植物生理学导论(Inrouduction
00绪论(植物生理学) ppt课件
主讲： 白音 石海英
2020/5/11
植物主要生命活动：
一、物质产生和光能利用
水分代谢——水分的吸收和散失； 矿质营养——矿质的吸收、同化和利用； 光合作用——碳水化合物的合成、光能→化学能。
二、物质和能量的转变
呼吸作用——有机物分解、能量释放； 有机物的代谢、运输。
三、生长和发育
细胞信号转导；植物生长物质；光形态建成；植物的生长生理、生殖生理； 植物的成熟和衰老生理、植物的抗性生理
植物激素类物质的研究和应用 使植物的生长发育进入“化控时代 ” 光合与光能利用研究---实现了“ 绿色革命”
培育矮化型植株品种（超高产育种） 优化株型结构（超密型栽培）
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种苗生理和生殖生理及其与环境的 关系研究---促成了作物栽培的“白 色革命”
（设施栽培、反季节栽培等）
组织培养技术研究 促进了名、优、新、稀、特花卉、果 树、林木等新品种无性快速繁殖、脱 毒或其特殊成分的生产
我国植物生理学的发展历程
起步晚、发展缓慢 钱崇澍（1883-1965）：《钡、锶及铈对水绵的特殊作用
》论文
我国植物生理学的奠基人：李继侗、罗宗洛、汤佩松
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3 植物生理学的展望
3.1 探究层次越来越宽广
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植物生理学的发展趋势
植物生理学正朝着微观和宏观两个方向发展
微观——把植物整体的各种生理活动，物质、能量、信
与植物分子生物学的渗透 与植物形态解剖学的渗透 与植物化学的渗透 等等、、、、、、
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3 植物生理学的展望
3.3 理论联系实际
虽是基础学科，但其任务是指导生产实践
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植物生理学课件：绪论(Introduction)
4、填空题 （１）——被称为植物生理学的奠基人，他于１８
８２年编写了——；——和——被称为植物生理 学的两大先驱。 （２）我国植物生理学的奠基人有——、——、 和——。 （３）德国的——提出施矿质肥料补充土壤营养的 消耗，成为利用化学肥料理论的创始人。 （４）——１９１７年在国际刊物上公开发表了 “钡，锶及铈对水绵的特殊作用”的论文，还在 大学讲授植物生理学。
1.定义（Definition)：是研究植物生命活 动规律及其与外界环境相互关系的科学。
2.研究内容 以一粒种子在土壤中萌发为例。
物质代谢与能量转换
植物的生命活动
基本代谢 （水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用）
(Metabolism)
生长发育与形态建成 （种子的萌发、生长、运动、开花、 结果）
(Growth and development)
我国植物生理学工作者的贡献
（1）作物群体生理---殷宏章等 （2）光合磷酸化----沈云钢等 （3）呼吸途径的多样性---汤佩松等 （4）原生质的胞间运转---娄成后等 （5）花粉、花药培养等
三、现代植物生理学发展的几个特点
1. 研究向微观和宏观两个方面发展 微观：分子水平；宏观：个体到群体、群落水平。
C4-双羧酸循环即C4途径。 此外,CAM途径、光呼吸、光敏色素、钙调素等的
发现，植物组织培养的广泛应用，基因理论的揭 示。
5 .中国植物生理学的发展
我国植物生理学的三位先驱
1914 日本归来的张挺（1884-1950）；1915年美国留学归来 的钱崇濧李继侗（1892-1961）；20世纪30年代从日本、美国 留学归来的罗宗洛，汤佩松
5、中国植物生理学的发展
植物生理学绪论ppt文档
生长调节剂
激素 膨压 电信号 多肽
未知发育信号
温度
糖、氨基酸
转播
病原体(真菌、 细菌、病毒)
壁断片 壁的机械压力 矿质
伤害
光
放大
发散到多个目标
改变离 子流
调节代 谢途径
基因表 达调节
细胞骨 架改变
改变细胞生长和代谢
光合作用的光 光形态建成的光
温度 风
病原体
重力
光周期 湿度
草食动物 乙烯
土壤微生物 有毒物质
萨克斯，J.von Julius von Sachs (1832～1897)
费弗尔（W. Pfeffer）
萨克斯和费弗尔在全面总结了植物生理学以往 的研究成果的基础上，分别写成了《植物生 理学讲义》(J. Sachs, 1882)和三卷本的专 著《植物生理学》(W. Pfeffer,1897),成为 影响达数十年之久的植物生理学经典著作和 植物生理学发展史中的重要里程碑。
3．信息传递和信号转导
植物无发达的神经系统，如何面对复杂多变的环 境？
信息传递（message transportation）和信号转导 （signal transduction）
信号：感受器官“感知”环境条件的物理或化学信 号开始
传递：在许多情况下，感知信息的部位与发生反应 的部位往往不是同一器官，信息传递到反应器官
植物生理学绪论
嗯，让我想 想……….
我们为什么要学习植 物生理学？
环境危机 卫星图片－－中国地图
江山多娇
吃荤的植物
植物的有趣性
猪笼草在自然界猪笼草常常平 卧生长，叶的构造复杂，分叶柄， 叶身和卷须，卷须尾部扩大并反卷 形成瓶状，可捕食昆虫。猪笼草具 有总状花序，开绿色或紫色小花。
植物生理学-绪论
植物生理学的发展大致可分为4个时期。 第一时期是植物生理学的孕育时期(16世纪至17世纪)。
荷兰的Van Helmont (1577-1644)是最早进行植物生理学实验的学 者，他进行柳树枝条实验，探索植物长大的物质来源。
第二时期是植物生理学的奠基与成长时期(18世纪至19世纪)。
法国的G. Boussingualt( 1802- -1899) 建立砂培实验法，并开始以植 物为对象进行研究工作。
德国的J. von Liebig(1803- 1873) 提出施矿质肥料以补充土壤营养的消 耗，成为利用化学肥料理论的创始人。
信息传递( message tasportation)与信号转导( signal transduction)是 植物适应环境的重要环节。植物生长在复杂多变的环境中，必须适 应环境有规律的变化或抵抗逆境的变化，要完成这些任务，植物必 须响应或“感知”环境的变化。植物“感知”环境信息的部位与发生反 应的部位可能是不同的，这就存在信息感受部位将信息传递到发生 反应部位的过程，即所谓信息传递。
谢谢
德国的J. von Sachs (1832- 1897 )对植物的生长、光合作用和矿质营 养做了许多重要实验，促使植物生理学形成一个完整的体系。 他于 1882年编写了(植物生理学讲义)，他的弟子W. Pfeffer在1904年出版了 《植物生理学》，标志着植物生理学作为一门学科的诞生，因此 Sachs被称为植物生理学的奠基人，Sachs 和Pfeffer被称为植物生理学 的两大先驱。这个时期自然科学的三大发现一细胞学说 、进化论和 能量守恒定律对植物生理学的发展也产生了深远的影响，如光合作用 中光能转换为化学能，并以有机物形式贮存起来(能量守恒)。
植物生理学1-绪论ppt课件
回国，在大学任教，建立了实验室，进行科学研究，为 我国的植物生理学的发展奠定了基础。
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三、近年来植物生理学发展特点与展望
1.研究层次越来越广 ➢ 微观——把植物整体的各种生理活动，物质、能量、信息
的转化还原到细胞水平、分子水平。 微观水平：个体－－器官－－组织－－细胞－－细胞器－－分子水平 ➢ 宏观——由植物个体进入到群体、群落，研究植物间相互
影响，植物与环境相互作用，自然生态系统和农业生态系 统中所出现的生理学问题 宏观水平：个体－－群体－－群落－－环境
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2. 学科之间相互渗透
❖ 植物生命活动有哪些规律？ ❖ 植物生理学研究的内容是什么？
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(二) 植物生理学的内容
植物的生命活动：
➢ 外在：种子萌发、生长、开花、结果等生长发育过程。 ➢ 内在：水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用等 基本代谢
生
生长发育与形态建成
命
活
物质与能量代谢
动
信息传递和信号转导
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植物组织培养
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无土栽培技术
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当前，粮食、能源、资源、环境、人口5大问题 已成为阻碍经济和社会发展的重大制约因素，其中 每一个问题都同植物生理学息息相关。解决这5大 问题的客观要求向植物生理学提出了一系列迫切需 要解决的研究课题，为植物生理学的发展注入了强 大的生命力。
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农业生产中的重大问题提供理论基础
总结植物生理学的知识点
总结植物生理学的知识点植物生理学的主要研究内容包括：植物的体内环境和养分的吸收、运输和利用；植物生长和发育的调控机制；植物对环境的适应和生存策略；植物对逆境的应对和抗逆机制；植物的代谢活动和物质转运；植物的生理生态学特性和生态位等。
植物生理学的知识点非常丰富，下面将对植物生理学的一些重要知识点进行总结。
1. 植物生长和发育的调控植物的生长和发育是受内源性和外源性因素共同调控的。
内源性因素主要包括植物激素、基因调控和代谢物质的积累，外源性因素包括光照、温度、水分、营养盐等。
植物的生长和发育过程中，植物激素起着非常重要的调节作用，主要包括赤霉素、生长素、脱落酸、细胞分裂素等。
这些激素通过调节细胞伸长、分裂、分化和器官发育等过程，影响植物的生长和发育特征。
2. 植物对环境的适应和生存策略植物在自然界中生长发育，要适应各种环境条件和周围生物的竞争，因此，植物在演化过程中形成了各种生存策略。
例如，植物在缺氧、干旱、高温、低温等逆境条件下，会产生一系列的生理生化反应，以应对逆境的影响；植物在光照、温度、水分、营养盐等环境因素的变化下，也会发生相应的生化调节和生理变化，以适应环境的变化。
3. 植物的代谢活动和物质转运植物的代谢活动包括有机物质的合成、分解、转运和利用等过程。
植物对光合作用、呼吸作用和养分的吸收、转运、利用等过程，需要多种酶和激素的参与。
植物的营养元素主要包括碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫和微量元素等，它们通过根系和血管系统的吸收和转运，被植物利用于生长和发育。
4. 植物的生理生态学特性和生态位植物在自然环境中形成了各种生态位，它们根据不同的生态条件和生态因素，形成了不同的生理生态学特性。
例如，植物在森林、草原、荒漠、湿地、河流、海岸等不同生态环境中，会形成不同的植被类型和植物群落，它们适应相应的生态位和生态条件，表现出不同的生理生态学特性。
植物生理学的研究对于加强人们对植物生命活动规律的认识，提高植物的生产力和抗逆性，推动植物资源的利用和保护，具有重要的理论和应用价值。
植物生理学
植物生理学的定义和研究对象植物生理学是研究植物内部生理过程和对环境的响应的科学领域。
它探究植物如何通过各种生理机制实现生长、发育和适应环境的能力。
植物生理学的研究对象是植物体内的生物化学反应、细胞功能、组织结构和整体生理过程。
植物体内的生物化学反应植物体内存在着多种复杂的生物化学反应，包括光合作用、呼吸作用、物质代谢等。
植物生理学致力于揭示这些反应的机制和调控过程，以及它们在植物生长和发育中的作用。
细胞功能和组织结构植物生理学研究还涉及到植物细胞的功能和组织结构。
例如，细胞壁的合成和分解、细胞膜的透性调节、细胞器的功能等都是植物生理学关注的内容。
此外，不同组织结构在植物体内扮演着不同的角色，植物生理学也探索这些组织的特殊功能和相互作用。
生长、发育和形态建成植物生理学研究植物的生长、发育和形态建成的机制。
通过研究植物激素的合成、运输和信号传导，以及生长素、赤霉素、细胞分裂素等激素在植物生长发育中的作用，揭示植物的形态变化和器官发育的规律。
环境适应和应激响应植物生理学关注植物对环境变化的适应机制。
植物通过调节光合作用速率、气孔开闭、根系生长等生理过程来应对环境中的光照、温度、水分、营养等因素变化。
研究植物的适应策略和应激响应有助于理解植物的生存和繁衍。
植物生理学的定义和研究对象提供了深入了解植物内部生理过程和适应环境能力的基础，为农业、园艺和植物保护等领域的实践应用提供了理论指导。
植物的生长和发育过程植物的生长和发育是一个复杂而精密的过程，涉及细胞分裂、细胞扩张、器官形成和组织分化等多个环节。
这一过程由遗传因素、激素调控和环境因素相互作用而完成。
本节将介绍植物的生长和发育过程的主要阶段和相关机制。
胚胎阶段植物的生长和发育始于种子的萌发。
在胚胎阶段，种子中的胚乃至胚乳细胞开始分裂和分化，形成根尖、胚轴和原叶等胚器官。
这一过程受到种子的内外部环境因素的调控，如水分、温度和激素的影响。
幼苗期幼苗期是植物生长和发育的早期阶段。
植物生理学
質膜表面有三種類型受體：
1、G蛋白偶聯受體 (G-protein-linked receptor) 2、 酶聯受體 (enzyme -linked receptor)
3、離子通道偶聯受體 (ion-channel-linked receptor)
B、物理信號（physical signals）︰ 指細胞感受環境刺激後產生的具有傳遞 訊息功能的物理因子，如︰電波、水力 學信號等。
胞間物理信號電波長距離傳遞途徑 是維管束，短距離傳遞則透過共質體及 質外體。敏感植物動作電波的傳播速度 可達200 mm‧s-1 。
2、跨膜信號轉換
（1）受體（receptor）︰
圖1-14. 表皮細胞覆蓋初級植物體.
圖1-15. 豌豆屬葉下表皮細胞之氣孔電顯圖.
圖1-16. 次生細胞璧是由木質部第一次形成細胞組成，經
常以環狀及螺旋型堆積著.
圖1-17. 木本開花植物在光學顯微鏡下放射假導管及導管(85倍).
圖1-18. 菸草植物篩版構造類細胞璧分子合成模式是由雙醣重複組成
B、肌醇磷脂信號系統 質膜中有三種肌醇磷脂︰磷脂 肌醇（PI）、磷脂酰肌醇 – 4 –磷酸 （PIP）、磷脂酰肌醇 – 4，5 – 二磷酸 （PIP2）。
刺激信號與膜受體結合 受體激活 信號傳遞給G蛋白 磷脂酶C （PLC）水解PIP2產生肌醇三磷酸 （IP3）和二酰甘油（DG） IP3通過 調節Ca2+傳遞信息 DG 通過激活蛋 白激酶C（PKC）傳遞信息。
其分子途徑分為三個階段︰
1、 胞外刺激信號傳遞
2、 膜上信號轉換
3、胞內信號傳遞及蛋白質可逆磷酸化
植物生理学
• C）几个重要事件： 几个重要事件：
1）J.Priestley 在1771年发现光合作用； 年发现光合作用； 年发现光合作用 2）J.von Sachs于1882年编写《植物生理学讲 年编写《 于 年编写 义》； 3）W.Pfeffer于1904年编写出版《植物生理学》； 年编写出版《 于 年编写出版 植物生理学》； 4）我国植物生理学奠基人（李继侗、 罗宗洛、汤 我国植物生理学奠基人（李继侗、 罗宗洛、
幼苗生长→细胞分裂和增大 膜和壁的变化 激素及受体、 幼苗生长 细胞分裂和增大→膜和壁的变化 激素及受体、酶等 细胞分裂和增大 膜和壁的变化→激素及受体 (植物体 植物体) 植物体 (细胞 细胞) 细胞 (亚细胞 亚细胞) 亚细胞 (分子 分子) 分子
3 植物生理学与农业生产的关系
农业生产实践孕育了植物生理学，而植 农业生产实践孕育了植物生理学， 物生理学又是农业发展的基础，植物生理 物生理学又是农业发展的基础， 学的每一个重大成果都使得农业技术产生 重大变革。 重大变革。
植物生理学
主讲 李志刚 Email: lizhigangnn@
本课件根据曾广文、蒋德安主编《 本课件根据曾广文、蒋德安主编《植 物生理学》 中国农业科技出版社） 物生理学》（中国农业科技出版社） 制作。 制作。
绪论
教学目标
了解植物生理学的概念、 发展简史及其与农业生产的
关系
1 植物生理学的概念
2 植物生理学的发展简史及趋势
2.1 植物生理学的发展简史
A）古代植物生理学知识
• 《汜胜之书》中记载施肥可分基肥、种肥、追肥。“美 汜胜之书》中记载施肥可分基肥、种肥、追肥。 田之法绿豆为上” “曝使极燥”，“粪水溲种”,“七 田之法绿豆为上” 曝使极燥” 粪水溲种”,“七 九闷麦” 九闷麦”。 • 西欧、古罗马使用人和动物的排泄物、石灰、石膏和灰 西欧、古罗马使用人和动物的排泄物、石灰、 分作肥料。 分作肥料。
作物生理学导论
从1917年钱崇澎发表第一篇论文以后的近10年内，在文 献中未见到其他的有关论文。直到1925－1931年间，先 后有罗宗洛、李继侗和汤佩松的论文发表。他们留学美 国、日本，从事植物生理学的学习与研究，成为我国第 一代植物生理学者。并先后于20年代末、30年代初回到 中国，把植物生理学带到中国，在国内开始建立植物生 理学的教学与研究基地，开展研究工作，培养研究人才。 可以说，从30年代开始，植物生理学在中国开始起步了。
罗宗洛（1898—1978年）于1925年在日本《植物学杂志》 上发表了题为《不同浓度的氢离子对植物的影响》（The influence of hydrogen ion concentration on the growth of the seedlings of some cultivated plants）的论文，其后又发 表了几篇矿质营养的论文。他的这些工作是我国植物生理 学者在矿质营养方面的起始标志。特别受到重视的是他的 关于氮素营养的吸收，他观察到根系吸收按离子及硝酸根 速率不同，引起培养液中酸碱度的变化，从而影响生长。 这项观察很有意义，因为当时对于 pH的概念和测量以及 在植物培养和土壤上的应用，都还是较新的研究方向，对 于离子相对吸收的具体事实不很了解。罗宗洛的工作在理 论上指出：由于植物对离子相对吸收不同的结果，使环境 中的pH值改变，同时在农业实践上，这项观察对施肥又有 指导意义。
8
李继侗（1897－1961年），1927年在天津南开大学开植物生理 专业课，并在光合作用和生长素等方面做了出色的研究。 1927年，李继侗当时的学生殷宏章在光合作用实验中，看到如 果在光源前加一个有色的光滤器（玻璃），Elodea藻立即停止 光合作用（气泡的冒出），但是过半分钟或一分钟后，则气泡 又同未加滤器一样，开始冒出，但较慢。如果把滤器除去，光 合作用的速度比未加滤器前增强，但是渐渐又回到最初的正常 速度。李继侗根据这一观察做了一系列的实验，证实此现象的 存在，于1929年在《植物学年刊》（Ann. Bot.）上发表了题为 《光对光合速率变化的瞬时效应》（The immediate effect of change of light on the rate of photosynthesis）的报告。这一现 象在当时引起了许多人的注意，现在公认此文是两个光系统的 先驱报道，比以后用现代技术所做的观察要早20年左右。特别 值得称道的是李继桐和殷宏章能在普通植物生理学的光合作用 的一个平凡实验中、注意到为许多人所忽视的现象而进行研 究，表现出了机敏和严谨的科学态度，很值得后人们学习。
《植物生理学绪论》课件
植物的节水灌溉
植物生理学在节水灌溉方面也有广泛应用，通过研究植物的 水分吸收、运输和利用等生理过程，可以制定合理的灌溉制 度，实现节水灌溉。
例如，通过监测土壤湿度和植物水分状况，可以确定最佳的 灌溉时间和水量，避免水分浪费和过度灌溉对植物造成伤害 。
植物的抗逆栽培
植物生理学在抗逆栽培方面也具有重要作用，通过研究植 物的抗旱、抗寒、抗盐等生理过程，可以采取相应的管理 措施，提高植物的抗逆能力。
《植物生理学绪论》 ppt课件
目录
• 植物生理学的定义与重要性 • 植物的基本生理活动 • 植物的生长与发育 • 植物的抗逆性 • 植物生理学在农业生产中的应用
01
植物生理学的定义与重要 性
植物生理学的定义
植物生理学定义
植物生理学是研究植物生命活动规律 的科学，主要探究植物对环境条件的 反应机制以及植物体内物质代谢和能 量转化的过程。
水分代谢
总结词
水分代谢涉及植物对水分的吸收、运输、利用和排泄等过程，对植物的生长和发育具有重要意义。
详细描述
水分代谢是植物对水分的吸收、运输、利用和排泄等过程的总称。水是植物生长和发育所必需的物质 ，它参与植物的光合作用、呼吸作用以及营养物质的吸收与运输等过程。水分代谢的正常进行对于维 持植物正常的生理功能至关重要。
植物生理学的研究内容
植物生理学的研究方法
实验研究、观察法、比较法、模拟法 等。
植物生长发育、物质代谢、能量转化 、信息传递等生命活动过程。
植物生理学的重要性
农业生产的需要
植物生理学为农业生产提供理论 支持，指导作物栽培、育种和施 肥等农业技术措施，提高作物产
量和品质。
生态平衡的维护
植物生理学研究植物与环境之间的 相互作用，有助于理解植物对环境 的适应机制，为生态保护和恢复提 供科学依据。
植物生理学——精选推荐
序论第一节植物生理学的定义和研究内容植物生理学（plant physiology）是研究植物生命活动规律、揭示植物生命现象本质的科学。
植物的生命活动十分复杂，但大致可区分为生长发育与形态建成、物质与能量代谢、信息传递和信号转导三个方面。
生长发育（growth and development）是植物生命活动的外在表现，它主要包括了两个方面：一是由于细胞数目的增加、细胞体积的扩大而导致的植物体积和重量的增加；二是由于新器官的不断出现带来的一系列肉眼可见的形态变化，即形态建成(morphogenesis），包括从种子萌发，根、茎、叶的生长，直到开花、结实、衰老、死亡的全过程。
人类对植物生命活动的认识正是从对其生长发育的观察和描述开始的，所谓“春华秋实”，“春发、夏长、秋收、冬藏”等等，便是人类对植物生长发育规律直观认识的写照。
开花植物的生长周期在植物形态变化的背后，是肉眼难以观察到的物质和能量转化过程，而物质转化与能量转化又紧密联系，构成统一的整体，统称为代谢（metabolism）。
植物的代谢活动包括水分的吸收、运输与散失；矿质营养的吸收、同化与利用；光合作用；呼吸作用；有机物的转化、运输与分配等方面。
代谢过程归根结底是运行于植物体内的一系列生物化学和生物物理的变化，而生长发育则是代谢作用的综合表现和最终结果。
代谢作用是生命的基础，代谢一旦停止，生命也就不复存在，生长发育更无从谈起。
某些代谢环节如果发生重大变化或遭到破坏，也必然会影响到生长发育。
如有的植物由于合成赤霉素的某些基因缺失，赤霉素合成发生障碍，因而茎不能正常生长，变为“矮生型”；又如苹果树缺少微量元素锌，便会影响生长素的生物合成，使新生叶不能展开，发生“小叶病”。
绿色植物代谢活动的一个最大特点，是它的“自养性”(autotropusm)，这也是它与动物的最大区别。
不需要摄取现成的有机物作为食物来源，而能以太阳光能作动力，将简单的无机物如CO2和H2O合成为碳水化合物，又以碳水化合物作为基本骨架，将吸收来的各种矿质元素如氮、磷、硫等合成蛋白质、核酸、脂类等生物大分子。
植物生理学绪论.ppt
同201为9/12促/20 进“白色革命”出谋划策。
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（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。
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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。
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
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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
● 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
植物生理学导论(InrouductiontoPlantPhysiology)评介
植物生理学导论（Inrouduction to Plant Physiology）评介段留生（中国农业大学农学与生物技术学院，北京 100094）一、 当前植物生理学发展动态、趋势以及对使用教材的需求植物生理学是研究植物生命活动规律、揭示生命现象本质的科学，即研究植物物质代谢、能量转化、生长发育、形态建成信息传递、信号传导等的综合反应。
一般主要内容可概括为五部分：细胞生理（Cell Physiology）、代谢生理（Metabolism Physiology）、生长与发育生理（Growth and Development Physiology）、信号传递与传导生理（Signal Transportation and Transduction Physiology）和环境生理（Environmental Stress Physiology）。
随着各种研究新技术的不断进步（如GC-MS, HPLC-MS、生物芯片、突变体等）、与生命科学相关其他学科（如遗传学、分子生物学、生物信息学、细胞生物学、微生物学、化学等）的快速发展及其交叉渗透，使植物生理学迅速发展并进入新阶段。
本学科研究内容断丰富和深入，在“从研究生物大分子到阐明复杂生命活动——基因组学、基因结构与功能的研究；实现生命整体性的重要环节—— 信号传递的研究；生命活动的能量和物质基础— — 代谢度其调节的研究：植物与环境(非生物和生物环境)的相互关系— — 生物的协同进化和适应的研究”等方面知识不断更新（汤章诚，2001）。
总体上，目前植物生理学研究正朝着两个方向不断深入发展：宏观上向生态和环境拓展；微观上向细胞分子水平深入。
在宏观方面：现代的植物生理学与环境、生态等学科结合，向更综合的方向发展。
由于现代工业化的加速发展，环境问题日趋严重，促进了在变化气候条件下生理学对植物生活规律和环境变化关系的研究，也促进了生理与生态的结合，因此，植物生理学在宏观方面与环境、生态学结合，催生了环境生理学、空间生态学和生态生理学，使植物生理朝更综合的方向发展，而有植物个体扩大到群体→人→地球→生物圈的大范围，大大地扩展了植物生理学的范畴。
张学琴植物生理学-植物生理学序论
water； how they grow and develop； how they respond to their environment； how they react to stress； how they reproduce.
Atmospheric CO2
1800 1850 1900 1950 2000
We have many paths to follow
Improved nutrient content
Stress tolerance
Disease resistance
SOLUTIONS
PROBLEMS
Higher yields
课程要求：
1.平时成绩 30%
（课堂重点知识考查10min/次，共6次）
2.读书报告10%(presentation)
（每5人一组，10min）
3.期末考试 60%
（课本重点及基础知识、实验、专有名词等。)
1. 植物体内的水分运输（水分运输的途径和速度， 水分在导管中上升的机制）。8分钟。
2. 合理灌溉的生理基础（作物的需水规律，灌溉 指标和灌溉方法）。5分钟。
主要参考书
武维华主编：植物生理学，2019，科学出版社 瞿礼嘉，顾红雅等译 植物生物学（Plant
Biology），2019，科学出版社 王忠主编：植物生理学 潘瑞炽等编：植物生理学（第四版） 余叔文 汤章城 主编：植物生理与分子 生物学 L. Taiz & E. Zeiger: Plant Physiology （5th
首席科学家武维华教授主持的国家基础研究重点(973) 项目——“作物应答高盐、低温胁迫的分子调控机理”
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植物生理学导论（Inrouduction to Plant Physiology）评介段留生（中国农业大学农学与生物技术学院，北京 100094）一、 当前植物生理学发展动态、趋势以及对使用教材的需求植物生理学是研究植物生命活动规律、揭示生命现象本质的科学，即研究植物物质代谢、能量转化、生长发育、形态建成信息传递、信号传导等的综合反应。
一般主要内容可概括为五部分：细胞生理（Cell Physiology）、代谢生理（Metabolism Physiology）、生长与发育生理（Growth and Development Physiology）、信号传递与传导生理（Signal Transportation and Transduction Physiology）和环境生理（Environmental Stress Physiology）。
随着各种研究新技术的不断进步（如GC-MS, HPLC-MS、生物芯片、突变体等）、与生命科学相关其他学科（如遗传学、分子生物学、生物信息学、细胞生物学、微生物学、化学等）的快速发展及其交叉渗透，使植物生理学迅速发展并进入新阶段。
本学科研究内容断丰富和深入，在“从研究生物大分子到阐明复杂生命活动——基因组学、基因结构与功能的研究；实现生命整体性的重要环节—— 信号传递的研究；生命活动的能量和物质基础— — 代谢度其调节的研究：植物与环境(非生物和生物环境)的相互关系— — 生物的协同进化和适应的研究”等方面知识不断更新（汤章诚，2001）。
总体上，目前植物生理学研究正朝着两个方向不断深入发展：宏观上向生态和环境拓展；微观上向细胞分子水平深入。
在宏观方面：现代的植物生理学与环境、生态等学科结合，向更综合的方向发展。
由于现代工业化的加速发展，环境问题日趋严重，促进了在变化气候条件下生理学对植物生活规律和环境变化关系的研究，也促进了生理与生态的结合，因此，植物生理学在宏观方面与环境、生态学结合，催生了环境生理学、空间生态学和生态生理学，使植物生理朝更综合的方向发展，而有植物个体扩大到群体→人→地球→生物圈的大范围，大大地扩展了植物生理学的范畴。
在微观方面：生命科学及相关学科理论和技术的不断发展和交叉渗透，给植物生理学带来新概念、新观点、新技术、新方法，使植物生理学的内容不断更新，从分子水平研究植物生长发育基因表达及调控的机制已经成为主体，并正在从基因组、蛋白组、代谢组学等系统揭示植物生命活动基本规律。
关于植物生理学的发展趋势，一般可概括为如下几个方面（佘小平，2002）：(1)植物生理学内容的扩展及其和其他学科的广泛交叉渗透。
如计算机和数学模拟研究某些生理问题；逆境生理和生态、环境科学的交叉渗透；生物固氮和微生物学的交叉渗透；交叉渗透等等 (2)机理研究的深入和调节控制探讨的兴起。
植物生理学已经进人了一个可以在分子和细胞水平上研究植物生长发育规律的时代，生命活动调节控制的研究也不断深化，如基因表达调控、信号转导途径、同化物分配和光调节、激素与生长发育等方面研究均十分活跃。
(3)植物生理学不断重视从分子到群体的不同层次的研究。
从当前的研究情况看，继续不断的向分子水平深人是一个明显的趋势，但细胞、组织、器官、整体、群体乃至生态系统水平的研究也在加强，各个层次的研究是紧密联系、相辅相成的。
(4)植物生理学的应用范围不断扩大，越来越多地应用于农林实践。
如营养与配方施肥、种植模式与光能利用、呼吸控制与产品贮藏、植物激素和调节剂的广泛应用、组织培养与植物快繁、基因表达和转基因作物应用等等，同时应用领域逐步扩大到环境保护、资源开发、医药、食品、轻工业和商业等方面。
在载人航天方面，能源以及生命支持系统问题的解决也奇希望于植物生理学。
根据这些植物生理学发展的新特点，对使用的教材要求有如下特点：（1）具有完整、科学、先进的知识内容和体系，包括基础理论和研究技术，从物质的、能量的、信息的角度来阐述植物生理过程，覆盖植物生理学主要研究内容；（2）充分利用分子生物学、细胞遗传学、微生物学和生物化学等学科的现有知识体系来解释植物的生理现象，在阐明基本生命规律的基础上，及时吸纳相关最新研究结果并介绍前沿动态，使教材内容与时惧进、与科研前沿同步；（3）理论与实践并重。
植物生理学是植物生产类专业重要的基础课，在基础理论阐述中尽可能结合自然现象和农林生产应用，特别是结合生产中的问题和难题、普遍应用技术、应用潜力等。
在理论实践有机结合的同时，增加学习的趣味性。
（4）通过精美的实验图片、严谨的实验现象和系统的生理流程图描述植物的生理历程。
（5）编写形式灵活，便于教学。
由于内容多，知识更新快，要求在教材上要便于教学使用，在满足大纲规定的基本内容基础上，增加深入学习的资料和文献，以满足不同专业和层次教学的需要。
二、植物生理学导论（Inrouduction to Plant Physiology）主要内容及特点Hopkins W.G和Hiiner N.P.A主编的Plant Physiology（第3版），2004年由John Wiley&Sons In. 出版，是为已完成植物学（或有植物部分的生物学）和化学课程学习的本科生编写的教材，适用于一般专业植物生理学一学期的课程。
该教材6个部分、23章，2个附录和索引。
教材主要结构和内容如下：第一部分 植物结构：细胞、组织和器官。
作为基本知识，简要介绍了构成植物的基本物质、细胞基本结构和功能（膜、细胞器、细胞骨架、细胞外间质）、组织和器官。
第二部分 植物与能量。
包括第二章到九章，主要从生物能与ATP合成、阳光作为能量和信息的双重作用、光合作用中的能量转化（光俘获、CO2同化）、同化物运输分配、呼吸、氮素固定、碳同化与产量等方面，系统阐述植物对能量的吸收、储存、分配、转移和利用的基本过程和物质载体。
第三部分 植物、水和矿物质。
包括第十章到第十三章，分别从细胞和水分、整株水分关系、植物矿质营养、根－土壤和应分吸收等方面，系统阐述了水分和矿质营养在植物生命历程中的重要性，及其吸收、运转、利用。
第四部分 植物发育。
包括第十四章到第二十章，分别从植物发育模式、植物激素（化学、代谢、发育调控作用）、光形态建成、植物运动、光周期和生物钟、植物发育和分布对温度反应等方面，系统阐述了植物发育过程及激素调控，以及时间、空间等环境因素（光、温、重力等）对植物形态和发育的影响。
第五部分 胁迫和次生代谢。
包括第二十一章、第二十二章，主要从环境胁迫生理和次生物质代谢两个方面论述植物与环境之间的关系。
第六部分 生物技术：未来的工程植物。
即第二十三章，介绍了分子生物学等在植物生理领域的应用，如DNA重组、组织和细胞培养、转基因以及原生质体融合，并简述植物生理学在生物工程发展过程中的作用，比如植物保护、开发替代能源和分子农场等。
两个附录分别是：常见氨基酸及其结构、水势及组分分析。
综合分析，并与国内外其他同类教材比较，本教材主要有如下特点：1．理论体系完整，层次清楚，脉络清晰从植物对能量、物质（碳、水、养分）需求和利用的基础上，介绍植物生长发育相关过程和时间、环境影响，然后阐述环境胁迫的影响及此生代谢的作用，最后阐述生物技术对植物改造的原理与方法。
基本覆盖了植物生理学的完整内容，便于教学使用。
2．理论结合实验该教材不仅阐述结果，也简要展现获得结果的研究过程和方法。
很多现代的教材，堆砌大量的研究结果或结论，本教材在介绍植物生理基础理论和知识时，重视结合相关研究的思路和技术，教材中穿插了有关生理的、生化的、生物物理的、分子生物学的和遗传学的实验，便于理解知识要点，有助于学生学会思考问题、通过实验解决问题的能力提高。
3．强调“整株植物”生理在第二部分第十一章中提出整株植物水分相关，在作者分的几个部分中也分别以植物与能量，植物、水和矿物质，植物发育以及植物与环境等仍然都以植物整株作为研究对象，没有各个器官分门别类的介绍，作者系统的的研究说明植物的生理研究应该从整株入手，强调植株的整体性和系统协调能力。
4．涉及多学科的交叉和渗透本教材中体现了植物生理学与其他相关学科的交叉，特别注重了传统生理学、生物化学与分子生物学、环境生理学、化学等学科的融合，拓展了植物生理研究的范畴和知识广度。
5．修订了概念，增加和扩展了相关知识如第一章中，为更好反映大分子作为细胞功能单位的重要性，整合了脂类、蛋白和碳水化合物的生化知识；在第14章植物发育模式中增加了泛素、蛋白酶体和蛋白质加工等概念；在第15章植物激素部分，把各种激素合成和代谢放在一起，便于比较，在第16章激素作用中，特别强调了激素之间的交互作用。
6. 注意从物质的、能量的和信息的角度来看待植物生理的过程。
从第二部分开始，首先从物质的角度论述太阳光是绿色植物赖以生存的基础，在第三部分谈到水和矿物质，这些都是植物生长的必须物质基础；作者开始就阐述了生物能，强调光合作用就是通过CO2的同化来储存阳光，植物的生命过程是能量吸收、储存和转移的过程，在第23章着重提到利用生物技术改造植物作为新能源的可能来源之一；不仅如此，在第3章作者强调阳光作为一种信号，在第16章作者认为植物激素是控制植物发育和形态建成的主要信号。
7. 添加了分子生物学和生物技术最新的知识。
整个第五部分主要介绍了生物技术在解释植物生理现象和机理方面的重要作用以及分子生物学等在植物生理领域的应用比如DNA重组、组织和细胞培养、转基因以及原生质体融合，作者还从生物技术的角度探讨了生物技术在植物保护、代谢工程、新能源植物的替代开发和次生代谢产品生产上的应用。
8. 表现形式多样，便于教学使用。
在编写形式上，本教材充分考虑了教学的需要，使用了大量精美、清晰的图表，包括一部分是实验的原始图片（Plate1-12），直观形象；每一章后面有小结（Summary），概要介绍该章主要内容，便于对重点知识的把握；每章后面都精心设计了覆盖主要内容的复习题（Chapter Review）,一般以问题的形式列出，便于课后复习；为便于学生课后进一步学习、讨论，满足高层次学生的需求，每章最后都列出了进一步阅读的资料（Further Reading），包括相关专著和期刊论文。
还有一个特色是在部分章节，如正文后穿插类似栏花的Box，每个一个印刷页，内容丰富有趣，有相关内容的背景知识、研究历史、最新结果、研究方法、研究轶闻趣事、新观点等，不仅可扩充知识面，增加学习的趣味性。
例如在第14章发育模式中，有一个Box是突变体中的发育，介绍了拟南芥作为模式作物的情况，作为对正常发育研究的补充；在第13章根－土壤和营养吸收中，有一个Box 介绍了研究方法“电生理学－探索离子通道”；而在第19章有两个Box,分别介绍了光周期和生物钟的发现历史。