植物营养的分子生物学 1 绪论和养分吸收
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植Βιβλιοθήκη Baidu营养的分子生物学
概念
Molecular biology of plant nutrition is “study of structure and function of genes regulating and/or control plant mineral nutrition at the molecular level”
• No matter what type of diffusion takes place, net movement inward and outward can only occur until inside [ ] = outside [ ].
绪论
2.分子技术与植物营养研究的关系 植物营养学主要研究内容： 植物营养生理学；植物根际营养；植物营
养遗传学和分子生物学；植物营养生态 学；肥料与施肥技术
绪论
2.分子技术与植物营养研究的关系 植物营养学主要研究手段： 田间试验；模拟试验；化学分析；数理统
计；核素技术；酶学法；分子技术。
绪论
2.分子技术与植物营养研究的关系
的基础上基本掌握植物营养学在分子生 物学方面的发展方向和主要的技术原理。 考核：分4个小组讲微量元素部分。
课程论文（至少5篇外文文章）
绪论
1.植物营养学科的发展
从Van Helmont的柳条实验开始探讨植物生长需要的营养 物质开始，植物营养学科发展已经经历了300多年的时 间。
对植物生长认识从定性到定量，从生长的结果到生长的 过程（生理），以及实验手段的建立和完善。
目前，分子生物学、分子遗传学、生物技术和生态学的 发展，从细胞水平、分子水平以及生态的角度来了解 植物营养的过程成为了可能。
绪论
1.植物营养学科的发展
植物养分高效吸收利用的分子生理机制与分子遗 传机制成为过去20年来植物营养学科快速发展 的内容。植物营养相关的基因的克隆和表达调 控的研究是植物营养学科重要的研究内容。
课程主要内容
1.植物养分吸收 2.植物营养分子基础 3.植物营养分子研究基
本方法
4.无机氮转运的分子基 础
5.低磷营养的响应机制
6.钾的转运分子基础 7.镁的转运分子基础 8*.铁的转运分子基础 9*.铜锌锰的基因表达
调控
10.盐胁迫调控机制
课程性质与要求
理论性、技术性均强的课程。 要求同学在学好植物营养学和植物生理学
drives ion movements
Transport
• Diffusion- free (no energy required) movement of a compound in a random fashion caused by the kinetic energy of that compound.
Chapter 1 Nutrient uptake
1.1 Mechanisms of nutrient transport
through cell membranes 1.2 The kinetics of nutrient uptake by plant in vivo 1.3 Radical transport of ions across roots (Short transport) 1.4 Characteristics of nutrient uptake by plants
Long chain polyunsaturated fatty acids
Phosphatidylcholine(lecitin) 磷脂酰胆碱(卵磷脂) Monogalactosyl diglyceride 单半乳糖甘油二酯
Sulfoquinovosyl diglyceride 硫代奎诺糖甘油二酯
植物的营养过程和结果终究是由以系列的基因控 制的。
植物对外界环境做出的应激变化是一列基因变化 的结果。
分子技术成为研究植物营养的机制的重要手段。
绪论
3.植物营养研究新思路 植物营养的研究已经从过去的化学分析、
平衡施肥、生理分析发展到细胞水平、 分子水平，从基因的表达和蛋白组学的 角度研究植物营养的机理，从而提高植 物高效营养奠定基础。
Some tonoplast transport proteins
1.1.2 Electrochemical equilibrium
• For ions there are two major forces that are important for transport:
– concentration gradient – electrical gradient – Together, it is the ELECTROCHEMICAL that
1.1 Mechanisms of nutrient transport through cell membranes
1.1.1 Membrane Function and its properties
CELL
• Nutrients accumulated inside the cell e.g. K+ mM
Nutrient Transport or uptake
Remobilization from senescing tissue
Uptake from soil solution
Uptake from xylem by shoot cells
Uptake by symplastically isolated tissues
• Active transport- movement against concentration gradient that requires expenditure of energy.
General Nature of Diffusion
• The rate at which a substance diffuses is proportional to the concentration gradient
• Regulate cytoplasm e.g. pH , Ca2+
• Remove toxic and waste substances
• Export products
OUTSIDE
e.g. soil K+ mM pH Ca2+ mM
Diagrammatic representation of cell membrane
概念
Molecular biology of plant nutrition is “study of structure and function of genes regulating and/or control plant mineral nutrition at the molecular level”
• No matter what type of diffusion takes place, net movement inward and outward can only occur until inside [ ] = outside [ ].
绪论
2.分子技术与植物营养研究的关系 植物营养学主要研究内容： 植物营养生理学；植物根际营养；植物营
养遗传学和分子生物学；植物营养生态 学；肥料与施肥技术
绪论
2.分子技术与植物营养研究的关系 植物营养学主要研究手段： 田间试验；模拟试验；化学分析；数理统
计；核素技术；酶学法；分子技术。
绪论
2.分子技术与植物营养研究的关系
的基础上基本掌握植物营养学在分子生 物学方面的发展方向和主要的技术原理。 考核：分4个小组讲微量元素部分。
课程论文（至少5篇外文文章）
绪论
1.植物营养学科的发展
从Van Helmont的柳条实验开始探讨植物生长需要的营养 物质开始，植物营养学科发展已经经历了300多年的时 间。
对植物生长认识从定性到定量，从生长的结果到生长的 过程（生理），以及实验手段的建立和完善。
目前，分子生物学、分子遗传学、生物技术和生态学的 发展，从细胞水平、分子水平以及生态的角度来了解 植物营养的过程成为了可能。
绪论
1.植物营养学科的发展
植物养分高效吸收利用的分子生理机制与分子遗 传机制成为过去20年来植物营养学科快速发展 的内容。植物营养相关的基因的克隆和表达调 控的研究是植物营养学科重要的研究内容。
课程主要内容
1.植物养分吸收 2.植物营养分子基础 3.植物营养分子研究基
本方法
4.无机氮转运的分子基 础
5.低磷营养的响应机制
6.钾的转运分子基础 7.镁的转运分子基础 8*.铁的转运分子基础 9*.铜锌锰的基因表达
调控
10.盐胁迫调控机制
课程性质与要求
理论性、技术性均强的课程。 要求同学在学好植物营养学和植物生理学
drives ion movements
Transport
• Diffusion- free (no energy required) movement of a compound in a random fashion caused by the kinetic energy of that compound.
Chapter 1 Nutrient uptake
1.1 Mechanisms of nutrient transport
through cell membranes 1.2 The kinetics of nutrient uptake by plant in vivo 1.3 Radical transport of ions across roots (Short transport) 1.4 Characteristics of nutrient uptake by plants
Long chain polyunsaturated fatty acids
Phosphatidylcholine(lecitin) 磷脂酰胆碱(卵磷脂) Monogalactosyl diglyceride 单半乳糖甘油二酯
Sulfoquinovosyl diglyceride 硫代奎诺糖甘油二酯
植物的营养过程和结果终究是由以系列的基因控 制的。
植物对外界环境做出的应激变化是一列基因变化 的结果。
分子技术成为研究植物营养的机制的重要手段。
绪论
3.植物营养研究新思路 植物营养的研究已经从过去的化学分析、
平衡施肥、生理分析发展到细胞水平、 分子水平，从基因的表达和蛋白组学的 角度研究植物营养的机理，从而提高植 物高效营养奠定基础。
Some tonoplast transport proteins
1.1.2 Electrochemical equilibrium
• For ions there are two major forces that are important for transport:
– concentration gradient – electrical gradient – Together, it is the ELECTROCHEMICAL that
1.1 Mechanisms of nutrient transport through cell membranes
1.1.1 Membrane Function and its properties
CELL
• Nutrients accumulated inside the cell e.g. K+ mM
Nutrient Transport or uptake
Remobilization from senescing tissue
Uptake from soil solution
Uptake from xylem by shoot cells
Uptake by symplastically isolated tissues
• Active transport- movement against concentration gradient that requires expenditure of energy.
General Nature of Diffusion
• The rate at which a substance diffuses is proportional to the concentration gradient
• Regulate cytoplasm e.g. pH , Ca2+
• Remove toxic and waste substances
• Export products
OUTSIDE
e.g. soil K+ mM pH Ca2+ mM
Diagrammatic representation of cell membrane