學習植物生理學的重要性

1、學習植物生理學的重要性n當前世界面臨著食物、能源、資源、環(huán)當前世界面臨著食物、能源、資源、環(huán)境和人口五大問題，這些問題都與生物境和人口五大問題，這些問題都與生物學有關。學有關。n在在21世紀，作為自養(yǎng)生物的綠色植物在世紀，作為自養(yǎng)生物的綠色植物在增加食物、增加資源、保護環(huán)境和改善增加食物、增加資源、保護環(huán)境和改善環(huán)境中發(fā)揮著重要的、不可取代的作用環(huán)境中發(fā)揮著重要的、不可取代的作用。五大問題n食物短缺-印度n食物短缺-印度n食物短缺-印度 白鳥變黑鳥n水資源短缺別急! 別擠！植物生理學是現(xiàn)代農業(yè)的重要理植物生理學是現(xiàn)代農業(yè)的重要理論基礎論基礎n對礦質營養(yǎng)的研究對礦質營養(yǎng)的研究 奠定了化肥生產基礎

2、，提供了無土栽培奠定了化肥生產基礎，提供了無土栽培新方法，并對合理施肥、提高作物產量新方法，并對合理施肥、提高作物產量做出了貢獻。做出了貢獻。n光合作用研究光合作用研究 為農業(yè)生產上間作套種、多熟栽培、合為農業(yè)生產上間作套種、多熟栽培、合理密植、矮桿化和高光效育種等提供理理密植、矮桿化和高光效育種等提供理論依據(jù)。論依據(jù)。n植物激素的研究植物激素的研究 推動了生長調節(jié)劑和除草劑的人工合成推動了生長調節(jié)劑和除草劑的人工合成及應用，為防止器官脫落、打破休眠、及應用，為防止器官脫落、打破休眠、控制生長、調節(jié)花果形成、插條生根、控制生長、調節(jié)花果形成、插條生根、貯藏保鮮和提高產量質量開辟了新途徑。貯藏保

3、鮮和提高產量質量開辟了新途徑。n春化和光周期現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及研究春化和光周期現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及研究 對栽培、引種、育種有重要指導作用。對栽培、引種、育種有重要指導作用。n植物根源信號轉導的研究植物根源信號轉導的研究 為節(jié)水灌溉為節(jié)水灌溉提供了新思路。提供了新思路。n組織培養(yǎng)技術的發(fā)展組織培養(yǎng)技術的發(fā)展 實現(xiàn)實現(xiàn)“細胞全能性細胞全能性”預言，為發(fā)展花藥預言，為發(fā)展花藥育種、原生質體培養(yǎng)、細胞雜交融合、育種、原生質體培養(yǎng)、細胞雜交融合、基因導入等育種新方法提供了基礎。為基因導入等育種新方法提供了基礎。為快速繁殖、脫出病毒植物性藥物的工業(yè)快速繁殖、脫出病毒植物性藥物的工業(yè)化生產提供了可靠的途徑等等?；a提供

4、了可靠的途徑等等。以上這些成果以上這些成果n說明農業(yè)生產實踐孕育了植物生理學，說明農業(yè)生產實踐孕育了植物生理學，而近代植物生理學的每一重大成果又是而近代植物生理學的每一重大成果又是農業(yè)技術產生重大的變革，產量極大提農業(yè)技術產生重大的變革，產量極大提高。高。n充分證明充分證明植物生理學是現(xiàn)代農業(yè)的重要植物生理學是現(xiàn)代農業(yè)的重要理論基礎。理論基礎。一、植物生理學的定義與一、植物生理學的定義與內容內容（Definition and Content of Definition and Content of Plant PhysiologyPlant Physiology）(plant physiolo

5、gy)(plant physiology)是研究植物的生命活動規(guī)律及其與外界是研究植物的生命活動規(guī)律及其與外界環(huán)境關系的科學。具體來說，就是研究環(huán)境關系的科學。具體來說，就是研究植物的物質轉化、能量轉化和形態(tài)建成植物的物質轉化、能量轉化和形態(tài)建成的科學。的科學。 植物的生命活動是在水分代謝、礦植物的生命活動是在水分代謝、礦質營養(yǎng)、光合作用和呼吸作用等基本代質營養(yǎng)、光合作用和呼吸作用等基本代謝的基礎上，表現(xiàn)出種子發(fā)芽、生長、謝的基礎上，表現(xiàn)出種子發(fā)芽、生長、運動、開花結果等生長發(fā)育過程。其基運動、開花結果等生長發(fā)育過程。其基本內容一般可包括為細胞生理、代謝生本內容一般可包括為細胞生理、代謝生理、

6、生長發(fā)育生理和逆境生理理、生長發(fā)育生理和逆境生理4 4個部分。個部分。 植物生理學的任務是研究和了解植植物生理學的任務是研究和了解植物在各種環(huán)境條件下，進行生命活動的物在各種環(huán)境條件下，進行生命活動的規(guī)律和機理，并將這些研究成果應用于規(guī)律和機理，并將這些研究成果應用于一切利用植物生產的事業(yè)中。一切利用植物生產的事業(yè)中。（一）植物生理學的定義、內容和任務n植物生理學（Plant physiology) 定義：植物生理學是研究植物生命活動規(guī)律及其與環(huán)境相互關系的一門科學。n植物生命活動： （1）生長發(fā)育和形態(tài)建成 （2）物質和能量轉化 （3）信息傳遞和信號轉導 一年生高等植物生活史n種子萌發(fā)營養(yǎng)器

7、官的生長開花結實形成種子最后衰老死亡n在這期間經(jīng)歷了，光合作用，呼吸作用，水分代謝，礦質營養(yǎng)以及各種物質在體內的轉化和運輸?shù)任镔|代謝和能量代謝過程（基礎），在此基礎上進行了生長和發(fā)育（外在表現(xiàn)），為適應外界環(huán)境進行信息傳遞和信號轉導。代謝（metabolism)n定義：是維持各種生命活動（如生長、繁殖和運動等）過程中化學變化（包括物質合成、轉化和分解）的總稱。 n性質上：物質代謝和能量代謝n方向上：同化（合成代謝）和異化（分解代謝） n同化作用和異化作用不是絕對的生長發(fā)育（growth and development)形態(tài)建成（morphogenesis)n是植物生命活動的外在表現(xiàn)，它主要包括

8、了兩個方面：一是由于與細胞數(shù)目的增加，細胞體積的擴大而導致的植物體積和重量的增加（生長）；二是由于新器官的不斷出現(xiàn)帶來的一系列肉眼可見的形態(tài)變化，即發(fā)育或形態(tài)建成，包括從種子萌發(fā)，根、莖、葉的生長，直到開花、結實、衰老、死亡的全過程。逆境（environmental stress)n定義：是指植物生長發(fā)育的不良環(huán)境條件（如干旱、水澇、寒冷、冰凍、高溫、鹽漬以及環(huán)境污染因子等）的總稱。信息傳遞（message transportation)n定義：植物感知信息的部位與發(fā)生反應的部位往往不同，這就需要感受器官將它所感受到的信息傳遞到反應器官，即信息傳遞。信號轉導（signal transducti

9、on)n定義：信號轉導是指單個細胞水平上，信號和受體結合后，通過信號轉導系統(tǒng)，產生生理反應。植物生理學的內容n細胞生理n代謝生理n生長發(fā)育生理n逆境生理n分子生理和生產應用重點內容n植物的物質生產和光能利用 水分代謝、礦質營養(yǎng)、光合作用n植物體內物質和能量轉化 呼吸作用、有機物的轉化和運輸n植物的生長和發(fā)育 植物的生長物質、信號轉導、光形態(tài)建成、生長生理、生殖生理、成熟和衰老生理n植物對不良環(huán)境的反應 冷、凍、旱、鹽堿、病蟲害植物生理學的任務n認識掌握植物生命活動的基本規(guī)律，利用規(guī)律能動的促控植物生長發(fā)育，達到優(yōu)質、高產、低成本的目的。二、植物生理學的產生與二、植物生理學的產生與發(fā)展發(fā)展（Or

10、igin and Development Of Origin and Development Of Plant PhysiologyPlant Physiology） 恩格斯指出：科學的產生和發(fā)展恩格斯指出：科學的產生和發(fā)展一開始就是由生產決定的。植物生理一開始就是由生產決定的。植物生理學的產生和發(fā)展也是由生產實踐的需學的產生和發(fā)展也是由生產實踐的需要所決定。要所決定。恩格斯n恩格斯故居 植物生理學成為獨立的科學體系植物生理學成為獨立的科學體系還是在其引入了實驗手段以后。以實還是在其引入了實驗手段以后。以實驗為主要手段的近代植物生理學則始驗為主要手段的近代植物生理學則始于荷蘭于荷蘭van He

11、lmont(1627)van Helmont(1627)的柳條試驗，的柳條試驗，他首次證明了水直接參與植物有機體他首次證明了水直接參與植物有機體的形成，這引起人們對農業(yè)灌溉的重的形成，這引起人們對農業(yè)灌溉的重視；英國視；英國Priestley(1771)Priestley(1771)曾觀察到植曾觀察到植物的綠色部分有放氧的現(xiàn)象；物的綠色部分有放氧的現(xiàn)象；Van Helmont(海爾蒙特）n白果樹英國化學家普利斯特利(J.Priestley)nJ.Priestley發(fā)現(xiàn)小發(fā)現(xiàn)小鼠在密封鐘罩內鼠在密封鐘罩內不久即死，小鼠不久即死，小鼠與綠色植物一起與綠色植物一起放在鐘罩內則不放在鐘罩內則不死，從而

12、發(fā)現(xiàn)了死，從而發(fā)現(xiàn)了氧氣的存在。氧氣的存在。普利斯特利鐘罩實驗 荷蘭荷蘭Ingenhousz(1779)Ingenhousz(1779)等發(fā)現(xiàn)植等發(fā)現(xiàn)植物的綠色部分只有在光下才能放氧；物的綠色部分只有在光下才能放氧；德國德國von Liebig(1840)von Liebig(1840)提出的植物礦提出的植物礦質營養(yǎng)學說，則奠定了施肥的理論基質營養(yǎng)學說，則奠定了施肥的理論基礎，同一時期法國礎，同一時期法國BoussingautBoussingaut也建也建立了砂培法并證明植物不能利用空氣立了砂培法并證明植物不能利用空氣中的氮素。中的氮素。德國的J.von.Liebig(1803-1873)n1

13、840年德國化學家李比希(J.von.Liebig)在他的化學在農學和生理學上的應用一書中提出施礦質肥料以補充土壤營養(yǎng)的消耗。成為利用化學肥料理論的創(chuàng)始人。 1818世紀到世紀到1919世紀是植物生理學世紀是植物生理學的奠基和成長時期。的奠基和成長時期。18821882年，德國的年，德國的薩克斯（薩克斯（SachsSachs）編寫了）編寫了植物生理植物生理學講義學講義，19041904年，他的弟子費弗爾年，他的弟子費弗爾(Pfeffer)(Pfeffer)出版了出版了植物生理學植物生理學，標志著植物生理學作為一門學科的誕標志著植物生理學作為一門學科的誕生，他們被稱為植物生理學的兩大先生，他們被

14、稱為植物生理學的兩大先驅。驅。 我國植物生理學起步較晚，發(fā)展又我國植物生理學起步較晚，發(fā)展又緩慢。錢崇澍（緩慢。錢崇澍（1883188319651965）是我國植）是我國植物生理學的啟業(yè)人，他于物生理學的啟業(yè)人，他于19171917年在國際年在國際刊物上公開發(fā)表刊物上公開發(fā)表“鋇、鍶及鈰對水綿的鋇、鍶及鈰對水綿的特殊作用特殊作用”論文。論文。 從從2020世紀世紀2020年代開始，李繼侗、羅年代開始，李繼侗、羅宗洛、湯佩松致力于植物生理學的研究宗洛、湯佩松致力于植物生理學的研究和人才的培養(yǎng)，對我國植物生理學的發(fā)和人才的培養(yǎng)，對我國植物生理學的發(fā)展做出了很大的貢獻，是我國植物生理展做出了很大的貢

15、獻，是我國植物生理學的奠基人。學的奠基人。植物學家，教育家，中國近代植植物學家，教育家，中國近代植物學奠基人之一物學奠基人之一錢崇澍先生錢崇澍先生錢崇澍簡介n植物學家，教育家，中國近代植物學奠基人之植物學家，教育家，中國近代植物學奠基人之一。一。n畢生從事植物學研究、教育及組織工作。畢生從事植物學研究、教育及組織工作。n1916年、年、1917年和年和1927年分別發(fā)表植物分類年分別發(fā)表植物分類學、植物生理學、植物生態(tài)學和地植物學論文，學、植物生理學、植物生態(tài)學和地植物學論文，均屬我國在各該領域的第一篇科學文獻，對難均屬我國在各該領域的第一篇科學文獻，對難度較大的蘭科、蕁麻科、豆科、毛茛科等植

16、物度較大的蘭科、蕁麻科、豆科、毛茛科等植物的分類進行了系統(tǒng)研究，培養(yǎng)了許多植物學人的分類進行了系統(tǒng)研究，培養(yǎng)了許多植物學人才，對我國近代植物學的開拓和發(fā)展做出了重才，對我國近代植物學的開拓和發(fā)展做出了重大貢獻。大貢獻。 目前的植物生理學研究表現(xiàn)出以目前的植物生理學研究表現(xiàn)出以下幾個主要的發(fā)展趨勢：下幾個主要的發(fā)展趨勢： 1 1、對植物生理學傳統(tǒng)領域的深入研究。、對植物生理學傳統(tǒng)領域的深入研究。 2 2、對植物生命活動的整體性認識。、對植物生命活動的整體性認識。3 3、植物的物質與能量代謝及其調節(jié)。、植物的物質與能量代謝及其調節(jié)。4 4、植物生態(tài)生理學研究。、植物生態(tài)生理學研究。三、植物生理學的

17、應用實踐三、植物生理學的應用實踐（Application Practice of Plant Application Practice of Plant PhysiologyPhysiology） 生產實踐的需要是植物生理學產生生產實踐的需要是植物生理學產生的先決條件，也是植物生理學應用的必的先決條件，也是植物生理學應用的必然歸宿。然歸宿。隨著科學技術的發(fā)展和進步，隨著科學技術的發(fā)展和進步，在植物生理學工作者的努力下，植物生在植物生理學工作者的努力下，植物生理學在理論上和應用方面均取得了重大理學在理論上和應用方面均取得了重大成就。成就。 目前農業(yè)急需研究的六個大問題：目前農業(yè)急需研究的六個大問

18、題：碳的增收、水分的增收、營養(yǎng)物質的增碳的增收、水分的增收、營養(yǎng)物質的增收、植物病蟲害的防治、不良環(huán)境對植收、植物病蟲害的防治、不良環(huán)境對植物的影響及植物發(fā)育過程以及當今世界物的影響及植物發(fā)育過程以及當今世界面臨能源、資源、食物、環(huán)境和人口五面臨能源、資源、食物、環(huán)境和人口五大危機，所有這些問題的解決在很大程大危機，所有這些問題的解決在很大程度上要依靠植物功能的發(fā)揮。度上要依靠植物功能的發(fā)揮。四、學習植物生理學的方法四、學習植物生理學的方法（How to Learn Plant PhysiologyHow to Learn Plant Physiology）n植物學和化學是主要基礎課，學習植物生植物學和化學是主要基礎課，學習植物生理學要從復習這兩門課程，打下良好的基理學要從復習這兩門課程，打下良好的基礎入手。礎入手。生物化學、微生物學和遺傳學對植物生理學生物化學、微生物學和遺傳學對植物生理學 的發(fā)展起了推動和促進作用，以至許多方面的發(fā)展起了推動和促進作用，以至許多方面 已成為植物