植物生理学课件 绪论共25页

植物的生殖过程
植物的生殖过程包括配子形成、受精和 胚胎发育等阶段。在配子形成阶段，花 药和胚珠分别产生精子和卵细胞；在受 精阶段，精子和卵细胞结合形成受精卵 ；在胚胎发育阶段，受精卵经过一系列 细胞分裂和分化，最终形成成熟的种子 。
VS
植物的发育过程
植物的发育过程包括营养生长期、生殖生 长期和衰老期等阶段。在营养生长期，植 物主要进行细胞分裂和扩大，形成各种组 织和器官；在生殖生长期，植物进行开花 、结实等生殖过程；在衰老期，植物逐渐 失去生理功养的吸收与利用
矿质营养的种类
植物所需的矿质营养包括氮、磷、钾、钙、镁、硫等大量元素和 铁、锰、锌、铜、硼、钼等微量元素。
矿质营养的吸收方式
植物通过根系吸收土壤中的矿质营养，主要通过质流和扩散作用进 入根部细胞。
矿质营养的运输和利用
吸收的矿质营养通过木质部导管向上运输到叶片和其他组织，参与 植物的光合作用、呼吸作用等生理过程。
植物在不同环境条件下，能够通过生理调节来适应水分和 矿质营养的变化，以保证正常的生长和发育。
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植物的生长与发育
植物生长的概念与特点
植物生长的概念
植物生长是指植物通过吸收和利用环境中的水分、养分和光照等资源，实现细 胞分裂、扩大和组织分化等过程，从而增加其体积和质量的过程。
植物生长的特点
植物生长具有持续性和阶段性，不同生长阶段具有不同的生长特点。例如，在 营养生长期，植物主要进行细胞分裂和扩大，而在生殖生长期，植物则主要进 行开花、结实等生殖过程。
根部吸收的水分通过木质部导管向上运输到叶片，同时水分也在其他组
织间进行横向运输。
02
水分吸收的主要方式
被动吸水和主动吸水。被动吸水是指在蒸腾作用下，水分通过渗透作用

接收光、温信号，适应四季变化
接收触碰信号，实现叶片张合
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2 植物生理学的产生与发展- 我国植物生理学的发展概况 经验认识阶段
《荀子·富国篇》 《 韩 非 子 》“多粪肥田”、 “积力于田畴， 必且粪灌”
《氾胜之书》 杂草压青做绿 肥、种子“热 进仓”
公元前3世纪
公元前1世纪
《齐民要术》 “嫁枣”-“豆 类根茎肥田”
耐储藏番茄
防褐变苹果
耐储藏土豆
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P05
3 植物生理学的展望-危机与挑战
人类世界面临的五大问题？ 食物、能源、资源、环境、人口
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植物生理学在解决五大问题中扮演重要角色？谈谈你的理解。
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小结与思考
➢植物生理学与农学其他基础学科间的关系 ➢植物生理学在农业生产、生态修复、作物品质改良方面的作用
Justus von Liebig（尤斯图斯·冯· 李比希）1803-1873
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2 植物生理学的产生与发展-成为完整的学科
奠基人？
1882，德国人Sachs（萨克斯）编写了《植物生理学讲义》
Julius Sachs
先驱？
1904，弟子Pfeffer（菲佛）出版了三卷本《植物生理学》
Wilhelm Pfeffer
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2 植物生理学的产生与发展-发展阶段（20世纪-）
1958，Sterward细胞全能性实验论证； 光合作用光、暗反应，光呼吸， C3、C4、CAM植物发现 植物激素、光周期现象、钙调素研究。
1960年； Robert. Woodward 人工合成叶绿素
1961年； Melvin Calvin 光合碳循环
➢植物生理学，学什么？怎么学好？在农学学科中的位置？

产生与发展
农政全书
齐民要术
陈旉农书
Hale Waihona Puke 王祯农书农政全书齐民要术
陈旉农书
王祯农书
农政全书
齐民要术
陈旉农书
王祯农书
产生与发展
●植物生理学诞生的三大标志：
▲J.von.Liebig(1840）：创立矿质营养学说 ▲J.von.Sachs(1882) ：撰写《植物生理学讲义》 ▲W.Pfeffer(1904)：出版三卷本《植物生理学》巨著
研究内容
●生长发育生理
▲植物营养生长 ▲植物生殖生长 ▲植物衰老与脱落生理
研究内容
●逆境生理(stress Physiology)
▲抗旱机理 ▲抗涝机理 ▲抗寒机理 ▲抗热机理 ▲抗盐机理 ▲植物与生态环境保护
三、植物生理学的产生和发展
●植物生理学的奠基 ●植物生理学的诞生与成长 ●植物生理学的迅速发展
任务与展望
（二）植物生理学展望
(1)植物分子生理学(从生物大分子到复杂生命活动) (2)信号传递(实现生命整体性的重要环节) (3)代谢及其调节(生命活动的物质与能量基础) (4)植物环境生理(生命的协同进化与适应
五、学习植物生理学的方法
★充分认识本课程的重要性 ★重视基本概念、基本理论学习 ★理论联系实际 ★充分利用网络信息资源
产生与发展
●植物生理学的奠基
▲Van Helmont(1577－1644）：柳树生长实验 ▲J.Woodward(1699) ：发现植物对矿质营养的需求 ▲Priestley(1776)：发现植物可以改善空气 ▲Ingenhousz(1779) ：发现植物只有在光下才能净化空气 ▲T.de.Saussure(1767-1845)：植物在光下利用CO2进行光合 ▲voisier(18世纪80年代）:发现呼吸作用

转导，物质转化，能量转化 3.名词解释： 植物生理学
4、填空题 （１）——被称为植物生理学的奠基人，他于１８
８２年编写了——；——和——被称为植物生理 学的两大先驱。 （２）我国植物生理学的奠基人有——、——、 和——。 （３）德国的——提出施矿质肥料补充土壤营养的 消耗，成为利用化学肥料理论的创始人。 （４）——１９１７年在国际刊物上公开发表了 “钡，锶及铈对水绵的特殊作用”的论文，还在 大学讲授植物生理学。
1.定义（Definition)：是研究植物生命活 动规律及其与外界环境相互关系的科学。
2.研究内容 以一粒种子在土壤中萌发为例。
物质代谢与能量转换
植物的生命活动
基本代谢 （水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用）
(Metabolism)
生长发育与形态建成 （种子的萌发、生长、运动、开花、 结果）
(Growth and development)
我国植物生理学工作者的贡献
（1）作物群体生理---殷宏章等 （2）光合磷酸化----沈云钢等 （3）呼吸途径的多样性---汤佩松等 （4）原生质的胞间运转---娄成后等 （5）花粉、花药培养等
三、现代植物生理学发展的几个特点
1. 研究向微观和宏观两个方面发展 微观：分子水平；宏观：个体到群体、群落水平。
C4-双羧酸循环即C4途径。 此外,CAM途径、光呼吸、光敏色素、钙调素等的
发现，植物组织培养的广泛应用，基因理论的揭 示。
5 .中国植物生理学的发展
我国植物生理学的三位先驱
1914 日本归来的张挺（1884-1950）；1915年美国留学归来 的钱崇濧李继侗（1892-1961）；20世纪30年代从日本、美国 留学归来的罗宗洛，汤佩松
5、中国植物生理学的发展

❖ 20世纪30年代是我国植物生理教学和研究的起始期。 ❖ 我国植物生理学奠基人：李继侗、罗宗洛、汤佩松先后
回国，在大学任教，建立了实验室，进行科学研究，为 我国的植物生理学的发展奠定了基础。
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三、近年来植物生理学发展特点与展望
1.研究层次越来越广 ➢ 微观——把植物整体的各种生理活动，物质、能量、信息
的转化还原到细胞水平、分子水平。 微观水平：个体－－器官－－组织－－细胞－－细胞器－－分子水平 ➢ 宏观——由植物个体进入到群体、群落，研究植物间相互
影响，植物与环境相互作用，自然生态系统和农业生态系 统中所出现的生理学问题 宏观水平：个体－－群体－－群落－－环境
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2. 学科之间相互渗透
❖ 植物生命活动有哪些规律？ ❖ 植物生理学研究的内容是什么？
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(二) 植物生理学的内容
植物的生命活动：
➢ 外在：种子萌发、生长、开花、结果等生长发育过程。 ➢ 内在：水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用等 基本代谢
生
生长发育与形态建成
命
活
物质与能量代谢
动
信息传递和信号转导
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植物组织培养
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无土栽培技术
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当前，粮食、能源、资源、环境、人口5大问题 已成为阻碍经济和社会发展的重大制约因素，其中 每一个问题都同植物生理学息息相关。解决这5大 问题的客观要求向植物生理学提出了一系列迫切需 要解决的研究课题，为植物生理学的发展注入了强 大的生命力。
植物生理学的特点和优势之一就是要从整体上把握植物生命活动的规律这一点是分子生物学所无法取代另一方面植物生理学的研究成就还与生态学相结合为从宏观上解决农业生产中的重大问题提供理论基础

第二节植物细胞对水分的吸收
一、细胞的渗透性吸水
• 植物的吸水方式 （一）自由能和水势 • 自由能 • 化学势 • 水势
（二）渗透作用
• 渗透作用（osmosis）：
• 渗透系统：
（三）植物细胞是一个渗透系统
• 1.概念： • 质壁分离：植物细胞由于液泡失水而使原生质
体与细胞壁分离的现象。 • 质壁分离复原：把发生质壁分离的植物细胞放
二、水分沿导管或管胞上升的动力
• 1.水分沿导管、管胞上升的动力： • （1）根压 • （2）蒸腾拉力：主要动力 • 2.如何保证导管内的水柱不断？ • 内聚力学说（cohesion theory）: • 3.有关内聚力学说的争论的焦点： • （1）水分上升是否需要活细胞参与； • （2）木质部有气泡，水柱不可能连续，为什么水柱还
入清水或水势较高的溶液中，液泡变大，整个 原生质体慢慢恢复原来状态的过程。
•2.发生质壁分离的条件： （1）外界环境水势低于细胞水势； （2）原生质层具有选择性； （3）细胞壁与细胞质的收缩能力不同。 •3.质壁分离说明以下问题： （1）原生质层具有半透膜的性质； （2）判断细胞的死活； （3）能测定细胞的渗透势。
一、根系吸水动力
（一）根压（root pressure）： • 根压：植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力
（主动吸水）。 • 证据：伤流、吐水 • 伤流（bleeding）：从受伤或折断的植物组织溢出液体
的现象。 • 伤流液（bleeding sap）成分： • 吐水（guttation）：从未受伤的叶片的尖端或边缘的水
二、气孔运动
气孔结构特点： 1.细胞壁不均匀加厚； 2.细胞器与表皮细胞不同； 3.体积小于表皮细胞； 4.与表皮细胞间无胞间连丝。

植物对盐碱环境的适应
植物对温度变化的适应
通过调节细胞膜流动性、增加热休克 蛋白合成等方式适应温度变化。
通过提高渗透压、积累有机酸、合成 抗盐蛋白等方式适应盐碱环境。
2023
PART 04
植物的光合作用与呼吸作 用
REPORTING
光合作用的过程与机理
总结词
光合作用是植物通过叶绿体将光能转化为化学能的过程，它分为光反应和暗反 应两个阶段。
增加细胞内糖分和脂肪含量
在寒冷条件下，一些植物会增加细胞内的糖分和脂肪含量 ，以提高细胞的抗冻能力。
调节膜脂组成
植物通过调节膜脂的组成来适应低温环境，如增加不饱和 脂肪酸含量、降低膜流动性等。
产生抗冻蛋白
一些植物在低温条件下会产生抗冻蛋白，这些蛋白能够与 冰晶结合，防止细胞内冰晶形成，从而保护细胞结构不受 破坏。
2023
PART 05
植物的生长与发育
REPORTING
植物生长的调控机制
激素调节
植物激素如生长素、赤霉素、细 胞分裂素等对植物生长具有重要 调节作用，影响细胞分裂、伸长
和分化。
营养物质
植物通过吸收土壤中的水分、矿物 质等营养物质，调节自身生长和发 育。
环境因素
光照、温度、湿度等环境因素通过 影响植物激素的合成与代谢，进而 调控植物生长。
植物生理学的重要性
植物生理学是农业、林业、园艺等学 科的基础，对于解决粮食、环境、资 源等问题具有重要意义，同时对于人 类健康和生态平衡也有重要影响。
植物生理学的研究内容和方法
研究内容
植物生长发育与调控、光合作用 与呼吸作用、水分和营养吸收与 运输、植物激素与信号转导等。
研究方法
实验研究、数学建模、计算机模 拟、同位素标记等。

Van Helmont在一个大木桶中装入90kg土壤，栽植了一株2.27kg重的柳 枝，以后只浇灌雨水，而且防止灰尘进入土壤中。5年后，长成的柳树重 达76.7kg，而土壤重量只减少了几十克。凡·海尔蒙由此认为：植物是靠水 来构成躯体的。他的实验结果虽然动摇了亚里斯多德的“腐殖质学说”，但 由于当时的化学知识尚处在比较原始的“炼金术”阶段，并不知道空气的组 成和化学成分，更不知道水是由什么构成的，因此凡·海尔蒙不可能从他的 实验结果得出正确的结论。
李比希指出，土壤中矿质养分的含 量是有限的，必将随着耕种时间的推移 而日益减少，因此必须增施矿质肥料予 以补充，否则土壤肥力水平将日趋衰 竭，作物产量将逐渐下降。这个主张即 著名的“归还学说”。它正确地指出了土 壤对植物营养的重要作用，从而促进了 田间试验、温室试验和实验室化学分析 的兴起以及化肥工业的发展，并为土壤 学的发展作出了划时代的贡献。
Plant physiology Wan-zuoxi Hubei Institute for Nationalities 2009
绪论
荷兰人医生兼炼金术士凡·海尔蒙(Van Helmont 1577-1644) 是最早用科学实验来探讨植物营养本质的人，他用柳树枝条做 试验，探索植物长大的物质来源。
Plant physiology Wan-zuoxi Hubei Institute for Nationalities 2009
绪论
到了1771年，氧的发现者英国英国化学家普里斯特利(J. Priestley 1733-1804)才发现绿色植物有净化空气的作用。
J. Priestley把老鼠放在密闭的玻璃钟罩里，不久老鼠便窒息而死， 其中的空气也失去助燃能力；但若在钟罩里放入绿色植物，经过几天， 钟罩里的空气能重新恢复助燃能力并支持老鼠的生存。后来，有人重复 普利斯特利的实验而得出相反的结果，即植物也能把空气变坏。

4、产量形成的两大漏洞和植物生理学 的机遇
●光合午休
●产量形成期叶片光合功能的过早衰退
（二）环境恶化与作物抗逆性
在全世界人口持续增长的压力下，日益恶化的环 境成为农业生产甚至人类基本生活条件的巨大威胁。 与世界发达国家相比，我国的环境形势更加严峻。
萨克斯（Sachs,1882）的植物生理学讲义的问世， 费弗尔（Pfeffer）《植物生理学》巨著的出版，才使植 物生理学从植物学与农学中脱颖而出。
JULIUS v. SACHS (1832-1897)
W. Pfeffer
3.第三阶段 发展、分化与壮大阶段
Ø 20世纪科学技术突飞猛进，植物生理学也快速壮 大发展
一是由细胞数目的增加、细胞体积的扩大导致的植 物体积和重量的增加，这就是植物的生长；
二是由于新器官的不断出现带来的一系列肉眼可见 的形态变化，即形态建成（morphogenesis）。
2. 物质和能量代谢
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。植物的水分代谢、矿质营养、 光合作用、呼吸作用、有机物质的运输与分配等。
绪论
一、植物生理学的定义和研究内容
（一）定义：植物生理学（plant physiology）是研究植 物生命活动规律、揭示植物生命现象本质的科学。
要点： 1. 研究的对象是植物 2. 基本任务是探索植物生命活动的基本规律 生长发育与形态建成
物质与能量代谢
信息传递和信号转导
1. 生长发育
生长发育（growth and development）是植物生 命活动的外在表现，它主要包括了两个方面:
揭开了数十年所不能解决的CO2固定与还原之谜。 v 六十年代左右C3、C4、CAM途径与光呼吸的发现把光合

• C）几个重要事件： 几个重要事件：
1）J.Priestley 在1771年发现光合作用； 年发现光合作用； 年发现光合作用 2）J.von Sachs于1882年编写《植物生理学讲 年编写《 于 年编写 义》； 3）W.Pfeffer于1904年编写出版《植物生理学》； 年编写出版《 于 年编写出版 植物生理学》； 4）我国植物生理学奠基人（李继侗、 罗宗洛、汤 我国植物生理学奠基人（李继侗、 罗宗洛、
幼苗生长→细胞分裂和增大 膜和壁的变化 激素及受体、 幼苗生长 细胞分裂和增大→膜和壁的变化 激素及受体、酶等 细胞分裂和增大 膜和壁的变化→激素及受体 (植物体 植物体) 植物体 (细胞 细胞) 细胞 (亚细胞 亚细胞) 亚细胞 (分子 分子) 分子
3 植物生理学与农业生产的关系
农业生产实践孕育了植物生理学，而植 农业生产实践孕育了植物生理学， 物生理学又是农业发展的基础，植物生理 物生理学又是农业发展的基础， 学的每一个重大成果都使得农业技术产生 重大变革。 重大变革。
植物生理学
主讲 李志刚 Email: lizhigangnn@
本课件根据曾广文、蒋德安主编《 本课件根据曾广文、蒋德安主编《植 物生理学》 中国农业科技出版社） 物生理学》（中国农业科技出版社） 制作。 制作。
绪论
教学目标
了解植物生理学的概念、 发展简史及其与农业生产的
关系
1 植物生理学的概念
2 植物生理学的发展简史及趋势
2.1 植物生理学的发展简史
A）古代植物生理学知识
• 《汜胜之书》中记载施肥可分基肥、种肥、追肥。“美 汜胜之书》中记载施肥可分基肥、种肥、追肥。 田之法绿豆为上” “曝使极燥”，“粪水溲种”,“七 田之法绿豆为上” 曝使极燥” 粪水溲种”,“七 九闷麦” 九闷麦”。 • 西欧、古罗马使用人和动物的排泄物、石灰、石膏和灰 西欧、古罗马使用人和动物的排泄物、石灰、 分作肥料。 分作肥料。