植物生理学--绪论

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植物生理学的特点
1、营养类型的特点； 自养性特点是具有光合作用色素的植物特有的能力。 2、代谢类型的特点： 具有多样性和彻底性。 同化作用（assmilation)；异化作用（disassmilation) 3、繁殖类型的特点： 具有无性和有性生殖多样性的特点。 4、发育类型的特点： 具有全能性、极性、轴性、渐进性等特点。 5、运动类型的特点： 多数植物体整体属于非移动性，器官的运动具有局限性的特 性。

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结束
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讲课记录
2009年3月3日,下午1-2节 生态环境学院草原专业二本班合计33人 1学时.
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基本代谢 生理
生长发育 生理
逆境生理
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现代植物生理学

( 第二版） 主编 李合生
目录 Ⅰ 细胞生理 １植物细胞的亚显微结构与功能 Ⅱ 代谢生理 2 呼吸作用 3 光合作用 4 水分代谢 5 矿质营养 6 植物生长物质 Ⅲ 生长发育 7 生长生理８ 生殖生理 9 植物的成熟与衰老生理 Ⅳ 环境生理 10 植物的逆境生理 Ⅴ 植物生理学的分子基础和应用 11 植物生理学与分子生物学及基因工程 12 植物生理学与农业应用
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ


植物生理学的萌芽与奠基 公元前14～前11世纪，殷墟甲骨卜辞拓片… 公元前３世纪，战国荀况《荀子.富国篇》… 韩非《韩非子》… 公元前１世纪，西汉《氾胜之书》… ６世纪30年代，北魏贾思勰(xie)《齐民要术》… ８世纪末，罗马人开始利用肥料… 1149年，宋陈剪《农书》指出生长相关性… 1637年，清宋应星《天工开物》论述气体代谢… 1725年，Stephen Hales 提出气体代谢…
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1.植物生理学的概念和特点；



1植物生理学（Plant physiology) 是研究植物生命活动规律及其与外界环境相互关 系的一门科学。 属于生物科学中植物科学的一个重要的分支。 植物生命活动： (1)、植物体内生物大分子物质的运动形式，包括物质、 能量、信息的代谢、转化、传递。 (2)、植物形态建成的各种综合反应； (3)、植物体对外界环境变化的反应和适应能力。
植物生理学 Plant Physiology
主讲：易
津
内蒙古农业大学植物生理教研室
Inner Mongolia Agricultural University
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绪 论 1.植物生理学的概念和特点； 2.植物生理学的研究内容和任务； 3.植物生理学的产生与发展 ； 4.新世纪植物生理学的展望； 5.学习植物生理学的意义 6.学习植物生理学的要求和方法
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植物生理学的发展趋势
1、科学间的综合性：包括学科、观念、 知识、技术手段和人员的横向结合。 2、实验分析的精密性： 3、研究内容的实用性

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六 现代植物生理学的重要命题



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光合作用机理及人工模拟 生物固氮 营养生长向生殖生长转变的信息与调控 物质和能量转换的生理机制与调控 植物的信号转导与调控机制 基因转导与生理表达 植物对环境适应的生理机制

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（二）环境生理与作物抗逆性
在全世界人口持续增长的压力下，日益恶化的 环境成为农业生产甚至人类基本生活条件的巨大威 胁。与世界发达国家相比，中国的环境形势尤为严 峻。同时为了扩大耕地面积，人们还不得不向本来 不适于进行农业生产的干旱、涝洼、盐碱、瘠薄的 地域开拓，从而进一步加重了不良环境对农业生产 的压力。 然而，从另一方面看，这种形势也给植物生理 学与农业生产相结合的研究开辟了广阔的天地。近 几十年来，植物逆境生理学之所以受到普遍重视， 并有了长足的进展，与这种形势应有密切关系。
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植物生理学与农业生产
植物生理学从诞生之日起就与农业生产结下了不解之缘。著名的俄国 植物生理学家季米里亚捷夫早在20世纪30年代就作出了“植物生理学是合 理农业的基础”这一科学论断，植物生理学发展史已经雄辩地证实了这一 论断的正确性。 以上这些成就，不但在历史上曾经为农业生产的革命作出过重大的贡 献，而且至今仍在通过自身的不断发展继续发挥着重要的作用，同时也成 为植物生理学最活跃的几个研究领域。 在21世纪来临之际，人类面临着一大堆亟待解决的难题，其中以人口、 粮食、能源、资源等问题为突出。 由于中国人均资源占有量远低于世界发达国家，所以这些问题更显得 特别突出。为了解决这些难题，中国农业的唯一出路就是按照集约化的增 长模式，在保证物质投入不断增长的基础上，大幅度增加科技投入，开辟 出一条高产、优质、高效的可持续发展之路。作为合理农业基础的植物生 理学，则应当在这条道路的开创过程中继续做出应有的贡献。
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3、植物生理学发展史和展望

1、萌芽和诞生阶段：16-17世纪， 主要研究植物的营养生理； 1770年英国人普利斯特利（G.Priesttey) 第一个发现了光合作用 放氧，把1770年定为植物生理学诞生的时间。 2、成长阶段：1840——19世纪， 1840年德国人李比西（Liebig)出版了《化学在农学和植物生理 学上的应用》首次从理论上建立了矿质营养学说。 3、动荡与分化阶段：1920-20世纪中期 从微观和宏观方面分化出植物细胞生物学、植物生物化学、植 物分子生物学、农业化学、植物微生物学、植物生态学等 4、更新与深入发展阶段 20世纪晚期-21世纪 微观方面深入到基因功能，宏观方面深入到生物界与自然界的 关系研究，学科交叉研究揭示植物生命现象。研究手段更加现代 化。

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2、植物生理学的内容
1、细胞生理： 研究细胞结构与功能 2、营养与代谢生理： 一般是指正常条件下的代谢过程；包括代谢、运输途 径和营养方式等方面。 营养生理可以分为： (1)土壤营养：主要包括水分和矿质营养。 (2)大气营养：包括呼吸作用和光合作用。 3、发育生理； 包括植物生长、分化和发育的各个环节和过程。 4、环境生理： 研究不同环境条件下（逆境）植物适应性的生理反应 和特点。
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植物生理学与农业生产结合主要成绩
1 植物矿质营养学说 最显著的标志如植物矿质营养学说的创立为无机肥料的施用奠定了理论 基础，由于化肥的大量施用使世界粮食产量急增，同时促进了肥料工业的大 发展； 2,植物激素 自30年代开始的植物激素的陆续发现导致了植物生长调节剂和除草剂 的普遍应用，给农业生产带来革命性的变革，也为农药工业的发展开辟了新 天地； 3,光合作用 自50-60年代开始，在光合作用与产量关系的理论指导下，植物生理学家 与育种学家相结合，开创了以培育矮秆、耐肥、抗倒、叶片直立、株型紧凑 的水稻、小麦品种为主要内容的“绿色革命”，使稻麦产量获得了新的突破。 4,植物细胞全能性 50-60年代植物细胞全能性理论的确立，不但使人们掌握了如组织培养、 细胞及原生质体培养等高效快速的植物无性繁殖新技术，而且为植物基因工 程的开展和新种质的创造提供了先决条件。
（四）植物生理学与育种学相结合— —作物生理育种
迄今为止的作物育种，特别是高产育种，主要是 依赖于形态性状的选择，然而，当产量达到相当高的 水平之后，仅仅根据形态特征已不能满足作物生产水 平继续提高的需要，育种工作越来越多地依赖于作物 生理特性的改善。 生产中的这种客观要求，促进了植物生理学工作 者与遗传育种工作者的结合和“生理育种”这一边缘 交叉学科的诞生，除了研究历史较长的高产育种和抗 病育种外，近数十年作物的抗性育种已在抵抗干旱、 低温、盐碱等方面取得了不少成就。
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2.主要研究对象: 高等绿色植物。 3.主要任务: 揭示自养生物生命现象本质和活动规律， 以及其与外界条件相互关系,为生产和生态建 设实践服务。 4.学科性质: 应用基础学科，既有深奥复杂的基础理论， 又有很强的实践性，理论与实践密切相关， 理论为实践提供服务。

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(三）设施农业中的作物生理学





在中国，首先是塑料薄膜的应用带来的农业生产的另 一次革命——“白色革命”。随着农业生产集约化程度的提 高，设施农业的内涵还将继续扩大。然而，设施农业的兴 起，也带来一系列新的问题， 首先是不进行人工加温的冬暖式塑料大棚内光照不足， 新建大棚内部光照比自然光照下降了10%～15％，当膜面蒙 尘、膜内结露后，下降可达50％以上； 其次是棚内CO2不足，越是在光照条件良好、有利于光 合作用的情况下，CO2浓度下降越多，成为光合作用与产量 的限制因子； 三是温度波动大，早春遇到低温阴雨天气，棚内作物 常遭受低温危害； 四是塑料大棚多年固定在同一位置，常造成土壤营养 状况严重失衡，有害离子积累，病原物滋生繁殖，棚内的 高湿度又助长了病害的发展。 这些问题都与植物生理学密切相关。在设施农业的推 动下，植物生理学、植物病理学、育种学、土壤学、气象 学以及工业和自动化等方面的研究人员已经组织起来，共 2019/2/12 19 同为促进“白色革命”出谋划策。



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植物生理学与农业生产相结合的重要研究领域
按照中国农业生产发展的趋势，我们认为以下几方面可 能成为今后植物生理学与农业生产相结合的重要研究领域： （一）作物产量形成与高产理论 该领域的成果是十分显著的.根据近年来的研究结果， 作物产量由于光合速率的限制而遭受到的最严重的两项损失， 一是在干旱、高温、强光等条件下广泛存在的光合作用 午间降低，即“光合午休”， 二是在产量形成期叶片光合功能的过早衰退，有些作物 两大漏洞兼而有之。 所以，弥补这两大漏洞是进行超高产生理研究的重要 突破点之一。近年来我国育成的作物高产品种和杂交种多半 具有叶片光合功能期长和耐强光的特性。

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5.学习植物生理学的要求和方法
首先,要建立历史的观点,发展的观点 其次,要坚持理论联系实际. 采用的主要科学方法: 1.实验分析法 2.综合分析法 3.历史分析法

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6课程要求
1掌握基本理论和概念 2区分经典理论与现代理论的差异 3掌握基本的实验理论与技能 4重视与农业生产关系密切的内容 5要用生物学的基本观点来学习. 6提高分析和解决问题的能力.

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研究内容 细胞生理
性质或过程
层次或水平
细胞的结构与功能及其相互关 细胞 — 系。 亚细胞水平
物质和能量的代谢与调控，包 括光合作用、呼吸作用、水分 细胞 — 亚细胞 代谢、矿质营养、同化物运输 — 分子水平 分配等基本代谢过程。 植物生长发育过程的生理规律 及其调控因素如信号转导、激 细胞 — 组织 — 器 官— 个体水平 素等。 植物对逆境的感受方式、抵抗 细胞 — 组织 — 器 官—个体 — 能力和应变机理等。 群体水平
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2.实验植物生理学的发端 Van Helmont[荷](1577-1644)，盆栽柳树试验，开创 了实验植物生理学的先河; 18世纪后半叶，英国学者开始探索光合作用; 18世纪末，建立了呼吸作用基本概念; 3.植物生理学的诞生 1840年，J.von Liebig 创立植物营养学说; 1845年，J.R.Mayer 提出太阳能转化为化学能 1859年，J.von.Sachs 等创立无土栽培技术 4.植物生理学完整学科体系的标志 1882 J.von.Sachs《植物生理学》讲义问世 1904 W.Pfeffer《植物生理学》3卷本巨著出版