植物生理学-绪论

植物生理学Plantphysiology※植物生理学的定义、内容和任务※植物生理学的产生和发展※植物生理学的展望绪论（Preface）一、植物生理学的定义、内容和任务1.植物生理学（Plantphysiology)定义：植物生理学是研究植物生命活动规律的一门科学。植物生命活动：（1）生长发育和形态建成（2）物质和能量转化（3）信息传递和信号转导•一年生高等植物生活史：•种子萌发→营养器官的生长→开花→结实→形成种子→最后衰老死亡•在这期间经历了光合作用，呼吸作用，水分代谢，矿质营养以及各种物质在体内的转化和运输等物质代谢和能量代谢过程（基础），在此基础上进行了生长和发育（外在表现）。为适应外界环境进行信息传递和信号转导。2植物生理学的任务认识掌握植物生命活动的基本规律，利用规律能动的促控植物生长发育，达到优质、高产、低成本的目的。二、植物生理学发展史（一）植物生理学的孕育时期（16--17世纪）是从研究植物营养问题开始的。1、柳树枝条试(VanHelment)5年后只浇雨水盛有136.1kg土壤的桶中土壤只减少了0.76kg2.3kg柳枝柳树增长到169kg2、1699年，英国人伍德沃特（J•Woodward）用雨水、河水、山泉水、混有花园泥土的水培养薄荷。3、1779年，英国化学家普利斯特利（J•Priest）发现了氧气。同时，荷兰人印根浩兹（J•Ingenhousz）进一步发现，植物只有在阳光下才能净化空气，而且只局限于绿色部分，初步建立起空气营养的观念。（二）植物生理学的奠基与成长时期18世纪-19世纪1、1840年,德国化学家李比希（J•vonLiebig）在他的《化学在农学和生理学上的应用》一书中提出施矿质肥料以补充土壤营养的消耗。成为利用化学肥料理论的创始人。2、法国学者布森格（G•Boussingault）（1802--1899）用砂培法证明，植物不能利用空气中的氮素。3、1859年，克诺普（Knop）和费弗尔（Pfeffer）的植物溶液培养成功。4、19世纪后半期，自然科学的三大发现—细胞学说、进化论和能量守恒学说为植物生理学的发展奠定了基础。5、费弗尔和凡特•霍夫（VontHoff）提出渗透理论。6、19世纪60年代，俄国科学家季米里亚捷夫证明光合作用遵从能量守恒与转换定律。俄国科学家巴赫、巴拉琴和科斯梯切夫提出呼吸作用是一种“生物燃烧”。7、19世纪末，达尔文关于植物运动的研究；对植物向性的研究导致生长素的发现。8、1882年，Sachs《植物生理学讲义》。9、1904年，费弗尔《植物生理学》。（三）植物生理学迅速发展的时期（20世纪至今）光合作用中C3、C4、CAM途径和光呼吸的发现。组织培养和细胞培养技术获得成功。植物光周期现象和光敏色素的发现。三、我国植物生理学发展概况钱崇澍（1917）《植物学公报》《钡锶和铈对水绵的特殊作用》罗宗洛，李继侗，汤佩松，娄成后1953年，中国科学院上海植物生理研究所成立现在：邓兴旺等在美华人邓兴旺（美国耶鲁大学，北京生命科学研究所所长植物分子生物学）王晓东（美国国家科学院院士,霍华德-休斯医学研究所,北京生命科学研究所所长,细胞凋亡及调控）马红（美国宾州州立大学，植物发育生物学）栾升（美国加州大学，植物信号传导）王志勇（美国斯坦福大学，植物激素作用机理和蛋白组学）杨贞标（美国加州大学，植物信号传导）许智宏(北京大学植物发育生物学)；李家洋(中国科学院植物分子遗传学)；薛勇彪(中科院遗传与发育所植物分子遗传学）；朱玉贤(北京大学植物分子生物学)；陈晓亚(中科院上海植物生理生态所植物次生代谢与分子生物学)种康(中科院植物所植物发育生物学)；左建儒(中科院遗传与发育所植物分子遗传)；武维华(中国农业大学植物抗逆生物学)；薛红卫（植物分子生物学中科院植生生态所）；张启发（植物分子生物学华中农业大学）；孙大业（植物信号转导，河北师范大学）；植物生理学是现代农业的重要理论基础当前世界面临着食物、能源、资源、环境和人口五大问题，这些问题都与生物学有关。在21世纪，作为自养生物的绿色植物在增加食物、增加资源、保护环境和改善环境中发挥着重要的、不可取代的作用。植物生理学围绕如何解决食物、能源、资源等全球性问题向宏观和微观方向深入发展。对矿质营养的研究奠定了化肥生产基础，提供了无土栽培新方法，并对合理施肥、提高作物产量做出了贡献。光合作用研究为农业生产上间作套种、多熟栽培、合理密植、矮杆化和高光效育种等提供理论依据。植物激素的研究推动了生长调节剂和除草剂的人工合成及应用，为防止器官脱落、打破休眠、控制生长、调节花果形成、插条生根、贮藏保鲜和提高产量质量开辟了新途径。春化和光周期现象的发现及研究对栽培、引种、育种有重要指导作用。植物根源信号转导的研究为节水灌溉提供新思路。组织培养技术的发展实现“细胞全能性”预言,为发展花药育种、原生质体培养、细胞杂交融合、基因导入等育种新方法提供了基础。为快速繁殖、脱除病毒和植物性药物的工业化生产提供了可靠的途径等等。以上这些成果说明农业生产实践孕育了植物生理学,而近代植物生理学的每一重大成果又使农业技术产生重大变革，产量极大提高。充分证明植物生理学现代农业的重要理论基础。四、植物生理学的展望1、研究层次越来越广2、学科之间相互渗透3、理论联系实际4、研究手段现代化★植物生理学正朝着宏观和微观两个方向发展宏观上，它与环境生物学、生态生理学等更广泛地结合，从群体、群落着眼研究植物间的相互影响，植物与环境的相互作用，自然生态系统和农业生态系统中所出现的生理问题。它在细胞和分子水平上研究植物体内的物质代谢、能量转化、信息转导、形态建成和植物抗逆性及其他生理活动的机理。幼苗生长→细胞分裂和增大→膜和壁的变化→激素及受体、酶等(植物体)(细胞)(亚细胞)(分子)微观上，以光合作用为例，用生物化学手段提纯光合作用的酶，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。植物生理学的深入研究也为分子生物学及其他学科的研究提供了重要基础如：控制番茄等果实成熟的分子生物学和基因工程研究是著名植物生理学家杨祥发在完成乙烯生物合成研究，并确定蛋氨酸循环是控制番茄乙烯生物合成和果实成熟衰老唯一调控机构的基础上而获得成功的。五、植物生理学主要期刊1、植物生理与分子生物学报（植物生理学报）2、植物学报（ActaBotanicaSinica）3、PlantJournal4、PlantCell5、PlantPhysiology6、Planta7、PlantMol.Bio.8、Science9、Nature10、Cell11、PNAS植物生理学教材：潘瑞炽主编，第六版（华南师范大学生命科学学院）参考教材：1.潘瑞炽主编，《植物生理学》(第五版），20042.王忠主编，《植物生理学》，中国农业出版社，20003.李合生主编，《现代植物生理学》，高等教育出版社，20024.《植物生理学学习指导与题解》，华中科技大学出版社，20035.张继澍主编,《植物生理学》,世界图书出版公司,2005年6.曹仪植,宋占午主编,《植物生理学》,兰州大学出版社,1999年7.武维华主编,《植物生理学》(面向21世纪教材),科学出版社,2004年8.王宝山主编,《植物生理学》(高等师范院校新世纪教材),20049.曹仪植，《植物分子生物学》北京：高等教育出版社10.张立军梁宗锁主编《植物生理学》(第一版），2007