植物生理学 绪论ppt.ppt

植物生理学 植物生理学 plantphysiology 卫星图片 中国地图 环境危机 江山多娇 吃荤的植物 猪笼草Nepenthesmirabilis Lour Druce 猪笼草在自然界猪笼草常常平卧生长 叶的构造复杂 分叶柄 叶身和卷须 卷须尾部扩大并反卷形成瓶状 可捕食昆虫 猪笼草具有总状花序 开绿色或紫色小花 猪笼草叶顶的瓶状体是捕食昆虫的工具 瓶状体开口边缘和瓶盖复面能分泌蜜汁 引诱昆虫 瓶口光滑 待昆虫滑落瓶内 被瓶底分泌的液体淹死 并分解虫体营养物质 逐渐消化吸收 有趣性 会运动的植物 白睡莲NymphaeaalbaLinn随着太阳落下花朵会渐渐关闭 含羞草MimosapudicaLinn含羞草在受到外界触动时 叶会下垂 小叶片合闭 舞草Desmodiumgyrans Linn DC舞草属豆科 舞草属当人们对它讲话或唱歌 小叶片会左右舞动 宛如小草听到你的声音翩翩起舞 植物的化学武器 生物防治 次生代谢 绪论 一 植物生理学的定义与内容二 植物生理学的产生与发展三 植物生理学与农业生产四 植物生理学近三十年的发展特点五 植物生理学研究趋势 一 植物生理学的定义与内容 一 植物生理学的定义植物生理学 plantphysiology 是研究植物生命活动规律 揭示植物生命现象本质的科学 二 植物生理学的内容 1 细胞结构与功能它是各种生理活动与代谢过程的组织基础 生命现象是细胞存在的运动方色 2 代谢生理即水分生理 矿质与氮素营养 光合作用 呼吸作用 同化物的运输分配 以及信息传递和信号转导等 3 发育生理它是各种功能与代谢活动的综合反应 包含植物的生长物质 植物的生长 分化 发育 生殖与衰老等 4 环境生理主要介绍影响植物生理代谢的环境因素以及植物对不良环境的反应 1 生长发育与形态建成 生长发育 growthanddevelopment 是植物生命活动的外在表现 1 植物体积和重量的增加 细胞数目的增加 细胞体积的扩大 2 形态建成 morphogenesis 新器官的不断出现 即包括从种子萌发 根 茎 叶的生长 直到开花 结实 衰老 死亡的全过程 春华秋实 春发 夏长 秋收 冬藏 等等 便是人类对植物生长发育规律直观认识的写照 2 物质代谢与能量转化 代谢过程归根结底是运行于植物体内的一系列生物化学和生物物理的变化 而生长发育则是代谢作用的综合表现和最终结果 代谢作用是生命的基础 苹果树 小叶病 缺锌 生长素的生物合成 色氨酸合成酶 统称为代谢 metabolism 1 肉眼难以观察到2 紧密联系 构成统一的整体 植物的代谢活动包括水分的吸收 运输与散失 矿质营养的吸收 同化与利用 光合作用 呼吸作用 有机物的转化 运输与分配等方面 绿色植物的自养性 autotropism 植物的光合作用 photosynthesis 研究的主要内容 核心内容 3 信息传递和信号转导 信号 感受器官 感知 环境条件的物理或化学信号开始传递 在许多情况下 感知信息的部位与发生反应的部位往往不是同一器官 信息传递到反应器官反应 反应器官发生反应 信息传递 messagetransportation 和信号转导 signaltransduction 无发达的神经系统 如何面对复杂多变的环境 各种外部信号影响植物的生长发育 返回 二 植物生理学的产生和发展 1 植物生理学的孕育阶段2 植物生理学诞生与成长的阶段3 植物生理学发展 分化与壮大阶段 描述性 比较性 实验性 第一阶段 植物生理学的孕育阶段 增加的重量来源于何处 Why 2020 3 18 19 可编辑 第一阶段从1627年荷兰人凡 海尔蒙 J B vanHelmont 做柳枝实验开始 直到19世纪40年代德国化学家李比希 J vonLiebig 创立植物矿质营养 minerralnutrient 学说为止 共经历了200多年的时间 第二阶段 植物生理学诞生与成长的阶段 从1840年李比希矿质营养学说的建立到19世纪末德国植物生理学家萨克斯 J Sachs 和他的学生费弗尔 W Pfeffer 所著的两部植物生理学专著问世为止 经过了约半个世纪的时间 植物生理学讲义 J Sachs 1882 三卷本的专著 植物生理学 W Pfeffer 1897 诞生标志 第三阶段 植物生理学发展 分化与壮大阶段 生物膜结构与功能的研究 提出并确定了膜的 流动镶嵌 模型 20世纪是科学技术突飞猛进的世纪 也是植物生理学快速壮大发展的世纪 20世纪以来 特别是50年代以来 植物生理学的研究在微观 个体和宏观三个层次上都发生了巨大的变化 获得了许多重大突破 在光合作用研究中 著名的卡尔文循环 即 光合碳循环 60年代以后 又陆续发现了C4类型 景天科酸代谢 CAM 和光呼吸作用 卡尔文及其同时用来研究光合藻类CO2固定的仪器装置 在时间跨度上 10 15s空间跨度上 电子显微镜和X 射线衍射技术的应用 使人们的视野逐步从细胞水平深入到亚细胞水平 进而深入到生物膜和生物大分子空间三维结构的水平 分辨率达到1 10nm级 弄清了光合膜上许多功能性色素蛋白复合体的三维立体结构 将结构与功能的研究推向了微观世界 农政全书齐民要术 陈旉农书 王祯农书 我国的植物生理学的发展20世纪20年代开始 钱崇澍 李继侗 罗宗洛 汤佩松讲授植物生理学 建立了植物生理实验室 1949年以后 植物生理的研究和教学工作发展很快 在有关植物生理学的各个领域里 都取得重要进展 返回 三 植物生理学与农业生产 植物生理学是合理农业的基础植物激素的发现导致了植物生长调节剂和除草剂的普遍应用 绿色革命 使稻麦产量获得了新的突破 植物细胞全能性理论的确立 组织培养技术迅猛发展为植物基因工程的开展和新种质的创造提供了条件 组织培养 以下几方面可能成为今后与农业生产相结合的重要研究领域 一 作物产量形成与高产理论 二 环境生理与作物抗逆性 三 设施农业中的作物生理 四 植物生理学与育种学相结合 作物生理育种 工厂化育苗 世界上最大的人工气候室 Monsanto生命科学研究中心 返回 四 植物生理学近三十年的发展特点 1 研究层次越来越广 微观 宏观 2 学科间的相互渗透3 理论联系实际4 研究手段现代化 返回 五 植物生理学研究的发展趋势或动向 1 从生物大分子到复杂生命活动 基因组学和基因结构与功能研究 植物生理学的研究整体也呈现这样的研究趋势 在强调植物分子生理学的同时 也在注重植物生理学与农业和生态学的结合 在已经完成的构建水稻基因物理图谱和遗传图谱的基础上 水稻基因组计划的实施 已进入国际分工基因全序列的测定阶段 同时开展功能基因组的研究 包括水稻和拟南芥在内的多种模式植物突变库的建立 为基因的功能研究奠定了坚实的基础 2 生命的能量和物质基础 代谢及调节 光合作用在植物以至在地球能量和物质循环中占据极重要的地位 因而对它的研究总处于十分重要的位置 当前光合作用的研究热点主要集中在氧的释放和反应机理 以及光合膜四大复合体的结构和功能上 对人类来说 植物次生代谢涉及许多有实用价值的天然产物 对植物来说 次生代谢涉及众多的代谢调节 信号转导和防卫物质 所以植物次生代谢研究正在受到极大的关注 在美国植物生理学会组织的 植物生理2000 年会上就有 次生代谢 专题 涉及植物的次生代谢产物 以及植物次生代谢的分子生物学和分子遗传学等内容 信号转导是生物与外界 生物体细胞间相互沟通的一种高度复杂的网络状态系统 生物具有多样性 但同样有许多共同点 信号转导就是其中之一 当然 生物界信号转导的具体细节 有许多不同之处 这方面的研究主要涉及化学和物理信号感受 胞内第二信使系统 胞间信号传递等方面 植物激素 病原体和保卫细胞是当前十分活跃的信号转导研究系统 3 生命整体性的实现 信号转导 对植物与环境的研究 也有一个从宏观到微观的发展过程 植物对非生物胁迫的反应和适应 一直受到研究者的关注 在 植物生理2000 年会上有数篇该领域的论文 但在植物整体中 这是一个十分复杂的过程 需要进行深入研究 德国马普学会新建了化学生态研究所 下设三个研究室 遗传和进化研究室 研究形成植物 草食性昆虫之间化学相互作用的进化动力 植物生物化学和分子生物学研究室 研究植物重要防卫化合物的生物合成 分子生态研究室 研究生态上重要的防卫机制的遗传学基础 研究所的整体任务是从实验和理论的角度 研究形成化学介导生态相互作用进化动力的功能基础 4 植物与环境 协同进化和适应 1光合作用分子物质组成2光合作用的物理 化学过程3碳代谢及相关的酶4氮 硫的同化