植物学

植 物 学,华中师范大学生命科学学院,1 绪 论,1.1 植物学的昨天、今天和明天1.2 植物科学的重要作用1.3 植物界的划分和植物科学的分支学科1.4 植物分类的阶层系统和国际植物命名法规1.5 学习植物学的方法,1.1 植物学的昨天、今天和明天,一、植物科学的发展简史 1 描述植物学时期（18世纪以前） 2 实验植物学时期（18世纪至20世纪初） 3 现代植物学时期（20世纪以来） 4 中国植物学发展的简要回顾二、现代植物科学的发展趋势,1 描述植物学时期,1.发展动力：人类生活、生产及生存。 2.内容：主要是认识和描述植物形态、习性、物候、用途 等 ，积累资料，发展栽培植物。 3.方法：描述和比较（具思辩性） 4.著作：（1）希腊特奥佛拉斯托（Theophrastus. 约公元前371286）植物的历史和植物本源（奠基）植物500余种； （2）意大利塞萨平诺（Caesalpino.15191603）植物1500余种； （3）1672年英国格鲁（ Grew .16411712）植物解剖学 5.贡献：促进农业（种植业）发展,2 实验植物学时期,1.背景：显微镜使用，数、理、化等自然科学的成就及发展，农业 及人们生活的需要等。 2.研究方法：实验解剖、分类、生理等 3.成就：（1）瑞典林奈（Linnaeus. 17071778）1735年出版自然系统，1753年植物种志对7300种植物使用“双名法”。 （2）德国施莱登（Schleiden. 18041881）1838年发表植物发生论；德国施旺（Schwann.18211882）1839年出版关于动植物的结构和生长一致性的显微研究 （3）英国达尔文（Darwin. 18091882）1859年发表物种起源及后来著作，创立进化论。 （19世纪三大发现：进化论、细胞学说、能量守恒）,起点：1858年李善兰和英国人威廉臣合编出版的植物学。 发展： 20世纪初至30年代，从西方和日本留学回国的一些植物学家和最早的一批学生为奠基人：如钟观光、钱崇澍、胡先骕、李继侗、罗宗洛、戴芳澜、秦仁昌等。 1923年邹秉文、钱崇澍、胡先骕等编著了高等植物学; 1937年陈嵘出版了中国树木分类学等。发展最快的植物分类学，随之植物生理学、植物生态学、藻类学、真菌学、生态学和细胞学等。,建国以后，我国已形成分支学科齐全的科研和教学体系，包括植物生理学、植物分类学、植物化学与植物资源、植物生态学、植物组织培养、植物形态解剖学、植物胚胎学、古植物学、孢粉学等。,3 现代植物学时期,从20世纪初至今 。19世纪科技迅速发展，为20世纪植物科学创造了条件。特别是确认DNA为遗传的物质基础并阐明了DNA的双螺旋结构之后，分子遗传学带动了植物学和整个生物学的迅速发展。 最大特点就是应用先进技术从分子水平上去研究生命现象。 近20多年来特别是近10多年来，植物科学发展迅速，其中对植物科学影响最大的就是分子生物学及其技术。 微观、宏观,20世纪60年代以来，分子生物学、环境生物学以及近代技术科学、数、理、化的新概念和新技术引入植物学领域，新技术层出不穷：如X射线、电子显微、超离心、同位素、核磁共振、波谱、光谱、电泳分析、色层分析以及计算机等。 微观：细胞亚细胞分子水平，对植物体的结构和机能有了更深入的了解，在光合作用、生物固氮、呼吸作用、离子吸收、蛋白质的合成等许多方面获得了重大的突破；细胞工程、遗传工程、基因工程、克隆技术等。 宏观：由植物的个体生态进到对种群、群落以及生态系统的综合性研究，推动巨大生态工程的建设，在改善人类的生存环境方面，表现出实际的效果，并推动在更大规模上开展跨国界、全球性的植物生态学重大问题的研究。,4 中国植物学发展的简要回顾,古代植物科学的成就：特别是公元前到公元56世纪有许多植物科学的巨著产生，在国际上影响很大。如：草书于东汉，成书于西汉的神农本草经（植物性药物252种）是世界上最早的本草学著作； 北魏贾思勰（xie）齐民要术（约成书于公元533-544）秦汉以来中国黄河中下游的农业生产经验； 明代李时珍（1518-1593）的本草纲目记述了1892种药物，其中各种植物1195种。,二、现代植物科学的发展趋势,研究领域的两极分化与融合学科之间的渗透、综合与相互促进在解决重大社会、经济、生态问题中发挥重大作用,1.2 植物科学的重要作用,1、植物是自然界中的第一性生产者（初级生产者） 2、在维持地球上物质循环的平衡中起着不可替代的作用 3、为地球上其他生物提供了赖以生存的栖息和繁衍后代的场所 4、植物在调节气温、水土保持，以及在净化生物圈的大气和水质等方面均有极为重要的作用。 5、为人类提供：粮食、蔬菜、水果、木材、纤维、饲料、药材、饮料（茶、咖啡等）、烟草、糖、景观、花卉,植物科学在自然科学和国民经济发展中的意义植物科学在国民经济发展中具有重要意义： 1、为利用和改造植物提供基础理论和基本知识。 2、在微观和宏观的更高层次和更高水平上探讨植物生命的奥秘和发生发展规律。 分子生物学在微观领域揭示生命的本质；生态学在宏观（和微观）领域揭示生命现象之间的相互关系。 植物学是高等院校生物类专业的一门重要基础课程。,waterfall,举例为利用和改造植物提供基础理论和基本知识,中国的水稻育种第一次突破是60年代初矮化育种的成功，将水稻产量提高了2030； 第二次是70年代中期杂交水稻的研究成功，水稻产量又在矮秆良种的基础上增长了20左右; 现在正在酝酿第三次突破，利用水稻亚种间杂种优势培育超级杂交稻。,袁隆平先生把杂种优势的利用与水稻理想株型结合起来,提出了超级杂交稻的形态模式: 叶片呈长、直、窄、凹、厚; 株高100 cm 左右,秆高70 cm 左右; 株型适度紧凑,分蘖中等; 冠层只见叶片,灌浆后不见稻穗。,袁隆平提出的超级杂交水稻标准株型,左:“超级杂交水稻”最新品种GDs/RB207 大面积推广成功,将达到亩产900余公斤; 右: 亩产800公斤超级杂交水稻品种,杂交水稻之父袁隆平新目标：杂交稻亩产2000斤,2003年,2006年影响因子为9.8,举例更高水平上探讨植物生命的奥秘和发生发展规律,2006年影响因子为6.1,2006年影响因子为6.5,植物学报,1.3 植物界的划分和植物科学的分支学科,在我们生存的这个星球上存在着各种各样的生命形式，植物（plant）就是其中最重要的一大类。人类对植物和其他生物的研究和认识有一个漫长的历史，人们为了建立一个能反映自然演化过程和彼此间亲缘关系的分类系统，作了长期不懈的努力，使其日臻完善。,1735年，林奈（Carolus Linnaeus瑞典植物学家）发表自然系统，把生物分为植物和动物两大类，即植物界和动物界。 1753年发表的巨著植物种志中将植物分成24纲，把动物分成6纲。这就是通常所说的生物分界的两界系统。这在当时的科学技术条件下是有重大科学意义的。至今，许多植物学和动物学教科书仍沿用两界系统。,林奈的两界系统,林奈(Carolus Linnaeus),1866年，海克尔（Haeckel 德国生物学家） 植物界 动物界 原生生物界 原核生物、原生动物、硅藻、粘菌、海绵,海克尔的三界系统,Haeckel的三界系统,魏泰克的四界、五界系统,1969年，五界系统 动物界 植物界 真菌界菌物界 原生生物界 原核生物界（细菌、蓝藻）,1959年，四界系统 动物界 植物界 真菌界菌物界 原生生物界,Whittaker的四界系统,Whittaker的五界系统,六界和八界系统,1949年，捷恩(Jahn)的六界系统 后生动物界 后生植物界 真菌界 原生生物界 原核生物界 病毒界,八界系统,原核生物,真核生物,1989年，卡瓦勒-史密斯(Cavalier-Smith)的八界系统,三原界系统,1978年，Whittaker 和 Margulis 根据分子生物学研究的资料，提出了一个新的三原界(Urkingdom)学说,认为在生物进化的早期，各类生物是由一个共同的祖先沿三条进化路线发展，形成了三个原界。也叫三域系统。,三原界系统,我国学者对生物分界的意见,1966年，邓叔群根据营养方式划分： 植物界光合自养 动物界摄食 真菌界吸收1965年，胡先彇： 始生总界病毒 胞生总界细菌界 粘菌界 真菌界 植物界 动物界1979年，陈世骧： 非细胞总界病毒 原核总界 细菌界 蓝藻界 真核总界 植物界 真菌界 动物界,植物界的基本类群,植物界,低等植物,藻类植物 低等植物 菌类植物 (无胚植物） 地衣植物 苔藓植物 高等植物 蕨类植物（有胚植物） 裸子植物 被子植物,非维管植物,低等植物的特征 1、植物体结构简单，没有根茎叶的分化。 2、内部组织分化程度低，多没有组织分化。 3、生殖器官为单细胞，合子发育离开母体，不形成胚。高等植物的特征 1、植物体结构复杂，具根茎叶的分化。 2、内部组织分化达到较高级的程度。 3、生殖器官为多细胞，合子发育不离开母体，形成胚。,植物学的分支学科,以研究层次和重点不同划分为:1、植物形态学2、植物生理学3、植物遗传学4、植物生态学5、植物分类学,第十三届国际植物学会议(1981,悉尼)划分为12类:分子植物学、代谢植物学、发育植物学、环境植物学、群落植物学、遗传植物学、系统及进化植物学、苔藓学、菌类学、海水淡水植物学、历史植物学、应用植物学第十四届国际植物学会议（1987，西柏林）划分为六大分支学科：系统与演化植物学、结构植物学、代谢植物学、发育植物学、植物遗传学、资源植物学与植物化学、生态学与环境植物学和生物技术,1.4植物分类的阶层系统和国际植物命名法规,界Regnum 门Divisio 亚门Subdivisio 纲Classis 亚纲Subclassis 目Ordo 亚目Subordo 科Familia 亚科Subfamilia 族Tribus 亚族Subtribus 属Genus 亚属Subgenus 组Sectio 亚组Subsectio 系Series 亚系Subseries 种Species 亚种Subspecies 变种Varietas 亚变种Subvarietas 变型Forma 亚变型Subforma,分类阶层,植物分类的阶层系统,现以宽伞三脉紫菀为例，表明植物分类系统的等级和所在的分类位置：界植物界Regnum vegetabile 门种子植物门Spermatophyta 亚门被子植物亚门Angiospermae 纲木兰纲Magnoliopsida 亚纲菊亚纲Asteridae 目菊目Asterales 科菊科Asteraceae (Compositae) 属紫菀属Aster 种三脉紫菀 Aster ageratoides Turcz. 变种宽伞三脉紫菀 Aster ageratoides var. laticorymbus Hand.-Mazz.,双名法是生物分类之父林奈(C. Linnaeus)在1753 年发表的植物种志(Species Plantarum)一书中，采用前人的建议创立的。双名法要求1个种的学名必须用2个拉丁词或拉丁化了的词组成。第一个词称为属名，属名第1个字母必须大写；第二个词称为种加词，通常是一个反映该植物特征的拉丁文形容词，种加词的第一个字母一律小写。同时，命名法规要求在双名之后还应附加命名人之名，以示负责，便于查证。如： Ginkgo biloba L.,国际植物命名法规,1、属名：拉丁文名词或拉丁化的其他文字，第一个字大写单数，主格。（1）以古老的拉丁文名字命名：如Rosa（2）以古希腊文名字命名：如Oryza（3）根据植物的某些特征、特性命名：Polygonum（4）根据颜色、气味命名：Leucobryum（5）根据植物体含有某种化合物命名:Saccharum（6）根据用途 Oymosia（7）纪念某个人名 Linnaea（8）根据习性和生活环境命名 Dendrobium（9）根据植物产地 Taiwania（10）以神话或文字游戏来命名 Narcissus（11）以原产地或产区的方言或土名拉丁化而来Ginkgo（12）采用加前缀或后缀组成属名Acanthopanax,2、种加词 ： 形容词，少数为名词的所有格或同位名词，性、数、格与属名一致。（1）表示植物特征Populus alba （2）表示方位Tyoha orientalis（3）表示用途Macrocarpium officinale（4）表示生态习性或生长季节Juncus alpinus（5）人名Senecio oldhamianus（6）以当地俗名经拉丁化而成Panax ginseng（7）表示原产地Brassica pekinensis（8）以名词的所有格形式作种加词Acer davidii（9）同位名词Cinnamomum camphora,3、命名人（1）通常以其姓氏的缩写表示，于种加词后 et et al. etc.（2）父子（女）均为命名人 f. fil.（3）甲命名，乙发表 ex,1、给植物命名时应同时指明它的分类位置；2、优先律原则；3、命名模式和模式标本；4、每1种植物只有1个合法的正确的名称；5、 1个种的完整的学名必须符合双名命名法(binomial nomenclature)，简称双名法；6、属的转移；7、学名附带的一些缩写字。,国际植物命名法规的使用要点：,优先律原则,植物新种名称的发表有优先权，凡符合法规的最早发表的名称为正确的名称。优先律是指出版上的优先，如果不是在公开出版的刊物上发表的名称或者不用拉丁文描述其特征，均不受命名法规优先律的保护。严格遵守优先律的目的是保证一物一名，清除混乱。,命名模式和模式标本,相邻物种间的外貌差异有时很不显著，为了使各种植物的名称与其所指的物种之间具有固定的、可以核查的依据，在给新种命名时，除了要有拉丁文的描述和图解外，尚需将研究和确立该种时所用的标本赋以特殊的意义，尤加重视，并永久保存，作为今后查考的有效资料。这样的标本称为模式标本(Type)。模式标本是物种名称的依附实体，是名称的携带者。,1、主模式标本2、等模式标本3、合模式标本4、后选模式标本5、副模式标本6、