植物生理课件0introduction

Plant physiology植物生理学植物生理学1.1.植物有什么奇异之处？植物有什么奇异之处？猪笼草 苏醒树 2.2.植物有什么作用？植物有什么作用？1.成千的植物物种被种植用来美化环境、提供绿荫、调整温度、降低风成千的植物物种被种植用来美化环境、提供绿荫、调整温度、降低风速、减少噪音、提供隐私和防止水土流失。速、减少噪音、提供隐私和防止水土流失。2.人们会在室内放置切花、干燥花和室内盆栽，室外则会设置草坪、荫人们会在室内放置切花、干燥花和室内盆栽，室外则会设置草坪、荫树、观景树、灌木、藤蔓、多年生草本植物和花坛花草植物的意像通树、观景树、灌木、藤蔓、多年生草本植物和花坛花草植物的意像通常被使用于美术、建筑、性情、语言、照像、纺织、钱币、邮票、旗常被使用于美术、建筑、性情、语言、照像、纺织、钱币、邮票、旗帜和臂章上头。帜和臂章上头。3.活植物的艺术类型包括绿雕、盆景、插花和树墙等。观赏植物有时会活植物的艺术类型包括绿雕、盆景、插花和树墙等。观赏植物有时会影响到历史，如郁金香狂热。影响到历史，如郁金香狂热。4.植物是每年有数十亿美元的旅游产业的基本，包括到植物园、历史园植物是每年有数十亿美元的旅游产业的基本，包括到植物园、历史园林、国家公国、郁金香花田、雨林以及有多彩秋叶的森林等地的旅行。林、国家公国、郁金香花田、雨林以及有多彩秋叶的森林等地的旅行。5.植物也为人类的精神生活提供基础需要。植物也为人类的精神生活提供基础需要。6.每天使用的纸就是用植物制作的。每天使用的纸就是用植物制作的。7.一些具有芬芳物质的植物则被人类制作成香水、香精等各种化妆品。一些具有芬芳物质的植物则被人类制作成香水、香精等各种化妆品。8.许多乐器也是由植物制作而成。而花卉等植物更是成为装点人类生活许多乐器也是由植物制作而成。而花卉等植物更是成为装点人类生活空间的观赏植物。空间的观赏植物。9.植物是如何生长的？植物是如何生长的？如何开花的？如何结果的？如何衰老的？如何开花的？如何结果的？如何衰老的？为什么有的植物长的很高，有的很矮？为什么有的植物长的很高，有的很矮？有的会在干旱环境中生长，有的不会？有的会在干旱环境中生长，有的不会？为什么有的落叶，有的不落叶？为什么有的落叶，有的不落叶？为什么有彩色叶？为什么有彩色叶？为什么？为什么？绪绪 论论一一、植物生理学研究的内容和目的、植物生理学研究的内容和目的二二、植物生理学的产生与发展、植物生理学的产生与发展三三、植物生理学的发展特点、植物生理学的发展特点四、新世纪植物生理学的展望四、新世纪植物生理学的展望五、学习植物生理学的要求和方法五、学习植物生理学的要求和方法一、植物生理学研究的内容和目的一、植物生理学研究的内容和目的1.定义：定义：植物生理学是植物生理学是研究植物生命活动规研究植物生命活动规律及其与外界环境相互关系的一门科学。律及其与外界环境相互关系的一门科学。植物的生命活动是在水分代谢、矿质营养、植物的生命活动是在水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用等基本代谢的基础上，表现光合作用和呼吸作用等基本代谢的基础上，表现出种子萌发、生长、运动、开花、结果、衰老死出种子萌发、生长、运动、开花、结果、衰老死亡等生长发育过程。亡等生长发育过程。2.研究对象和内容研究对象和内容对象：主要是高等绿色植物。对象：主要是高等绿色植物。核心：揭示自养生物的生命现象、本质及其核心：揭示自养生物的生命现象、本质及其与外界条件的关系。与外界条件的关系。内容：内容：细胞生理：细胞的亚显微结构和功能。细胞生理：细胞的亚显微结构和功能。代谢生理：包括水分代谢代谢生理：包括水分代谢、矿质营养、呼、矿质营养、呼吸作用、吸作用、光合作用。光合作用。生长发育生理：包括植物生长物质、生长生长发育生理：包括植物生长物质、生长生理、生殖生理、成熟和衰老生理。生理、生殖生理、成熟和衰老生理。逆境生理：包括生物逆境和非生物逆境。逆境生理：包括生物逆境和非生物逆境。研究植物物质代谢研究植物物质代谢 研究植物能量代谢研究植物能量代谢研究植物形态建成研究植物形态建成 研究植物信息传递研究植物信息传递 研究植物环境生理研究植物环境生理又：又：3.目的：目的：在不同层次、不同水平上，研究和在不同层次、不同水平上，研究和了解植物在各种环境条件下进行物质代谢、了解植物在各种环境条件下进行物质代谢、能量转化、信息传递和形态建成等生命活动能量转化、信息传递和形态建成等生命活动的规律和机理，并将这些研究成果的规律和机理，并将这些研究成果为农、林、为农、林、园艺等生产服务，推动生产的发展。园艺等生产服务，推动生产的发展。二、植物生理学的产生与发展二、植物生理学的产生与发展植物生理学的产生离不开生产实践，在实践中植物生理学的产生离不开生产实践，在实践中丰富和发展，同时它又为生产服务，推动生产的发丰富和发展，同时它又为生产服务，推动生产的发展。展。奠基阶段奠基阶段产生于生产实践产生于生产实践我国古代劳动人民在农业生产中总结出许多有我国古代劳动人民在农业生产中总结出许多有关植物生理学的知识。如：关植物生理学的知识。如：水分代谢水分代谢：早在：早在3000多年前甲骨文已有记载：多年前甲骨文已有记载：“贞禾有及雨？三月贞禾有及雨？三月”，1621年有书记载：无花果年有书记载：无花果“结结实后不宜实后不宜缺水，常置瓶其侧，出水细溜，日夜不绝，缺水，常置瓶其侧，出水细溜，日夜不绝，果大如瓶果大如瓶”。矿质营养矿质营养：公元前一世纪就有记载杂草：公元前一世纪就有记载杂草压青做绿肥的技术：压青做绿肥的技术：“苕草色青黄，紫花，十苕草色青黄，紫花，十二二月稻下种之，蔓延殷盛，可以美田月稻下种之，蔓延殷盛，可以美田”。公元。公元前一世纪：前一世纪：“多粪肥田多粪肥田”等等。光合作用：光合作用：吕氏春秋吕氏春秋中中“正其行，通其正其行，通其风风”；明末清初；明末清初论气论气中中“气从地下催腾一粒，气从地下催腾一粒，种性小者为蓬，大者为蔽牛干霄之木，此一粒种性小者为蓬，大者为蔽牛干霄之木，此一粒原本几何，其余皆气所化也原本几何，其余皆气所化也”。呼吸贮藏：呼吸贮藏：西汉时有书记载种子贮藏原则：西汉时有书记载种子贮藏原则：“种，伤湿、郁，热则生虫也种，伤湿、郁，热则生虫也”，要，要“日曝令干，日曝令干，及热埋之及热埋之”。1400年前已有果蔬贮藏技术：窖年前已有果蔬贮藏技术：窖藏低温、高湿、高藏低温、高湿、高CO2，呼吸消耗少，适合果呼吸消耗少，适合果蔬贮存。蔬贮存。植物生长物质：植物生长物质：种艺必用种艺必用中中“凡接矮果凡接矮果及花，用好黄泥晒干，筛过，以小便浸之。又及花，用好黄泥晒干，筛过，以小便浸之。又晒干，筛过，再浸之。又晒又浸，凡十余次。晒干，筛过，再浸之。又晒又浸，凡十余次。以泥封树枝，用竹筒破两片封裹之，则根生。以泥封树枝，用竹筒破两片封裹之，则根生。次年，断其皮，截根栽之次年，断其皮，截根栽之”。生长发育：生长发育：齐民要术齐民要术中中“初生三年，不用采初生三年，不用采叶，尤忌捋心，捋心则科茹不长叶，尤忌捋心，捋心则科茹不长”、“苗旺而实苗旺而实不坚不坚”，“嫁枣法嫁枣法”中中“以仗击其枝间，振去狂以仗击其枝间，振去狂花花”；“正月一日，日出时，反釜斑驳椎之正月一日，日出时，反釜斑驳椎之”等。等。关于柿子脱涩，关于柿子脱涩，“红柿摘下未熟，每篮用木红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入。得气即发，并无涩味瓜三枚放入。得气即发，并无涩味”这些都说明由于生产实践才出现植物生理学这些都说明由于生产实践才出现植物生理学的萌芽，没有生产劳动，任何人都不可能凭空创的萌芽，没有生产劳动，任何人都不可能凭空创造出植物生理学。造出植物生理学。诞生与成长时期诞生与成长时期1617世纪是植物生理学研究世纪是植物生理学研究的开始时期。的开始时期。植物生理学的产生是从土壤营养研究植物生理学的产生是从土壤营养研究开始的，农业生产的发展要求植物生理学回答：植开始的，农业生产的发展要求植物生理学回答：植物体内的物质从哪里来？又是如何进行营养的？物体内的物质从哪里来？又是如何进行营养的？荷荷兰的兰的van van HelmontHelmont是最早进行植物生学试验的学者是最早进行植物生学试验的学者柳树插条试验柳树插条试验；只浇雨水，；只浇雨水，5 5年增长了年增长了74.474.4kgkg，而土而土壤只减少了壤只减少了0.10.1kg,kg,推断水是植物长大的物质来源。推断水是植物长大的物质来源。17761776年英国的年英国的J.PriestleyJ.Priestley最早发现最早发现植物可以植物可以“改善空气改善空气”。1779 1779年荷兰学者年荷兰学者J.IngenhouszJ.Ingenhousz证实，证实，绿色植物只有在光下才能绿色植物只有在光下才能“净化净化”空气，空气，初步建立了初步建立了空气营养空气营养的概念。的概念。1699 1699年年WoodwardWoodward用雨水、河水和花园土用雨水、河水和花园土水对薄荷进行灌溉试验水对薄荷进行灌溉试验,发现花园土水对薄荷发现花园土水对薄荷生长最好生长最好。18401840年年LiebigLiebig（德）提出施矿质肥德）提出施矿质肥料以补充土壤营养的消耗，成为植物矿料以补充土壤营养的消耗，成为植物矿质营养学说的创始人。质营养学说的创始人。1859 1859年年SachsSachs、KnopKnop和和PfefferPfeffer （德）等创立了无土栽培技术。（德）等创立了无土栽培技术。1882年年SachsSachs编写了编写了植物生理学讲义植物生理学讲义，他的弟子，他的弟子W.PfefferW.Pfeffer于于19041904年出版了三年出版了三卷本卷本 植物生理学植物生理学巨著巨著 ，标志着植物生，标志着植物生理学作为一门学科的诞生。因此理学作为一门学科的诞生。因此SachsSachs和和PfefferPfeffer被称为植物生理学的两大先驱。被称为植物生理学的两大先驱。飞跃发展时期飞跃发展时期 2020世纪是植物生理世纪是植物生理学进入飞跃发展时期学进入飞跃发展时期 。随着物理、化学的。随着物理、化学的发展及技术、设备、方法的进步，使植物发展及技术、设备、方法的进步，使植物生理学在各方面都有突飞猛进的发展。如生理学在各方面都有突飞猛进的发展。如细胞全能性的概念，成功地进行了细胞与细胞全能性的概念，成功地进行了细胞与组织培养；组织培养；19201920年（美）年（美）W.W.GarnerW.W.Garner和和H.A.AllardH.A.Allard发现了光周期；发现了光周期；20 20世纪世纪3030 6060年代，各种植物生长物质的相继发现，能年代，各种植物生长物质的相继发现，能更有效地控制植物的生长发育，提高产量。更有效地控制植物的生长发育，提高产量。50年代（美）年代（美）M.Calvin揭开了光合作用中揭开了光合作用中C3途途径之谜；径之谜；60年代末，年代末，M.D.Hatch和和C.R.Slach又发现又发现了了C4途径；与此同时又发现了光呼吸与景天酸代谢途径；与此同时又发现了光呼吸与景天酸代谢途径（途径（CAM途径），把光合作用研究推向新高潮；途径），把光合作用研究推向新高潮；光敏色素的发现，为调控植物生长发育打下理论基光敏色素的发现，为调控植物生长发育打下理论基础；钙与钙调素的深入研究，了解到了细胞内部的础；钙与钙调素的深入研究，了解到了细胞内部的调节机理。当前已在分子水平上研究植物的生长、调节机理。当前已在分子水平上研究植物的生长、发育、代谢及其与环境的相互作用等重要生命现象发育、代谢及其与环境的相互作用等重要生命现象的机理，以便有效地调控这些生命过程，为人类服的机理，以便有效地调控这些生命过程，为人类服务。务。我国植物生理学起步较晚，发展缓慢。钱崇澍我国植物生理学起步较晚，发展缓慢。钱崇澍19151915年从美留学回国年从美留学回国19171917年在国际刊物生发表了关年在国际刊物生发表了关于离子吸收的论文，于离子吸收的论文，先后在金陵大学、厦门大学讲先后在金陵大学、厦门大学讲授植物生理学，他是我国植物生理学的授植物生理学，他是我国植物生理学的启业人启业人。在国内第一位从事植物生理学实验研究和发表论文在国内第一位从事植物生理学实验研究和发表论文的是的是李继侗李继侗20世纪世纪30年代，从日、美留学回国的年代，从日、美留学回国的罗宗洛和汤佩松罗宗洛和汤佩松先后先后在中山大学、中央大学和武汉在中山大学、中央大学和武汉大学从事教学和科学研究，发表论文，他们是我国大学从事教学和科学研究，发表论文，他们是我国植物生理学的植物生理学的奠基人奠基人。解放后，研究和教学机构剧增，队伍迅速扩大，解放后，研究和教学机构剧增，队伍迅速扩大，研究成果众多。如：植物生理学会的会员由成立时研究成果众多。如：植物生理学会的会员由成立时（19631963年）的年）的425人发展到了人发展到了5000余人；创办了学余人；创办了学术刊物术刊物植物生理通讯植物生理通讯和和植物生理学报植物生理学报，出版了，出版了数十种植物生理学教材和百余部专著，有些研究接近数十种植物生理学教材和百余部专著，有些研究接近或达到世界先进水平，比较突出的有：或达到世界先进水平，比较突出的有：殷宏章殷宏章作物作物群体生理；沈允钢群体生理；沈允钢光合磷酸化中高能态的发现；汤光合磷酸化中高能态的发现；汤佩松佩松呼吸代谢的多条途径；娄成后呼吸代谢的多条途径；娄成后细胞原生质的细胞原生质的胞间运转及近十多年来的组织培养、单倍体育种、转胞间运转及近十多年来的组织培养、单倍体育种、转基因植物基因植物等等。等等。植物生理学相关的诺贝尔奖。植物生理学相关的诺贝尔奖。Wilstatter(1915)纯化叶绿素并阐明其结构等。纯化叶绿素并阐明其结构等。Fischer(1930sEmerson-光合单位光合单位)叶绿素化学。叶绿素化学。Calvin等等(1962)阐明光合碳循环。阐明光合碳循环。Woodward(1965)合成叶绿素分子。合成叶绿素分子。Mitchell(1978)ATP合成合成化学渗透学说。化学渗透学说。Deisenhofer等等(1988)阐明光合细菌反应中心结构阐明光合细菌反应中心结构Marcus(1992)生命体系（生命体系（包括光合作用）的电子传包括光合作用）的电子传递体系。递体系。Walker等等(1997)ATP合酶的动态结构和反应机理。合酶的动态结构和反应机理。三、植物生理学的发展特点三、植物生理学的发展特点1.研究层次越来越宽广研究层次越来越宽广向微观和宏观两个方面向微观和宏观两个方面发展发展微观：微观：个体个体 器官器官组织组织细胞器细胞器分子水平。分子水平。如核酮糖如核酮糖-1-1，5 5二二-磷酸羧化酶磷酸羧化酶/加氧酶，固氮酶的加氧酶，固氮酶的研究都已进入分子水平。研究都已进入分子水平。宏观：宏观：个体个体群体、群落水平。群体、群落水平。因为防止环境污染、保持生态平衡和提高农因为防止环境污染、保持生态平衡和提高农林生产等问题，都需要从宏观方面研究环境与植物林生产等问题，都需要从宏观方面研究环境与植物的相互影响。的相互影响。2、学科间相互渗透、学科间相互渗透植物生理学不断引进相关学科新的概念、新植物生理学不断引进相关学科新的概念、新的方法以增强本学科的活力，解决理论和实际问的方法以增强本学科的活力，解决理论和实际问题。如用生物化学手段提取光合作用的关键酶，题。如用生物化学手段提取光合作用的关键酶，研究其特性；用生物物理的方法分离光合膜组分，研究其特性；用生物物理的方法分离光合膜组分，研究其光谱性质。从而进一步揭开了光合作用过研究其光谱性质。从而进一步揭开了光合作用过程和功能之谜。故分子生物学可看作植物生理学程和功能之谜。故分子生物学可看作植物生理学的的“学科伴侣学科伴侣”。21世纪，植物生理学和环境保世纪，植物生理学和环境保护、资源开发、航天、医药、食品工业、轻工业护、资源开发、航天、医药、食品工业、轻工业及商业等的关系将日益密切。及商业等的关系将日益密切。3.3.理论联系实际理论联系实际 植物生理学产生于实践，但其研究成果植物生理学产生于实践，但其研究成果又指导植物生产。如在农业方面，植物生理又指导植物生产。如在农业方面，植物生理学将会遍及指导合理灌溉、合理密植、科学学将会遍及指导合理灌溉、合理密植、科学施肥、调节植物生长发育、控制同化物分配、施肥、调节植物生长发育、控制同化物分配、改善产品质量、设施栽培、保鲜贮藏、育种改善产品质量、设施栽培、保鲜贮藏、育种繁殖及作物抗虫、抗病、抗盐、抗旱、抗涝、繁殖及作物抗虫、抗病、抗盐、抗旱、抗涝、抗旱等过程。随着航天事业的发展，宇宙生抗旱等过程。随着航天事业的发展，宇宙生物学将有着广阔的发展前景。物学将有着广阔的发展前景。4.研究手段现代化研究手段现代化高度自动化的精密仪器日益普及。如层高度自动化的精密仪器日益普及。如层析、电泳、分级离心、放射性同位素示踪、析、电泳、分级离心、放射性同位素示踪、分光光度计等已是实验室的基本设备，气分光光度计等已是实验室的基本设备，气相色谱仪、高效液相色谱仪、质谱仪、电相色谱仪、高效液相色谱仪、质谱仪、电子显微镜、氨基酸自动分析仪等逐渐普及，子显微镜、氨基酸自动分析仪等逐渐普及，特别是分析仪与电脑配合，使研究数据精特别是分析仪与电脑配合，使研究数据精确可靠，速度快，大大促进了植物生理学确可靠，速度快，大大促进了植物生理学的发展。的发展。四、新世纪植物生理学的展望四、新世纪植物生理学的展望科学家预言，科学家预言，21世纪是生命科学的世纪。而且世纪是生命科学的世纪。而且必然是一个各个学科相互渗透与相互交融的必然是一个各个学科相互渗透与相互交融的“大大生物学生物学”时代。目前，全世界面临着人口、粮食、时代。目前，全世界面临着人口、粮食、能源、资源和环境等五大问题。这些问题都与生能源、资源和环境等五大问题。这些问题都与生物学有关。植物利用太阳光能，吸收物学有关。植物利用太阳光能，吸收CO2和放出和放出O2，合成有机物，在增收粮食、增加资源和改善环合成有机物，在增收粮食、增加资源和改善环境等方面植物生理学扮演着重要的角色，起着不境等方面植物生理学扮演着重要的角色，起着不可代替的作用，任重而道远。可代替的作用，任重而道远。美国农学家美国农学家Witlwer提出了提出了11个发展农业生个发展农业生产的研究课题，其中大多属于植物生理学研究范产的研究课题，其中大多属于植物生理学研究范畴。畴。1.光合效率与作物产量光合效率与作物产量2.生物固氮生物固氮3.品种改良品种改良4.遗传工程遗传工程5.营养吸收效率营养吸收效率6.大气污染大气污染7病虫综合防治病虫综合防治8.抗逆性抗逆性9提高作物体系的竞争能力提高作物体系的竞争能力10菌根与土壤微生物菌根与土壤微生物11激素调节与植物发育激素调节与植物发育五、学习植物生理学的要求和方法五、学习植物生理学的要求和方法 1 1、建立历史的观点、发展的观点、建立历史的观点、发展的观点 认真阅读教材，既要了解植物生理学的过认真阅读教材，既要了解植物生理学的过去和现在，又要了解本学科的发展趋势。因此，去和现在，又要了解本学科的发展趋势。因此，必须认真阅读教材，掌握好本学科的基本概念、必须认真阅读教材，掌握好本学科的基本概念、基本理论及前人的科学实验方法。但教材总是基本理论及前人的科学实验方法。但教材总是落后于科学实验和生产发展，因此，不要死记落后于科学实验和生产发展，因此，不要死记硬背，注意了解学科发展的新成就，新动向。硬背，注意了解学科发展的新成就，新动向。要有创新精神，善于独立思考，提出问题，分要有创新精神，善于独立思考，提出问题，分析问题，进行自己的探索，开拓进取析问题，进行自己的探索，开拓进取。2 2、坚持理论联系实际、坚持理论联系实际 在学习植物生学的理论知识时，既要在学习植物生学的理论知识时，既要认真学习相关研究的实验设计思路、方案、认真学习相关研究的实验设计思路、方案、方法及实验结果和结果分析，也要重视实方法及实验结果和结果分析，也要重视实验课的学习，以验证和丰富课堂理论，掌验课的学习，以验证和丰富课堂理论，掌握科学实验方法，加强实验技能的训练，握科学实验方法，加强实验技能的训练，克服高分低能现象。克服高分低能现象。主要参考书主要参考书1、潘瑞炽、潘瑞炽主编，植物生理学主编，植物生理学(第七版第七版)，高等教育出，高等教育出版社，版社，20122、蒋德安等，植物生理学，高等教育出版社，蒋德安等，植物生理学，高等教育出版社，20113、王忠主编，植物生理学，中国农业出版社，、王忠主编，植物生理学，中国农业出版社，20004、陈润政等编，植物生理学，中山大学出版社，、陈润政等编，植物生理学，中山大学出版社，19975、曹仪植、曹仪植宋占午主编宋占午主编，植物生理学，兰州大学出，植物生理学，兰州大学出版社，版社，19986、孟繁静等，植物生理生化，中国农业出版社，孟繁静等，植物生理生化，中国农业出版社，1995知识补充与提高的资料知识补充与提高的资料1余叔文，汤章城，植物生理与分子生物学第二版，余叔文，汤章城，植物生理与分子生物学第二版，1998，科学出版社，科学出版社2余叔文，植物生理与分子生物学，余叔文，植物生理与分子生物学，1992，科学出版社，科学出版社3刘祖祺，张石城，植物抗性生理学，刘祖祺，张石城，植物抗性生理学，19944李宝健，面向李宝健，面向21世纪生命科学发展前沿，世纪生命科学发展前沿，1996，广东科技出版社，广东科技出版社5王文清，生命科学，王文清，生命科学，1998，北京工业大学出版社，北京工业大学出版社6陈阅增，普通生物学陈阅增，普通生物学生命科学通论，生命科学通论，1999，高等教育出版社，高等教育出版社7汪沛洪，植物生物化学，汪沛洪，植物生物化学，19958朱玉贤，李毅，现代分子生物学，朱玉贤，李毅，现代分子生物学，1997，高等教育出版社，高等教育出版社9LeopoldAC，KriedemannPE（美美）植植物物的的生生长长和和发发育育，颜颜季季琼琼等等译译，198410MalikCP，SrivastavaAK，TextbookofPlantPhysiology，197911KochharPL，ATextbookofPlantPhysiology，15thEdition，198112VermaV，ATextbookofPlantPhysiology，sixthEdition，198513KramerPJ、KozlowskiTT，PhysiologyofWoodyPlant，1979，（中中译本，木本植物生理学，汪振儒等译，译本，木本植物生理学，汪振儒等译，1985）n刊物刊物n植植物物生生理理学学报报、植植物物生生理理学学通通讯讯、植植物物学报、实验生物学报、生态学报等学报、实验生物学报、生态学报等nAnn.Rev.Plant Physiology and MolecularBiology，USAnPlantPhysiology，USAnPhysioloia Plantarum（An official journal oftheFederationofEuropeanSocietiesofPlantphysiology，FESPP）nAustralianJournal of PlantPhysiology（AninternationaljournalofPlantFunction）nTree Physiology（An international BotanicalJournal，Canada）思考题思考题1.什么叫植物生理学？植物生理学研究的内什么叫植物生理学？植物生理学研究的内容和任务是什么？容和任务是什么？2.简述植物生理学与农业生产的关系。简述植物生理学与农业生产的关系。3.从植物生理学的发展中你得到了哪些启示从植物生理学的发展中你得到了哪些启示？4.如何才能学好植物生理学？如何才能学好植物生理学？第一章第一章 植物细胞的植物细胞的结构结构与功能与功能细胞是植物体结构与功能的基细胞是植物体结构与功能的基本单位。植物的物质代谢、能量代本单位。植物的物质代谢、能量代谢、信息传递和生长发育都是以细谢、信息传递和生长发育都是以细胞为基础的。植物细胞由细胞壁和胞为基础的。植物细胞由细胞壁和原生质体组成。细胞之间有胞间连原生质体组成。细胞之间有胞间连丝相连。丝相连。果胶质果胶质（原果胶（原果胶+果胶酸盐果胶酸盐)；呈胶态，柔软，具连接、缓冲作用，防病原微生物入侵。呈胶态，柔软，具连接、缓冲作用，防病原微生物入侵。次生壁：次生壁：胞间层：胞间层：初生壁：初生壁：微胶团微胶团纤维素纤维素+半纤维素半纤维素+果胶质果胶质+蛋白质（有识别能力）蛋白质（有识别能力）微纤丝微纤丝大纤丝（排列松散、杂乱无章）大纤丝（排列松散、杂乱无章）纤维素纤维素+半纤维素半纤维素+木质素木质素+果胶质（少）果胶质（少）（微纤丝排列紧密、纵横交错有规律）具较强的机械支持力（微纤丝排列紧密、纵横交错有规律）具较强的机械支持力一、细胞壁的结构、成分与功能一、细胞壁的结构、成分与功能第一节第一节 细胞壁细胞壁纤维素分子纤维素分子微胶团微胶团大纤丝大纤丝初生壁的形成初生壁的形成次生壁的形成次生壁的形成Pr微纤丝微纤丝细胞壁的形成过程细胞壁的形成过程细细胞胞二、细胞壁形成的机理：二、细胞壁形成的机理：构成壁物质的合成场所构成壁物质的合成场所：高尔基体、粗面内质网高尔基体、粗面内质网高尔基体、粗面内质网高尔基体、粗面内质网构成壁物质沉积的体系：构成壁物质沉积的体系：微管微管微管微管 控制壁物质排列的信息：控制壁物质排列的信息：微管微管微管微管 第二节第二节细胞膜细胞膜一、一、细胞膜的组成成分细胞膜的组成成分膜膜脂：脂：磷脂磷脂固醇固醇膜蛋白膜蛋白：外在蛋白外在蛋白内在蛋白内在蛋白膜膜糖：糖：糖脂糖脂糖蛋白糖蛋白水与金属离子：水与金属离子：二、细胞膜的结构二、细胞膜的结构三夹板模型：三夹板模型：Danielli-Davson(丹尼尔丹尼尔戴维森戴维森)（1935）单位膜模型：单位膜模型：Robertson(罗伯逊罗伯逊)（1959）*流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型(fluid mosaic model)fluid mosaic model)：Singer（辛格）（辛格）（1971）分三层分三层不对称性不对称性流动性流动性液液 晶晶 模模 型：型：板块镶嵌模型(plate mosaic model)M.K.Gain and White(贾恩和怀特)（1977）膜脂的局部经常处于“相变状态”：一部分脂区处于液晶态 晶态 另一部分脂区处于晶态 液晶态生生物物膜膜的的功功能能分室作用分室作用代谢反应的场所代谢反应的场所物质交换物质交换识别功能识别功能动物细胞示意图植物细胞示意图磷脂的结构第三节第三节 原生质体原生质体一、微膜系统一、微膜系统内质网内质网(endoplasmic reticulum,ER)（单层膜）单层膜）:粗糙型内质网粗糙型内质网平滑型内质网平滑型内质网 功功能能：1.合成功能（蛋白质、亲脂性物质）；合成功能（蛋白质、亲脂性物质）；2.是胞内和胞间物质与信息交换和运输的通道。是胞内和胞间物质与信息交换和运输的通道。3.机械支持原生质体与可溶性酶附着的骨架。机械支持原生质体与可溶性酶附着的骨架。内内 质质 网网高尔基体高尔基体(Golgi body)（单层膜）单层膜）功能功能：1.将输入的蛋白质加工、浓缩、储存或输出；将输入的蛋白质加工、浓缩、储存或输出；2.合成多糖类和糖蛋白；合成多糖类和糖蛋白；3.与质膜、细胞壁的形成有关；与质膜、细胞壁的形成有关；4.与溶酶体和液泡膜的产生有关。与溶酶体和液泡膜的产生有关。高高 尔尔 基基 体体 液泡的功能：液泡的功能：调节功能调节功能类似溶酶体的作用类似溶酶体的作用代谢库的功能代谢库的功能液液 泡泡(vacuole)（单层膜）单层膜）液泡发生的途径：液泡发生的途径：高尔基体途径高尔基体途径内质网途径内质网途径溶溶 酶酶 体体(lysosome)（单层单层膜）膜）初初级级溶溶酶酶体体次次级级溶溶酶酶体体功功能能:自身消化（衰自身消化（衰老、饥饿、受损老、饥饿、受损伤时）伤时）溶溶酶酶体体线线 粒粒 体体(mitochondrion)（双层膜）双层膜）结结构：构：功功能：能：呼吸作用的场所质质 体体(plastid)白白色色体（造粉体）、体（造粉体）、杂杂色色体体、叶叶绿绿体（双层膜）体（双层膜）叶叶绿绿体体功能：功能：光合作用的场所光合作用的场所微微 体体(microbody)（单层膜）单层膜）过过氧氧化化体：光呼吸场所之一体：光呼吸场所之一乙乙醛醛酸酸体：乙醛酸循环场所体：乙醛酸循环场所圆圆 球球 体体(spherosome)（单层膜）单层膜）油油体体蜡蜡体体细胞骨架细胞骨架微管微管微丝微丝中间中间纤维纤维结结构构功功能：能：与与细细胞胞分分裂裂有有关；关；与与细细胞胞壁壁的的形形成成有有关；关；是是细细胞胞骨骨架架结结构；构；参参与与有有关关的的运运动动。微微管管(microtubule)微微丝丝(microfilament)中中间间纤纤维维(intermediatefilament)细胞骨架结构；与细胞质环流有关（利于物质运输）细胞骨架结构；与细胞质环流有关（利于物质运输）细胞骨架结构细胞骨架结构三、微球体系统三、微球体系统染色质与染色体染色质与染色体核小体核小体染色体（分裂期）染色体（分裂期）多次缠绕多次缠绕+DNA组蛋白组蛋白核小体纤丝核小体纤丝（念珠状）（念珠状）染色质（间期）染色质（间期）核糖体核糖体(ribosome)：（rRNA+特定蛋白质）特定蛋白质）大亚基大亚基（60S）小亚基小亚基（40S）合成蛋白质的场所合成蛋白质的场所核仁：核仁：球状体，无界膜球状体，无界膜（DNA+RNA+Pr）；）；合成合成rRNA的主要场的主要场所。所。细细胞胞核核第四节第四节 细胞浆细胞浆(cytosol)一、细胞浆的性质一、细胞浆的性质二、细胞浆的功能二、细胞浆的功能界面扩大界面扩大亲水性：亲水性：双电层：吸附层双电层：吸附层+扩散层扩散层溶胶化与凝胶化溶胶化与凝胶化:1.1.胶体性质胶体性质胶体性质胶体性质:2.2.液晶性质液晶性质液晶性质液晶性质:溶胶溶胶凝胶凝胶溶胶化作用溶胶化作用凝胶化作用凝胶化作用+物质介于固态和液态之间的一种存在状态物质介于固态和液态之间的一种存在状态水水膜膜OHH.PrOHCOOHNH4+物质运输，反应场所；细胞器存在部位物质运输，反应场所；细胞器存在部位第五节第五节 植物细胞间的通道植物细胞间的通道细胞间的联系方式：细胞间的联系方式：胞间层胞间层胞间连丝胞间连丝细胞间的主要通道：细胞间的主要通道：胞间连丝胞间连丝自由空间自由空间胞间连丝胞间连丝plasmodesma细胞内有生命的部分，即原生质体，通过胞细胞内有生命的部分，即原生质体，通过胞间连丝连成一个整体。间连丝连成一个整体。共质体共质体共质体共质体(symplastsymplast)（内部空间）：内部空间）：质外体质外体质外体质外体(apoplastapoplast)（外部空间）：外部空间）：质膜以外的胞间层、细胞壁、细胞间隙导管等连质膜以外的胞间层、细胞壁、细胞间隙导管等连成一体。成一体。（自由空间）（自由空间）细胞器穿壁运动细胞器穿壁运动物质运输通道物质运输通道信息传递通道信息传递通道细胞间的电导通道细胞间的电导通道病毒胞间运动的通道病毒胞间运动的通道功能：功能：结构结构：