植物生理学定义和研究内容.ppt

× 否定古希腊哲学家亚里斯多德（aristotle）的
关于植物营养的“腐殖质学说”。
2019年8月18
植物是靠水来构成躯体
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(?)
柳枝实验
植物是靠水(?)来构成躯体
2019年8月18
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1771年，英
（J.preiestley） 绿色植物
---净化空气
老鼠试验
生存 O2
目前正处于一个向纵深发展和向生产应用的阶段
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研究感光谢你合的观藻看 类CO2固定仪器装置 27
20世纪20年代开始 钱崇澍、李继侗、罗宗洛、汤佩松
讲授植物生理学、建立植物生理实验室。
1949年以后，植物生理的研究和教学工作发展很
如根系缺水------叶片气孔关闭
信号转导：细胞外的各种物理或化学信号，
包括来自环境的外部信号和来自植物体其他部分 的内部信号，通过一系列分子生物学机制转变为 植物生理效应的全过程。
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二、植物生理学产生与发展
第一阶段 孕育阶段：1627年~1840年，200年左右） 起源---古老植物学 萌芽----1648年 凡·海尔蒙（荷、J.B.van Helmont）---柳枝实验
简单物质
复杂物质（贮能）
异化（disassimilation ）----呼吸作用
复杂物质
简单物质（放能）
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3.生长发育： 包括植物生长生理、生殖生理、成熟与衰老生理
以及植物生长物质在生长发育过程中的调控作用。 4.逆境生理：
逆境对植物伤害以及植物对逆境适应与抵抗能力。
光合作用所利用光就是叶绿素所吸收光
2019年8月18 证明光合作用感也谢符你的合观看能量守恒定律
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植物呼吸作用:
（俄）巴赫（Bach），巴拉金（Palladin） 和科斯梯切夫(Kostychev)确认呼吸作用是一 种“生物燃烧”，所释放的能量来自于呼吸底 物中所储藏能量。
植物生长发育与环境影响关系
植物生长发育调控机理，作物重要农艺性状（如抗旱，
抗盐，抗病，水分养分高效利用，产量与品质形成等）
2019表年8月达18密切相关的基因的感功谢你能的观及看相互作用
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5.与分子生物学的紧密结合
美国出版的国际权威性杂志“植物生理学年评”（Annual Review of Plant Physiology）从80年代后期就开始改为“植物 生理学和分子生物学年评”（ Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology）;99年，又改为"植 物生物学年评"( Annual Review of Plant Biology)就反应这种潮流。
四个组成部分反映研究不同水平（宏观与微观）：
分子→亚细胞→细胞→组织→器官→个体→群体
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绪论
一、植物生理学定义和研究内容
二、植物生理学产生与发展
三、我国植物生理学发展历史
四、植物生理学任务与展望
五、学习方法
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重点
植物生理学定义和任务、 发展简史 及其与农业生产的关系。
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标志植物感生谢你理的学观看诞生
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第二阶段 诞生与成长阶段
1840~19世纪末，约50年
独立始于十九世纪后叶李比希（Liebig， 1840)矿质营养学说创立之后。
萨克斯（Sachs,1882，德）
植物生理学讲义问世
费弗尔（Pfeffer）植物生理学巨著出版， 才使植物生理学从植物学与农学
20绿19年色8月1植8 物代谢特点---感自谢你养的观性看 (autotropism)。 10
3.信息传递（message transportation） 和信号转导（signal transduction）
信息传递：指植物将感受到的环境信息从一 个部位传递到另一个部位的过程（物理或化学 信号在细胞或器官间的传输过程）。
（ CH2O 、 脂 肪 、 蛋 白 质 、 维 生 素等），自给自足建成自身。
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地球上其它生物生存所需 有机感物谢你及的观能看 量的根本来源。 7
（二）植物生理学研究内容
植物生命活动可大致分为三方面：
1.生长发育和形态建成 2.物质与能量代谢 3.信息传递和信号转导
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罗宗洛（1899~1978） 汤佩松（1903~2001）
建实验室
2019年8月18 我国植物生理感谢学你的奠观看基人
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解放前，研究人员少，设备差； 解放后，虽有曲折，但有较大发展。
较突出： 殷宏章等---作物群体生理研究 沈允钢等---证明光和磷酸化中高能态存在的研究 汤佩松等---呼吸的多途径的论证 娄成后等---深入研究细胞原生质胞间运转等 近年来，组培及细胞培养研究迅速开展，特别是在花药 和花粉培养，单倍体育种方面做了大量工作，成绩显著。 国际影响力 1）水稻基因组测序、功能基因组研究、转基因等； 2019年2）8月1拟8 南芥—激素信号感转谢导你的、观看光形态建成、代谢调控等30
步探讨不同光谱成分对二氧化碳同化的影响等，光合作用
概念已具雏形。
光
6 CO2 + 6 H2O
6（CH2O）+ 6O2
绿色植物
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18世纪末到19世纪初 化学分析技术进展，促进对植物、土壤化学成分研究
1804，索苏尔指出，植物体内C素来自于空气，N素 则以无机盐的形式从土壤中吸收而来。
(钟罩内空气能恢 复助燃功能且支 持老鼠生存)
助燃
Βιβλιοθήκη Baidu
植物光合作用放氧供鼠生存和助蜡烛燃烧
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1799年 英根浩兹（荷，Jan Ingenhousz） 指出绿色植物只有在日光下才能净 化空气，在黑暗中与动物一样，也 能使空气变坏。
初步 建立
空气营养概念(光合作用启蒙阶段）
2.物质和能量代谢
代谢（metabolism）：生物化学和生物物理 物质代谢---物质合成与分解过程； 能量代谢---能量的贮存与释放过程。
代谢与生长发育关系
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. 如 矮生型---GA合成受阻；小叶病--缺锌（IAA受阻）
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1.生长发育（growth and development）
和形态建成（morphogenesis）
植物生命活动外在表现：
植物生长：细胞数目增加、体积扩大导致植物
两
方
体积和重量的增加；
面 植物发育：新器官不断出现带来一系列肉眼可
见的形态变化,即形态建成。 种子萌发——根、茎、叶生长
——-开花、结实、衰老、死亡。 2019年如8月“18 春华秋实”，“春感谢发你的，观看夏长，秋收，冬藏”等 。9
后来，布森高（法，J.B.D.Boussingault）建立无土 栽培试验方法为植物矿质营养的研究奠定基础。
1840，李比希（德，植物灰分分析多年研究结果）， 指出植物需要以无机物为养料便可维持其正常生活，除C 来自于空气外，植物体内其他矿质营养都是从土壤中摄取 ---宣布植物矿质营养学说诞生（自养特性）。
四、植物生理学任务与展望
（一）任务
1.主要任务---探索植物生命活动的基本规律。 2.指导农业生产，为作物栽培以及改良和培育作物新品种提 供理论依据。 如: 为作物高产优质高效提供理论依据和措施；
为改良和培育作物新品种提供理论基础； 为控制植物生长发育、保存植物产品提供有效方法； 研究植物在逆境下生存并获得一定产量的生理机制。
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19世纪初
索苏尔（瑞士，de saussure）利用定量化学实验证明，
植物在光下吸收的二氧化碳与放出的氧气有等体积关系，
此期间植物体增加的重量加上释放的氧气重量超过所吸收
二氧化碳重量----多余重量？？？
由水提供
明确二氧化碳被同化后的产物是糖和淀粉，光是推动
此过程的动力，命名绿色素为叶绿素（chlorophyll），初
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矿质营养 明确N素并非直接来自于空气
1859年 诺普（W.Knop）和费弗尔成功的使植物在
按固定配方配制的营养液中完成了生活史，使 植物营养研究进入精确化和定量化阶段。
陆续发现植物必需、微量元素
2019年8月18 农作物施肥奠感定谢你理的观论看基础
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在细胞学说推动下
费弗尔对植物原生质特性研究，和范特霍 夫（J.H.Van’t Hoff）研究细胞渗透现象
6.与其他学科相互结合 边缘学科
生理生态学，环境生理学，群体生理学等
7.研究手段现代化
层析，电泳,分级分离,同位素示踪,分光光度计;
气相色谱,液相色谱,质谱仪,电子显微镜;
分析仪器与计算机结合.
2（019三年8月）18与农业生产的关系感（谢你略的观—看自学）
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五、学习方法
（一）相关基础课程
植物学； 无机与有机化学，分析化学； 生物化学； 细胞生物学等。
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(二)学习方法
1.弄清基本概念与定义； 2.了解主要结论的试验证据与背景； 3.代谢环节的关键步骤要记住；
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（二）展望
1.光合作用 ：作用机理及调控---深入到探讨光合膜蛋 白复合体分子结构与功能关系，光合碳代谢关键酶的 基因表达调控
2. 生长物质：探讨激素和受体蛋白的分子作用机理， 受体下游信号传递的分子作用机理
3.组织培养：无土栽培；作物新品种培育、引进、繁殖
4.逆境生理 ：“基因表达”---“性状表达”。研究与
中脱颖而出。
此期间，19世纪三大发现：
细胞学说，能量守恒定律，生物进化论
2陆019续年8月确18立推动了植物生理感学谢你的的观发看展。
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(1882、1897)
萨克斯 J.von Julius Sachs 费弗尔（W. Pfeffer）
（植物生理学奠基人）
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植物生理感谢学你的两观看 大先驱
植物生理学
Plant Physiology 主讲:
2019年8月18
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本教科书内容分四大部分
1.细胞生理（不讲）： 细胞结构与功能、细胞生化、细胞器结构与功能等。
2.代谢生理（核心）：
植物水分代谢、矿质营养、光合作用、呼吸作用、有 机物质的运输与分配等。
同化（assimilation ） ----光合作用
快,在有关植物生理学的各个领域里,都取得重要进展。
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三、我国植物生理学发展历史
总体讲，起步晚，发展慢。
1917年，钱崇澍（1883 ~ 1965） “钡，锶及铈对水稻的特殊作用”
各大学讲植物生理学 ーー我国植物生理学的启业人
30年代初---教学和研究起始期
李继侗（1892~1961） 回国大学任教
提出细胞渗透学说
科学地解释水分进出细胞现象
2019年8月18
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在能量守恒定律确定后
迈耶（Meyer）光合作用产物中积 累的能量就是由日光能转化而来， 因此其本质就是将光能转化为化学 能，但未获实验证明。 19世纪60年代
季米里亚捷夫（俄）自行设计的仪器对叶 绿素的吸收光谱进行比较精确的研究。
2019年8月18
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一、植物生理学定义和研究内容
（一）定义
研究植物生命活动规律、 揭示生命现象本质的科学。
物理、化学、生物学方法 研 究
植物生长、生殖、衰老、死亡等一系列过程
2019年8月18 代谢变化
感谢你的环观境看 条件相互作用
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重点 研究对象
绿色高等植物
绿色植物 —自养性
它 可 吸 收 简 单 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
达尔文关于植物运动的详细观察与实验 开辟了植物感应性研究的新领域。
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19世纪末20世纪初
萨克斯和费弗尔 “植物生理学讲义”（J.Sachs ,1882）
和三卷本专著“植物生理学” （W.Pfeffer,1897）
植物生理学诞生
萨克斯－－－植物生理学奠基人
他和费弗尔（师徒）－－植物生理学两大先驱
2019年8月18
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第三阶段 发展阶段
五十年代初期,植物生理学研究取得惊人成就： 生物膜结构----流动镶嵌模型 Calvin等----采用14C示踪技术与层析技术相结合，揭 开 数十年所不能解决的CO2固定与还原之谜。 六十年代左右，C3、C4、CAM途径与光呼吸发现把 光合作用的研究推向崭新阶段。 新内源激素发现--5种公认激素，10余种内源生长物质