生物竞赛南京大学夏令营植物生理学.

Theancientsdobible,themoderndoscience------DrJBalk植物生理学周长芳南京大学生命科学院植物在各种环境条件下，生命活动的规律与机制经典植物生理学的研究范畴1.水分代谢2.矿质营养与物质运输3.光合作用4.呼吸作用5.植物激素6.光形态建成7.生长生理8.生殖生理9.成熟与衰老生理10.逆境与抗性生理植物生命活动规律：种子萌发、生长、运动、开花、结果、衰老、死亡一、植物的水分代谢三、植物的矿质营养与物质运输植物必须的矿质元素•缺素诊断•燃烧分析（灰分元素）矿质元素进入细胞及其在植物体内的运输途径二、植物的光合生理•为地球上绝大多数生命（植物、动物、人类）提供能量•为动物、人类提供O2•维持地球的CO2平衡PDAhh光合单位PDA——作用中心色素（P），原初电子供体（D）和原初电子受体（A）外围为天线色素植物C代谢途径PicturebyRowanF.SageJuly2007CAMC3-C4C4C3BoquillasSandDunesBigBend,TexasUSAC3途径C4途径CAM途径Rubiscofromplants,algaeandcyanobacteria:L8S8Small(S)Large(L)ActivesiteisattheinterfaceofLsubunits四、植物的呼吸作用-------CDarwin&FDarwin,1880,Thepowerofmovementinplant五、植物激素植物组织培养•原理：细胞的全能性植物组织培养技术的应用•大规模速培观赏花卉•经济物种的扩繁与推广•珍惜濒危物种的保育•选育新品种•为科研提供素材•特殊代谢产物的工厂化生产组织培养技术的应用Plantsneeded•芦苇PhragmitescommunisTrin.•穗花狐尾藻MyriophyllumspicatumL.•菹草PotamogetoncrispusL.•金鱼藻CeratophyllumdemersumL.•黑藻Hydrillaverticillata(L.f.)Royle•苦草Vallisnerianatans(Lour.)Hara•细果野菱T.maximowicziiKorsh.•莼菜BraseniaschreheriJ.F.Gmel.•莲NelumbonuciferaGaertn.•芡EuryaleferoxSalisb.•慈姑S.trifoliaL.var.sinensis(Sims)Makino•水车前Otteliaalismoides(L.)Pers.StrategiesforvegetationrecoveringNaturaldonationArtificialpropagationEfficiencyoftissueculturemethodinpreparingseedlings15m2tissuecultureroom+50m2acclimationpondMorethan125,000seedlingsin7weeks(20dforshootregeneration+15dforrootinduction+12dforfurtheracclimation)Coveredmorethan20,000m2sediments(withusualdensityof5ind.m-2).组织培养技术的应用六、植物的光形态建成七、植物生长、生殖、成熟及衰老植物开花的三个重要阶段：•幼年期•春化作用•光周期•短期胁迫与应激反应自由基、脯氨酸、甜菜碱、脱落酸•长期胁迫与适应：形态学适应与特殊生理机制八、逆境与抗性生理植物对特殊环境的适应著名植物生理学研究机构及我国当前与古代植物生理学研究情况DepartmentofPlantSciences•Thephotosyntheticreactionsarecrucialforplantmetabolismandproductivity,andformaintenanceofthebiosphere.Photosynthesisisstudiedatthelevelsofplastidbiology,plantcellarchitectureandgasexchangeandleafdynamicsinanecologicalcontext.Inaddition,othermetabolicpathwaysaregeneticallydissectedandthestructureandfunctionofenzymesisbeingdetermined.HerbariumBotanicGardenRockGardenGlasshousesSystematicsBedsWinterGardenDryGardenFenDisplayThetreecollectionWoodlandGardenPlantGrowthFacility•ThisbuildingfortheDepartmentofPlantSciencesislocatedwithintheCambridgeUniversityBotanicGarden.•Thebuildingprovidestheabilitytogrowplantsundercarefullycontrolledenvironmentconditions,withopportunitiestoalterlight,temperatureandhumiditylevels.•Thebuildinguseslaminatedtimberarchesasitsprimarystructuresupportingastainlesssteelcladroofandcurvedtimberwalls.Theseenclosetwolargecolumnfreehallswhichcontaintheclimatecontrolledchambersusedinresearchingplantgrowth.Onehallisforhealthyplantsandtheotherforpathogeninfectedmaterial.Theareaforpathogen-infectedmaterialisaccessedthroughanair-lockandtwooftheplantgrowthroomsarespeciallydesignedformaterialrequiringquarantineconditions.ThewholefacilitymeetsstrictregulationssetbyDEFRAandtheHealthandSafetyExecutive(HSE).atStanford我国古代植物生理学（农学）的研究与应用•“苕草色青黄，紫花，十二月稻下种之，蔓延殷盛，可以美田，叶可食”——晋代郭义恭：《广志》••“苗茂而实不坚”——宋代陈旉：《农书》•“（白杨）出生三年，不用采叶，尤忌捋心，捋心则科茹不长”——北魏贾思勰：《齐民要术》•“种，伤湿、郁，热则生虫…曝使极燥”——西汉汜胜：《汜胜之书》中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所•实验室和中心植物分子遗传国家重点实验室、光合作用实验室、环境生物学和分子生态学实验室、合成生物学重点实验室以及国家基因研究中心等。•重点研究领域功能基因组学：水稻、拟南芥、棉花、油菜等重要生物学和经济性状基因的定位及克隆，基因表达谱和功能分析，转录因子及基因表达调控机制，细胞分化和模式建成，突变群体的构建，家蚕功能基因组学。分子生理与生物化学：光合作用机构运转及其调节控制，植物重要生理过程的信号传导，植物激素作用机理，共生固氮的分子机理，抗病抗逆的关键调控因子，植物、微生物的次生代谢调控，代谢组学。环境生物学和分子生态学：植物-昆虫-微生物间的相互作用，植物和昆虫对环境的适应机制，昆虫系统学与协同进化，现代农业，空间生物学。工业生物技术：抗生素生物合成，纤维素利用，丙酮丁醇发酵技术，生物制氢，植物遗传转化技术，优质抗逆农作物基因工程育种，植物生物反应器等。中国农业大学植物生理学与生物化学国家重点实验室围绕“作物抗逆、高效的生理及分子基础”的总体研究目标，设立五个研究方向：•植物响应非生物逆境胁迫的细胞信号转导分子机制•植物细胞骨架结构与功能的细胞与分子基础•植物生长发育与器官分化的调控机理•植物应答非生物逆境的基因表达调控机理•植物水分、养分高效利用的生理及分子生物学遗传机制