中国科学院大学植物生理学课件:植物生理学-绪论部分讲解学习.ppt
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1、中国科学院大学植物生理中国科学院大学植物生理学课件:植物生理学学课件:植物生理学-绪绪论部分论部分绪论绪论n植物生理学的定义、内容和任务植物生理学的定义、内容和任务 n植物生理学的产生和发展植物生理学的产生和发展 n植物生理学的展望植物生理学的展望 植物生理学的定义、内容和任务植物生理学的定义、内容和任务 n n定义:定义:n n植物生理学(植物生理学(plant physiologyplant physiology)是研究植)是研究植物生命活动规律的科学。植物的生命活动主物生命活动规律的科学。植物的生命活动主要包括:植物水分代谢、矿质代谢、光合作要包括:植物水分代谢、矿质代谢、光合作用、呼吸
2、作用、中间物质代谢,以及在此基用、呼吸作用、中间物质代谢,以及在此基础上的种子萌发、营养器官的生长和生殖器础上的种子萌发、营养器官的生长和生殖器官形成及开花、传粉、受精、果实和种子成官形成及开花、传粉、受精、果实和种子成熟等生长发育过程。熟等生长发育过程。植物生理学主要研究内容植物生理学主要研究内容 n n研究植物的物质代谢研究植物的物质代谢 n n研究植物的水分代谢、矿质营养、研究植物的水分代谢、矿质营养、呼吸作用、光合作用,来了解植呼吸作用、光合作用,来了解植物如何利用物如何利用H H2 2O O、COCO2 2、无机离子、无机离子合成碳水化合物、脂肪、蛋白质、合成碳水化合物、脂肪、蛋白质
3、、核酸、维生素、生理活性物质和核酸、维生素、生理活性物质和种类繁多的次生物质种类繁多的次生物质,以及这些以及这些物质又如何转化、分解或者排出物质又如何转化、分解或者排出体外体外 n n意义:意义:是植物生命活动的物质基是植物生命活动的物质基础础 研究植物的能量代谢研究植物的能量代谢 n n能量贮存能量贮存n n光能转化为稳定化学能:绿色植物在把无机光能转化为稳定化学能:绿色植物在把无机物合成的同时,还把光能转化成电能,并通物合成的同时,还把光能转化成电能,并通过过ATPATP等高能物质以化学能的形式储存在有机等高能物质以化学能的形式储存在有机物之中物之中n n能量的利用和散失能量的利用和散失n
4、 n稳定化学能转化成为活跃的化学能:有机物稳定化学能转化成为活跃的化学能:有机物分解与氧化,将所释放的能量以分解与氧化,将所释放的能量以ATPATP形式用于形式用于植物生长发育植物生长发育 n n意义:是植物生命活动的能量基础意义:是植物生命活动的能量基础 研究植物的形态建成研究植物的形态建成 n n这是植物的生命活动的这是植物的生命活动的这是植物的生命活动的这是植物的生命活动的外在表现:在物质和能外在表现:在物质和能外在表现:在物质和能外在表现:在物质和能量代谢基础上,细胞数量代谢基础上,细胞数量代谢基础上,细胞数量代谢基础上,细胞数目的增加、细胞体积的目的增加、细胞体积的目的增加、细胞体积
5、的目的增加、细胞体积的扩大而导致的植物体积扩大而导致的植物体积扩大而导致的植物体积扩大而导致的植物体积和重量的增加和重量的增加和重量的增加和重量的增加n n由于新器官的不断出现由于新器官的不断出现由于新器官的不断出现由于新器官的不断出现带来的一系列肉眼可见带来的一系列肉眼可见带来的一系列肉眼可见带来的一系列肉眼可见的形态变化,即形态建的形态变化,即形态建的形态变化,即形态建的形态变化,即形态建成成成成(morphogenesis(morphogenesis(morphogenesis(morphogenesis)种子萌发,根、茎、叶的生长,直到开花、结实、衰老、死亡的种子萌发,根、茎、叶的生长
6、,直到开花、结实、衰老、死亡的全过程。即是全过程。即是“春华秋实春华秋实”,“春发、夏长、秋收、冬藏春发、夏长、秋收、冬藏”直观直观描述描述研究植物的信息传递研究植物的信息传递n n植物生命活动周期在时空上有条不紊的进行是植物生命活动周期在时空上有条不紊的进行是息传递(息传递(message transportationmessage transportation)和信号转)和信号转导(导(signal transductionsignal transduction)密不可分。密不可分。以核酸为载体的遗传信世代传递,以核酸为载体的遗传信世代传递,它是植物个体发育沿确定方向进它是植物个体发育沿确
7、定方向进行,并使植物不断进化、发展行,并使植物不断进化、发展除遗传信息外,外源和内源物理、除遗传信息外,外源和内源物理、化学信号在植物整体水平上传递,化学信号在植物整体水平上传递,以及在细胞水平上信号传递(细胞以及在细胞水平上信号传递(细胞信号传递)形成料多种信息传递系信号传递)形成料多种信息传递系统,它们不仅使植物体内相互联系统,它们不仅使植物体内相互联系进行协调的生长发育,而且也表现进行协调的生长发育,而且也表现出与环境的协调与统一。出与环境的协调与统一。研究植物类型变异研究植物类型变异 n n类型变异是植物对复杂生态类型变异是植物对复杂生态条件和特殊的环境胁迫的综条件和特殊的环境胁迫的综
8、合反应。合反应。n n因环境因子的复杂性和特殊因环境因子的复杂性和特殊性,必然导致植物在形态结性,必然导致植物在形态结构、生命周期、代谢途径、构、生命周期、代谢途径、生理功能、种群类型等方面生理功能、种群类型等方面发生变异,并表现出相应的发生变异,并表现出相应的复杂性和多样性。复杂性和多样性。n n植物生理学则主要研究代谢植物生理学则主要研究代谢类型及生理功能的变异。类型及生理功能的变异。植物生理学五部分内容关系植物生理学五部分内容关系n n物质代谢和能量代谢是形态建成的基础,信物质代谢和能量代谢是形态建成的基础,信息传递是形态建成的开关,形态建成时物质息传递是形态建成的开关,形态建成时物质代
9、谢、能量转化和信息传递的结果,类型变代谢、能量转化和信息传递的结果,类型变异是植物适应各种环境条件的综合表现。异是植物适应各种环境条件的综合表现。n n植物生理学五个研究部分可以看到:植物生植物生理学五个研究部分可以看到:植物生理学是从分子理学是从分子亚细胞亚细胞细胞细胞组织组织器官器官个体个体群体不同水平来研究植物生命活动群体不同水平来研究植物生命活动规律性及其与外界环境条件的关系。规律性及其与外界环境条件的关系。植物生理学的产生和发展植物生理学的产生和发展 n n植物生理学是一门实验性科学,它是从植物学这门古老的植物生理学是一门实验性科学,它是从植物学这门古老的植物生理学是一门实验性科学,
10、它是从植物学这门古老的植物生理学是一门实验性科学,它是从植物学这门古老的科学中分化而来的科学中分化而来的科学中分化而来的科学中分化而来的 n n传统植物科学是从描述植物的外部形态传统植物科学是从描述植物的外部形态传统植物科学是从描述植物的外部形态传统植物科学是从描述植物的外部形态产生了植物形态产生了植物形态产生了植物形态产生了植物形态学和以形态学为基础的植物分类学;显微镜的发明,对植学和以形态学为基础的植物分类学;显微镜的发明,对植学和以形态学为基础的植物分类学;显微镜的发明,对植学和以形态学为基础的植物分类学;显微镜的发明,对植物形态的描述从外部深入到内部,从宏观深入到微观物形态的描述从外部
11、深入到内部,从宏观深入到微观物形态的描述从外部深入到内部,从宏观深入到微观物形态的描述从外部深入到内部,从宏观深入到微观植植植植物解剖学。随着认识的深入,描述性科学也由静态向动态物解剖学。随着认识的深入,描述性科学也由静态向动态物解剖学。随着认识的深入,描述性科学也由静态向动态物解剖学。随着认识的深入,描述性科学也由静态向动态发展发展发展发展植物形态发生学、植物胚胎学等分支学科。与描述植物形态发生学、植物胚胎学等分支学科。与描述植物形态发生学、植物胚胎学等分支学科。与描述植物形态发生学、植物胚胎学等分支学科。与描述性科学不同,实验科学的结论都来自经过周密设计的实验性科学不同,实验科学的结论都来
12、自经过周密设计的实验性科学不同,实验科学的结论都来自经过周密设计的实验性科学不同,实验科学的结论都来自经过周密设计的实验和对实验结果的科学判断。和对实验结果的科学判断。和对实验结果的科学判断。和对实验结果的科学判断。n n植物生理学正是从追究植物生命现象的原因开始孕育,并植物生理学正是从追究植物生命现象的原因开始孕育,并植物生理学正是从追究植物生命现象的原因开始孕育,并植物生理学正是从追究植物生命现象的原因开始孕育,并且逐渐成长,最后从它的母体植物学中脱胎而出的。由于且逐渐成长,最后从它的母体植物学中脱胎而出的。由于且逐渐成长,最后从它的母体植物学中脱胎而出的。由于且逐渐成长,最后从它的母体植
13、物学中脱胎而出的。由于代谢作用是生命现象的基础,而对代谢作用的认识离不开代谢作用是生命现象的基础,而对代谢作用的认识离不开代谢作用是生命现象的基础,而对代谢作用的认识离不开代谢作用是生命现象的基础,而对代谢作用的认识离不开化学和物理学理论与研究技术的发展,所以,植物生理学化学和物理学理论与研究技术的发展,所以,植物生理学化学和物理学理论与研究技术的发展,所以,植物生理学化学和物理学理论与研究技术的发展,所以,植物生理学是随着化学和物理学的发展而产生和发展起来的是随着化学和物理学的发展而产生和发展起来的是随着化学和物理学的发展而产生和发展起来的是随着化学和物理学的发展而产生和发展起来的 n n在
14、科学的植物生理学诞生之前,在科学的植物生理学诞生之前,人们通过肉眼的观察记载和生人们通过肉眼的观察记载和生产劳动中经验的积累,已具备产劳动中经验的积累,已具备了关于植物生命活动的丰富的了关于植物生命活动的丰富的感性知识感性知识 我国劳动人民有过突出的贡献。公元前我国劳动人民有过突出的贡献。公元前3 3世纪,战国时世纪,战国时期的期的荀子荀子富国篇富国篇中,就有中,就有“多粪肥田多粪肥田”的记载。西汉的记载。西汉汜胜之书汜胜之书已将施肥方式分为基肥、种肥、追肥。同时该已将施肥方式分为基肥、种肥、追肥。同时该书还提出种子的安全贮藏原则:书还提出种子的安全贮藏原则:“种,伤湿、郁,热则生虫种,伤湿、
15、郁,热则生虫也。也。”强调种子要强调种子要“曝使极燥曝使极燥”,降低种子含水量。公元,降低种子含水量。公元6 6世纪北魏贾思勰所撰世纪北魏贾思勰所撰齐民要术齐民要术描述了描述了“热进仓热进仓”贮麦法:贮麦法:“日曝令干,及热埋之日曝令干,及热埋之”,此法至今仍在民间应用。我国劳,此法至今仍在民间应用。我国劳动人民为解决冬小麦春播不能正常抽穗问题而创造的动人民为解决冬小麦春播不能正常抽穗问题而创造的“七九七九闷麦法闷麦法”,实际上就是现在的,实际上就是现在的“春化春化”法法 植物生理学的发展阶段植物生理学的发展阶段n n第一阶段:第一阶段:第一阶段:第一阶段:植物生理学的孕育阶段植物生理学的孕育
16、阶段植物生理学的孕育阶段植物生理学的孕育阶段 n n代表人物:这一阶段从代表人物:这一阶段从代表人物:这一阶段从代表人物:这一阶段从1627162716271627年荷兰人凡年荷兰人凡年荷兰人凡年荷兰人凡海尔蒙(海尔蒙(海尔蒙(海尔蒙(J.B.van J.B.van J.B.van J.B.van HelmontHelmontHelmontHelmont)做柳枝实验开始,直到)做柳枝实验开始,直到)做柳枝实验开始,直到)做柳枝实验开始,直到19191919世纪世纪世纪世纪40404040年代德国化学家李年代德国化学家李年代德国化学家李年代德国化学家李比希(比希(比希(比希(J.von Lieb
17、igJ.von LiebigJ.von LiebigJ.von Liebig)创立植物矿质营养)创立植物矿质营养)创立植物矿质营养)创立植物矿质营养(minerral(minerral(minerral(minerral nutrient)nutrient)nutrient)nutrient)学说为止,共经历了学说为止,共经历了学说为止,共经历了学说为止,共经历了200200200200多年的时间。多年的时间。多年的时间。多年的时间。n n荷兰学者荷兰学者荷兰学者荷兰学者van Helmontvan Helmontvan Helmontvan Helmont(1577-16441577-164
18、41577-16441577-1644)最早进行植物生理学实)最早进行植物生理学实)最早进行植物生理学实)最早进行植物生理学实验的学者,他进行柳树枝条实验,探索植物长大的物质来源。验的学者,他进行柳树枝条实验,探索植物长大的物质来源。验的学者,他进行柳树枝条实验,探索植物长大的物质来源。验的学者,他进行柳树枝条实验,探索植物长大的物质来源。大致可以分为三个阶段大致可以分为三个阶段植物生理学诞生与成长的阶段植物生理学诞生与成长的阶段 n n代表人物:代表人物:1919世纪末德国植物生理学家世纪末德国植物生理学家萨克斯(萨克斯(J.SachsJ.Sachs)和他的学生费弗尔)和他的学生费弗尔(W.
19、PfefferW.Pfeffer)n n代表著作:植物生理学讲义(代表著作:植物生理学讲义(18821882年)、植物生理学(年)、植物生理学(19041904年)年)萨克斯萨克斯,J.von Julius von Sachs(18321897)费弗尔费弗尔(W.Pfeffer)植物生理学发展、分化与壮大阶段植物生理学发展、分化与壮大阶段 n n随着物理学和化学成就的不断取得及研究仪器与方法的改进,随着物理学和化学成就的不断取得及研究仪器与方法的改进,随着物理学和化学成就的不断取得及研究仪器与方法的改进,随着物理学和化学成就的不断取得及研究仪器与方法的改进,使得分析结果更加精细和准确,植物生理
20、学各个方面都有突破使得分析结果更加精细和准确,植物生理学各个方面都有突破使得分析结果更加精细和准确,植物生理学各个方面都有突破使得分析结果更加精细和准确,植物生理学各个方面都有突破性的进展。性的进展。性的进展。性的进展。CarvinCarvinCarvinCarvin用用用用14141414C C C C跟踪技术和色谱扫描技术揭开数十年跟踪技术和色谱扫描技术揭开数十年跟踪技术和色谱扫描技术揭开数十年跟踪技术和色谱扫描技术揭开数十年不能解决的不能解决的不能解决的不能解决的COCOCOCO2 2 2 2固定还原之谜,固定还原之谜,固定还原之谜,固定还原之谜,60606060年代对年代对年代对年代对
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