李合生植物生理學(xué)緒論

植物生理學(xué)衛(wèi)星圖片－－中國(guó)地圖環(huán)境危機(jī)江山多嬌吃葷的植物

豬籠草

Nepenthesmirabilis(Lour.)Druce

豬籠草在自然界豬籠草常常平臥生長(zhǎng)，葉的構(gòu)造復(fù)雜，分葉柄，葉身和卷須，卷須尾部擴(kuò)大并反卷形成瓶狀，可捕食昆蟲。豬籠草具有總狀花序，開綠色或紫色小花。豬籠草葉頂?shù)钠繝铙w是捕食昆蟲的工具。瓶狀體開口邊緣和瓶蓋復(fù)面能分泌蜜汁，引誘昆蟲。瓶口光滑，待昆蟲滑落瓶?jī)?nèi)，被瓶底分泌的液體淹死，并分解蟲體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，逐漸消化吸收。有趣性會(huì)運(yùn)動(dòng)的植物

白睡蓮

NymphaeaalbaLinn隨著太陽(yáng)落下花朵會(huì)漸漸關(guān)閉

含羞草

MimosapudicaLinn含羞草在受到外界觸動(dòng)時(shí)，葉會(huì)下垂，小葉片合閉

舞

草

Desmodium

gyrans(Linn.)DC舞草屬豆科，舞草屬當(dāng)人們對(duì)它講話或唱歌，小葉片會(huì)左右舞動(dòng)，宛如小草聽到你的聲音翩翩起舞

植物的化學(xué)武器

競(jìng)爭(zhēng)陽(yáng)光營(yíng)養(yǎng)水生物防治

次生代謝我是個(gè)打球的，我不學(xué)可以嗎？緒論一、植物生理學(xué)的定義與內(nèi)容二、植物生理學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展三、植物生理學(xué)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

四、植物生理學(xué)近三十年的發(fā)展特點(diǎn)五、植物生理學(xué)研究趨勢(shì)一、植物生理學(xué)的定義與內(nèi)容(一)植物生理學(xué)的定義植物生理學(xué)(plantphysiology)是研究植物生命活動(dòng)規(guī)律、揭示植物生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)。(二)植物生理學(xué)的內(nèi)容1.生長(zhǎng)發(fā)育與形態(tài)建成

2.物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)化

3.信息傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

1．生長(zhǎng)發(fā)育與形態(tài)建成

生長(zhǎng)發(fā)育（growthanddevelopment）是植物生命活動(dòng)的外在表現(xiàn)，它主要包括了兩個(gè)方面：一是由于細(xì)胞數(shù)目的增加、細(xì)胞體積的擴(kuò)大而導(dǎo)致的植物體積和重量的增加；二是由于新器官的不斷出現(xiàn)帶來(lái)的一系列肉眼可見的形態(tài)變化，即形態(tài)建成(morphogenesis），包括從種子萌發(fā)，根、莖、葉的生長(zhǎng)，直到開花、結(jié)實(shí)、衰老、死亡的全過(guò)程。

人類對(duì)植物生命活動(dòng)的認(rèn)識(shí)正是從對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育的觀察和描述開始的，所謂“春華秋實(shí)”，“春發(fā)、夏長(zhǎng)、秋收、冬藏”等等，便是人類對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律直觀認(rèn)識(shí)的寫照。2．物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)化

代謝過(guò)程歸根結(jié)底是運(yùn)行于植物體內(nèi)的一系列生物化學(xué)和生物物理的變化，而生長(zhǎng)發(fā)育則是代謝作用的綜合表現(xiàn)和最終結(jié)果。代謝作用是生命的基礎(chǔ)，代謝一旦停止，生命也就不復(fù)存在，生長(zhǎng)發(fā)育更無(wú)從談起。某些代謝環(huán)節(jié)如果發(fā)生重大變化或遭到破壞，也必然會(huì)影響到生長(zhǎng)發(fā)育。植物體內(nèi)赤霉素合成發(fā)生障礙，因而莖不能正常生長(zhǎng)，變?yōu)椤鞍汀?；蘋果樹缺少微量元素鋅，便會(huì)影響生長(zhǎng)素的生物合成，使新生葉不能展開，發(fā)生“小葉病”。

在植物形態(tài)變化的背后，是肉眼難以觀察到的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，而物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)化又緊密聯(lián)系，構(gòu)成統(tǒng)一的整體，統(tǒng)稱為代謝(metabolism)。

植物的代謝活動(dòng)包括水分的吸收、運(yùn)輸與散失；礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收、同化與利用；光合作用；呼吸作用；有機(jī)物的轉(zhuǎn)化、運(yùn)輸與分配等方面。綠色植物的自養(yǎng)性（autotropism)植物的光合作用（photosynthesis)研究的主要內(nèi)容各種外部信號(hào)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育3．信息傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

這些反應(yīng)都是從“感知”環(huán)境條件的物理或化學(xué)信號(hào)開始的。在許多情況下，感知信息的部位與發(fā)生反應(yīng)的部位往往不是同一器官，這就需要感受器官將它所感受到的信息傳遞到反應(yīng)器官，并使后者發(fā)生反應(yīng)。如：成花生理中日照長(zhǎng)短和溫度高低對(duì)花芽形成和開花的影響;而多年生落葉樹木的葉片，則會(huì)在夜長(zhǎng)增加的這一物理信號(hào)誘導(dǎo)下發(fā)生葉柄離層的形成和脫落、枝條進(jìn)入休眠狀態(tài)等一系列生理反應(yīng)。

信息傳遞（messagetransportation）和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）是植物生命活動(dòng)的另一個(gè)重要方面。植物雖不像動(dòng)物那樣具有發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng)，但它生活在復(fù)雜多變的環(huán)境中，必須對(duì)環(huán)境的變化做出響應(yīng)，或順應(yīng)環(huán)境的有規(guī)律的變化，形成植物固有的生命周期，或?qū)?yán)酷的環(huán)境條件進(jìn)行適應(yīng)與抵抗，以保持物種的繁衍。返回二、植物生理學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展第一階段：植物生理學(xué)的孕育階段第二階段：植物生理學(xué)誕生與成長(zhǎng)的階段第三階段：植物生理學(xué)發(fā)展、分化與壯大階段描述性比較性實(shí)驗(yàn)性第一階段：植物生理學(xué)的孕育階段

這一階段從1627年荷蘭人凡·海爾蒙（J.B.vanHelmont）做柳枝實(shí)驗(yàn)開始，直到19世紀(jì)40年代德國(guó)化學(xué)家李比希（J.vonLiebig）創(chuàng)立植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)(minerralnutrient)學(xué)說(shuō)為止，共經(jīng)歷了200多年的時(shí)間。增加的重量來(lái)源于何處？Why?第二階段：植物生理學(xué)誕生與成長(zhǎng)的階段

這一階段從1840年李比希礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)的建立到19世紀(jì)末德國(guó)植物生理學(xué)家薩克斯(J.Sachs)和他的學(xué)生費(fèi)弗爾(W.Pfeffer)所著的兩部植物生理學(xué)專著問(wèn)世為止，經(jīng)過(guò)了約半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。薩克斯，J.vonJuliusvon費(fèi)弗爾（W.Pfeffer）

Sachs(1832～1897)

至19世紀(jì)末20世紀(jì)初，薩克斯和費(fèi)弗爾在全面總結(jié)了植物生理學(xué)以往的研究成果的基礎(chǔ)上，分別寫成了《植物生理學(xué)講義》(J.Sachs,1882)和三卷本的專著《植物生理學(xué)》(W.Pfeffer,1897),成為影響達(dá)數(shù)十年之久的植物生理學(xué)經(jīng)典著作和植物生理學(xué)發(fā)展史中的重要里程碑。這兩部著作的問(wèn)世，意味著植物生理學(xué)終于從它的母體植物學(xué)中脫胎而出，獨(dú)立成為一門新興的學(xué)科。第三階段：植物生理學(xué)發(fā)展、分化與壯大階段

微觀方面，通過(guò)對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)與功能的研究，提出并確定了膜的“流動(dòng)鑲嵌”模型：以類脂為主要成分構(gòu)成的雙層膜上鑲嵌著各種功能蛋白，執(zhí)行著諸如電子傳遞、能量轉(zhuǎn)換、離子吸收、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等重要生理功能。

20世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的世紀(jì)，也是植物生理學(xué)快速壯大發(fā)展的世紀(jì)。20世紀(jì)以來(lái)，特別是50年代以來(lái)，植物生理學(xué)的研究在微觀、個(gè)體和宏觀三個(gè)層次上都發(fā)生了巨大的變化，獲得了許多重大突破。在空間跨度上，電子顯微鏡和X-射線衍射技術(shù)的應(yīng)用，使人們的視野逐步從細(xì)胞水平深入到亞細(xì)胞水平，進(jìn)而深入到生物膜和生物大分子空間三維結(jié)構(gòu)的水平，分辨率達(dá)到10－10m(1/10nm)級(jí)，弄清了光合膜上許多功能性色素蛋白復(fù)合體的三維立體結(jié)構(gòu)，將結(jié)構(gòu)與功能的研究推向了微觀世界。

在光合作用研究中,卡爾文(M.Calvin)于50年代利用14C示蹤和紙上層析兩種技術(shù)，揭示了光合作用中CO2同化的歷程,提出了著名的卡爾文循環(huán)，即“光合碳循環(huán)”；60年代以后，又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了C4類型、景天科酸代謝(CAM)和光呼吸作用；

由于快速熒光光譜技術(shù)和激光技術(shù)的應(yīng)用,將光合作用原初反應(yīng)研究的時(shí)間跨度從毫秒級(jí)(ms,10-3s)一直縮短為皮秒(ps,10-12s)和飛秒(fs,10-15s)級(jí)；卡爾文及其同時(shí)用來(lái)研究光合藻類CO2固定的儀器裝置

自40年代至50年代末相繼發(fā)現(xiàn)了植物光周期現(xiàn)象和控制光周期現(xiàn)象的色素蛋白復(fù)合體——光敏色素(phytochrome)，目前已知受光敏色素控制的生理過(guò)程不下幾十種。

在植物生長(zhǎng)發(fā)育生理方面，成功地使植物組織、細(xì)胞和原生質(zhì)體在離體培養(yǎng)條件下通過(guò)脫分化和再分化成長(zhǎng)為新的植物個(gè)體。這一成就的重大意義不但在于證明了植物細(xì)胞的“全能性”，而且為植物細(xì)胞工程和基因工程的大力發(fā)展創(chuàng)造了條件。

關(guān)于植物生長(zhǎng)物質(zhì)的研究，從30年代首次確定生長(zhǎng)素的分子結(jié)構(gòu)以來(lái)，已陸續(xù)確定了5種公認(rèn)的植物激素和10余種內(nèi)源生長(zhǎng)物質(zhì)，植物激素的測(cè)定方法則由最初的生物鑒定法發(fā)展到現(xiàn)在的高效液相色譜技術(shù)(HPLC)和酶聯(lián)免疫技術(shù)(ELISA)，后者的靈敏度可達(dá)到10－12g。GA處理顯著促進(jìn)植株莖的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)返回三、植物生理學(xué)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（一）作物產(chǎn)量形成與高產(chǎn)理論（二）環(huán)境生理與作物抗逆性（三）設(shè)施農(nóng)業(yè)中的作物生理學(xué)（四）植物生理學(xué)與育種學(xué)相結(jié)合——作物生理育種返回四、植物生理學(xué)近三十年的發(fā)展特點(diǎn)1.研究層次越來(lái)越廣（微觀；宏觀）2.學(xué)科間的相互滲透3.理論聯(lián)系實(shí)際4.研究手段現(xiàn)代化返回五、植物生理學(xué)研究的發(fā)展趨勢(shì)或動(dòng)向

1、從生物大分子到復(fù)雜生命活動(dòng)——基因組學(xué)和基因結(jié)構(gòu)與功能研究

隨著分子生物學(xué)、分子生態(tài)學(xué)和分子進(jìn)化論等領(lǐng)域的發(fā)展，提出了人、動(dòng)物、植物和微生物的基因組計(jì)劃。從總體上說(shuō)，生命科學(xué)的微觀研究仍在不斷深化。從對(duì)生命現(xiàn)象的完整認(rèn)識(shí)來(lái)說(shuō)，呈現(xiàn)出從“分子生物學(xué)”到“整合生物學(xué)”的整合趨勢(shì)。從單個(gè)基因的研究發(fā)展到基因組研究，并及時(shí)提出后基因組計(jì)劃，強(qiáng)調(diào)功能基因組的研究和蛋白質(zhì)組的研究。植物生理學(xué)的研究整體也呈現(xiàn)這樣的研究趨勢(shì)，在強(qiáng)調(diào)植物分子生理學(xué)的同時(shí)，也在注重植物生理學(xué)與農(nóng)業(yè)和生態(tài)學(xué)的結(jié)合。在已經(jīng)完成的構(gòu)建水稻基因物理圖譜和遺傳圖譜的基礎(chǔ)上，水稻基因組計(jì)劃的實(shí)施，已進(jìn)入國(guó)際分工基因全序列的測(cè)定階段，同時(shí)開展功能基因組的研究。包括水稻和擬南芥在內(nèi)的多種模式植物突變庫(kù)的建立，為基因的功能研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2、生命的能量和物質(zhì)基礎(chǔ)——代謝及調(diào)節(jié)

光合作用在植物以至在地球能量和物質(zhì)循環(huán)中占據(jù)極重要的地位，因而對(duì)它的研究總處于十分重要的位置。當(dāng)前光合作用的研究熱點(diǎn)主要集中在氧的釋放和反應(yīng)機(jī)理，以及光合膜四大復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和功能上。

對(duì)人類來(lái)說(shuō)，植物次生代謝涉及許多有實(shí)用價(jià)值的天然產(chǎn)物，對(duì)植物來(lái)說(shuō)，次生代謝涉及眾多的代謝調(diào)節(jié)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和防衛(wèi)物質(zhì)，所以植物次生代謝研究正在受到極大的關(guān)注。在美國(guó)植物生理學(xué)會(huì)組織的“植物生理2000”年會(huì)上就有“次生代謝”專題，涉及植物的次生代謝產(chǎn)物，以及植物次生代謝的分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)等內(nèi)容。

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是生物與外界、生物體細(xì)胞間相互溝通的一種高度復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)系統(tǒng)。生物具有多樣性，但同樣有許多共同點(diǎn)，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)就是其中之一。當(dāng)然，生物界信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的具體細(xì)節(jié)，有許多不同之處，這方面的研究主要涉及化學(xué)和物理信號(hào)感受、胞內(nèi)第二信使系統(tǒng)、胞間信號(hào)傳遞等方面。植物激素、病原體和保衛(wèi)細(xì)胞是當(dāng)前十分活躍的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究系統(tǒng)?！懊撀渌嵝盘?hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”、“在苔蘚發(fā)育中激素誘導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”和“激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳分析”等有關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的課題，已成為有關(guān)研究的重點(diǎn)。

3、生命整體性的實(shí)現(xiàn)——信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

對(duì)植物與環(huán)境的研究，也有一個(gè)從宏觀到微觀的發(fā)展過(guò)程。植物對(duì)非生物脅迫的反應(yīng)和適應(yīng)，一直受到研究者的關(guān)注，在“植物生理2000”年會(huì)上有數(shù)篇該領(lǐng)域的論文。但在植物整體中，這是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，需要進(jìn)行深入研究。德國(guó)馬普學(xué)會(huì)新建了化學(xué)生態(tài)研究所，下設(shè)三個(gè)研究室：遺傳和進(jìn)化研究室，研究形成植物/草食性昆蟲之間化學(xué)相互作用的進(jìn)化動(dòng)力；植物生物化學(xué)和分子生物學(xué)研究室，研究植物重要防衛(wèi)化合物的生物合成；分子生態(tài)研究室，研究生態(tài)上重要的防衛(wèi)機(jī)制的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。研究所的整體任務(wù)是從實(shí)驗(yàn)和理論的角度，研究形成化學(xué)介導(dǎo)生態(tài)相互作用進(jìn)化動(dòng)力的功能基礎(chǔ)。

4、植物與環(huán)境——協(xié)同進(jìn)化和適應(yīng)1光合作用分子物質(zhì)組成2光合作用的物理、化學(xué)過(guò)程3碳代謝及相關(guān)的酶4氮、硫的同化5膜、細(xì)胞器、細(xì)胞及組織的結(jié)構(gòu)6基因及其表達(dá)的調(diào)節(jié)7