植物生理學(xué)主講:李玲單位：合肥師范學(xué)院

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E-mail:li97ling@163.com植物生理學(xué)plantphysiology植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第1頁(yè)我們?yōu)楹我獙W(xué)習(xí)植物生理學(xué)？嗯，讓我想想……….植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第2頁(yè)衛(wèi)星圖片－－中國(guó)地圖環(huán)境危機(jī)植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第3頁(yè)江山多嬌植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第4頁(yè)

植物有趣性

豬籠草

Nepenthesmirabilis(Lour.)Druce

豬籠草在自然界豬籠草經(jīng)常平臥生長(zhǎng)，葉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分葉柄，葉身和卷須，卷須尾部擴(kuò)大并反卷形成瓶狀，可捕食昆蟲(chóng)。豬籠草含有總狀花序，開(kāi)綠色或紫色小花。豬籠草葉頂瓶狀體是捕食昆蟲(chóng)工具。瓶狀體開(kāi)口邊緣和瓶蓋復(fù)面能分泌蜜汁，引誘昆蟲(chóng)。瓶口光滑，待昆蟲(chóng)滑落瓶?jī)?nèi)，被瓶底分泌液體淹死，并分解蟲(chóng)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，逐步消化吸收。吃葷植物植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第5頁(yè)會(huì)運(yùn)動(dòng)植物

白睡蓮

NymphaeaalbaLinn伴隨太陽(yáng)落下花朵會(huì)漸漸關(guān)閉

含羞草

MimosapudicaLinn含羞草在受到外界觸動(dòng)時(shí)，葉會(huì)下垂，小葉片合閉

舞

草

Desmodiumgyrans(Linn.)DC舞草屬豆科，舞草屬當(dāng)人們對(duì)它講話(huà)或唱歌，小葉片會(huì)左右舞動(dòng)，宛如小草聽(tīng)到你聲音翩翩起舞

植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第6頁(yè)植物化學(xué)武器

生物防治

次生代謝植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第7頁(yè)你現(xiàn)在知道了嗎？植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第8頁(yè)緒論一、植物生理學(xué)定義與內(nèi)容二、植物生理學(xué)任務(wù)三、植物生理學(xué)產(chǎn)生與發(fā)展四、植物生理學(xué)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)五、植物生理學(xué)研究發(fā)展趨勢(shì)或動(dòng)向六、植物生理學(xué)學(xué)習(xí)方法植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第9頁(yè)一、植物生理學(xué)定義與內(nèi)容(一)植物生理學(xué)定義

植物生理學(xué)(plantphysiology)是研究植物生命活動(dòng)規(guī)律（、揭示植物生命現(xiàn)象本質(zhì)，及其與環(huán)境相互關(guān)系）科學(xué)。植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第10頁(yè)(二)植物生理學(xué)研究?jī)?nèi)容（植物生命活動(dòng)組成）1.生長(zhǎng)發(fā)育與形態(tài)建成

2.物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化

3.信息傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第11頁(yè)1．生長(zhǎng)發(fā)育與形態(tài)建成

生長(zhǎng)發(fā)育（growthanddevelopment）是植物生命活動(dòng)外在表現(xiàn)，它主要包含了兩個(gè)方面：一是因?yàn)榧?xì)胞數(shù)目標(biāo)增加、細(xì)胞體積擴(kuò)大而造成植物體積和重量增加——生長(zhǎng)growth；二是細(xì)胞不停分化，形成新組織、新器官，帶來(lái)一系列肉眼可見(jiàn)形態(tài)改變，即形態(tài)建成(morphogenesis），包含從種子萌發(fā)，根、莖、葉生長(zhǎng)，直到開(kāi)花、堅(jiān)固、衰老、死亡全過(guò)程——發(fā)育development。

人類(lèi)對(duì)植物生命活動(dòng)認(rèn)識(shí)正是從對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育觀察和描述開(kāi)始，所謂“春華秋實(shí)”，“春發(fā)、夏長(zhǎng)、秋收、冬藏”等等，便是人類(lèi)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律直觀認(rèn)識(shí)寫(xiě)照。植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第12頁(yè)植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第13頁(yè)2．物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化

物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化是生長(zhǎng)發(fā)育基礎(chǔ)。在植物形態(tài)改變背后，是肉眼難以觀察到物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，而物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)化又緊密聯(lián)絡(luò)，組成統(tǒng)一整體，統(tǒng)稱(chēng)為代謝(metabolism)。植物代謝活動(dòng)包含水分吸收、運(yùn)輸與散失；礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收、同化與利用；光合作用；呼吸作用；有機(jī)物轉(zhuǎn)化、運(yùn)輸與分配等方面。代謝過(guò)程歸根結(jié)底是運(yùn)行于植物體內(nèi)一系列生物化學(xué)和生物物理改變。

植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第14頁(yè)

生長(zhǎng)發(fā)育則是代謝作用綜合表現(xiàn)和最終止果。代謝作用是生命基礎(chǔ)，代謝一旦停頓，生命也就不復(fù)存在，生長(zhǎng)發(fā)育更無(wú)從談起。一些代謝步驟假如發(fā)生重大改變或遭到破壞，也必定會(huì)影響到生長(zhǎng)發(fā)育。植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第15頁(yè)3．信息傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)：感受器官“感知”環(huán)境條件物理或化學(xué)信號(hào)開(kāi)始傳遞：在許多情況下，感知信息部位與發(fā)生反應(yīng)部位往往不是同一器官，信息傳遞到反應(yīng)器官反應(yīng)：反應(yīng)器官發(fā)生反應(yīng)。

信息傳遞（messagetransportation）和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）植物無(wú)發(fā)達(dá)神經(jīng)系統(tǒng)，怎樣面對(duì)復(fù)雜多變環(huán)境？植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第16頁(yè)信息傳遞（messagetransportation）:植物感知環(huán)境信息部位將信息傳遞到發(fā)生反應(yīng)部位過(guò)程稱(chēng)信息傳遞。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）：?jiǎn)蝹€(gè)細(xì)胞水平上，信號(hào)與受體結(jié)合后，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，產(chǎn)生生理反應(yīng)。簡(jiǎn)言之信息傳遞是指環(huán)境物理或化學(xué)信號(hào)在器官或組織上傳遞，而信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是指細(xì)胞水平上傳遞。植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第17頁(yè)植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第18頁(yè)各種外部信號(hào)影響植物生長(zhǎng)發(fā)育返回植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第19頁(yè)二、植物生理學(xué)任務(wù)

植物生理學(xué)任務(wù)是研究和了解植物在各種環(huán)境條件下進(jìn)行生命活動(dòng)規(guī)律和機(jī)制，并將這些研究結(jié)果應(yīng)用于一切利用植物生產(chǎn)事業(yè)中。

植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第20頁(yè)三、植物生理學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展第一階段：植物生理學(xué)孕育階段第二階段：植物生理學(xué)誕生與成長(zhǎng)階段第三階段：植物生理學(xué)發(fā)展、分化與壯大階段植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第21頁(yè)第一階段：植物生理學(xué)孕育階段

這一階段從1627年荷蘭人凡·海爾蒙（J.B.vanHelmont）做“柳枝試驗(yàn)”開(kāi)始，探索植物長(zhǎng)大物質(zhì)起源直到

19世紀(jì)40年代德國(guó)化學(xué)家李比希（J.vonLiebig）創(chuàng)建“植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)”(minerralnutrient)學(xué)說(shuō)為止，共經(jīng)歷了200多年時(shí)間。植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第22頁(yè)增加重量起源于何處？植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第23頁(yè)英國(guó)J.Priestle（普里斯特列）（1733-1804）進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)覺(jué)氧氣Why?植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第24頁(yè)第二階段：植物生理學(xué)誕生與成長(zhǎng)階段

這一階段從1840年李比希礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)建立到19世紀(jì)末德國(guó)植物生理學(xué)家薩克斯(J.Sachs)1882年編寫(xiě)植物生理學(xué)講義》和他學(xué)生費(fèi)弗爾(W.Pfeffer)1904年出版《植物生理學(xué)》兩部植物生理學(xué)專(zhuān)著問(wèn)世為止，經(jīng)過(guò)了約半個(gè)世紀(jì)時(shí)間。植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第25頁(yè)薩克斯，J.vonJuliusvon費(fèi)弗爾（W.Pfeffer）

Sachs(1832～1897)植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第26頁(yè)薩克斯和費(fèi)弗爾在全方面總結(jié)了植物生理學(xué)以往研究結(jié)果基礎(chǔ)上，分別寫(xiě)成了《植物生理學(xué)講義》(J.Sachs,1882)和三卷本專(zhuān)著《植物生理學(xué)》(W.Pfeffer,1897),成為影響達(dá)數(shù)十年之久植物生理學(xué)經(jīng)典著作和植物生理學(xué)發(fā)展史中主要里程碑。這兩部著作問(wèn)世，意味著植物生理學(xué)終于從它母體植物學(xué)中脫胎而出，獨(dú)立成為一門(mén)新興學(xué)科。植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第27頁(yè)第三階段：植物生理學(xué)發(fā)展、分化與壯大階段

20世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)世紀(jì)，也是植物生理學(xué)快速壯大發(fā)展世紀(jì)。

20世紀(jì)以來(lái)，尤其是50年代以來(lái)，植物生理學(xué)研究在微觀、個(gè)體、宏觀三個(gè)層次上都發(fā)生了巨大改變，取得了許多重大突破。

微觀方面：

生物膜結(jié)構(gòu)與功效研究，提出并確定了膜“流動(dòng)鑲嵌”模型：以類(lèi)脂為主要成份組成雙層膜上鑲嵌著各種功效蛋白，執(zhí)行著諸如電子傳遞、能量轉(zhuǎn)換、離子吸收、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等主要生理功效。植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第28頁(yè)

在光合作用研究中,

卡爾文(M.Calvin)于50年代利用14C示蹤和紙上層析兩種技術(shù)，揭示了光合作用中CO2同化歷程,提出了著名卡爾文循環(huán)，即“光合碳循環(huán)”；

60年代以后，又陸續(xù)發(fā)覺(jué)了C4路徑、景天科酸代謝(CAM)、

光呼吸作用；因?yàn)榭焖贌晒夤庾V技術(shù)和激光技術(shù)應(yīng)用,將光合作用原初反應(yīng)研究時(shí)間跨度從毫秒級(jí)(ms,10-3s)一直縮短為皮秒(ps,10-12s)和飛秒(fs,10-15s)級(jí)；在空間跨度上，電子顯微鏡和X-射線(xiàn)衍射技術(shù)應(yīng)用，使人們視野逐步從細(xì)胞水平深入到亞細(xì)胞水平，進(jìn)而深入到生物膜和生物大分子空間三維結(jié)構(gòu)水平，分辨率到達(dá)10－10m(1/10nm)級(jí)，搞清了光合膜上許多功效性色素蛋白復(fù)合體三維立體結(jié)構(gòu)，將結(jié)構(gòu)與功效研究推向了微觀世界。植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第29頁(yè)卡爾文及其同時(shí)用來(lái)研究光合藻類(lèi)CO2固定儀器裝置植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第30頁(yè)

在植物生長(zhǎng)發(fā)育生理方面，成功地使植物組織、細(xì)胞和原生質(zhì)體在離體培養(yǎng)條件下經(jīng)過(guò)脫分化和再分化成長(zhǎng)為新植物個(gè)體。

這一成就重大意義不但在于證實(shí)了植物細(xì)胞“全能性”，而且為植物細(xì)胞工程和基因工程大力發(fā)展創(chuàng)造了條件。

植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第31頁(yè)

植物組織培養(yǎng)流程示意圖植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第32頁(yè)

菠蘿愈傷組織（callus）植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第33頁(yè)

水稻愈傷組織再生苗植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第34頁(yè)

香蕉試管苗工廠化生產(chǎn)植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第35頁(yè)

人工種子體細(xì)胞胚胎（胚狀體）+人工種皮植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第36頁(yè)萵苣種子萌發(fā)試驗(yàn)植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第37頁(yè)

自40年代至50年代末相繼發(fā)覺(jué)了植物光周期現(xiàn)象和控制光周期現(xiàn)象色素蛋白復(fù)合體——光敏色素(phytochrome)。

當(dāng)前已知受光敏色素控制生理過(guò)程不下幾十種。植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第38頁(yè)兩種類(lèi)型光敏素及其相互轉(zhuǎn)換植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第39頁(yè)

關(guān)于植物生長(zhǎng)物質(zhì)研究，從30年代首次確定生長(zhǎng)素分子結(jié)構(gòu)以來(lái)，已陸續(xù)確定了5種公認(rèn)植物激素和10余種內(nèi)源生長(zhǎng)物質(zhì)，植物激素測(cè)定方法則由最初生物判定法發(fā)展到現(xiàn)在高效液相色譜技術(shù)(HPLC)和酶聯(lián)免疫技術(shù)(ELISA)，后者靈敏度可到達(dá)10－12g。GA處理顯著促進(jìn)植株莖伸長(zhǎng)生長(zhǎng)返回植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第40頁(yè)紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第41頁(yè)

我國(guó)植物生理學(xué)發(fā)展20世紀(jì)20年代開(kāi)始，錢(qián)崇澍（植物生理學(xué)創(chuàng)始人）、李繼侗、羅宗洛、湯佩松（我國(guó)植物生理學(xué)3位奠基人）講授植物生理學(xué)、建立了植物生理試驗(yàn)室。1949年以后，植物生理研究和教學(xué)工作發(fā)展很快,在相關(guān)植物生理學(xué)各個(gè)領(lǐng)域里,都取得主要進(jìn)展?，F(xiàn)在我國(guó)植物生理學(xué)研究結(jié)果逐步靠近國(guó)際水平并在一些領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。錢(qián)崇澍植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第42頁(yè)穩(wěn)壓穩(wěn)流電泳儀

小型垂直電泳槽植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第43頁(yè)高壓液相色譜儀

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植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第44頁(yè)四、植物生理學(xué)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

植物生理學(xué)是合理農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)植物激素發(fā)覺(jué)造成了植物生長(zhǎng)調(diào)整劑和除草劑普遍應(yīng)用“綠色革命”，使稻麥產(chǎn)量取得了新突破植物細(xì)胞全能性理論確實(shí)立，組織培養(yǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展為植物基因工程開(kāi)展和新種質(zhì)創(chuàng)造提供了條件。組織培養(yǎng)植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第45頁(yè)

以下幾方面可能成為今后與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合主要研究領(lǐng)域：（一）作物產(chǎn)量形成與高產(chǎn)理論（二）環(huán)境生理與作物抗逆性（三）設(shè)施農(nóng)業(yè)中作物生理（四）植物生理學(xué)與育種學(xué)相結(jié)合

——作物生理育種工廠化育苗植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第46頁(yè)世界上最大人工氣候室-Monsanto生命科學(xué)研究中心

返回植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第47頁(yè)五、植物生理學(xué)研究發(fā)展趨勢(shì)或動(dòng)向

（一）植物生理學(xué)近三十年發(fā)展特點(diǎn)1.研究層次越來(lái)越廣（微觀；宏觀）2.學(xué)科間相互滲透3.理論聯(lián)絡(luò)實(shí)際4.研究伎倆當(dāng)代化返回植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第48頁(yè)（二）植物生理學(xué)研究發(fā)展趨勢(shì)或動(dòng)向

1、從生物大分子到復(fù)雜生命活動(dòng)——基因組學(xué)和基因結(jié)構(gòu)與功效研究

植物生理學(xué)研究整體也展現(xiàn)這么研究趨勢(shì)，在強(qiáng)調(diào)植物分子生理學(xué)同時(shí)，也在重視植物生理學(xué)與農(nóng)業(yè)和生態(tài)學(xué)結(jié)合。在已經(jīng)完成構(gòu)建水稻基因物理圖譜和遺傳圖譜基礎(chǔ)上，水稻基因組計(jì)劃實(shí)施，已進(jìn)入國(guó)際分工基因全序列測(cè)定階段，同時(shí)開(kāi)展功效基因組研究。包含水稻和擬南芥在內(nèi)各種模式植物突變庫(kù)建立，為基因功效研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第49頁(yè)2、生命能量和物質(zhì)基礎(chǔ)——代謝及調(diào)整

光合作用在植物以至在地球能量和物質(zhì)循環(huán)中占據(jù)極主要地位，因而對(duì)它研究總處于十分主要位置。當(dāng)前光合作用研究熱點(diǎn)主要集中在氧釋放和反應(yīng)機(jī)理，以及光合膜四大復(fù)合體結(jié)構(gòu)和功效上。

對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)，植物次生代謝包括許多有實(shí)用價(jià)值天然產(chǎn)物，對(duì)植物來(lái)說(shuō)，次生代謝包括眾多代謝調(diào)整、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和防衛(wèi)物質(zhì)，所以植物次生代謝研究正在受到極大關(guān)注。在美國(guó)植物生理學(xué)會(huì)組織“植物生理”年會(huì)上就有“次生代謝”專(zhuān)題，包括植物次生代謝產(chǎn)物，以及植物次生代謝分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)等內(nèi)容。

植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第50頁(yè)

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是生物與外界、生物體細(xì)胞間相互溝通一個(gè)高度復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)系統(tǒng)。生物含有多樣性，但一樣有許多共同點(diǎn)，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)就是其中之一。當(dāng)然，生物界信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)詳細(xì)細(xì)節(jié)，有許多不一樣之處，這方面研究主要包括化學(xué)和物理信號(hào)感受、胞內(nèi)第二信使系統(tǒng)、胞間信號(hào)傳遞等方面。植物激素、病原體和保衛(wèi)細(xì)胞是當(dāng)前十分活躍信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究系統(tǒng)。3、生命整體性實(shí)現(xiàn)——信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)植物生理學(xué)概述專(zhuān)題知識(shí)宣講第51頁(yè)

對(duì)植物與環(huán)境研究，也有一個(gè)從宏觀到微觀發(fā)展過(guò)程。植物對(duì)非生物脅迫反應(yīng)和適應(yīng)，一直受到研