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绪论本章提要:植物是地球上生命存在和发展的基础，它不仅为地球上绝大多数生物的生长发育提供了所必需的物质和能量，而且为这些生物的产生和发展提供了一个适宜的环境。地球上的生物是在约40亿年前通过化学进化过程产生的，其间经历了从无机分子生成有机分子，从有机小分子生成生物大分子，再由各种生物大分子聚合成稳定的多分子体系，最终导致了原始生命的产生。从地球上原始生命诞生之初，一直到距今19亿年前，地球表面主要是水生细菌和蓝藻生物的世界，是原核生物的时代；以后，随着真核细胞的出现和生物体的多细胞化，生物体结构逐渐趋于复杂，新的生物类群也不断涌现；大约4亿年前，维管植物出现，这代表了植物由水环境向陆地环境的适应性改变，同时也为陆地生态系统的建立奠定了基础。有关生物的分界还是一个悬而未决的问题，目前流行的做法是把地球上的生物分为5个大类（“五界系统”），即原核生物、原生生物、真菌、植物和动物。其中，植物的特点主要表现在：（1）多数种类含有叶绿体，能进行光合作用，合成有机物，属于自养生物；（2）几乎所有植物的细胞都具有细胞壁；（3）在植物体内通常保留有永久的分生组织，即没有分化的、具有分裂能力的胚性细胞，在植物个体发育过程中，它们可以一直不断地分裂、生长、分化，形成新的器官。植物生物学是研究植物的形态与结构、植物生长发育的生理与生化基础以及植物与环境之间相互关系的科学，学习和研究植物学将有助于人类更好地了解自然、利用自然、保护自然。重要术语和概念:化学进化生物进化五界系统植物植物生物学第一章本章提要:细胞是生命活动的基本单位，自然界除病毒外的一切有机体都是由细胞构成的。根据细胞的结构和生命活动的主要方式，可以把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类。原核细胞最显著的特征是缺乏典型的细胞核，并且没有分化出以膜为基础的具有特定结构和功能的细胞器。相比之下，真核细胞具有核膜包被的细胞核，同时具有以膜为基础的多种细胞器。高等植物和绝大多数低等植物都是由真核细胞构成的。植物细胞是由细胞壁和原生质体构成的，细胞壁是细胞的外壳，而原生质体由细胞核、膜系统、非膜结构以及细胞质基质组成。细胞壁通常由胞间层、初生壁和次生壁三部分组成，其间往往有胞间连丝穿过。真核植物细胞的细胞器包括细胞核、线粒体、质体、微体、液泡、内质网和高尔基体等；此外，还有一些非膜结构的细胞器，如：细胞骨架（微管、微丝、中间纤维）、核糖体等。与动物细胞比较，细胞壁、液泡和质体是植物细胞特有的结构。细胞分裂是个体生长和生命延续的基础。植物细胞分裂的方式包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。植物细胞从一次分裂中期到下一次分裂中期所经历的全部历程称为细胞周期，其中包括分裂期和分裂间期，分裂间期由G1期、S期和G2期三个时期组成。植物体的生长是细胞生长和分化的结果。所谓细胞生长是指细胞体积和重量不可逆增加的过程。细胞分化则是指植物个体发育过程中，细胞后代在形态、结构和功能上特化的过程。细胞分化导致形成不同类型的细胞，从而为不同组织和器官的形成奠定了基础。植物每一类器官都包含有一定种类的组织，根据不同组织的功能和结构特点，可以把植物的组织分为：分生组织、薄壁组织、保护组织、输导组织、机械组织和分泌组织等，这些形态和功能各异的组织集合形成了维管植物的三大组织系统，即基本组织系统、维管组织系统和皮组织系统。重要术语和概念:细胞原核细胞真核细胞原生质体细胞质细胞核拟核膜系统细胞器质膜细胞壁胞间层初生壁次生壁纤维素初生纹孔场胞间连丝纹孔质壁分离单位膜核被膜核纤层染色体染色质核仁核仁组织区质体线粒体微体圆球体液泡核糖体内质网高尔基体细胞骨架微管微丝后含物细胞周期细胞分裂分裂间期分裂期有丝分裂无丝分裂减数分裂着丝点成膜体有性生殖联会同源染色体细胞分化组织分生组织薄壁组织保护组织输导组织机械组织分泌组织组织系统脱分化木质部韧皮部表皮周皮传递细胞共质体石细胞纤维纹孔道原形成层维管形成层木栓形成层导管管胞穿孔穿孔板筛管筛胞伴胞筛孔筛域筛板胼胝质P-蛋白气孔保卫细胞木栓层栓内层补充细胞皮孔复习思考题:1.真核细胞与原核细胞在结构上有哪些不同?2.植物细胞区别于动物细胞的显著特征有哪些?3.如何理解细胞内膜系统的概念?4.液泡有哪些重要的生理作用?5.植物细胞壁是由哪些成分构成的？它们与细胞壁的功能有何关系？6.内质网的多种形态与其功能之间关系如何?7.何为细胞周期?细胞周期中各个阶段的主要活动有哪些?8.有丝分裂与减数分裂有哪些异同?9.有丝分裂中胞质分裂是如何进行的?10.如何理解细胞分裂与细胞分化?11.传递细胞有哪些结构上的特化?它们在植物体内的分布和作用怎样?12.薄壁细胞、厚角细胞和厚壁细胞的主要差异是什么？13.胞间连丝、纹孔、穿孔和筛孔的结构怎样？它们分别与什么细胞相关？第二章本章提要:地球上现存的近50万种植物可以分为原核植物、藻类植物、粘菌、真菌、苔鲜植物、蕨类植物和种子植物几大类，不同类群的植物在形态结构上存在明显的区别。细菌和蓝藻是植物界中昀低等和昀简单的类群，也是植物发展史中昀早出现的类群，它们都属于原核植物。藻类植物是低等的真核植物，它们大都生活在海水或淡水中，根据藻体的形态、细胞的结构、所含色素的种类、贮藏物质的类别、以及生殖方式和生活史类型等，可以把藻类植物分成许多不同的类群，包括绿藻、红藻和褐藻等。粘菌是兼有动物和植物特性的一类真核生物，其营养体构造、运动和摄食方式与原生动物中的变形虫相似，但在繁殖时营固着生活，并产生具纤维素细胞壁的孢子。真菌属真核异养生物，真菌的细胞内不含叶绿素，也没有质体，营寄生或腐生生活。绝大多数真菌的植物体由菌丝构成，并且在它们的生活史中，只有核相交替，而没有世代交替。苔藓植物、蕨类植物和种子植物属于高等植物，植物体结构比低等植物复杂。其中，苔藓植物是由水生生活方式向陆生生活方式的过渡类群之一，它与其它高等植物的一个重要区别在于没有维管系统的分化，所以苔藓植物也没有真正的根、茎、叶的分化；通常见到的苔藓植物的营养体是它们的配子体，苔藓植物的孢子体不能独立生活，而是寄生或半寄生在配子体上。蕨类植物是陆生植物中昀早分化出维管系统的类群，并是以孢子体世代占优势的植物类群，现存蕨类植物包括三大类群，即石松类、木贼类和真蕨类，不同类群之间在形态结构、繁殖方式和生活史等方面均有较大差异。种子植物与其它类群植物相比，在形态结构上有两个昀主要的区别，一是种子的形成，二是在受精过程中产生了花粉管；此外，种子植物的孢子体比之其它植物要更加发达，结构也更复杂；而配子体则进一步简化，并完全寄生在孢子体上。种子植物包括裸子植物和被子植物两大类。从形态结构上看，裸子植物是介于蕨类植物和被子植物之间的一个类群，裸子植物没有真正的花，仍以孢子叶球作为主要的繁殖器官，并保留了颈卵器的构造；此外，裸子植物绝大多数种类的木质部由管胞组成，韧皮部由筛胞组成，尚没有导管、纤维、筛管和伴胞的分化，这些特征与蕨类植物相似；但裸子植物以种子繁殖，并在受精过程中产生花粉管，且配子体完全寄生在孢子体上，这些特征又与被子植物相似。被子植物是目前地球上昀繁盛的类群，植物体结构也昀为复杂，由根、茎、叶、花、果实和种子等器官组成；其中，根、茎、叶属于营养器官，花、果实、种子属于生殖器官。重要术语和概念:原核植物藻类植物粘菌真菌苔藓植物蕨类植物种子植物裸子植物被子植物孢子配子合子同配生殖异配生殖卵式生殖接合生殖孢子体配子体世代交替精子器颈卵器胚原丝体原叶体维管系统中柱大型叶小型叶孢子叶营养叶同型孢子异型孢子营养器官繁殖器官初生生长初生结构次生生长次生结构内起源外起源内始式外始式双受精孢子叶球多胚现象复习思考题:1.植物根系有哪些类型，它们是如何形成的？2.双子叶植物根的原形成层与茎的原形成层的构造有何差异？这种差异对根茎维管组织的发育有何影响？3.何为凯氏带？植物体的哪些组织中可能发育出凯氏带？4.侧根是如何发生的？侧根维管组织如何与主根维管组织连接？5.双子叶植物茎尖的构造与根尖的构造有什么不同？6.双子叶植物根和茎中的木栓形成层是如何发生发展的？7.什么是形成层？它由哪些类型的细胞组成？形成层产生的次生结构与初生结构有哪些区别？8.植物为何落叶？离层的发生与环境因子的关系如何？9.双子叶植物与单子叶植物的叶片结构有哪些不同？10.一朵完整的花是由哪些部分构成的？它们各自的结构和作用如何？11.绒毡层是怎样形成的？它的败育对花粉的发育有什么影响？12.果实和种子是如何发育的？设想一下有哪些方法和途径可能诱导无子果实的形成？13.胚乳的发育有哪些类型？胚乳细胞都是三倍体吗？第三章本章提要:物质和能量代谢是植物生命活动的基础。在植物一生中，要从环境中吸收大量的水、二氧化碳和各种无机离子，利用这些物质进行同化作用，把简单的无机物转化为复杂的有机物，同时把太阳能转变为化学能，贮藏于有机物中；与此同时，在植物体内也在不断地进行异化作用，植物通过呼吸，将体内复杂的有机化合物分解为简单的无机物，同时把贮藏在有机物中的能量释放出来，以满足生长发育的需要。植物物质和能量代谢的最大特点就在于它们能自身合成生长发育所需要的有机物，并把光能转变为化学能，因而植物是地球上重要的自养生物。植物的一生是由许多不同的发育阶段组成的，包括种子萌发、营养体的生长、开花、传粉、受精、胚胎发育，直至形成成熟的果实和种子。在此过程中，一个发育阶段的顺利进行以及不同发育阶段之间的转变，都受到来自不同方面的因素的调节和控制，包括植物体内所包含的遗传物质、植物内源激素和外界环境因子等，植物的形态建成和发育是各方面因素综合影响和控制的结果。在地球表面的不同地点，各种环境因子的质和量是不同的，因此对不同植物个体或群体而言，它们常常面对不同的生活环境。植物长期生活在一个特定的生境中，往往产生一些特殊的适应机制和特点，以更充分地利用环境资源，抵御不良环境的影响。植物对环境的适应可以表现在很多方面，包括：形成不同的生活史类型、分化成不同的生活型或生态型、采取不同的生殖策略、与传粉者之间的协同进化等等，甚至于通过“主动”的运动来躲避外界的不良刺激或更有效地利用环境资源。重要术语和概念:水势质壁分离渗透势压力势衬质势蒸腾作用质外体运输共质体运输胞间转运根压吐水现象电化学势梯度被动转运主动转运大量元素微量元素呼吸作用糖酵解三羧酸循环电子传递磷酸化作用光合作用光反应暗反应蛋白-色素复合体光系统“Z”链水的光解光合磷酸化二氧化碳同化卡尔文循环C4途径景天酸代谢途径生长分化个体发育形态建成光敏色素全能性脱分化再分化S形生长曲线植物生长大周期温周期现象光形态发生植物激素顶端优势向光性光周期现象春化作用成花诱导临界日长同源异型突变同源异型基因ABC模型性多态现象近交衰退自交不亲和性雄性生殖单位雌性生殖单位植物衰老细胞程序化死亡环境生境生活史物候现象趋同适应趋异适应生活型生态型生态倾群协同进化生殖分配生殖对策向性运动感性运动近似昼夜节律生理钟逆境胁迫反应抗性生态幅过敏性反应他感现象植物毒素,自毒作用复习思考题:1.什么是水势?植物吸水与环境水势有什么关系?2.什么是渗透势、压力势和衬质势？它们与植物吸水有什么关系？3.细胞膜的结构如何调节细胞对溶质的吸收？4.何谓溶质的被动吸收和主动吸收？5.土壤中的氮、磷、钾可能以什么方式、通过哪些途径到达叶肉细胞中？6.有氧呼吸和发酵有什么不同？它对植物的生长发育有什么影响？7.ATP是什么？它在细胞中的作用如何？8.光合作用的C3循环和C4循环的主要区别是什么？为什么说C4植物具有较高的光合作用效率？9.什么是光合磷酸化和氧化磷酸化？10.什么是植物的生活周期？水稻、衣藻和墨角藻的生活周期各有什么不同？11.光对植物的生长发育有什么影响？光敏色素主要生理作用有哪些？12.植物激素在种子萌发中的作用如何？13.什么是植物的性别决定？雌雄单性同株植物与雌雄单性异株植物的遗传机理有什么差异？14.根据ABC模型，花器官决定基因是如何作用于花器官发育的？15.什么是光周期和光周期现象？第四章本章提要:生物进化是指生物与其生存环境之间相互作用并导致遗传系统和表型发