《植物学前沿讲座》PPT课件

三、植物发育与分子生物学
植物生理学
细胞生物学 生殖与发育 功能基因组学 蛋白质组学 农业生物技术 前沿研究简介
植物生理学

植物生理学（plant physiology）是研究植物生命活动规律的生物学分支 学科。其目的在于认识植物的物质代谢、能量转化和生长发育等的规律 与机理、调节与控制以及植物体内外环境条件对其生命活动的影响。 植物生理学是植物学的一部分。植物的基本组成物质如蛋白质、糖、脂 肪和核酸以及它们的代谢都与其他生物（动物、微生物）大同小异。 但是，植物本身又有一些独特的地方，如：①能利用太阳能 ，因而是现 代地球上几乎一切有机物的原初生产者。②植物扎根在土中营固定式生 活，必须能适应当地环境条件并演化出对不良环境的耐性与抗性。③植 物的生长没有定限，虽然部分组织或细胞死亡，仍可以再生或更新，。 ④植物的体细胞具全能性，在适宜的条件下，一个体细胞经过生长和分 化，就可成为一棵完整的植株。

（1）各植物的平均净光合速率是菖蒲>芦苇>
风车草>香根草，每湿地植物生物量依次是风 车草>菖蒲>芦苇>香根草 （2）各湿地植物对TN、NO3-N 、 NH4-N 、 TP 、SPR 、BOD5和CODcr的去除率分别为 36.6%~56.6%、 54.7%~68.5%、 58.7%~79.3%、 54.7%~68.5%、 40.1%~68.4%、 69.3%~87.4%和 61.4%~79.0%。一般风车草湿地去除率最高。
二、植物生态与环境生物学
植物生态学
环境生物学
前沿研究简介
被酸雨破坏的松林
植物生态学



研究植物之间、植物与环境之间相互关系的科学。它研究的 内容主要包括植物个体对不同环境的适应性，及环境对植物 个体的影响；植物种群和群落在不同环境中的形成及发展过 程；以及在生态系统的能量流动、物质循环中植物的作用。 \ 植物生态学包括个体生态学、种群生态学、群落生态学和生 态系统学四大部分。研究植物生态学的目的在于阐明外界条 件对植物形态结构、生理活动、化学成分、遗传特性和地理 分布的影响；植物对环境条件的适应和改造作用。为农业、 林业、畜牧业生产服务。 植物生态学也是环境保护的理论基础之一。
植物的分类
菌类植物
藻类植物
地衣植物
苔藓植物
蕨类植物
种子植物
种子植物的类型
乔木（松）
灌木（黄杨）
半灌木（黄芪）
一年生草本（水稻） 二年生草本（白菜） 多年生草本（鸢尾）
系统与进化植物学

结合植物的生殖方式和交配系统分析，探讨物种形 成的式样和机制； 揭示种间差异的遗传学、生殖生物学和生态学基础； 通过生物种间互作的研究，揭示协同进化的机理； 研究植物的分子进化与形态进化的关系，基于多学 科证据，探讨生物类群地理分布格局和物种适应性 进化的分子机理； 进化发育和进化基因组学通过研究植物个体发育中 关键器官和结构的发生和发育过程，揭示关键性状 的同源性和进化机制，阐明植物类群形态进化的发 育和遗传机理；
3、人工湿地植物生长特性与污水净化效果研究 通过构建小型人工湿地（长ⅹ宽ⅹ 深，0.56m ⅹ 0.46m ⅹ 0.38m），对菖蒲（Acorus calamus linn）、风车草（Cyperus flabelliformis Rottb）、 芦苇（Phragmites australis Trin.ex.Steud）和香根 草（Vetiveria zizanioides(Linn) Nash）单种植物湿 地的植物生长特性和污水净化效果进行了研究。 光合作用测定用LI-6400光合测定系统。根的生长测 定采用网笼法。根活力用a-苯胺法测定。植物生物 量的测定于生长季末采用收获法。
根据基因组学的原理和方法，结合生物信息
学手段，探讨植物基因组的结构、功能及其 进化规律和机制； 研究植物信息大分子的结构、进化规律和机 制，尤其是重要基因家族的起源和分化及其 功能意义； 研究表型变异与分子变异、基因组变异与环 境变异之间的相关性和规律性，从染色体和 基因组水平上阐明生物进化的规律和机制。
分类（Classification） 鉴定（Identification & determination） 命名（nomenclature） 植物分类学是发展较早的一门学科，它的任务不仅要识别物种、鉴定名称，而且 还要阐明物种之间的亲缘关系和分类系统，进而研究物种的起源、分布中心、演 化过程和演化趋势。因此，它是一门既有实用价值又富有理论意义的学科。
（2）所研究的群落中共出现26种植物，隶属
于12科、25属，其中乔木种3种，灌木或半 灌木9种，草本13种，藤本1种； （3）群落中盐生草（Halogeton glomeratus） +花花柴(Karelinia caspica)群落具有较高的 物种多样性、均匀度和较低的生态优势度， 而头状沙拐枣（Calligonum caputmedusae）—胡杨(Populus euphratica)群落 与之相反。研究结果为进一步优化防风固沙 林物种组成，提高人工植物群落稳定性提供 了理论依据。
植物学前沿讲座
主讲人：周忠泽 教授
植物学的相关学术领域
1.系统与进化植物学
2.植物生态与环境生物学
3.植物发育与分子生物学
4.植物资源的可持续利用
一、系统与进化植物学
植物分类学
系统与进化植物学
植物区系与地理学
古植物学 前沿研究简介
植物分类学

现在生存在地球上的生物估计有50万种以上（种子植物250000种左右）。要对 数目如此众多，彼此又千差万别的植物进行研究，第一步必须先根据它们的自然 性质，由粗到细、由表及里地进行分门别类，否则便无从下手。植物分类学内容 由三方面组成，它的研究对象为全世界生活的植物。
2、高山植物条纹狭蕊龙胆（龙胆科）的分子亲缘地 理学研究 条纹狭蕊龙胆主要分布于青藏高原东北部及邻近 高山地区，为一年生草本植物。由于草本植物生活 周期较短以及对环境变化的敏感性，对该植物开展 亲缘地理学研究可能会更好的揭示青藏高原地区第 四纪冰期以来植物居群变化的历史过程。 本研究通过检测覆盖条纹狭蕊龙胆整个地理分布范 围的13个居群155个个体cpDNA非编码片段 trnH(GUG)-psbA基因间区的序列变异，来进行分子 亲缘地理学研究，从而揭示该植物单倍型的地理分 布式样、居群遗传结构以及冰期时的避难所及冰期 后的迁移路线。

2、绿洲外围防风固沙林物种多样性变化特征
以新疆塔里木河下游绿洲外围大型人工防风
固沙林为研究对象，以重要值为各种群的数 量特征计算造林4年后多样性指数、均匀度指 数、丰富度指数和优势度指数的变化，分析 不同类型荒漠人工—天然植物群落的物种多 样性变化特征，以期为塔里木河下游人工植 物群落配置提供理论依据。结果表明： （1）经过4年的发育，由于乡土植物种的发 生和逐渐侵入，人工群落演变为人工—天然 群落，物种多样性明显增加；

3、轰动世界的活化石—芒苞草（芒苞草科）
芒苞草科Acanthochlamydaceae Kao.P.C 高宝纯 芒苞草科是第一个由中国人首次发现和建 立的一个新科，也是唯一一个由中国人建立 的新科，芒包草科的发现将我国植物分类学 由属、种的水平提高到科一级的最高研究水 平。填补这一空白，结束了一百多年以来， 没有中国植物学家建立新科的历史。芒包草 科的建立，是科学上的重大发现。
通过回归分析发现，净光合速率与N的去除相
关性较高，而根系活力和根生长量则与BOD5 的去除相关性较高。 对于不同植物而言，风 车草和芦苇的根生长量和根活力与BOD5的去 除均达到极显著相关（ P<0.01。
4、植物入侵、天敌防御机制的适应性进化以及生 物防治 研究天敌与入侵植物的关系对于治理入侵植物具有 重要的价值。传统生物防治就是建立在“天敌假说” 理论基础上的治理外来入侵植物的重要措施。从原 产地引进寄主专一的天敌控制外来入侵生物（主要 是入侵昆虫和植物）在很多国家取得了成功，这一 方法在过去100多年一直被认为安全、对环境不构 成威胁。 然而，近年来关于生物防治的有效性和安全性引起 了越来越多的关注，准确评估和预测天敌在控制入 侵植物及其不同入侵阶段中的作用具有重要作用。
植物区系与地理学属、本种为我国特有， 对研究美洲和亚洲大陆变迁、 植物区系、植物地理均有一 定意义。木材灰白色、纹理 细、材质轻软，有工艺价值。 花白色、具清香、树叶在入 秋后变为红色，可作要观赏 树。
古植物学
研究古代（地质时期）植物的科学，包括古代植物 的形态解剖、系统分类、生态、时间和空间的分布 以及各门类植物的起源、发展和进化的历史、古代 植物区系、各地质时代的植被和它们的演替等。 在研究中经常联系到植物形态解剖学、植物分类学、 植物地理学、地植物学、植物生态学等方面。 在应用上它经常涉及地质学(特别是地层学)、古地理 学和古气候学上的问题,有助于寻找矿产和研究含有 煤炭、石油等矿产地层的分布、划分和对比。
芒苞草科是在我国横断山区这一特殊地区发
现的特殊类群，该科的许多独特形状更给横 断山区作为东亚植物区系起源增添了强有力 的证据，为探讨东亚植物圈的演化和分布提 供了宝贵资料；芒苞草科的发现，进一步证 明横断山区是解决植物区系发生和板块构造 之间的关系，植物区系起源（包括东亚、北 美和欧洲），种子植物进化等一系列重大理 论问题的关键地区。
环境生物学



环境生物学是环境科学的一个分支。它研究生物与受人类干预的环境之 间相互作用的规律，及其机理。 环境生物学研究的对象是受人类干预的生态系统。这里所说的人类干预 包括两个方面：一是指人类活动对生态系统造成的污染；二是指人类活 动对生态系统的影响和破坏，主要是人类对自然资源的不合理利用，如 对森林的滥砍滥伐，对草原的过度放牧，不合理的围湖造田和大型水利 工程建设等。 环境生物学研究的主要内容是环境污染引起的生态效应，生物或生态系 统对污染的净化功能，利用生物对环境进行监测、评价的原理和方法以 及自然保护等。其目的在于为人类合理地利用自然和自然资源，保护和 改善人类的生存环境提供理论基础，促进环境和生物朝有利于人类的方 向发展。