5植物生理学

植物生理学PlantPhysiology孙歆[e-mail]成都校区3教420绪论0.1植物生理学的研究内容和任务0.2植物生理学的产生与发展0.3现代植物生理学发展的几大特点0.4植物生理学的展望0.1植物生理学的研究内容和任务（1）概念植物生理学（plantphysiology）是研究植物生命活动规律及其与外界环境相互关系、揭示植物生命现象本质的科学。它是植物学的一个重要分支，研究对象主要是高等绿色植物。（3）主要任务研究和了解植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机制，并将这些研究成果应用于植物生产。（2）研究内容细胞生理、代谢生理、生长发育生理、信息生理、逆境生理、分子生理及其生产应用。涵盖从种子萌发、幼苗生长、成熟、开花结实、最后到衰老、死亡等整个过程中的物质分解、合成和转化、能量转化、器官建成、生长发育的调节以及对逆境的抗性等各方面的理论与应用的研究。公元前14～11世纪：殷墟甲骨卜辞拓片：“禾有及雨？三月”、“雨不足辰、不佳、年祸”等记载。公元前3世纪：《荀子·富国篇》：“多粪肥田”；《韩非子》：“积力于畴，必且粪灌”。公元前1世纪：《氾胜之书》：株行距，种子安全贮藏。0.2植物生理学的产生与发展植物生理学的产生经历了由实践到理论的漫长历程。早在3000多年前，人们就认识到水、肥、气等对植物生产的重要性：公元6世纪：《齐民要术》：“热进仓”贮麦法；“嫁枣法”、“嫁李法”、绿肥的应用。公元1149年：陈剪著《农书》：稻田过肥会造成“苗茂而实不坚”。公元1637年：宋应星的《天工开物》：气体代谢。公元8世纪末：罗马人开始利用动物粪便、石灰、石膏和豆科植物作肥料。公元11世纪：法国的先进庄园开始使用肥料。生产实践--植物生理学的基石。（1）孕育阶段：16~18世纪荷兰的J.B.vanHelmont（1577~1644）：最早进行植物生理学实验的学者（1627年）盆栽小柳树----植物长大的物质是水1699年，英国学者JohnWoodward：-----“单纯的水对植物生长是不够的”-----植物生长必需从土壤中获得某种物质灌溉薄荷生长情况雨水最差河水次之水+花园土最好1771年，J.Priestley：植物可“净化”空气1779年，荷兰JanIngenhousz：绿色植物在光下才能“净化”空气1771年----光合作用年！1782年，瑞士JeanSenebier：光合作用吸收CO2，放出O21804年，法国T.deSaussure：光合作用中吸收的CO2与释放的O2几乎等体积，H2O和CO2都是光合作用的反应物。1817年，法国的Pelletier和Carenton：分离出绿色物质—叶绿素。（2）诞生与成长阶段：19世纪1840年，J.vonLiebig：植物矿质营养学说；《化学在农学和植物生理学中的应用》标志这一阶段的开始。1845年，J.R.Mayer：光合作用也遵守能量守恒定律。1859年，J.vonSachs、W.Knop和W.Pfeffer等：植物无土栽培技术Sachs于1882年完成了《植物生理学讲义》，促使植物生理学逐渐形成为一个完整的学科体系。JuliusvonSachs(1832-1897)‘TextbookofPlantPhysiology’（三卷本）WilhelmPfeffer，1904标志着植物生理学的成熟！WilhelmPfeffer(1845-1920)19世纪自然科学三大发现——细胞学说、进化论、能量守恒定律对植物生理学的研究和发展起了巨大的推动作用。（3）发展时期：20世纪30～40年代，生物物理学和生物化学的发展，以及先进技术的应用，使植物生理学的研究深入到植物生命活动的作用机理。60年代，分子遗传学、分子生物学的崛起，使植物生理学的研究深入到分子水平。即从细胞水平和分子水平上认识植物的物质、能量的代谢、信息的传导等各种生理代谢及调控过程。20年代，美国W.W.Garner和H.A.Allard：光周期现象（促进了发育生理学的发展）30~60年代：五大植物激素50年代，美国M.Calvin等：光合碳循环（C3途径）60年代，M.D.Hatch和C.R.Slack：C4-二羧酸途径（C4途径）。此外，光呼吸和景天酸代谢途径以及光敏色素、钙调素等的发现；植物组织培养技术的广泛应用；光合机构及其机理的研究；基因理论的揭示。植物生理学（光合作用）相关的诺贝尔奖:R.M.Wilstatter（1915）萃取叶绿素。H.Fischer（1930）叶绿素结构。M.Calvin等（1961）光合碳同化。R.B.Woodward（1965）合成叶绿素分子。P.D.Mitchell（1978）ATP合成——化学渗透学说。J.Deisenhofer等（1988）光合细菌反应中心结构。R.A.Marcus（1992）电子传递机制。J.E.Walker等（1997）ATP合酶。（4）中国植物生理学的发展我国植物生理学起步较晚，但在作物群体生理（殷宏章等）、光合磷酸化（沈允钢等）、呼吸途径多样性（汤佩松等）、原生质胞间运转（娄成后等）以及花粉、花药培养等方面都对植物生理学的发展作出了重大贡献。1949年新中国成立后，中国的植物生理学获得了很大的发展。主要表现在：•全国植物生理学研究与教学机构、专业的设立和扩大，为国家培养了大批植物生理学专业人才。•植物生理学会会员由创立时的425人增加到数千人人；创办学术刊物《植物生理学通讯》《植物生理学报》、《植物学报》等，出版了数十种植物生理学教材和百余部专著。•有些研究接近或达到国际先进水平，如：采后生理，逆境生理，植物呼吸多条途径等。宏观微观个体群体群落器官细胞细胞器分子0.3现代植物生理学发展的几大特点（1）研究向宏观和微观两个方面发展宏观：个体到群体、群落水平；微观：分子水平（2）学科间相互渗透遗传生理学、发育生理学、营养生理学、环境生理学、生态生理学等（3）研究手段现代化高度自动化的精密仪器自动液相色谱分离层析仪多功能电泳仪惰性气体质谱仪（4）理论联系实践产生于实践，为生产实践服务。在农业方面，将会指导合理灌溉、合理密植、科学施肥，调节作物生长发育，设施栽培、保鲜贮藏和育种繁殖及作物抗病、抗虫、抗盐等过程。（5）发展的新趋势20世纪80年代，分子生物学异军突起，并迅速渗透到生命科学的各个领域，植物生理学则是首当其冲。如1950年创刊的权威性的植物生理学评论刊物《AnnualReviewofPlantPhysiology》，从1988年第39卷起改为《AnnualReviewofPlantPhysiologyandPlantMolecularBiology》，2002年第53卷起又改名为《AnnualReviewofPlantBiology》。澳大利亚植物生理学报（1974年创刊）《AustralianJournalofPlantPhysiology》，2002年改名为：《FunctionalPlantBiology》。中国植物生理学会1964年创刊的《植物生理学报》，2002年改为《植物生理与分子生物学学报》，2008年又改为《MolecularPlant》。新创的植物分子生物学刊物，如：●《PlantMolecularBiology》（1986年创刊）；●《ThePlantCell》（1989年创刊）。植物生理学的特点和优势之一就是要从整体上把握植物生命活动的规律，这一点是分子生物学所无法取代的。另一方面，植物生理学的研究成就还与生态学相结合，为从宏观上解决生产生活中的重大问题提供理论基础。0.4植物生理学的展望（1）加强基础理论研究理论突破带来革命性的变化：组培技术与育种、及植物繁殖；基因理论与生命活动的本质和控制；基因图谱草图与功能基因组学（2）大力开展应用研究科学技术―→生产力《植物生理学通讯》《植物生理学报》《JournalofPlantPhysiology》《PhysiologiumPlantarum》《PlantPhysiology》《PlantandCellPhysiology》……期刊杂志：植物生理学参考书目：•《植物生理学（第2版）》武维华主编，科学出版社2008年出版•《植物生理学（第2版）》王忠主编，中国农业出版社2009年出版•《植物生理学（第7版）》潘瑞炽主编，高等教育出版社2012年出版•《PlantPhysiologyandDevelopment,6thEdition》作者：LincolnTaiz,etal.2015年出版……