植物生理学绪论课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,理科楼,D602,二、植物生理学的内容,植物细胞结构与功能,-,是植物生理活动与代谢的基础；,功能与代谢,-,光合、呼吸、水分代谢、矿质营养、物质运输过程、机理及其与环境关系；,生长发育,-,生长、分化、发育、成熟、休眠、衰老、器官脱落；,逆境,-,植物在逆境下的生理反应及抗逆性。,三、植物生理学的产生和发展,植物生理学,学科形成,以前，生产实践中出现了萌芽。,到十七世纪才有了植物生理学的研究。,第一阶段,是从探讨植物营养问题开始的,-,矿质营养学说,最初在十六世纪中，由意大利,Pisa,大学的,Andrea Cesalpino(1519-1603),首先经人体血液流动与树液运输相对比进行了研究。,1629,，荷兰的,Jan Baptist van Helmont,曾进行过有名的柳树枝条重量试验,1699,，英国的伍德沃特用雨水，河水，泉水，土壤溶液培养薄荷,英国的海尔斯,(S.Hales),研究蒸腾，解释水分的吸收与运转。,Van Helmont,：,1642,年，著名的柳树实验；柳树是由水构成的；,http:/ 气,Joseph Priestley,(1733.3.13-1804.2.6),http:/ Hoff),提出渗透学说,Justus von Liebig,1803-1873,俄国科学家季米里亚捷夫,(Gimiriazev),于,19,世纪,60,年代证明光合作用所利用的光是叶绿素所吸收的，光合作用符合能量守恒定律,俄国科学家巴赫,(Bach),、巴拉琴,(Palladin),和科斯梯切夫,(Kostychev),确认呼吸作用是一种,“,生物燃烧,”,19,世纪末达尔文,(,Francis Darwin,1859),关于植物,运动,的研究，最终导致了内源激素的发现，大大丰富了植物调节控制的生理知识,1882,年萨克斯,(Sachs),的,植物生理学讲义,问世，,1904,年其弟子费弗尔的三卷本巨著,植物生理学,出版，标志植物生理学作为一门独立学科的诞生。因此,Sachs,被称为植物生理学奠基人，与,Pfeffer,被称为两大先驱。,Sachs,热情横溢，全部生活倾注于研究工作，而,Pfeffer,却是深沉冷静、细致，对日常生活也用心深湛。,Sachs,大胆，常有新想法，并为这种想法而投入实验，有艺术家的风度、天赋创造性。但,Pfeffer,内蕴含蓄，是个完美主义者，不想有任何缺点，总是限于在已经弄清梦的事实范围内进行议论，对植物生理学现象常着眼于普通生理学观点之上。,Sachs,是天才气质的创造者，而,Pfeffer,谨慎细致的继承者。,增田芳雄,.,植物生理学的二大先驱者,Sachs,和,Pfeffer.,植物生理学通讯,.1980(2):43-50.,VS,第三阶段是从,20,世纪初开始至今，植物生理学进入飞速发展时期,分化独立：植物营养转变为农业化学；,固氮及寄生现象转入 微生物学,病毒研究独立为病毒学,代谢生理发展为生物化学,50,年代：,卡尔文光合循环，光合作用原初反应,60,年代：,C3,、,C4,、,CAM,途,径、光呼吸，植物组织培养，,土壤,-,植物,-,大气连续体系，细胞信号转导调节,植物分子生物学、基因工程,中国？,中国古代植物生理知识,早在六七千年以前，我国劳动人民就以农耕为主要生产活动，因此与农业生产密切相关的植物生理学知识就不断得到孕育和总结，内容十分丰富。,1,水分代谢,早在距今,3000,多年前，甲骨文卜辞拓片上已有,“,贞禾有及雨,?,三月,”,(,释义是贞问庄稼有没有及时的雨水,?,三月卜问的,),和,“,雨弗足年,?,”,(,释义是雨水不够庄稼用吗,?),的记载。,1621,年成书的,群芳谱,已有记载，无花果,“,结实后不宜缺水，常置瓶其侧，出以细溜，日夜不绝，果大如瓶,”,。,内容按天、岁、谷、蔬、果、茶竹、桑麻、葛棉、药、木、花、卉、鹤鱼等十二谱分类，记载植物达,400,余种,每一植物分列种植、制用、疗治、典故、丽藻等项目，其中观赏植物约占一半，对一些重要花卉植物收集了很多品种名称。尤其重视植物形态特征的描述，记述较详,并注意名称订正,纠正以往混淆之处，为该书突出优点。不足之处是,“,略于种植而详于疗治之法与典故艺文,”,。,中国明代介绍栽培植物的著作。全称,二如亭群芳谱,。,明代王象晋,(1561,1653),字荩臣,又字子进，号康宇,自称明农隐士、好生居士,山东新城（今山东桓台县）人。,2,，矿质营养,在,荀子,富国篇,(,战,国荀况,，公元前,3,世纪,),里有,“,多粪肥田,”,，在,韩非子,(,战国韩非，公元前,3,世纪,),里记有,“,积力于田畴，必且粪灌,”,。西汉,汜胜之书,(,西汉汜胜之，公元前,1,世纪,),已记载施肥方式有基肥、种肥和追肥之分，也记载了杂草压青做绿肥的技术。,广志,(,晋代郭义恭，公元前,3,世纪,),“,苕草色青黄，紫花，十二月稻下种之，蔓延殷盛，可以美田，叶可食,”,，开创了人类历史上率先使用豆科绿,肥,的记录。,3,光合作用,吕氏春秋,辩土篇里写有,“,正其行，通其风,”,，意思是播种方式由撒播改为条播，不但便于田间管理，也能改善株间通风透光条件。,论气,(,明末清初宋应星,),中写道,“,由气而化形，形复返于气，百姓日习而不知也,”,；,“,气从地下催腾一粒，种性小者为蓬，大者为蔽牛干霄之木，此一粒原本几何，其余皆气所化也,”,，说明当时已经知道植物长大是气体代谢的缘故。,4,呼吸贮藏,西汉,汜胜之书,提出种子安全贮藏的基本原则：,“,种，伤湿、郁，热则生虫也。,”,强调种子要,“,曝使极燥,”,，降低种子含水量。,齐民要术,(,北魏贾思勰，公元,6,世纪,30,年代,),提到,“,蒿艾箪盛之，良，以艾蒿闭窖埋之亦佳,”,，艾含多种芳香油成分，有杀菌灭虫作用。窖麦法必须,“,日曝令干，及热埋之,”,，这种,“,热进仓,”,的窖麦法民间一直流传至今。,5,植物生长物质,种艺必用,载,“,凡接矮果及花，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。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,”,。这就是反复用尿处理土壤，使土壤吸附尿中的成分,(,包括吲哚乙酸,),，促进果树圈枝,(,空中压条法,),生根成活。,6,生长发育,齐民要术,种榆白杨篇载,“,初生三年，不用采叶，尤忌捋心，捋心则科茹不长,”,，强调保护顶芽，使其保持顶端优势，成栋梁之材。,明代,沈氏农书,说,“,麦根深而胜壅，根益深而苗益肥，收成必倍,”,。,农书,(,宋代陈敷，,1149,年,),总结出水稻田由于过肥造成,“,苗茂而实不坚,”,的恶果。,田家五行,(,元末明初娄元礼,),中有精辟的论述：,“,当知稻花见日方吐，阴雨则收，正当其盛吐之时，暴雨忽至，卒不能收，被雨所伤，遂致白飒,(,白飒指瘪粒,),之患。,”,齐民要术,种枣篇记有,“,以仗击其枝间，振去狂花,”,，减少养分消耗，保持年年均衡生产。,格物粗谈,果品,(,宋代苏轼,),云,“,红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放人，得气即发，并无涩味,”,，显然是利用成熟的木瓜释放出乙烯，催熟柿果。古人当时虽不完全了解其中机理，但从,“,得气即发,”,四个字道出了催熟的关键是,“,气,”,。,齐民要术,种枣篇,“,正月一日日出时，反斧斑驳椎之。名曰,嫁枣,。不斧则花而无实，斫者子萎而落也,”,。至今我国果树产区对枣、梨、柿、李等果木所用的,“,开甲,”,、,“,割树,”,、,“,删树,”,、,“,压枣,”,、,“,刮皮,”,等技术，正是,“,嫁枣,”,法的演进。,四、植物生理学对农业做出的贡献和发展趋势,1.,植物生理学对农业做出的贡献：,著名的俄国植物生理学家季米里亚捷夫早在,20,世纪,30,年代就作出了,“,植物生理学是合理农业的基础,”,这一科学论断,。,”,植物矿质营养学说的创立为无机肥料的施用奠定了理论基础，由于化肥的大量施用使世界粮食产量急增，同时促进了肥料工业的大发展；,植物激素的陆续发现导致了植物生长调节剂和除草剂的普遍应用，给农业生产带来革命性的变革，也为农药工业的发展开辟了新天地；,自,50,60,年代开始，在光合作用与产量关系的理论指导下，植物生理学家与育种学家相结合，开创了以培育矮秆、耐肥、抗倒、叶片直立、株型紧凑的水稻、小麦品种为主要内容的,“,绿色革命,”,，使稻麦产量获得了新的突破。,50,60,年代植物细胞全能性理论的确立，使人们掌握了如组织培养、细胞及原生质体培养等高效快速的植物无性繁殖新技术，而且为植物基因工程的开展和新种质的创造提供了先决条件。,2.,发展方向：,研究层次越来越广,微观研究进入分子水平，,宏观研究生态、逆境,重点转向能量转化、信息传递、宏观生理生态,学科之间相互渗透,分子生物学的渗透，为植物生理学带来了新思想、新观点、新概念和新方法，为植物生理学注入了新的活力。,理论联系实际,研究手段现代化,但因为不同的学科有不同的研究对象和方法，有不同的研究层次，因而，当今分子生物学的发展和渗透不会取代植物生理学。,Taiz,和,Zeiger,主编的,Plant physiology(1991),一书序言中做了如下说明,“,以光合作用为例，用生物化学手段来提纯光合作用的酶，在试管中研究它们的特性；用生物物理的方法分离光合膜，在比色杯中研究它们的作用光谱；分子生物学家克隆编码光合蛋白的基因，研究它们在发育过程中的调节；而植物生理学研究上述这些组成的相互作用及其与周围环境的关系，从而在叶绿体、细胞、叶器官和整体水平上认识光合作用过程及功能,”,。这个例子说明从某种意义上说，植物生理学是植物整体的科学，正是在各个学科的相互渗透、相互交叉和配合的研究中，推动着植物生理学的不断深入。,五,、,如何学好植物生理学,第一是建立二个模型,。,一个是,抽象细胞,，一个是,抽象植物,。,细胞是植物活动的基础。抽象的细胞，只有细胞壁、细胞质、膜和液泡，以及少量的细胞器。可以将之想象为一个竹编的箱子里放一个气球。竹编的小箱子，是壁，透水又透气；气球是胞质，包括了外边的质膜和里边的液膜，气球内腔就是液泡了。将这个气球以水允满，使其与箱壁接触，就构成一个抽象的成熟植物细胞了。抽象的植物，就是一株根、茎、叶、花、果全的植物，没有名字，但可以随着你的想象适应于不同的季节。,第二是 正确把握抽象与具体的关系,。,植物生理学是研究植物生命活动规律，这本身就是一个抽象内容，是从一个个具体植物中抽象出来的共有规律。而这个所谓的共有规律又是有一定概率的。也就是说只有一定比例的植物具有这种规律，还有一部分不遵守这些规律。所以，掌握大部植物活动的共有规律是主要，这些规律引导我们去认识植物世界。当我们遇到具体植物时，首先要用这些抽象规律去解释，如果不通，就要具体植物具体分析，而分析的工具仍是不同层面的抽象规律。如果遇到现有规律都无法解释所观测到的现象时，那么恭喜你，你有重大发现了。反之，如果我们从具体植物入手，就可能一叶障目而不见泰山。,第三是重关系轻历程,。,这里的关系是指植物生命活动过程中的各种关系，包括植物与环境，植物不同部位、器官、组织、细胞及细胞器之间的关系。历程 是指各种生物化学过程。之所重关系，是因为只要关系理清了，植物生命活动规律也就明晰了。而各个生化反应历程只是各种关系中的一点，这个点是受关系所控制了。如果关系不清楚，只纠结于具体的生化反应历程，就会迷失方向，并被各种怪异而拗口的名称、符合号所困扰。,第四是重视实验,。,实验是植物生理学现象验证的过程，是多个知识点的综合应用。实验还是一个动手过程，动手过程中自然会动脑思考，加深对理论的理解。此外，实验课课前会有讲解，报告评阅之后会有讲解，也是一个理解强化的过程。,第五是理论联系实际,。,这里的理论是植物生理学理论，这里实际，是指我们自己。当遇到不易理解的植物现象时，可以借鉴我们自已的感受。如，每一个人都有一