂志国际上著名的植物相关的科学杂志The Plant Cell IF=9The Plant Journal IF=7Plant Physiology IF=6Annual Reviews of Plant Biology IF=18Current Opinion in Plant Biology IF=9国内的植物学杂志国内的植物学杂志Journal of Integrative Plant Biology(JIPB)Journal of Integrative Plant Biology(JIPB)IF=1.6 IF=1.6Molecular PlantMolecular Plant IF=4.2 IF=4.2植物学报植物学报云南植物研究云南植物研究西北植物学报西北植物学报植物分类学报植物分类学报武汉植物学研究武汉植物学研究武汉植物学研究武汉植物学研究植物研究植物研究植物研究植物研究 植物遗传资源学报植物遗传资源学报植物遗传资源学报植物遗传资源学报 中国野生植物资源中国野生植物资源中国野生植物资源中国野生植物资源www.e-journals.org/botany/学校图书馆 http:/202.194.143.1/考核平时成绩（30左右）考勤 随堂测验 课堂提问 笔记期末考试（70左右）闭卷、100分钟、考教分离每次上课都保证有一张实验报告纸。每次上课都保证有一张实验报告纸。南瓜是万圣节标志。南瓜是万圣节标志。南瓜是万圣节标志。南瓜是万圣节标志。将南瓜掏空并在里面放上蜡烛这一凯尔特人传统风俗，跟随将南瓜掏空并在里面放上蜡烛这一凯尔特人传统风俗，跟随将南瓜掏空并在里面放上蜡烛这一凯尔特人传统风俗，跟随将南瓜掏空并在里面放上蜡烛这一凯尔特人传统风俗，跟随爱尔兰移民流传至美国的。实际上，原本是用甜菜来雕刻的。爱尔兰移民流传至美国的。实际上，原本是用甜菜来雕刻的。爱尔兰移民流传至美国的。实际上，原本是用甜菜来雕刻的。爱尔兰移民流传至美国的。实际上，原本是用甜菜来雕刻的。万圣节的南瓜万圣节的南瓜