植物生理生态学
● 绪论
植物生理生态学：研究植物与环境的相互作用和机制的一门实验科学。
研究层次：植物个体—器官—组织水平。
植物生理生态学特点：植物生态学的一个分支，主要用生理学的观点和方法来分析生态学现象。研究生态因子和植物生理现象之间的关系。
植物生理生态学主要集中在组织、器官、个体与生物环境之间的相互关系，作为对生态现象的验证和解释，同时也对微观植物生理学提供了表征验证。
● 植物与环境
环境：某一特定生物体或生物群体周围一切因素的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。
环境的本质就是生物生存和发展的资源或影响这种资源的因素。
生态因子：环境中对生物起作用的因子。对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响。
生存条件：生态因子中对生物生存环境不能缺少的生态因子的总称。
生境：特定生物个体或群体的栖息地的生态环境。
生态因子根据性质划分：
1)气候因子：温度、水分、光照、风、气压和雷电等。
2)土壤因子：土壤结构、土壤成分的理化性质及土壤生物。
3)地形因子：陆地、海洋、海拔高度、山脉走向与坡度等。
4)生物因子：包括动物、植物和微生物之间的各种相互作用。
5)人为因子：人类活动对自然的干预、影响、破坏及对环境的污染等。
植物与生态因子之间的相互关系：
1) 生态作用：生态因子对植物的结构、过程、功能、分布等产生的影响。
2) 生态适应：植物改变自身结构与过程以与其生存环境相协调的过程。3)
相互作用：植物对环境做出的响应和反馈，并影响环境的过程。（环境
小气候、土壤结构、土壤微生物、大气组分、生物链结构、协同进化、
生物多样性。）
植物对生态因子的响应和耐受性
生态幅：耐受范围上最高点和最低点之间的范围。
生物对生态因子耐受限度的调整：
1) 驯化：通过人工栽培，自然选择和人工选择，是野生植物、外来植物能适
应本地的自然环境和栽培条件成为生产或观赏需要的本地植物。
生物学意义：适应环境变化的能力。
2) 内稳态：生物系统通过内在的调节机制使内环境保持相对稳定。
内稳态通过形态、行为和生理适应实现。
3) 适应：生物对环境压力的调整过程。植物在形态结构和功能方面获得了可
遗传的改变，从而增加了对逆境的抗性。
适应方式：
—适应组合：环境条件表现出一整套协同的适应特性。
—生理适应：生物钟、休眠、生理生化变化。
影响植物生理生态的主要环境因子
光照
①绿色植物将太阳能转化成化学能储存于植物体内，这一过程是生物圈与
太阳能发生联系的唯一环节，也是生物圈赖以生存的基础。
②太阳辐射为地球上所有生命系统提供了能量来源。
③根据陆生植物对光强适应的生态类型可分为中性植物（耐阴植物）、阳
性植物（阳生植物）、阴性植物（阴地植物）。
④根据植物对日照长度的反应类型可把植物分为长日照植物、短日照植物、
中日照植物和中间型植物。
光质：光谱成分（红、橙、黄、绿、青、蓝、紫）
生理有效辐射：能被光合作用利用的太阳辐射。太阳辐射中只有可见光部分可被光合作用所利用。绿光在陆生植物光合作用中很少被吸收，称为
生理无效辐射。
光周期现象：自然界的光暗交替现象
植物的光周期反应类型
1.短日植物：在昼夜周期中日照长度短于临界值日长才能开花的植
物。
2.长日植物：在昼夜周期中日照长度大于临界值日长才能开花的植
物。
3.中日性植物：这类植物的成花对日照长度不敏感，只要其他条件
满足，在任何日照条件下都能开花。
植物光周期现象的应用：
①使花期不同的植物同时开花以杂交育种。
②采用短日照处理使树木提早休眠，增强越冬能力。
③使植物延迟开花，促进营养生长等。
④园艺上控制开花时间，便于观赏等。
⑤安排农时。
温度
①温度对植物的作用（温度的生态学意义）
1 有效积温：植物在生长发育过程中，从环境中摄取一定热量完成某
一阶段的发育。
有效积温意义：预测植物生育期；预测植物地理分布北界；制定农业
气候区划，合理安排作物。
2植物春化作用：植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象。
3去春化作用（解除春化）：植物在春化过程结束前，将其放到较高的生长温度下，低温的效果会被减弱或消除的现象。
②极端温度对植物的影响
1高温破坏生物体内的代谢过程和光和呼吸平衡，并且没有经历春化作用植物不能完成发育阶段。
2低温使植物遭受寒害和冻害，引起细胞渗透压变化，导致蛋白质变性，代谢失调。
③植物对极端温度的适应
◆ 植物对极端低温的适应
1形态上适应：芽具鳞片、体具蜡粉、植株矮小
2生理上适应：减少细胞中的水分和增加细胞中有机质的浓度
3行为上适应：休眠
◆ 植物对极端高温的适应
1形态上适应：密毛、鳞片滤光；叶色反光；叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；茎干具厚的木栓层，绝热
2生理上适应：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度；蒸腾作用旺盛
3行为上适应：关闭气孔、种子休眠
水
①水的生物学意义
◆水是植物体不可缺少的组成成分。
◆水是植物体所有代谢活动的介质。
◆水为植物创造稳定的温度环境。
◆水是光合作用的原料。
◆水影响植物分布、密度。
②生物体的水分获得与损失途径
◆ 水分的丧失途径：蒸发（蒸腾作用、扩散作用）失水，分泌失水
◆ 水分获得途径：根部吸收，叶面吸收
③生物对水因子的适应
◆ 水生植物对水因子的适应
①适应方式
—发达的通气组织；
—机械组织不发达或退化；
—叶片薄而长，以增加光合和吸收营养物质的面积。
②生态类型
沉水植物、浮水植物、挺水植物
◆ 陆生植物对水因子的适应
①适应方式
形态适应
—发达的根系；
—叶面小；
—单子叶植物中一些具扇状的运动细胞可使叶面卷曲；
—具有发达的贮水组织。
生理适应
—水分运输的动力；
—原生质的渗透浓度高。
②生态类型
湿生植物、中生植物、旱生植物
土壤（植物矿质养分的来源）
◆ 土壤是植物生长的基质和营养库。土壤提供了植物生活的空间、水
分和必须的矿质元素。
生态因子作用的特点
1) 综合性：生态因子之间相互影响、相互作用、相互制约，任何一因子的变化
都会在不同程度上引起其他因子的变化。
◆ 主导因子作用（非等价性）
主导因子：在诸多的环境因子中，有一个对生物起绝对性作用的生
态因子。
对生物起作用的诸多因子是非等价的。
2) 3) 4)不可替代性和补偿作用
不可替代性：生态因子虽非等价，但都不可缺少，一个因子的缺失不能由另一个因子代替。
阶段性作用
生物在生长发育的不同阶段需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。直接作用和间接作用
植物光合作用及其生理生态基础
光合作用：含叶绿体的绿色植物和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和碳反应，利用光合色素，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的过程。
光反应在类囊体（光合膜）上进行，碳反应在叶绿体的基质中进行。
光合作用的重要地位
①地球上最重要的化学反应
②生命的发动机
③地球生物圈形成和运转的关键环节：一切生物体和人类物质的来源；一切生物体
和人类能量的来源；一切生物体和人类氧气的来源
光合机构—叶绿体及其色素
叶肉组织
叶绿体
①光合作用的光能吸收、传递和转化过程是在类囊体膜上，具有一定分子排列
和空间构象的色素蛋白复合体以及有关的电子载体中完成的。
②光合色素：在光合作用中参与吸收、传递光能或引起原初光化学反应的色素。
高等植物和大部分藻类的光合色素是叶绿素a、b 和类胡萝卜素。
③光合色素分布在类囊体膜中，以非共价键与蛋白质结核在一起形成色素蛋白，
以吸收和传递光能。
光合作用的生理机制（原初、同化力、碳同化）
光反应包括原初反应、电子传递和光和磷酸化。
①原初反应：光合色素分子对光能的吸收、传递和转换过程。
◆反应中心色素：少数特殊状态的叶绿素a分子，它具有光化学活性，能
捕光，又能将光能转换为电能。
◆聚光色素：能吸收光能，并把吸收的光能传递到反应中心色素。大部
分叶绿素a、全部叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素。
◆光合反应中心：进行光反应原初反应的最基本的色素蛋白结构。②
电子传递与光合磷酸化（电能转化为活跃化学能的过程）
1 光系统：叶绿体中的光和色素有规律的组成许多特殊的功能单位。
1 光系统Ⅰ（PSⅠ）：颗粒较小。NADP 的还原
核心复合体：反应中心为P700
2光系统Ⅱ（PSⅡ）：颗粒较大。水的光解和放氧
核心复合体：由6 种多肽组成，反应中心为P680
2细胞色素b6f 复合体
一种多亚基蛋白，主要生理功能把PQH 类囊体腔。2
中电子传递给PC，同时将H 释放到
3 4光合链：连接两个光系统以及H
光合电子传递及其类型。
2O 和NADP 之间的传递电子物质。
电子传递：原初反应形成的高能电子沿一系列电子载体传递，在此过程中形
+
+
+
成O2、NADPH和H 和质子电动势。
◆非环式电子传递（z）：水光解产生的电子经过PSⅡ、细胞色素b
合体、PSⅠ，最终还原NADP，是主要形式。
6?复
◆环式电子传递：PSⅠ吸收光量子分离出来的电子，经过细胞色素b
合体，再经过PC 返回PSⅠ的过程
6?复◆假环式电子传递：水分解产生的电子经过PSⅡ、细胞色素b6?复合体、
PSⅠ还原O 2
的过程。（在强光下NADP 供应不足时产生）
5光合磷酸化：光在叶绿体（或载色体）中发生的由ADP 与Pi 合成ATP 的反应。
◆◆◆非环式磷酸化：光合电子传递到Fd 后与非环式电子传递偶联产生ATP 的反应。在光合磷酸化中占主要地位。
循环式光合磷酸化：光合电子传递到Fd 后与环式电子传递偶联产生ATP 的反应。
假循环式光和磷酸化：光合电子传递到Fd 后与假环式电子传递偶联产
生ATP 的反应。
+
+
+
③碳同化（二氧化碳同化）：植物利用光反应中形成的同化力，将CO
定化合物糖类的过程。2
转化为稳
1 C 3
途径（卡尔文循环）：
2 C4途径（四碳二羧酸途径）
3景天酸代谢途径（CAM途径）
2
的植物。
C 植物CAM 植物 C 植物
共同点都以卡尔文循环合成光合产物
不同点
碳同化时有一个固定CO2 的过程
光合产物在维管
束细胞中形成
光合产物在叶肉细胞中形成
两次CO 固定在
空间上隔开
两次CO 固定在
时间上隔开
2
CO
2
更高的同化CO2的组织结构和生理功能；C3植物进化出了光呼吸这一生理功能。
）
光呼吸的生理功能：消除乙醇酸的毒害、为卡尔文循环提供CO
对光合机构的破坏、减少碳损失。
④光合作用产物
2、防止强光
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合产物是葡萄糖和果糖，小麦、蚕豆等主要是蔗糖。
光合作用的生理生态响应
①光合速率：单位时间、单位叶面积吸收CO2的量或放出CO2的量。
②光补偿点：同一叶片在同一时间内，光合速率和呼吸速率相等时的光强度。
③光饱和点：光合速率开始达到最大值时的光强度。
④CO 2
补偿点：当光合速率与呼吸速率相等时外界环境中CO2浓度。
⑤CO 2
饱和点：光合速率开始达到最大值时的CO2浓度。
●植物的水分生理生态
水是生命起源的先决条件，没有水就没有生命，也就没有植物。
①水分在植物生命活动中的重要性
1束缚水：与细胞组分紧密结合而不能自由流动的水分。
2自由水：未与细胞组分相结合可以自由流动的水分。
3自由水/束缚水：比值越高，植物代谢越活跃，但抗逆性差
4水在生命活动中的作用：
◆原生质的主要成分
◆代谢过程的重要反应物质
◆植物吸收和运输物质的溶剂
◆保持植物的固有姿态
◆水有较高的比热和汽化热，有利于调节植物体的温度。
②植物细胞对水分的吸收
◆吸涨作用吸水：未成液泡细胞
◆渗透性吸水：液泡形成后（主要吸水方式。）
◆代谢性吸水：植物细胞利用呼吸作用产生的能量使水分经过质膜进入细胞的
过程。代谢性吸水只占吸水量的很少一部分。
1 水势：每偏摩尔体积水的化学势。
束缚能：不能用于做有用功的能量。
自由能：在恒温、恒压条件下能够做功的能量。
化学势：每偏摩尔物质所具有的自由能。
2渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。
细胞水势：
渗透势（溶质势）ψs：由于溶质颗粒的存在而降低的水势值，是负值。
压力势ψp：由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值，是正
9
③
衬质势ψm：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起水势降
低的值，是负值。干燥种子的水势=衬质势
3 水势的应用
◆水分总是从水势高的部位向水势低的部位运转。
◆水势差值越大，移动的越快，知道水势相等为止。
植物根系对水分的吸收
1 根部吸水区域
根部吸水的区域主要在根尖10cm处，包括根冠、根毛区、伸长区和
分生区，其中根毛区吸水能力最大。
2 根系吸水途径
◆质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙以及木质部导管等没有原
生质的部分移动。不越过任何膜，阻力小，移动快。
◆共质体途径：水分从一个细胞的细胞质通过胞间连丝进入另一个细
胞细胞质的移动过程。水分移动跨膜，阻力大，移动慢。
◆跨膜途径：水分从一个细胞进入另一个细胞，要经过两次质膜，而不
经过细胞质。
◆共质体途径和跨膜途径统称为细胞途径
◆质外体：开放性的连续自由空间，包括细胞壁、胞间隙及导管等
◆ 共质体：通过胞间连丝把无数原生质体联系起来形成的一个连续的
整体。
◆胞间连丝：贯穿胞壁的管状结构物内的连丝微管，其两端与内质网相
连接。
◆凯氏带：高等植物内皮层细胞径向壁和横向壁的木栓化和木质化的带
状增厚部分，主要功能是控制皮层和维管束之间的物质运输。
◆
3 根系吸水的动力
◆主动吸水：由根系的生理活动引起。动力为根压。
◆被动吸水（主要吸水动力）：由蒸腾作用引起。动力是蒸腾拉力。
◆ 根压：植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力。
4 影响根系吸水的土壤条件
土壤中可用水分
◆◆◆
土壤胶体能吸附一些水分。植物只能利用土壤中可用水分。
重力水：在重力作用下可通过颗粒间空隙下降水分。易流失，有害。
毛细管水：保持在土壤颗粒间毛细管内的水分。有效水。植物吸水
大部分来自毛细管水。
束缚水：与土壤颗粒、胶体紧密结合的水分。无效水。
土壤含水量：
a)最大持水量：土壤中所有孔隙完全被水所占据时的土壤含水量，
即饱和含水量。
b)田间持水量：排除重力水而保留毛细管水时的土壤含水量。
c)永久萎焉系数：植物刚发生永久萎焉时土壤中存留的含水量。
是土壤中不可用水的指标。
土壤中可用水分=田间持水量—永久萎焉系数
土壤通气状况
土壤通气不良使根系吸水量减少。
土壤温度
高温和低温均会降低根系吸水速率。
土壤溶液浓度
根部细胞的水势必须低于土壤溶液的水势。
④蒸腾作用
植物吸收的水分大部分以气体的形式逸散到体外（蒸腾作用）
蒸腾作用：水分从植物地上部分以水蒸气状态向外散失的过程。是一个生理过程，受植物体结构和气孔行为调节。
蒸腾作用的意义：
1.蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的一个主要动力。
2.蒸腾作用促进植物对矿物质的吸收和运输。
3.蒸腾作用能降低植物体和叶片的温度。
4.蒸腾作用的正常运行，气孔开放，有利于光合作用中CO2 固定。
蒸腾作用指标：
1. 蒸腾速率：植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用散失的水量。
2. 蒸腾比率：植物每消耗1Kg水时所形成的干物质克数。
3. 蒸腾系数：植物制造1kg 干物质所需水分。（蒸腾比率的倒数）
小孔扩散定律：气孔通过气孔扩散的速率，不与小孔的面积成正比而与小孔的周长成正比。
气孔运动机理：
1.淀粉—糖转化学说
2.无机离子泵学说
3.苹果酸代谢学说
影响蒸腾作用的外界因素
1.光：光促进气孔的开启，蒸腾增加
2.水分状况：足够的水分有利于气孔开放，过多的水分反而使气孔关闭。
3. 温度：气孔开度一般随温度的升高而增大，但温度过高，失水增大导致
气孔关闭。
4. 风：微风有利于蒸腾，强风降低蒸腾。
5. CO 2
浓度：
CO
2
浓度低促使气孔张开，蒸腾增强。
降低蒸腾的途径：
1.减少蒸腾面积
2.改善植物生态环境
3. 应用抗蒸腾剂
⑤植物体内水分的运输
◆ 水分运输途径
◆水分沿导管或管胞上升的机制
1.动力：根压和蒸腾拉力
2.水柱连续性—内聚力学说
内聚力：相同分子之间有相互吸引的力量。
●植物矿质营养
植物对矿物质的吸收、转运和同化，统称为矿质营养。
①植物必需的矿质元素和确定方法
灰分元素：构成灰分中各种氧化物和盐类的元素，他们直接或间接来自于土壤矿
质，故又称为矿质元素。
植物必需元素：植物正常生长发育必不可少的元素。
判断某种元素是否必需元素的三条标准：
◆不可缺少性：缺乏该元素时，植物生长发育明显受到抑制，以致不能完成生
活史。
◆不可替代性：缺乏该元素所引起的症状只能加入该元素才能预防和恢复，其
他元素不能替代。
◆直接功能性：该元素对植物生长发育的影响是由该元素的直接作用，而不是
间接作用造成的。
必需元素的主要生理功能
◆作为活细胞结构的物质组成部分
◆作为能量转换过程中的电子载体
◆作为活细胞电化学平衡的重要介质，稳定细胞质的电荷平衡
◆作为活细胞的重要渗透物质调节细胞的膨压
◆作为细胞的信号转导信使。
②植物对矿质元素的吸收
现一般认为，不同的矿质元素的主要根系吸收区域是不同的，并且不同的植物对
同种矿质元素的吸收部位也有所不同。
③根系吸收矿质元素的过程
矿质元素被吸附在根组织细胞表面。→经质外体或共质体途径进入根的木质部导管。→随木质部汁液在蒸腾拉力和根压的作用下运输至植物的地上部
分。→到达需要的部位，如叶片、花、果实等
④根系吸收矿质
矿质元素必须溶于水中才能被吸收，随水一起进入根部自由空间。
由于矿质的吸收形成水势差，这是吸水的动力。
植物对同一种盐的不同离子吸收的差异：
◆ 生理碱性盐：由于植物对离子的选择性吸收而使环境PH升高的盐类。
◆ 生理酸性盐：由于植物对离子的选择性吸收而使环境PH下降的盐类。
◆ 生理中性盐：植物对盐类的阴阳离子吸收的速率和数量很接近，并不
改变环境的PH。
细胞吸收溶质的方式和机理
◆主动转运：细胞利用代谢能量将溶质吸收或排出细胞的过程。
◆被动转运：由于扩散作用或其他物理过程而进行的溶质跨膜运转。◆
离子通道运输：由细胞质磷脂双层膜内在蛋白构成的孔道结构。◆ 载
体运输：离子载体指能运载溶质的膜蛋白。通过载体蛋白构象的变
化透过质膜，把分子或离子释放到质膜另一侧。
◆离子泵运输：质膜上存在ATP 酶，能催化ATP 水解释放能量，驱动离
子运转。
◆胞饮作用：细胞通过膜的内折从外界直接摄取物质进入细胞的过程。影
响根系吸收矿质元素的因素
◆土壤温度：在一定范围内，根系吸收矿质元素的速度随土壤温度的升高
而加快，但超过一定温度时，吸收速度反而下降。
◆土壤通气状况：通气良好时土壤含氧量较高，根系呼吸代谢旺盛，根吸
收矿质元素速度较快。
◆土壤溶液矿质元素的浓度：在土壤中各种矿质元素的浓度较低时，根
系吸收矿质元素的速度随着矿质元素浓度的增加而增加。但当矿质元
素达一定浓度时，浓度再增加也不会提高吸收速度。
◆土壤酸碱性：在一定的pH 范围内，阳离子的吸收速率随土壤pH 升高
而加速，而阴离子的吸收速率则随土壤pH的增高而下降。
矿质元素运输途径
◆矿质元素被根系吸收进入木质部导管后，随蒸腾流沿木质部向上运输。
（主要途径）。
◆存在部分矿质元素发生横向运输至韧皮部的途径。
◆叶片吸收的离子在茎部向上和向下运输的主要途径是韧皮部。有些矿主
元素能从韧皮部横向运输到木质部继而上下运输。
● 植物生长发育生理生态
①植物生长发育相关概念
1生命周期：生物体从发生到死亡所经历的过程。
2形态发生（形态建成）：生命周期中呈现的个体及其器官的形态结构的形成过程。
3生长：在生命周期中，生物的细胞、组织和器官的数目、体积或干重的
②③
不可逆增加的量变过程。
4分化：从一种同质的细胞类型转变成形态结构和功能与原来不相同的异质细胞类型的过程。
5发育：植物一生过程中细胞、组织、器官或整体在形态、结构和功能上的有序变化过程。包含了生长和分化的综合表现。
种子萌发：干种子从吸水到胚根（或胚芽）突破种皮期间所发生的一系列生理生化变化过程
实质：完成植物由异养到自养的转变。
◆ 种子休眠（生理休眠）：成熟的植物种子即使在适宜的外界环境条件
仍不能萌发的现象。
种子生理休眠的原因：种皮（果皮）限制；未完成后熟作用；抑制物
质存在。
◆ 种子萌发的外界条件
i.水分（必要条件）
i i.温度
i i i.氧气
i v.光照
植物生长发育的特点
◆ 周期性：植物的器官及整个植株的生长速率随昼夜、季节发生着有规
律变化的现象。
a) 昼夜周期性：植物在一天中的生长速率呈现出明显的周期性。b)
季节周期性：植物在一年中生长随季节的变化呈现出一定的周期性。
c)植物生长大周期或称大生长期：植物器官或整个植株的生长速率
表现出“慢—快—慢”的基本规律。
d)生物钟（生理钟）：生物生命活动的内源性昼夜节奏现象。
◆相关性：植物在生长过程中，各器官间既相互促进又彼此制约的现象。
a)地下部分和地上部分的相关性
b)主茎和侧枝的相关性—顶端优势
植物顶芽生长始终占优势，而侧芽生长受抑制的现象（主根和侧
根也存在顶端优势）。
c)营养生长和生殖生长的相关性
④植物成花生理生态
◆ 植物开花程序
1)成花诱导;经某种信号诱导后，特异基因启动，使植物改变发育进
程。
2)成花启动：分生组织在形成花原基前后发生的一系列反应，以及
分生组织辨认花原基的过程。
3)花发育：花器官的形成和生长。
◆ 花器官形成及其生理
成花决定态：植物经过一定时期的营养生长后，感受到外界信号产生
成花刺激物，成花刺激物被运输到茎端分生组织从而产生一系列诱导
反应，使分生组织进入一个相对稳定的状态。
植物的衰老：植物的器官或整个植株的生理功能的衰退。
衰老的生物学意义：不仅能使植物适应不良环境条件，而且对物种进
化起到重要作用。
植物器官的脱落：植物细胞、组织或器官脱离母体的过程。分为正常
脱落、生理脱落和胁迫脱落。
● 植物的逆境生理生态
①②③植物逆境以及抗逆的生理基础
◆ 逆境与植物的抗逆性
逆境（胁迫）：对植物生长和发育不利的各种环境因素的总称。
植物对逆境的适应方式分为避逆性和抗逆性。
避逆性：植物整个生长发育过程不与逆境相遇，而是在逆境到来之前
已完成其生活史。
耐逆性：植物处于逆境时，通过自身的生理生化变化来阻止、降低或
修复由逆境造成的损伤，使其仍保持正常的生理活动。
御逆性：植物通过特定的形态结构使其具有一定的防御环境胁迫能力，在逆境下各种生理过程仍保持正常状态。
光合作用变化：各种逆境条件都可导致光合作用降低。
呼吸作用变化：逆境条件下呼吸速率有事会出现升高现象，但很快下
降。呼吸代谢途径也会发生改变，不利于ATP合成。
物质代谢紊乱：逆境条件下，合成作用减弱，分解作用加强
植物光胁迫（光合作用的光抑制和光破坏）
光抑制：强光造成光和功能下降的过程。
光破坏：过剩的光能不能及时有效地排散时，对光合机构造成不可逆的伤害。植物防御光破坏的措施：减少对光能的吸收；增强代谢能力；增加热耗散。光合机构处理过剩激发能的方式：
1.天线热耗散：依赖于叶黄素循环的热耗散。
2.反应中心耗散：通过PSII反应中心的可逆（或不可逆）失活，使一部分PSII 反应中心由原来的光能转化中心变为过剩光能耗散中心。会使部分PSII
复合体受到暂时或永久性损伤。
3.状态转换：光合机构通过可逆磷酸化，调节PSII捕光色素复合体的捕光量，从而实现激发能在两个光系统间均衡分配。
4.活性氧清除。
低温胁迫与植物抗寒性
低温对植物的伤害称为寒害，植物对低温的适应性或抵抗能力称为抗寒性，
寒害可分为冷害和冻害。
◆ 冷害：冰点以上的低温对植物造成的伤害。
冷害时植物体内的生理生化变化
1.细胞膜系统受损
2.根系吸收能力下降
3.光合作用减弱
4.物质代谢失调
◆ 冻害：冰点以下的低温对植物造成的危害。
冻害的类型及危害
1. 细胞间隙结冰伤害
i.
ii. iii.
使原生质脱水：造成蛋白质变性和原生质不可逆的凝固变性。 机械损伤：胞间的冰晶不断增大，对周围的细胞产生机械性
的损伤。
融冰伤害：当温度骤升时，冰晶迅速融化，可能造成撕裂损
伤。 2.
胞内结冰伤害 i.
ii.
iii.
环境温度骤降时，不仅细胞间隙结冰，细胞内也会同时结冰。 细胞内冰晶体积小、数量多，不可逆地破坏生物膜、细胞器 和基质结构。
原生质结构的破坏必然导致代谢紊乱和细胞死亡。 ④ 热害与植物抗热性
热害：由高温引起植物伤害的现象。
高温对植物的危害：
i.
ii.
直接伤害：高温直接影响组成细胞质的结构 简介伤害：高温引起细胞大量失水，进而引起代谢异常。 ⑤ 植物的抗旱性
干旱：当植物耗水大于吸水时，组织内水分亏缺。出现过度水分亏缺现象时， 称为干旱。
旱害：土壤水分缺乏或大气相对湿度过低对植物造成的危害。其核心是导致 原生质脱水。
旱害对植物的危害：
i.
ii.
iii.
细胞膜结构遭到破坏，代谢紊乱 光合作用减弱 生长受到抑制 iv. 破坏了正常代谢过程。
⑥ 植物的抗涝性
涝害：水分过多对植物产生危害。
涝害机理：1. 缺氧导致无氧呼吸，产生乙醇等有害物质；2. 缺氧促进产生乙 烯，出现叶片脱落，偏上生长等现象。
⑦ 盐害与植物的抗盐性
盐害：土壤中可溶性盐过多，对植物生长发育产生危害。
盐分过多对植物的危害:
i . 渗透胁迫：由于高浓度的盐分降低了土壤水势，使植物不能吸水，甚至
体内水分外渗。
i i . 离子失调与单盐毒害：盐碱土中 Na 、Cl 、 Mg 、SO 4 等含量过高，会
引起 K 、HPO 4 或 NO 等离子的缺乏。Na 浓度过高时，植物 对 K
的吸 收减少，同时也易发生 Ca 的缺乏症。
i i i . 氧化胁迫及代谢紊乱：
a ) 膜透性改变：细胞膜渗漏增加，植物细胞膜选择透性降低。
b ) 光合作用下降：盐分过多使 PEP 羧化酶和 RuBP 羧化酶活性降低，
叶绿体趋于分解，叶绿素和类胡萝卜素的生物合成受干扰，气孔
+ - 2- 2- + 2- 3- + + 2+
关闭，光合作用受到抑制。
景观生态学 一.名词解释 1.景观：是一个由不同土地单元镶嵌组成，具有明显视觉特征的地理实体：它处于生态系 统之上、大地理区域之下的中间尺度：兼具经济、生态和文化的多重价值。 2.斑块：是外观上不同于周围环境的相对均质的非线性地表区域。 3.斑块化：是指斑块空间格局及其变异，通常表现在斑块大小，内容，密度，多样性，排 列状况，结构，和边界特征等方面。 4.廊道：是指不同于两侧基质的狭长地带，可以看作是线状或带状的斑块。 5.基质：景观中面积最大、连通性最好的景观要素类型，如广阔的草原、沙漠等 6.景观异质性：景观要素及其属性在空间上的变异性，或者说景观异质性是景观要素及其 属性在空间分布上的不均匀性和复杂性。 7.景观空间格局：一般指大小和形状不一的景观斑块在空间上的配置 8.景观多样性：指由不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间结构和功能方面的 多样性和变异性，反映的是景观的复杂程度。 9.内缘比; 斑块内部与外侧边缘带的面积之比 10..网络：网络通常由结点和连接廊道构成分布在基质上 11.干扰：系统中一个偶然发生的不可预知的事件，是在不同时空尺度上发生的现象（不 用背） 12.景观破碎化: 是指由于自然或人为因素的干扰所导致的景观由简单趋于复杂的过程，即 景观由单一、均质和连续的整体趋向于复杂、异质和不连续的斑块镶嵌体的过程 13.景观连接度：是描述景观中廊道或基质在空间上如何连接和延续的一种测定指标。 14.生态流：景观中物质、能量和物种在景观要素之间的流动 15.meta种群：同种的局域种群在不同斑块上分布的总和 16.景观生态分类：根据生态系统内部水热状况的分异物质能与能量交换形式的差异以及反 映到自然要素和人类活动的差异，按照一定的原则、依据、指标，把一系列相互区别、各具特色的景观生态类型进行个体划分和类型归并，揭示景观的内部格局、分布规律、演替方向。（未知） 17.景观生态规划：指运用景观生态学原理，一区域景观生态系统整体优化为目标，在景观 生态分析、综合和评价的基础上，建立区域景观生态系统优化利用的空间结构和模式。 18.最佳的景观结构：含有细粒区域的粗粒景观最有利于获得大型斑块带来的生态效应，也 有利于包括人类在内的多生境物种生存，并能提供比较全面的环境资源和条件，具备了粗粒和细粒的有点 二.填空 19.景观要素的三种类型：斑块、廊道、基质 20.斑块的分类：干扰斑块、残存斑块、环境资源斑块、引进斑块 21.廊道的类型：A）按起源可分为：环境资源廊道、干扰廊道、残存廊道、引进廊道 B）按宽度分：线状廊道、带状廊道 C）按构成分：绿道、蓝道、灰道、暗道、明道、（必考） 22.廊道的功能：生境、通道、过滤、源和汇 23.基质的判断依据（标准）：相对面积、连接度、动态控制 24.基质的特征: 连接度、狭窄地带、孔隙度 25.景观异质性形成原因：环境资源的异质性、干扰、生态演替 26.Forman景观格局的分类：均匀分配格局、聚集型分布格局、线状分布格局、 平行格局、特定组合或空间联结
植物生理学的发展 植物生理学是研究植物生命活动规律的生物学分支学科，其目的在于认识植物的物质代谢、能量转化和生长发育等的规律与机理、调节与控制以及植物体内外环境条件对其生命活动的影响。包括光合作用、植物代谢、植物呼吸、植物水分生理、植物矿质营养、植物体内运输、生长与发育、抗逆性和植物运动等研究内容。 现在普遍认为植物生理学起源于16世纪荷兰人J.B van Helmont所做的实验来研究植物营养本质。随后植物生理学的发展大约经历了三个阶段。 一：18-19世纪，光合作用的概念具有雏形，其发现彻底动摇了植物营养的腐殖质理论。植物生理学开始孕育。 二：这一阶段大约经历了半个多世纪，十九世纪的三大发现，细胞学说、能量守恒定律和生物进化理论有力地推动了植物生理学的发展。在植物矿物质研究，渗透现象，光合作用，呼吸作用，生长发育生理方面取得了一些列的成就。十九世纪末二十世纪初，随着《植物生理学讲义》和《植物生理学》的出版。植物生理学正式从植物学和农业科学中分离出来，成为了一门单独的科学。 三：二十世纪随着科学技术的飞速发展，植物生理学也取得了很多成就电子显微技术，X 衍射技术，超离心技术，色层分析技术，膜片钳技术等成为研究的有力工具。二十世纪五十年代，随着DNA分子双螺旋结构的揭示和遗传密码子的发现，催生了分子生物学。在分子生物学的帮助下。植物生理学的研究开始向微观方面发展。 植物生理学现在所遇到的最大挑战普遍认为来自分子生物学。随着分子生物学的发展，植物的许多生理活动都可以用分子生物学的方式来解释。但是分子生物学只能解释一部分的问题，却不能解释所有的问题。 植物生理学的发展趋势一般概括为以下几个方面： 一：植物生理学内容的扩展以及和其他学科的交叉渗透。如计算机科学在植物生理学中营养和数学模拟研究某些生理问题，逆境生理方面与生态学和环境科学的交叉等。这种交叉渗透大大扩展了植物生理学的研究范围。 二：机理研究的深入和调控探讨的兴起。由于分子生物学的迅速发展，植物生理学已经可以在细胞和分子水平上去研究植物的生理活动。许多重要功能蛋白如RUBP羧化酶、光敏色素蛋白及钙调素等研究都是成功的范例。关于生命活动的调节也在不断的深入。 三：现代生命科学已经进入到两极分化与趋同的时代。在微观和宏观上不断深入并且相互融合。植物生理学也将符合这一趋势，不断重视从分子到到群体的不同层次的研究。 四：植物生理学的应用范围不断扩大。随着植物生理学研究内容的不断扩大。其应用范围也从农业林业扩大到环境保护，资源开发，医药，轻工业和商业等方面。并且在食品行业会有更大的应用。 随着植物生理学的不断深入研究，其应用范围肯定是越来越广的。 参考文献 1：魏小红，龙瑞军论现代科学技术革命对植物生理学发展的影响甘肃科技纵横 2：王晶赵文东甄纪东植物生理学作用于发展农机化研究 3：余小平植物生理学面临的挑战及发展趋势陕西师范大学积继续教育学报（西安）
绪论 一、教学大纲基本要求 通过绪论学习，了解什么是植物生理学以及它主要研究的内容、了解绿色植物代谢活动的主要特点；了解植物生理学的发展历史；了解植物生理学对农业生产的指导作用和发展趋势；为认识和学好植物生理学打下基础。 二、本章知识要点 三、单元自测题 1．与其他生物相比较，绿色植物代谢活动有哪些显著的特点？ 答：植物的基本组成物质如蛋白质、糖、脂肪和核酸以及它们的代谢都与其他生物（动物、微生物）大同小异。但是，植物本身的代谢活动有一些独特的地方，如：①绿色植物代谢活动的一个最大特点，是它的“自养性”，绿色植物不需要摄取现成的有机物作为食物来源，而能以太阳光能作动力，用来自空气中的C02和主要来自土壤中的水及矿物质合成有机物，因而是现代地球上几乎一切有机物的原初生产者；②植物扎根在土中营固定式生活，趋利避害的余地很小，必须能适应当地环境条件并演化出对不良环境的耐性与抗性；③植物的生长没有定限,虽然部分组织或细胞死亡，仍可以再生或更新，不断地生长；④植物的体细胞具全能性，在适宜的条件下，一个体细胞经过生长和分化，就可成为一棵完整的植株。 因此作为研究植物生命活动规律以及与环境相互关系的科学--植物生理学在实践上、理论上都具有重要的意义，是大有可为的。 2．请简述植物生理学在中国的发展情况。 答：在科学的植物生理学诞生之前，我国劳动人民在生产劳动中已积累并记载下了丰富的有关植物生命活动方面的知识，其中有些方法至今仍在民间应用。 比较系统的实验性植物生理学是20世纪初开始从国外引进的。20世纪20～30年代钱崇澍、李继侗、罗宗洛、汤佩松等先后留学回国，在南开大学、清华大学、中央大学等开设了植物生理学课程、建立植物生理实验室，为中国植物生理学的发展奠定了基础。1949年以后，植物生理的研究和教学工作发展很快,设有中国科学院上海植物生理研究所(现改名为中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所)；各大地区的植物研究所及各高等院校中，设有植物生理学研究室（组）或教研室(组)；农林等部门设立了作物生理研究室（组）。中国植物生理学会自1963年成立后,已召开过多次全国性的代表大会，许多省、市、自治区陆续成立了地方性植物生理学会。中国植物生理学会主办了《植物生理学报》(现改名《植物生理与分子生物学学报》)和《植物生理学通讯》两刊物，北京植物生理学会主办有不定期刊物《植物生理生化进展》。 中国植物生理学会会员现在已发展到5000余人，植物生理学的研究队伍在不断壮大，在有关植物生理学的各个领域里,都开展了工作，有些工作在国际植物生理学领域中已经占有一席之地。目前在中国植物生理学主要研究方向有：①功能基因组学研究：水稻及拟南芥的突变群体构建，基因表达谱和DNA芯片，转录因子，细胞分化和形态建成。②分子生理与生物化学研究：光合作用，植物和微生物次生代谢，植物激素作用机理，光信号传导和生物钟，植物蛋白质组学研究。③环境生物学和分子生态学研究：植物-昆虫相互作用，植物－微生物相互作用，共生固氮，植物和昆虫抗逆及对环境的适应机制，现代农业，空间生物学。④基因工程与生物技术：植物遗传转化技术，优质高抗农作物基因工程，植物生物反应器等。 为了更好地适应当今植物生理学领域的发展趋势，中国植物生理学界的广大科技工作者将继承和发扬老一辈的爱祖国、爱科学的优良传统，将分子、生化、生物物理、遗传学等学科结合起来，在植物的细胞、组织、器官和整体水平，研究结构与功能的联系及其与环境因素的相互作用等，以期在掌握植物生理过程的分子机理，促进农业生产、改善生态环境、促
生态学单选 1.生态学按其性质一般分为（D) A.理论生态学 B.草原生态学 C.环境生态学 D.理论生态学与应用于生态学 2.生态系统的结构包括：（B) A.特种结构、时空结构 B.特种结构环境结构 C.特种结构、时空结构、营养结构 D.营养结构、生物结构 3.种群波动的密度调节主要为（A) A.种间调节、食物调节 B.种内调节、食物调节 C.种间调节、种内调节 D.环境调节、食物调节 4.群落演替换主要原因是：（B) A.原生演替、次生演替 B.外因演替、内因演替 C.外因演替、原生演替 D.内因演替、次生演替 5.就植物来说，其生态型包括（A) A.气候生态型、土壤生态型、生物生态型 B.养分生态型、温度生态型 C.植物生态型、生物生态型、微生物生态型 D.环境生态型、生物生态型 6.从整个生物圈的观点出发，生物化学循环可分为：（D) A.地质大循环、生物小循环 B.生物小循环、沉积型循环 C.气象型循环、地质大循环 D.沉积型循环、气象型循环 7.根据污染的环境，可分为的类型是：（D) A.化学污染、物理污染、生物污染 B.大气污染、水域污染、重金属污染 C.重金属污染、土壤污染、生物污染 D.大气污染、水域污染、土壤污染 8.根据物质循环的范围不同，生物地球化学循环可分为（B) A.生物小循环和气相型循环 B.微生物小循环和地质大循环 C.气相型循环和沉积型循环 D.气相型循环和地质大循环 9.下列关于生活型的说法不正确的是（B) A.是种以上的分类 B.是生理生态特征不同的基因型类群 C.长期生活在不同自然条件下 D.郑重从形态外貌上进行区分 10.生物各个生长发育期或某一阶段内，高于生物学最低温度值以上的昼夜温度总和，称为某生物或某发育阶段的（A) A.活动积温 B.有效积温 C.积温 D.热量 11.在全日照下生长，但也能忍受适度的荫蔽，这种植物称为（C) A.阴性植物 B.阳性植物 C.耐阴植物 D.中日照植物 12.自然环境中，对生物生存不可缺少的因子称为（B) A.生态因子 B.生存因子 C.资源因子 D.气候因子 13.根据起始基质的性质演替可分为（A) A.原生演替和次生演替 B.发生演替、内因发生演替和外因生态演替 C.快速演替、长期演替和世纪演替 D.自养性演替和异养型演替 14.生物生态适应对策中，r-对策者（C) A.生活期长 B.个体大 C.通常占据临时性生境 D.生殖耗费少 15.生物种所具有的繁殖后代、延续种族的能力称为（B) A.遗传力 B.繁殖力 C.配合力 D.增长力 16.种群在实际条件下，出生率随种群大小、组成和生存条件不同而变化，称为（B) A.生理出生率 B.生态出生率 C.最大出生率 D.绝对出生率 17.人工栽培生物种群在空间分布多属于（C)
植物生理学研究技术 长江大学农学院植物生理教研室 2004年8月
实验一植物组织水势的测定（小液流法）植物体内的生理生化活动与其水分状况密切相关，而植物组织的水势是表示植物水分状况的一个重要生理指标。目前，植物组织水势的测定主要有几种方法：小液流法、折射仪法、压力室法、露点法、热电偶法。前两种方法虽然简便，但精确性差。压力室法较适于测定枝条或叶柄导管的水势。露点法、热电偶法较适宜测定柔软叶片的水势，且精确度高，可在一定范围内重复测定叶片的水势，是较好的水势测定方法。植物的水势可作为制定灌溉的生理指标。 一、实验目的 通过实验，掌握用小液流法测定植物组织水势的原理和方法。 二、实验原理 水势代表水的能量水平，水总是从水势高处流向低处。水进入植物体内并分布到各组织器官中的快慢或难易由水势差来决定，水势越高，植物组织的吸水能力越差，而供给水能力越强。当植物组织与一系列浓度递增的溶液接触后，如果植物组织水势大于（或小于）外液的水势，则组织失水（或吸水），使外液浓度变低（或变高），密度变小（或变大）。如果植物组织的水势等于外液的水势时，植物组织既不失水也不吸水，外液浓度不变。当取浸泡过植物组织的溶液的小滴（亦称小液流，为便于观察应先染色），分别放入原来浓度相同而未浸泡植物组织的溶液中部时，小液流就会因密度不同而发生上升或下沉或不动的情况。小液流在其中不动的溶液的水势（该溶液为等渗浓度），即等于植物组织的水势。 三、实验材料、设备及试剂 1. 材料：植物叶片；马铃薯块茎等。 2. 仪器设备：试管；小瓶；小塞子；打孔器(直径0.5㎝)；尖头镊子；移液管（1ml、5ml、 10ml）；注射针钩头滴管；刀片。 3. 试剂：1mol·L－1蔗糖液；甲烯蓝粉。 四、实验步骤 1. 系列糖浓度配制 1.1 取干燥洁净试管6支，贴上标签，编号，用1mol·L－1蔗糖母液配成0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、 0.30 mol·L－1浓度的糖液，各管总量为10ml，并塞上塞子（防止浓度改变），作为甲组。 1.2 另取干燥洁净的小瓶6个，标明0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30mol·L－1浓度,分别从甲组取相应浓度糖液1ml盛于小瓶中，随即塞上塞子，作为乙组。 2. 取样及测定 2.1选取生长一致的叶片，用直径为0.5cm的打孔器钻取圆片，在玻璃皿内混匀，然后用镊子把圆片放进乙组小瓶中，每瓶放15～20片，（若采用植物块茎如马铃薯，先用打孔器钻取圆条，然后切成约1mm厚圆片，每瓶放5片），立即塞紧塞子，放置40min左右，其间轻轻摇动几次，以加速平衡。2.2到预定时间后，各小瓶加入几粒甲烯蓝粉染色，摇匀，取6支干燥洁净的注射针钩头滴管，分别从乙组中取出溶液，插入甲组原相应浓度蔗糖溶液的中部，轻轻挤出钩头滴管内的溶液，使成小液滴，并小心地抽出钩头滴管（注意勿搅动溶液），注意观察那些管的小液滴往上移动，那些管的小液滴往下
1.什么是植物生理生态学植物生理生态学的研究内容是什么 答：定义：主要是用生理学的观点和方法来分析生态学现象。 研究生态因子和植物生理现象之间的关系。 研究内容：1.植物与环境的相互作用和基本机制。 2.植物的生命过程 （水分、矿物质） 3.环境因素影响下的植物代谢作用和能量转换。如光强、二氧化碳 4.有机体适应环境因子变化的能力。如温度胁迫（冷害、冻害、干旱） 二.什么是物候现象 物候现象：植物长期适应一年中温度、水分的节律性变化，形成的与之相适应的发育节律。 三、按照环境的空间尺度，环境可分为哪些类型 1.全球环境（大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈） 岩石圈：地球表面坚硬的外壳。海洋型（厚）大陆型（33km厚） 土壤圈：覆盖在岩石圈表面并能生长植物的疏松层。 生物圈：在大气圈、岩石圈、水圈、土壤圈等界面上的生物有机体，构成一个具有生命的、再生能力的生命圈层。 2.区域环境：指占有某一特定地域空间的自然环境。尺度为大洲、大洋。 3.群落环境：即群落附近的环境，如群落所在的山体、平原及水体等。
4.种群环境：即种群周围的植物和非植物环境。 5.植物个体环境：接近植物个体表面或表面不同部位的环境。 植物生理生态学研究的环境尺度一般是指植物个体环境。 四.按照人类影响程度，植物个体环境可分为哪些类型 1.人工环境 2.自然环境：未受人类干扰或干扰少 3.半自然环境：人类干扰较强或部分为人类建造 五、什么是生态因子 环境因子：构成环境的各种因素。 生态因子：对生物的生长发育具有直接或间接影响的外界环境要素（食物、热量、水分、地形、气候等）。所有的生态因子构成生物的生态环境。 六、按照生态因子的组成性质分为哪些类型 按照组成性质分为： 1.气候因子：光、温、水、气（风、O2） 2.土壤因子:土壤的物理、化学特性、土壤肥力 3.生物因子：动物、植物、微生物 4.地形因子：高原、山地、平原 5.人为因子：其影响超出了所有自然因子 其他： 按照组成性质分为： 1.稳定因子：质和量不随时间变化的因子，如地心引力、太阳辐射常数 2.变动因子:质和量随时间变化的因子，如气候的日变化、四季变化、风、降水
《植物生物技术》课程教学大纲 一、课程基本情况 课程名称（中文）：植物生物技术 课程名称（英文）：Plant Biotechnology 课程代码： 学分：2 总学时：40 理论学时：32 实验学时；8 课程性质：学科专业课 适用专业：园艺 适用对象：本科 先修课程：植物学、植物生理学、生物化学、花卉学 考核方式：考查、闭卷平时成绩30% ，期终考试70% 教学环境：课堂、多媒体，实验室 开课学院：生态技术与工程学院 二、课程简介（任务与目的）（300字左右） 通过本课程的学习，要求学生掌握植物组织培养植物基因工程的基础知识、基本理论和基本技术。重点是植物的快速繁殖技术和组培苗工厂化生产技术。 三、课程内容及教学要求1 （一）植物组织培养 1、植物组织培养的基本条件和一般技术 2、植物离体快繁技术 3、植物组织培养苗的工厂化生产技术 4、园林观赏植物的组织培养技术 要求掌握植物组织培养的实验室设置及基本操作；重点是植物的快速繁殖技术和组培苗工厂化生产技术。 （二）植物细胞工程 1、原生质体培养 2、原生质体融合 3、胚性愈伤组织的获得及植株分化 掌握体细胞杂交的原理及基本操作 1主要描述课程体系结构、知识点、重点难点及学生应掌握的程度等。
（三）植物基因工程 1、植物基因的克隆 2、植物表达载体的构建 3、植物基因转移技术 4、转基因植物的检测 5、转基因植物的遗传 6、转基因植物的安全性评价 掌握基因工程的基本原理及基本操作 四、教学课时安排 五、课内实验 六、教材与参考资料 《植物生物技术》张献龙、唐克轩主编，科学出版社，2004 《植物生物技术》许智宏主编，上海科学出版社， 1997 《植物组织培养教程》李浚明编译，中国农业大学出版社，2002. 《植物细胞组织培养》刘庆昌等主编，中国农业大学出版社，2003 . 《观赏植物组织培养技术》谭文澄等主编，中国林业出版，1991.
第十一章植物的生殖生理Reproductive physiology in plant [学习要求] 掌握春化作用的概念、反应类型、植物通过春化的条件、春化作用的机理以及春化作用在农业生产上的应用。掌握光周期现象的发现和光周期类型、光周期诱导的机理、光敏色素在成花诱导中的作用以及光周期理论在农业生产上的应用。理解成花诱导的多因子途径和花形态发生中的同源异形基因和ABC模型；了解花生长发育所需的气象条件、栽培条件和生理条件，了解植物的性别表现。了解花粉的寿命和贮存，柱头的生活能力，以及外界条件对授粉的影响；掌握植物柱头的生理特性、授粉受精的过程、授粉受精所需的条件及生理生化变化；掌握被子植物中存在的两种自交不亲和性及其特点，了解克服不亲和的方法。 [重点和难点] 本章重点有植物通过春化的条件、春花作用的部位、春化作用的机理以及春化作用在农业生产上的应用（春化处理、调种引种和控制花期等），光周期现象类型、光周期的感受部位、诱导的机理以及光周期理论在农业生产上的应用（引种、育种、控制花期、调节营养生长和生殖生长等），花器官形成的ABC模型和性别表现，受精引起的代谢变化及自交不亲和性。难点为春化作用的机理、光周期诱导的机理、光敏色素在成花诱导中的作用、性别分化与表达的一般规律及其调控和自交不亲和性的机制。 [知识要点] 10．1 幼年期Juvanility 种子植物的生命周期，要经过胚胎形成、种子萌发、幼苗生长、营养体形成、生殖体形成、开花结实、衰老和死亡等阶段。通常将植物达到花熟状态之前的营养生长时期称为幼年期，处在幼年期的植物不能诱导开花。在果树上又叫童期。幼年期时间长短因植物种类而异，大部分木本植物的幼年期为几年甚至三四十年，草本植物比较短只需要几天或几星期，有的植物根本没有幼年期，因为种子已经具备花原基（如花生）。长日照处理、嫁接、外施赤霉素等措施能缩短幼年期，使植株提早成熟。 10．2 春化作用Vernalization 已经完成幼年期的植物，在适宜的条件下能诱导开花。低温和光周期是植物成花诱导的两个主要环境因子。低温诱导促使植物开花的作用叫春化作用。一般一年生冬性植物和大多数二年植物以及一些多年生草本植物的开花都需要经过春化作用。植物感受低温的部位是茎尖生长点，春
植物生态学报 2001,25(5)514～519 Acta P h ytoecolog i ca Si nica ·植物生理生态学专栏· 当前植物生理生态学研究的几个热点问题 蒋高明 (中国科学院植物研究所植被数量生态学开放研究实验室,北京 100093) 摘 要 简要介绍了最近国内外植物生理生态学研究的几个热点问题。这些问题主要围绕着人类活动影响造成的几大重要环境因子改变而可能导致的植物生理生态变化展开,包括CO2浓度升高、紫外辐射增加、温度变化、强光、盐生环境扩大化等;部分工作探讨已经存在的特殊生境下的植物生态适应。其中,围绕着陆地生态系统的碳平衡是最为热门的话题之一。虽然以CO2浓度升高主题展开对C3和C4植物的影响研究依然是众多刊物发表生理生态学原始论文的重要内容,一些特殊功能型如C AM植物的响应引起了人们的兴趣;植物对于紫外辐射的生理生态响应有望成为新的研究热点。研究手段的完善以及实验材料的改进是最近植物生理生态学不断出新成果的重要原因之一,如稳定同位素技术的应用、野外F ACE实验、叶绿素荧光技术等使一些机理性问题不断被揭示出来。 关键词 植物生理生态学 全球变化 CO2 紫外辐射 强光辐射 高温与低温 REVIEW ON SOME HOT TOPICS TOWARDS THE RESEARCHES I N THE FIELD OF PLANT PHYSIOEC OLOGY JIAN G Gao-M ing (Lab oratory of Quantitative Vegetation Ecology,Institu te of Botany,the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100093) Abstract Some hot topics i n plant physioecology research have recently made regular appearances in a number of important int ernational journals(Science,N ature,etc.).These describe the responses of plant physioecology and g row th to facto rs such as:increasi ng CO2concentration,ul traviolet radiation enhancement,changes in tem-perature,sunlight i rradiation and the enlargement of sal ty habi tats.All of these factors are closely associated wi th the processes of global climat e change.Some of the research,however,aims to investigate the response of plant s to existing environmental st resses in specialised environmental habitat s.Among the intensive studies,the carbon budget of t errest rial ecosystems is one of the ho ttest topics,research conducted recent ly,including:the e-mission of greenhouse gasses,si nk and source dynamics of carbon at regional and global scales and the function of the terrest rial and oceanic ecosystems.Al though the responses of C3and C4species t o elevated CO2are sti ll the main topics i n most journals,there has been much progress i n study of CAM functional types.Prog ress in the ap-plication of new t echnologies such as st able isotope methods,f ree air CO2enrichment(FACE)facili ti es,and chlorophyll fluorescence t echnology hav e helped g rea tly i n understandi ng these general problems. Key words Plant physioecology,Global climate chang e,CO2,Ul traviolet radiation,High light radiation,High or low temperat ure st ress 近年来,由于人类经济活动对生物圈干扰的不断升级,造成的生态环境问题越来越突出,如全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染的扩大等。对这些环境问题的解决引起了各国政府与科学家的广泛关注。植物生理生态学(Plant Phy sioeco logy)是研究生态因子与植物生理现象之间的关系的科学,它从生理机制上探讨植物与环境的关系、物质代谢和能量流动规律以及植物在不同环境条件下的适应性(La rcher,1995)。由于它能够给许多生态环境问题以生理机制上的解释,因而得到日益广泛的重视。 收稿日期:2001-06-01 接受日期:2001-07-30 基金项目:中国科学院重大创新项目(KS CX1-08-02)和国家重大基础研究与发展计划项目(G1998010100) E-mail:jgm@h https://www.doczj.com/doc/139053114.html,
生态学复习题含答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
一、基本概念 种群、种群动态、种群密度、种群年龄分布、种群性比 多型现象 内禀增长率 存活曲线 种群空间分布型 集合种群 密度效应、他感作用 领域行为、社会等级、利它行为 种间竞争、资源竞争、似然竞争 竞争排斥原理 遗传漂变、奠基者事件、种群瓶颈 13.种群：指同一物种中在一定时间范围内占有一定空间个体的集合体 种群动态：研究种群数量在时间和空间上的变化规律 种群密度：种群密度-每单位空间个体的数量；生态密度-按照生物实际所占有的面积计算的密度 种群年龄分布：不同年龄组的个体在种群内的比例和配置情况 种群性比：种群中雄性个体和雌性个体数目的比例 种群的基本参数：种群密度，出生率和死亡率，迁入和迁出 14.多型现象：种群内的个体在形态、生殖力、体重及其他生理生态习性上产生差异,而出现种群内不同生物型 15.内禀增长率：在没有任何环境因素限制的条件下，由种群内在因素决定的稳定的最大增殖速度 16.存活曲线：借助于存活个体数量来描述特定年龄死亡率，以lgn 对x作图 x 17.种群空间分布型：指组成种群的个体在其生活空间中的分布。包括随机型，均匀型，集群型。 18.集合种群：一个大的兴旺的种群因环境污染,栖息地破坏或其他干扰而破碎成许多孤立的小种群时,这些小种群的总体就称为集合种群
19.密度效应：在一定时间内，当种群的个体数目增加时，出现邻接个体之间的相互影响 他感作用：一种植物通过向体外分泌化学物质，对其他植物产生直接或间接影响20.领域行为：以鸣叫、气味标志或特意的姿势向入侵者宣告具领主的领域范围，以威胁或直接进攻入侵者等的行为 社会等级：动物种群中各个动物的地位具有一定顺序的等级现象 利他行为：有利于其他个体存活和生殖而不利于自身存活和生殖的行为 21.种间竞争：指具有相似要求的物种，为了争夺空间和资源，而产生的一种直接或间接抑制对方的作用 似然竞争：两个物种通过拥有共同捕食者而产生的竞争。其性质与两个物种通过对资源利用所产生的资源利用性竞争类似 22.竞争排斥原理：在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的、但具有相同资源利用方式的种，不能长期共存在一起，也即完全的竞争者不能共存 23.遗传漂变：由于某种机会，某一等位基因频率的群体（尤其是在小群体）中出现世代传递的波动现象 奠基者事件：当来自一个大种群的少数个体在一个新栖息地定居时，在其后续种群中的所有基因都将来自于奠基者所携带的有限遗传物质。由于种群太小使近交难以避免，隐性基因会更广泛地显示出来，使存活率下降。 种群瓶颈：小种群的持续存在会因遗传漂变而引起遗传变异的进一步丧失的现象。 二、填空题 1. 种群的年龄锥体主要有、和三种基本类型。（增长型种群、稳定型种群、下降型种群） 2. 生命表可分为和两大类，它们在方法上有所不同。(静态生命表、动态生命表、收集数据) 3. 存活曲线的三种基本类型为: 、和。（凹曲线、直线、凸曲线） 4.种群的主要空间分布型：、和（随机分布、均匀分布、集群分布） 5. 生物种间的基本关系有：、、等。(共生、竞争、捕食、寄生、偏害)
生命科学学院 生物技术（生物技术及应用基地班）专业培养方案 一、培养目标 本专业培养六年制本硕连读，德、智、体、美全面发展，既掌握生物技术专业知识又具备生物技术产品研究开发能力，了解生物技术企业运作管理规律，具有创新能力、实践能力和创业意识的生物工程与生物技术高级专门人才。 毕业生可继续攻读博士学位研究生，可在科研单位、高等院校、医药卫生、生物工程、食品化工、环境保护和相关的企业及政府部门独立从事新产品开发、教学、管理等工作。 专业发展主要方向 1. 医药生物技术 2. 农业生物技术 3. 微生物生物技术 4. 海洋生物技术 二、培养规格和要求 1．热爱祖国和人民，遵守校规校纪，认识和了解中国近代发展史和我国经济建设状况，有较系统的科学的世界观和方法论，有正确的人生观和价值观，热爱所学专业，有献身精神和强烈的事业心，具有高度的责任感，能为我国现代化建设服务。坚持德、智、体全面发展，有健康的体魄和健全的心理素质。 2．要求学生掌握扎实的生物技术基本理论知识和实验技能，在基因工程、细胞工程、分子生物学技术、发酵工程、酶工程、生化制备与分析及生化制药、微生物检测和生物资源开发等方面具有良好的基础训练，了解本专业相关的国内外研究与新产品开发进展；有较好的现代企业管理知识。 3．熟练地掌握一门外语（比较流利地进行听、说、读、写），英语通过4-6级考试，比较熟练地掌握计算机应用知识和操作技能。 —1—
4．对本专业教学计划设置的必修课及限定选修课程，必须取得规定的学分，提倡在教师指导下学好各门选修课。 5．本专业为“国家生物科学研究与教学人才培养基地”，学习成绩优秀有培养前途的学生可免试攻读硕士学位或直接攻读博士学位。 基于本专业的特点，必须基础理论知识学习与实验操作训练并重，较高质量地完成教学生产实习任务和高质量地完成毕业论文的设计、实验及撰写工作。 三、毕业认定与学位授予、本科学位修业年限 实行阶段淘汰制，三年级课程结束后，根据德、智、体三方面的综合评估，不适应六年制继续培养者转入四年制生物技术专业学习。根据生物技术与应用专业培养方案的要求，修满153学分，成绩合格者，颁发本科毕业证书，理学学士学位证书。本科学位修业年限：四年。 四、毕业总学分及课内总学时 课程类别学分数所占比例备注 公共必修课36 23.5% 本科阶段 公共选修课16 10.5% 本科阶段 专业必修课71 46.4% 本科阶段 专业选修课30 19.6% 本科阶段，限选课至少15学分 毕业总学分 153(44) 100% （实践教学学 分） 课内总学时2648 第一学期在不同专业所学的相关学分可以转入。 五、专业核心课程 有机化学、动物学、植物学、生物化学、微生物学、生物技术学、细胞生物学、遗传学、生物技术综合实验、生物工程制药、生物技术营销学。 六、专业特色课程 —2—
绪论 ?名词解释：植物生理学 ?问答题： 1、植物生理学研究的内容和任务是什么？ 2、植物生理学是如何诞生和发展的？从中得到那些启示？ 3、植物生理学的发展趋势如何？ 4、植物生理学所研究的对象是一个非常复杂的生命体系，若所得的结果不是您原来所设想的，您将如何对待？（00中科院水生所） 5、植物生理学是研究植物生命活动规律的科学，请具体谈一谈生命活动应包括那些方面的内容？（03河北农大） 6、简述植物代谢生理的研究特点与进展，试举例加以说明。（02北林大） 第一章水分代谢 ?名词解释 自由水和束缚水伤流和吐水根压和蒸腾拉力质外体途径和细胞途径蒸腾比率与蒸腾系数渗透作用水通道蛋白水分临界期内聚力学说等渗溶液蒸腾系数 ?问答题： 1、简述气孔开闭的主要机理。 2、光是怎样引起植物的气孔开放的？ 3、什么叫质壁分离现象？研究质壁分离有什么意义？ 4、什么是水孔蛋白？简述其调控及其生理意义。 5、如把某细胞放入高渗溶液中，植物细胞的水势、渗透势和压力势是如何变化的？ 6、简述影响植物根系吸水的外界因素。 7、为什么在植物移栽时要剪掉一部分叶，根部还要带土？ 8、为什么质壁分离法测得的是植物细胞的渗透势而小液流法测得的是组织的水势？这两种方法哪种更能反映植物本身客观水分状况？ 9、甲、乙两细胞，甲放在0.4mol.L-1的蔗糖溶液中，充分平衡后，测得其渗透势为-0.8RT;乙放在0.3 4mol.L-1的NaCl溶液中，充分平衡后，测得其渗透势为-0.7RT，假定i蔗糖=1，i NaCl=1.8，问甲乙两细胞水的压力势大？取出两细胞后紧密接触，水分如何流动？如破坏细胞膜，水分又如何流动？ 10、将正常供水盆栽苗木的部分根系暴露在空气中，苗木地上部分水分状况没有明显改变，但生长受到明显抑制，如切除这部分暴露于空气中的根系，则苗木的生长又得到恢复，如何解释？（南林大） 11、简述蒸腾作用的利与弊。（北林大） 12、根系对水分及盐分的吸收是相互依赖的还是相互独立的？简述其理由。（中科院植物所） 13、在科学家探索新的星球时，总是首先确认该星球是否存在水分，为什么？（南大）14、请分析光合作用、蒸腾作用、矿质元素吸收过程三者间的相互协调制约关系。（北农大）15、试述植物根系吸收水分的动力，并分析根系吸水对吸收矿物质营养的影响。（北农大）
一、名词解释 生态学： 生态学是研究生物及环境间相互关系的科学。 环境： 是指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。生态因子： 是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。 生存因子： 在生态因子中凡是有机体生活和发育所不可缺少的外界环境因素。 生态环境： 研究的生物体或生物群体以外的空间中，直接或间接影响该生物体或生物群体生存和发展的一切因素的总和。 生境： 具有特定的生态特性的生态体或生态群体总是在某一特定的环境中生存和发展，这一特定环境叫生境。 种群： 在一定时间内和一定空间内，同种有机体的结合。 群落： 在一定时间内和一定空间内，不同种群的集合。 系统： 由两个或两个以上相互作用的因素的集合。 利比希最小因子定律： 植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养成分。 耐受性定律： 任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多都将使该种生物衰退或不能生存。 限制因子原理： 一个生物或一群生物的生存和繁荣取决于综合的环境条件状况，任何接近或超过耐性限制的状况都可说是限制状况或限制因子。 似昼夜节律： 动物在自然界所表现出来的昼夜节律除了由外界因素的昼夜周期所决定的以外，在内部也有自发性和自运性的内源决定，因为这种离开外部世界的内源节律不是24小时，而是接近24小时，这种变化规律叫似昼夜节律。 阿朔夫规律： 对于夜出性动物处于恒黑的条件下，它们的昼夜周期缩短，对于夜出性动物处于恒光的条件下，它们的昼夜周期延长，并且这种延长的增强，这种延长越明显。对于日出性动物处于恒黑的条件下，它们的昼夜周期延长，对于日出性动物处于恒光的条件下，它们的昼夜周期缩短，并且这种缩短随着光强的增强，这种缩短越明显。 生物钟： 是动物自身具有的定时机制。 临界温度： 生物低于或高于一定的温度时便会受到伤害，这一温度称为临界温度。 冷害： 喜温生物在0℃以上的温度条件下受到的伤害。 冻害： 生物在冰点以下受到的伤害叫冻害。 霜害： 在0℃受到的伤害叫霜害。 超冷： 纯水在零下40℃以后开始结冰，这种现象叫超冷。 适应性低体温： 它是一种受调节的低体温现象，此时体温被调节很低，接近于环境温度的水平，心律代谢率及其它生理功能均相应的降低，在任何时候都可自发的或通过人工诱导，恢复到原来的正常状态。 贝格曼规律： 内温动物，在比较冷的气候区，身体体积比较大，在比较暖的气候区，身体体积比较小。 阿伦规律： 内温动物身体的凸出部分在寒冷的地区有变小的趋势。 乔丹规律： 鱼类的脊椎数目在低温水域中比在温暖水域中多。 生物学零度：
植物学实验教学大纲 植物学实验室 课程名称：植物学实验总学时：90 实验学时：26 实验教材：植物学实验指导 适用专业：生物教育、生物 实验技术 课程性质：独立开设应开实验学期：第1学期 编写黎桂芳编写时间：2005、4 （1）、植物学实验课目的与要求： 目的： 植物学课程是生物科学的一门基础课，由形态解剖、系统分类两部分组成。课程的基本要求是基本掌握植物细胞、组织、器官的形态、结构特征以及功能特点；基本掌握植物界的各大类群，以及系统分类学原理，基本掌握植物界个体发育、系统发育的规律，以及认识各大类群之间的亲缘关系、演化系统。从而为后续课程如植物生理学、植物形态学、分子系统学等打下基础。 实验课基本要求： 1)使学生能熟练地使用显微镜，并掌握植物细胞、组织、器官的观察方法及特征； 2)训练基本技能，如徒手切片、水藏玻片制作、生物绘图等； 3)基本掌握植物界从低级到高级各大类群的区别和适应性特征； 4)基本掌握植物标本鉴定、植物方法，会使用工具书；认识一定数量的植物种类。 （2）主要仪器设备： 生物显微镜、体视显微镜、电脑投影仪、幻灯机、电脑多媒体（VCD等） （3）实验方式与基本要求： 实验方式：教师简单讲授原理和注意事项后由学生独立操作完成 基本要求： 1、观察、动手、描绘、绘图。熟练利用显微镜，掌握徒手切片、制片、揭破、观察等方法，学习植物体的形态、结构特征；并进行简单描述、制图。 2、印证、分析、综合、检索、推理。通过观察，印证课程知识，能根据实验指导书完成实验过程，并通过分析、综合、回答实验指导书的有关问题。 3、认识一定数量的植物种类；掌握常见植物学概念；能开展一般植物学实
绪论 一、植物生理学的定义和研究内容 二、植物生理学产生与发展 三、植物生理学的任务与展望 四、学习方法 一.植物生理学（Plant Physiology）的定义及研究内容 1.定义： 简言之，植物生理学就是研究植物生命活动规律，揭示植物生命现象本质的一门科学。 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，物质的运输与分配以及信息传递和信号转导等基本代谢基础上，所展示的种子萌发，生长，运动，开花，结实等生长发育过程。植物生理学就是研究和探索这些生命活动的各个生理过程内在的奥秘及其与环境的相互关系，通过对这些功能和作用机制，机理的研究，阐明植物生命活动的规律和本质。要点：（1）研究的对象是植物。因为绿色植物在生物界中具有无与伦比的特殊性——自养性，即它可以吸收简单的无机物（CO2、H2O和矿质元素等），利用太阳能，合成自身赖以生存任何物质（CH2O、脂肪、蛋白质、维生素等），自给自足建成自身。这就是生物的自养性。绿色植物的自养性是地球上的其它生物生存所需有机物及能量的根本来源。 （2）基本任务是探索植物生命活动的基本规律。2.研究内容 植物生理学的研究范畴不仅局限在个体，组织和器官，细胞，分子等某一结构层面上，也可以在较为宏观的个体或组织，器官水平上，也可以在细胞和分子的水平上。 植物完成其生活史，生命活动虽然十分复杂，从生理学角度可将其分为三大方面： ○1生长发育（growth and development）与形态建成（morphogenesis） 植物的生长发育是植物生命活动的外在表现。生长是指由于细胞数目增加，体积的扩大而导致的植物个体体积和重量的不可逆增加；发育是指由于细胞的分化所导致的新组织，新器官的出现所造成的一系列形态变化（或称形态建成），包括从种子萌发，根，茎，叶的生长，直到开花，结实，衰老，死亡的全过程。人类对植物生命活动的认识始于对其生长发育的观察和描述，如“春华秋实”，“春发，夏长，秋收，冬藏”等，正是人类对其认识的写照。 ○2物质与能量代谢（metabolism of substance and energy） 代谢过程是运行于植物体内的一系列生物化学和生物物理的变化过程。物质代谢是指物质的合成与分解过程；能量代谢是指能量的贮存与释放过程。代谢是生命活动的基础，而生长发育是代谢作用的综合表现与最终结果。代谢作用遭受破坏，生命过程就会受到影响，代谢一旦停止，生命过程就不复存在。