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植物学华中师范大学生命科学学院1绪论1.1植物学的昨天、今天和明天1.2植物科学的重要作用1.3植物界的划分和植物科学的分支学科1.4植物分类的阶层系统和国际植物命名法规1.5学习植物学的方法1.1植物学的昨天、今天和明天一、植物科学的发展简史1描述植物学时期（18世纪以前）2实验植物学时期（18世纪至20世纪初）3现代植物学时期（20世纪以来）4中国植物学发展的简要回顾二、现代植物科学的发展趋势1描述植物学时期1.发展动力：人类生活、生产及生存。2.内容：主要是认识和描述植物形态、习性、物候、用途等，积累资料，发展栽培植物。3.方法：描述和比较（具思辩性）4.著作：（1）希腊特奥佛拉斯托（Theophrastus.约公元前371～286）《植物的历史》和《植物本源》（奠基）——植物500余种；（2）意大利塞萨平诺（Caesalpino.1519～1603）《植物》——1500余种；（3）1672年英国格鲁（Grew.1641～1712）《植物解剖学》……5.贡献：促进农业（种植业）发展2实验植物学时期1.背景：显微镜使用，数、理、化等自然科学的成就及发展，农业及人们生活的需要等。2.研究方法：实验——解剖、分类、生理等3.成就：（1）瑞典林奈（Linnaeus.1707～1778）1735年出版《自然系统》，1753年《植物种志》对7300种植物使用“双名法”。（2）德国施莱登（Schleiden.1804～1881）1838年发表《植物发生论》；德国施旺（Schwann.1821～1882）1839年出版《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》（3）英国达尔文（Darwin.1809～1882）1859年发表《物种起源》及后来著作，创立进化论。……（19世纪三大发现：进化论、细胞学说、能量守恒）起点：1858年李善兰和英国人威廉臣合编出版的《植物学》。发展：20世纪初至30年代，从西方和日本留学回国的一些植物学家和最早的一批学生为奠基人：如钟观光、钱崇澍、胡先骕、李继侗、罗宗洛、戴芳澜、秦仁昌等。1923年邹秉文、钱崇澍、胡先骕等编著了《高等植物学》;1937年陈嵘出版了《中国树木分类学》等。发展最快的植物分类学，随之植物生理学、植物生态学、藻类学、真菌学、生态学和细胞学等。•建国以后，我国已形成分支学科齐全的科研和教学体系，包括植物生理学、植物分类学、植物化学与植物资源、植物生态学、植物组织培养、植物形态解剖学、植物胚胎学、古植物学、孢粉学等。3现代植物学时期——从20世纪初至今。19世纪科技迅速发展，为20世纪植物科学创造了条件。特别是确认DNA为遗传的物质基础．并阐明了DNA的双螺旋结构之后，分子遗传学带动了植物学和整个生物学的迅速发展。最大特点就是应用先进技术从分子水平上去研究生命现象。近20多年来特别是近10多年来，植物科学发展迅速，其中对植物科学影响最大的就是分子生物学及其技术。微观、宏观……20世纪60年代以来，分子生物学、环境生物学以及近代技术科学、数、理、化的新概念和新技术引入植物学领域，新技术层出不穷：如X射线、电子显微、超离心、同位素、核磁共振、波谱、光谱、电泳分析、色层分析以及计算机等。微观：细胞——亚细胞——分子水平，对植物体的结构和机能有了更深入的了解，在光合作用、生物固氮、呼吸作用、离子吸收、蛋白质的合成等许多方面获得了重大的突破；……细胞工程、遗传工程、基因工程、克隆技术等。宏观：由植物的个体生态进到对种群、群落以及生态系统的综合性研究，推动巨大生态工程的建设，在改善人类的生存环境方面，表现出实际的效果，并推动在更大规模上开展跨国界、全球性的植物生态学重大问题的研究。4中国植物学发展的简要回顾古代植物科学的成就：特别是公元前到公元5～6世纪有许多植物科学的巨著产生，在国际上影响很大。如：草书于东汉，成书于西汉的《神农本草经》（植物性药物252种）是世界上最早的本草学著作；北魏贾思勰（xie）《齐民要术》（约成书于公元533-544）——秦汉以来中国黄河中下游的农业生产经验；明代李时珍（1518-1593）的《本草纲目》记述了1892种药物，其中各种植物1195种。二、现代植物科学的发展趋势研究领域的两极分化与融合学科之间的渗透、综合与相互促进在解决重大社会、经济、生态问题中发挥重大作用1.2植物科学的重要作用1、植物是自然界中的第一性生产者（初级生产者）2、在维持地球上物质循环的平衡中起着不可替代的作用3、为地球上其他生物提供了赖以生存的栖息和繁衍后代的场所4、植物在调节气温、水土保持，以及在净化生物圈的大气和水质等方面均有极为重要的作用。5、为人类提供：粮食、蔬菜、水果、木材、纤维、饲料、药材、饮料（茶、咖啡等）、烟草、糖、景观、花卉……植物科学在自然科学和国民经济发展中的意义植物科学在国民经济发展中具有重要意义：1、为利用和改造植物提供基础理论和基本知识。2、在微观和宏观的更高层次和更高水平上探讨植物生命的奥秘和发生发展规律。分子生物学在微观领域揭示生命的本质；生态学在宏观（和微观）领域揭示生命现象之间的相互关系。《植物学》是高等院校生物类专业的一门重要基础课程。waterfall－举例为利用和改造植物提供基础理论和基本知识中国的水稻育种第一次突破是60年代初矮化育种的成功，将水稻产量提高了20％—30％；第二次是70年代中期杂交水稻的研究成功，水稻产量又在矮秆良种的基础上增长了20％左右;现在正在酝酿第三次突破，利用水稻亚种间杂种优势培育超级杂交稻。袁隆平先生把杂种优势的利用与水稻理想株型结合起来,提出了超级杂交稻的形态模式:叶片呈长、直、窄、凹、厚;株高100cm左右,秆高70cm左右;株型适度紧凑,分蘖中等;冠层只见叶片,灌浆后不见稻穗。袁隆平提出的超级杂交水稻标准株型左:“超级杂交水稻”最新品种GDs/RB207大面积推广成功,将达到亩产900余公斤;右:亩产800公斤超级杂交水稻品种杂交水稻之父袁隆平新目标：杂交稻亩产2000斤2003年2006年影响因子为9.8－举例更高水平上探讨植物生命的奥秘和发生发展规律2006年影响因子为6.12006年影响因子为6.5植物学报1.3植物界的划分和植物科学的分支学科在我们生存的这个星球上存在着各种各样的生命形式，植物（plant）就是其中最重要的一大类。人类对植物和其他生物的研究和认识有一个漫长的历史，人们为了建立一个能反映自然演化过程和彼此间亲缘关系的分类系统，作了长期不懈的努力，使其日臻完善。1735年，林奈（CarolusLinnaeus瑞典植物学家）发表《自然系统》，把生物分为植物和动物两大类，即植物界和动物界。1753年发表的巨著《植物种志》中将植物分成24纲，把动物分成6纲。这就是通常所说的生物分界的两界系统。这在当时的科学技术条件下是有重大科学意义的。至今，许多植物学和动物学教科书仍沿用两界系统。林奈的两界系统林奈(CarolusLinnaeus)1866年，海克尔（Haeckel德国生物学家）植物界动物界原生生物界———原核生物、原生动物、硅藻、粘菌、海绵海克尔的三界系统Haeckel的三界系统魏泰克的四界、五界系统1969年，五界系统动物界植物界真菌界[菌物界]原生生物界原核生物界（细菌、蓝藻）1959年，四界系统动物界植物界真菌界[菌物界]原生生物界Whittaker的四界系统Whittaker的五界系统魏泰克的四界、五界系统的优点在纵向显示了生物进化的三大阶段：原核生物——单细胞真核生物——多细胞真核生物在横向显示了生物演化的三大方向：光合作用的植物——吸收方式的真菌——摄食方式的动物六界和八界系统1949年，捷恩(Jahn)的六界系统后生动物界后生植物界真菌界原生生物界原核生物界病毒界八界系统古真核生物界古细菌界真细菌界原核生物古真核生物超界后真核生物超界真核生物原生动物界动物界藻界真菌界植物界1989年，卡瓦勒-史密斯(Cavalier-Smith)的八界系统三原界系统1978年，Whittaker和Margulis根据分子生物学研究的资料，提出了一个新的三原界(Urkingdom)学说,认为在生物进化的早期，各类生物是由一个共同的祖先沿三条进化路线发展，形成了三个原界。也叫三域系统。共同祖先古细菌原界真细菌原界真核生物原界产甲烷菌极端嗜盐菌嗜热嗜酸菌蓝细菌、原核生物（除古细菌）动物植物真菌原生生物三原界系统我国学者对生物分界的意见1966年，邓叔群根据营养方式划分：植物界——光合自养动物界——摄食真菌界——吸收1965年，胡先彇：始生总界——病毒胞生总界——细菌界粘菌界真菌界植物界动物界1979年，陈世骧：非细胞总界——病毒原核总界——细菌界蓝藻界真核总界——植物界真菌界动物界植物界的基本类群植物界低等植物蓝藻门原绿植物孢子植物种子植物藻类植物菌类植物地衣植物苔藓植物蕨类植物裸子植物被子植物原核藻类真核藻类裸藻门甲藻门金藻门黄藻门硅藻门绿藻门轮藻门红藻门褐藻门粘菌门真菌门维管植物颈卵器植物高等植物藻类植物低等植物菌类植物(无胚植物）地衣植物苔藓植物高等植物蕨类植物（有胚植物）裸子植物被子植物非维管植物维管植物孢子植物（隐花植物）种子植物（显花植物）低等植物的特征1、植物体结构简单，没有根茎叶的分化。2、内部组织分化程度低，多没有组织分化。3、生殖器官为单细胞，合子发育离开母体，不形成胚。高等植物的特征1、植物体结构复杂，具根茎叶的分化。2、内部组织分化达到较高级的程度。3、生殖器官为多细胞，合子发育不离开母体，形成胚。植物学的分支学科以研究层次和重点不同划分为:1、植物形态学2、植物生理学3、植物遗传学4、植物生态学5、植物分类学•第十三届国际植物学会议(1981,悉尼)划分为12类:分子植物学、代谢植物学、发育植物学、环境植物学、群落植物学、遗传植物学、系统及进化植物学、苔藓学、菌类学、海水淡水植物学、历史植物学、应用植物学第十四届国际植物学会议（1987，西柏林）划分为六大分支学科：系统与演化植物学、结构植物学、代谢植物学、发育植物学、植物遗传学、资源植物学与植物化学、生态学与环境植物学和生物技术1.4植物分类的阶层系统和国际植物命名法规界Regnum门Divisio亚门Subdivisio纲Classis亚纲Subclassis目Ordo亚目Subordo科Familia亚科Subfamilia族Tribus亚族Subtribus属Genus亚属Subgenus组Sectio亚组Subsectio系Series亚系Subseries种Species亚种Subspecies变种Varietas亚变种Subvarietas变型Forma亚变型Subforma分类阶层植物分类的阶层系统•现以宽伞三脉紫菀为例，表明植物分类系统的等级和所在的分类位置：•界—植物界Regnumvegetabile•门—种子植物门Spermatophyta•亚门—被子植物亚门Angiospermae•纲—木兰纲Magnoliopsida•亚纲—菊亚纲Asteridae•目—菊目Asterales•科—菊科Asteraceae(Compositae)•属—紫菀属Aster•种—三脉紫菀AsterageratoidesTurcz.•变种—宽伞三脉紫菀Asterageratoidesvar.•laticorymbusHand.-Mazz.双名法是生物分类之父林奈(C.Linnaeus)在1753年发表的《植物种志》(SpeciesPlantarum)一书中，采用前人的建议创立的。双名法要求1个种的学名必须用2个拉丁词或拉丁化了的词组成。第一个词称为属名，属名第1个字母必须大写；第二个词称为种加词，通常是一个反映该植物特征的拉丁文形容词，种加词的第一个字母一律小写。同时，命名法规要求在双名之后还应附加命名人之名，以示负责，便于查证。如：GinkgobilobaL.国际植物命名法规•1、属名：拉丁文名词或拉丁化的其他文字，第一个字大写单数，主格。•（1）以古老的拉丁文名字命名：如Rosa•（2）以古希腊文名字命名：如Ory