植物生理学 绪论-刘建学习资料

《植物生理学》主讲：刘建刘建博士，讲师，硕士生导师2016年获福建农林大学校杰出青年科研人才计划项目资助。已发表SCI论文10多篇。学科：生态学（生物科学系）研究方向：1．PI3K在植物中的功能机制研究2．植物营养与抗逆微藻生物技术

Tel-mail：liujian_tony@163.com(1)JianLiu,YingbinJi,JinyuChai,JunZhou,DaXing,Phosphatidylinositol3-kinasepromotesV-ATPaseactivationandvacuolaracidificationanddelaysmethyljasmonate-inducedleafsenescence,PlantPhysiology,2016,170(3):1714-1731.(2)HuiyingZhang,RensenZeng,DaoyiChen#,JianLiu#,ApivotalroleofvacuolarH+-ATPaseinregulationoflipidproductioninPhaeodactylumtricornutum.ScientificReports,2016,6.doi:10.1038/srep31319(Correspondingauthors).(3)JianLiu,JunZhou,DaXing,Apivotalroleofphosphatidylinositol3-kinaseindelayingofmethyljasmonate-inducedleafsenescence,PlantSignaling&Behaviour,2016,11(6).(4)JianLiu,ZheLi,DaXing,DetectionofalternativeoxidaseexpressioninprotoplastofArabidopsisthalianatreatedwithaluminium,Bio-Protocol.2015,5(13).(5)JianLiu*,ZheLi*,YongqiangWang,DaXing,OverexpressionofALTERNATIVEOXIDASE1aalleviatesmitochondria-dependentprogrammedcelldeathinducedbyaluminumphytotoxicityinArabidopsis,JournalofExperimentalBotany,2014,65(15):4465-4478.(6)JianLiu,YinbinJi,JinyuChai,AizhenSun,Mechanismstudyofphosphatidylinositol3-kinaseinregulationofseedgerminationinrice,ActaLaserBiologySinica,2013,22(4):306-311.(7)JianLiu,JunZhou,DaXing,Phosphatidylinositol3-kinaseplaysavitalroleinregulationofriceseedvigorviaalteringNADPHoxidaseactivity,PLoSONE,2012,7(3):e33817.doi:10.1371/journal.pone.0033817.(8)LuTang,AijunYao,MingYuan,YetaoTang,JianLiu,XiLiu,RongliangQiu,Transcriptionalup-regulationofgenesinvolvedinphotosynthesisoftheZn/CdhperaccumulatorSedumalfrediiinresponsetozincandcadmium,Chemosphere,2016,164:190-200.(9)YingbinJi,JianLiu,DaXing,Lowconcentrationsofsalicylicaciddelaymethyljasmonate-inducedleafsenescencebyup-regulatingnitricoxidesynthaseactivity,JournalofExperimentalbotany,2016,doi:10.1093/jxb/erw280.(10)YushangZhang,JianLiu,JinyuChai,DaXing,Mitogen-activatedproteinkinase6mediatesnucleartranslocationofORE3topromoteORE9geneexpressioninmethyljasmonate-inducedleafsenescence,JournalofExperimentalBotany,2016,67(1):83-94.(11)JunZhou,LizhangZeng,JianLiu,DaXing,Manipulationofthexanthophyllcycleincreasesplantsusceptibilitytosclerotiniasclerotiorum,PLOSPathogens,2015,11:5.(12)TingtingChai,JunZhou,JianLiu,DaXing,LSD1andHY5antagonisticallyregulateredlightinduced-programmedcelldeathinArabidopsis,FrontiersinPlantScience,2015,6:292.(13)JinyuChai,JianLiu,JunZhou,DaXing,Mitogen-activatedproteinkinase6regulatesNPR1geneexpressionandactivationduringleafsenescenceinducedbysalicylicacid,JournalofExperimentalBotany,2014,65(22):6513-6528.课前自主预习课上重点讲授课后巩固复习教学模式考核方法总成绩100%出勤考核10%平时小测10%考试分数80%绪论

一、植物生理学的定义和研究内容二、植物生理学的产生与发展三、植物生理学与生产实践四、怎样学好植物生理学？目的要求:通过绪论学习使学生了解植物生理学的定义、研究范畴和内容，了解植物生理学的产生、发展历史以及与农业生产实践的关系。本章重点：植物生理学的研究内容、发展简史及其和农业生产的关系(一)植物生理学的定义植物生理学(plantphysiology)：研究植物生命活动规律及其与环境相互关系、揭示植物生命现象本质的科学。一、植物生理学的定义和研究内容

绪论(2学时)Ⅰ细胞生理第1章植物细胞的超微结构与功能（自学）

第2章植物的水分生理（4学时）第3章植物的矿质营养（4学时）Ⅱ代谢生理第4章植物的光合作用（10学时）第5章植物的呼吸作用（4学时）第6、7、8章同化物质运输、分配（自学）

生长物质（6学时）与细胞信号转导（4学时）

第9、10章植物的生长、生殖生理（8学时）Ⅲ生长发育生理第11章植物的成熟和衰老生理（4学时）Ⅳ环境生理第12章植物的逆境生理（4学时）Ⅴ植物生理学的分子基础和应用植物生理学目录(二)植物生理学的研究目标高等植物和低等植物(三)植物生理学的研究内容生长发育与形态建成物质代谢与能量转化信息传递和信号转导1．生长发育与形态建成细胞数目增加、体积扩大而导致的植物体积和质量的增加（生长）。新器官的不断出现带来的一系列肉眼可见的形态变化，即形态建成（发育）。（种子萌发，根、茎、叶的生长，开花、结实、衰老、死亡）2．物质代谢与能量转化物质转化与能量转化又紧密联系，构成统一的整体，统称为代谢(metabolism)。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。3．信息传递和信号转导信号感知做出反应传递信息传递：主要指物理或化学信号在器官间或细胞间的传输信号转导：则主要指细胞内外的信号，通过细胞的转导系统转变为植物生理反应的过程。外界信号刺激(红光、低温、重力、触摸、植物激素等)胞内Ca2+浓度上升,达到阈值(10-6mol/L)Ca2+与CaM结合,活化CaM活化的CaM与酶结合,酶活化,引起生理生化反应Liuetal.,2012PLOSONELiuetal.,2016PlantPhysiology二、植物生理学的产生和发展第一阶段植物生理学的孕育阶段第二阶段第三阶段植物生理学的诞生与成长阶段植物生理学的发展、分化与壮大阶段第一阶段：植物生理学的孕育阶段这一阶段从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

(mineralnutrient)学说为止，共经历了200多年的时间。凡·海尔蒙（J.B.vanHelmont）做柳枝实验(1627)植物获得的物质只是来源于水。123英国科学家普里斯特利的实验（1771年）普里斯特利指出：植物可以更新空气。黑暗光下太阳

荷兰科学家英格豪斯的实验（1779）直到1785年发现空气组成后,人们才明白植物在光下释放了氧气。光照是这一实验成功的必要条件！！！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。1882年，萨克斯，《植物生理学讲义》1904年，费弗尔，《植物生理学》第二阶段：植物生理学诞生与成长阶段

此阶段的成果：（1）Saches和Knop（1860）无土栽培方法的创始；生物固氮问题；肥料在农业生产中的应用。土壤营养和空气营养概念的建立。（2）Pfeffer和VantHoff（1877）提出水分进出细胞的渗透学说。（3）Darwin（1859）向性运动，生长素的发现。（4）Garner和Allard（1920）植物光周期现象的发现，促进发育生理学的迅速发展。第三阶段：植物生理学发展、分化与壮大阶段微观方面，细胞膜的“流动镶嵌”模型：

以类脂为主要成分构成的双层膜上镶嵌着各种功能蛋白，执行着诸如电子传递、能量转换、离子吸收、信号转导等重要生理功能。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。卡尔文(M.Calvin)于50年代利用14C示踪和纸上层析两种技术，揭示了光合作用中CO2的同化历程,提出了著名的卡尔文循环，即“光合碳循环”。

卡尔文及其研究光合藻类CO2固定的仪器装置60年代以后，又发现了C4类型、景天科酸代谢(CAM)和光呼吸作用。在空间跨度上，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，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。PSII蛋白复合体结构在植物生长发育生理方面，成功地使植物组织、细胞和原生质体在离体培养条件下通过脱分化和再分化成长为新的植物个体，证明了植物细胞的“全能性”，为植物细胞工程和基因工程的大力发展创造了条件。

植物生理学的发展特点1、研究层次越来越宽广微观上:细胞水平和分子水平；宏观：从个体水平到种群，群落水平。2、学科之间相互渗透遗传生理；发育生理；营养生理；环境生理；生态生理等。3、理论联系实践4、研究手段现代化

植物生理学相关的诺贝尔奖

Wilstatter(1915):纯化叶绿素并阐明其结构。Fischer(1930s):叶绿素化学。

Calvin(1961):阐明光合碳循环。

Woodward(1965):合成叶绿素分子。Mitchell(1978):ATP合成-化学渗透学说。Deisenhofer等(1988):阐明光合细菌反应中心结构。Marcus(1992):生命体系（包括光合作用）的电子传递链。Boyer,WalkerandSkou(1997):ATP合酶的动态结构和反应机理。中国植物科学若干领域重要研究进展

1.植物抗性与信号转导

2.植物发育与生殖3.蛋白组、基因组和基因进化

4.光合作用和碳循环

5.植物激素与信号转导6.蛋白降解、RNA代谢与DNA修饰

7.细胞内物质的转运与离子平衡

8.环境胁迫与适应机制

9.植物生态与系统进化

三、植物生理学与生产实践（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学（四）植物生理学与育种学相结合——作物生理育种植物工厂1、必须认真阅读教材，掌握好基本概念、理论、试验证据和背景，学会应用理论知识分析农业上存在的问题。--要求做到课前预习，课后复习，及时完成当天作业。

2、阅读植物生理学有关刊物—《植物生理学通讯》、《植物生理学与分子生物学报》；学会查阅国内外科技文献，注意了解学科发展的新成就，新动向。

3、注重实验

4、理论联系实际

四、怎样学好植物生理学?

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