1植物生理学课件讲义_绪论
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植物生理学--绪论
2019/2/12 4
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.
7
基本代谢 生理
生长发育 生理
逆境生理
2019/2/12
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
2019/2/12 9
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…
《植物生理学》PPT课件
五、学习植物生理学的意义
为国民经济建设服务 六、学习植物生理学的要求和方法－怎么学？
兴趣是最好的老师 1、相关的基础课程：
植物学、化学（有机无机、分析）生物化学、细胞生物学。
2.注重理解基础上的记忆
植3物.加生强理动是一手门能实力验，性积很极强的参科予学实，验所有的规律都是从实
验得来的。 实验课有6－9个实验，是大家从事科研工作的第一步。 学会科学精神，从实际中发现问题，以实验数据说明问题， 解决问题。
1859年J.Von Sacks、W.Knop和W.Pfeffer等植物无土栽培技术 等，同时使植物生理学形成为一个完整的科学体系。
1864年，德国Julius Sachs：叶片照光时，叶绿体中淀粉 粒增大。
19世纪自然科学三大发现－细胞学说、进化论、能量守恒 定律
（四）、飞跃发展时期 20世纪 1920年，美国W.W.Garner和H.A.Allard： 光周期现象（促进了发育生理学的发展）
JULIUS v. SACHS (1832-1897)
W. Pfeffer
（二）动荡与分化阶段
1910年农业化学从植物生理学中分化出来。
1930年微生物、病毒学从植物生理学中分化出来。
特别是生物化学的分离，这个阶段植物生理学的发展处于
低潮。
（三）更新与深入阶段
二十世纪初 —— 现在
1845年，J.R.Mayer：光合作用也遵守能量守恒定律
50年代，美国M.Calvin等： 光合碳循环（C3途径）。 60年代， M.D.Hatch和C.R.Slack： C4-双羧酸途径（C4途径）。
此外，光呼吸和景天酸代谢途径以及光 敏色素、钙调素等的发现；植物组织培养 技术的广泛应用；基因理论的揭示。
植物生理学ppt课件ppt
植物的生殖过程
植物的生殖过程包括配子形成、受精和 胚胎发育等阶段。在配子形成阶段，花 药和胚珠分别产生精子和卵细胞；在受 精阶段，精子和卵细胞结合形成受精卵 ；在胚胎发育阶段，受精卵经过一系列 细胞分裂和分化，最终形成成熟的种子 。
VS
植物的发育过程
植物的发育过程包括营养生长期、生殖生 长期和衰老期等阶段。在营养生长期，植 物主要进行细胞分裂和扩大，形成各种组 织和器官；在生殖生长期，植物进行开花 、结实等生殖过程；在衰老期，植物逐渐 失去生理功养的吸收与利用
矿质营养的种类
植物所需的矿质营养包括氮、磷、钾、钙、镁、硫等大量元素和 铁、锰、锌、铜、硼、钼等微量元素。
矿质营养的吸收方式
植物通过根系吸收土壤中的矿质营养，主要通过质流和扩散作用进 入根部细胞。
矿质营养的运输和利用
吸收的矿质营养通过木质部导管向上运输到叶片和其他组织，参与 植物的光合作用、呼吸作用等生理过程。
植物在不同环境条件下，能够通过生理调节来适应水分和 矿质营养的变化，以保证正常的生长和发育。
05
植物的生长与发育
植物生长的概念与特点
植物生长的概念
植物生长是指植物通过吸收和利用环境中的水分、养分和光照等资源，实现细 胞分裂、扩大和组织分化等过程，从而增加其体积和质量的过程。
植物生长的特点
植物生长具有持续性和阶段性，不同生长阶段具有不同的生长特点。例如，在 营养生长期，植物主要进行细胞分裂和扩大，而在生殖生长期，植物则主要进 行开花、结实等生殖过程。
根部吸收的水分通过木质部导管向上运输到叶片，同时水分也在其他组
织间进行横向运输。
02
水分吸收的主要方式
被动吸水和主动吸水。被动吸水是指在蒸腾作用下，水分通过渗透作用
植物生理学全课程讲义
v 1958，Sterward细胞全能性实验论证
v 光合作用光、暗反应，光呼吸，C3、C4、CAM植物发现
v 钙调素研究
三 我国植物生理学发展概况
（1） 1949年以前
? 1917年钱崇澍在国外刊物发表了《钡、锶及铈对水绵的特殊作用》的论文。 其后在各大学讲授植物生理学，是我国植物生理学的启业人。
如：水在水管中的移动，水在木质部导管中的远距离运输，水从土壤溶液流入植物体
特点：顺压力梯度进行；通过膜上的水孔蛋白形成的水通道
二、 植物细胞的渗透性吸水
渗透作用定义：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。
半透膜——只允许水等小分子通过，其它溶质分子或离子不易通过的膜。
（一） 相关概念
注：*1mol纯物质所占体积为摩尔体积V，水为18.0cm3
*1mol某物质在一个混合体系中所占的体积为偏摩尔体积V
水势水势(ψW)—每偏摩尔体积水在一个系统中的化学势与纯水在
相同温度、压力下的化学势之间的差。即每偏摩尔体积水的化学势。
ψW=水的化学势?W–纯水的化学势?W0/偏摩尔体积VW=Δ?W / VW。ψW单位：1巴（bar）=0.987 大气压（atm） =105帕（Pa）=0.1兆帕（MPa）
2.渗透吸水：渗透作用吸水，有液泡细胞,主要方式
3 代谢吸水：需代谢提供能量
现用教材：植物细胞吸水的三种方式是扩散、集流、渗透作用
一、 扩散与集流
1、扩散作用—由分子的热运动所造成的物质从浓度高处向浓度低处移动的过程。
特点：顺浓度梯度进行；适于短距离运输（胞内跨膜或胞间）
2、集 流—-指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动的现象。
v 光合作用光、暗反应，光呼吸，C3、C4、CAM植物发现
v 钙调素研究
三 我国植物生理学发展概况
（1） 1949年以前
? 1917年钱崇澍在国外刊物发表了《钡、锶及铈对水绵的特殊作用》的论文。 其后在各大学讲授植物生理学，是我国植物生理学的启业人。
如：水在水管中的移动，水在木质部导管中的远距离运输，水从土壤溶液流入植物体
特点：顺压力梯度进行；通过膜上的水孔蛋白形成的水通道
二、 植物细胞的渗透性吸水
渗透作用定义：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。
半透膜——只允许水等小分子通过，其它溶质分子或离子不易通过的膜。
（一） 相关概念
注：*1mol纯物质所占体积为摩尔体积V，水为18.0cm3
*1mol某物质在一个混合体系中所占的体积为偏摩尔体积V
水势水势(ψW)—每偏摩尔体积水在一个系统中的化学势与纯水在
相同温度、压力下的化学势之间的差。即每偏摩尔体积水的化学势。
ψW=水的化学势?W–纯水的化学势?W0/偏摩尔体积VW=Δ?W / VW。ψW单位：1巴（bar）=0.987 大气压（atm） =105帕（Pa）=0.1兆帕（MPa）
2.渗透吸水：渗透作用吸水，有液泡细胞,主要方式
3 代谢吸水：需代谢提供能量
现用教材：植物细胞吸水的三种方式是扩散、集流、渗透作用
一、 扩散与集流
1、扩散作用—由分子的热运动所造成的物质从浓度高处向浓度低处移动的过程。
特点：顺浓度梯度进行；适于短距离运输（胞内跨膜或胞间）
2、集 流—-指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动的现象。
00绪论(植物生理学) ppt课件
植物生理学
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）
2020/5/11
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
2020/5/11
3 植物生理学的展望
3.1 探究层次越来越宽广
2020/5/11
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、、、、、、
2020/5/11
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
2020/5/11
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）
2020/5/11
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
2020/5/11
3 植物生理学的展望
3.1 探究层次越来越宽广
2020/5/11
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、、、、、、
2020/5/11
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
2020/5/11
植物生理学课件-PPT课件
产生与发展
农政全书
齐民要术
陈旉农书
Hale Waihona Puke 王祯农书农政全书齐民要术
陈旉农书
王祯农书
农政全书
齐民要术
陈旉农书
王祯农书
产生与发展
●植物生理学诞生的三大标志：
▲J.von.Liebig(1840）：创立矿质营养学说 ▲J.von.Sachs(1882) ：撰写《植物生理学讲义》 ▲W.Pfeffer(1904)：出版三卷本《植物生理学》巨著
研究内容
●生长发育生理
▲植物营养生长 ▲植物生殖生长 ▲植物衰老与脱落生理
研究内容
●逆境生理(stress Physiology)
▲抗旱机理 ▲抗涝机理 ▲抗寒机理 ▲抗热机理 ▲抗盐机理 ▲植物与生态环境保护
三、植物生理学的产生和发展
●植物生理学的奠基 ●植物生理学的诞生与成长 ●植物生理学的迅速发展
任务与展望
（二）植物生理学展望
(1)植物分子生理学(从生物大分子到复杂生命活动) (2)信号传递(实现生命整体性的重要环节) (3)代谢及其调节(生命活动的物质与能量基础) (4)植物环境生理(生命的协同进化与适应
五、学习植物生理学的方法
★充分认识本课程的重要性 ★重视基本概念、基本理论学习 ★理论联系实际 ★充分利用网络信息资源
产生与发展
●植物生理学的奠基
▲Van Helmont(1577－1644）：柳树生长实验 ▲J.Woodward(1699) ：发现植物对矿质营养的需求 ▲Priestley(1776)：发现植物可以改善空气 ▲Ingenhousz(1779) ：发现植物只有在光下才能净化空气 ▲T.de.Saussure(1767-1845)：植物在光下利用CO2进行光合 ▲voisier(18世纪80年代）:发现呼吸作用
植物生理学课件：绪论(Introduction)
转导，物质转化，能量转化 3.名词解释： 植物生理学
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
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1-绪论ppt课件
❖ 20世纪30年代是我国植物生理教学和研究的起始期。 ❖ 我国植物生理学奠基人：李继侗、罗宗洛、汤佩松先后
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
ppt精选版
ppt精选版
无土栽培技术
ppt精选版
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
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
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2011-3-25 19
W.Pfeffer开展植物原生质特性研究，全面研究了渗透现
象，提出渗透学说 渗透学说，科学地解释了水分进、出细胞的现 渗透学说 象。
2011-3-25
7
植物生理学的产生和发展(诞生与成长阶段 诞生与成长阶段) 诞生与成长阶段
迈耶（RM，1845）认为光合作用的本质 光合作用的本质是将光能转化为化学 光合作用的本质 能。 1960年俄国的季米利亚捷夫证明：光合作用利用的光就是叶绿 光合作用利用的光就是叶绿 素所吸收的光。 素所吸收的光 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,使植物生理学形成一个完整体系。于 1882年编写《植物生理学讲义》，其弟子 W.Pfeffer 1904年出 版《植物生理学》，标志 植物生理学作为一门学科的诞生。 他们成为两大先驱。
2011-3-25
15
5 植物生理学的前景与展望
目前, 有关植物能量转变和信息传递 能量转变和信息传递的研究越来越 目前 有关植物能量转变和信息传递的研究越来越 广泛。 广泛。研究生理代谢过程中关键物质与关键酶的 基因-表达 环境过程的研究越来越多 为从基因 基因 表达-环境过程的研究越来越多，为从基因 表达 环境过程的研究越来越多， 的源头控制代谢过程鉴定基础 控制代谢过程鉴定基础。 的源头控制代谢过程鉴定基础(孕育阶段) 植物生理学的产生和发展 孕育阶段
荷兰的Jan Ingenhousz在1779年指出：植物只有在光下 才有净化空气的作用。且仅绿色部分才有。在黑暗中，也 能使空气变坏。 瑞士的 de Saussure 在1804年证明： 植物在光下吸收 CO2并放出O2, CO2的同化产物是糖和淀粉。此时期，已 命名叶绿素，有光合作用的初步概念。 德国的J.von Liebig 在1840年声称：植物只需无机物作养 料，便可维持其正常生活，除碳素外, 植物所有的矿质营 养都是从土壤中取得的。 植物矿质营养学说诞生. 植物矿质营养学说诞生
2011-3-25 12
4 植物生理学与农业生产
(二)环境生理与作物抗逆性 二 环境生理与作物抗逆性 “植物逆境生理学” 逆境与作物渗透调节能 力的关系,根系与地上部的关系 (三)作物生理与设施农业 三 作物生理与设施农业 设施农业带来新的问题, 如光照不足, CO2量不足, 温度波动大, 土壤营养失衡, 病害等 (四)作物生理育种 四 作物生理育种 作物品种改良依赖于作物生理特性的改善, “生理育种”交叉学科
2011-3-25 14
5 植物生理学的前景与展望
30-40年代，生物化学与生物物理学的兴起，将一 年代，生物化学与生物物理学的兴起， 年代 些生理代谢过程深入到了分子水平， 些生理代谢过程深入到了分子水平，将细胞结构 的研究推进到大分子的组成和性能的研究。 的研究推进到大分子的组成和性能的研究。如： 大分子的组成和性能的研究 叶绿体和光合作用的分子生物学工作已有很大进 超分子水平 展，认识已达到分子或超分子水平。 认识已达到分子或超分子水平。
2011-3-25
8
发展、 植物生理学的产生和发展(发展、分化与壮大阶段 发展 分化与壮大阶段) 20世纪特别是50年代以来，在微观、个体和宏观三个层次上发 生了巨大进展 生物膜结构与功能，提出“流动镶嵌”模型：脂质双层膜上 生物膜结构与功能 镶嵌着各种功能蛋白，执行着诸如电子传递、能量转换、离 子吸收、信号转导等重要生理功能。 植物细胞全能性的发现，使细胞培养和组织培养成功进行， 植物细胞全能性 而且为植物细胞工程和基因工程的大力发展创造了条件。 光合作用机理的深入发现把光合作用研究推向崭新阶段。如 光合作用机理 卡尔文循环的提出，C4类型和光呼吸的发现，光合膜上功能 色素蛋白复合体三维结构的确立等。
2011-3-25 9
发展、 植物生理学的产生和发展(发展、分化与壮大阶段 发展 分化与壮大阶段) 发现植物光周期现象 光周期现象和控制光周期现象光敏色素复合体。 光周期现象 钙和钙调素的深入研究，了解到了细胞内各功能的调节机 钙和钙调素 理。 各种植物生长物质 植物生长物质的发现和合成，可更有效地控制其生长 植物生长物质 发育，提高产量。 植物逆境生理的研究向纵深发展，如生物膜、活性氧、热 植物逆境生理 激蛋白及逆境蛋白与植物抗逆性的关系有了较深了解。
植 物 生 理 学
Plant Physiology
主讲: 主讲 王晓玲
绪
1. 定义和任务
论
植物生理学(plant physiology): 是研究植物生命活动规律 生命活动规律、 生命活动规律 揭示植物生命现象本质 生命现象本质的科学。 生命现象本质
植物生命活动，指在水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用 等基本代谢的基础上，在信号传导机制的协调作用下, 表现为 种子萌发、生长、开花结果、衰老死亡等的生长发育过程。 大致可分为: 物质与能量代谢、信息传递和信号转导、生长发育与形态建成 三个方面。
17
植物体内物质与能量的转变
植物的生长和发育
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7 植物生理学的相关学科
土壤学 植物营养学 植物病理学 微生物学 生物化学 遗传学 细胞生物学 分子生物学 发育生物学 作物栽培学 作物育种学
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8 参考资料
《植物生理学》第四版 潘瑞炽 高等教育出版社 《植物生理学》 王忠主编 中国农业出版社 《植物生理与分子生物学》余叔文等 科学出版社 《植物生理学报》及《植物生理与分子生物学报》 《植物生理学通讯》 Instant Notes in Plant Biology by ck and D.E.Evans Biochemistry and Molecular Biology of Plants by American Society of Plant Physiologists
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6 植物生理学的学科体系
植物营养的吸收与物质合成
植物的水分代谢 植物的矿质营养 植物的光合作用 植物的呼吸作用 植物体内的物质代谢 植物体内有机物的运输 植物体内的细胞信号转导 植物生长物质 植物光形态建成 植物的生长生理 植物的生殖生理 植物的成熟和衰老生理 植物的抗性生理
光 CO2
有机物
工业、医药的原料 中草药的有效成分
植物对地表、水域和大气的化学成分产生巨大影响 在保护和改造自然环境方面有重要作用
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2.植物生理学的产生和发展 萌芽 植物生理学的产生和发展(萌芽)
(1)植物生理学的萌芽
几千年前，我国劳动人民就在农业生产中总结出丰富的植物生理学知识： ①380多年前《群芳谱》记载，无花果 “结实后不宜缺水，常量瓶其侧， 出以细流，日夜不绝，果大如瓶。” ②《荀子.富国篇》“多粪肥田”。 《韩非子》“积力于田畴，必且粪灌”。 “ “ ③《吕氏春秋》辩土篇 “正其行，通其风”。 ④ 北魏贾思勰所撰《齐民要术 》描述“热进仓”贮存法:“日曝令干,及热埋 之” 西欧的古代罗马人也有使用肥料的记载
俄国的季米利亚捷夫提出：“植物生理学是合理农业的基础” 的科学论断。 植物矿质营养学说，化肥大量施用，使世界粮食产量剧增。 20世纪30年代植物激素的发现导致了植物生长调节剂和除草剂的 普遍应用。 50-60年代, 在光合作用理论的指导下, 开创了以培育矮杆水稻、 小麦的“绿色革命” 。 (一)作物产量形成与高产理论 一 作物产量形成与高产理论 “作物产量生理学” “光合作用与作物生产力” 作物产量 主要来自光合作用
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植物生理学的产生和发展(诞生与成长阶段) 植物生理学的产生和发展 诞生与成长阶段
法国的D.Boussingault 以石英砂和木炭为基质，利用矿物 盐溶液实现无土培养 无土培养。 无土培养 1859年, W.Knop和W.Pfeffer 在固定配方的营养液中使植 物完成生活史，使植物营养研究进入了精确化和定量化 阶段，为植物必须元素 植物必须元素的发现创造了条件。 植物必须元素
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5 植物生理学的前景与展望
现在的植物生理学除了在宏观方面向环 境、生态等综合方面发展外，还与分子生物 生态等综合方面发展外， 学、细胞生物学、微生物学和遗传学等交叉 细胞生物学、微生物学和遗传学等交叉 渗透。植物生理学的研究已从植物整体和器 渗透。植物生理学的研究已从植物整体和器 官的活动进入到分子、细胞与细胞器的组成 官的活动进入到分子、细胞与细胞器的组成 进入到分子 与功能的研究。 与功能的研究。
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3 近二三十年植物生理学的发展特点
①研究层次越来越宽广：微观发展 宏观发展 ②学科之间相互渗透：分子生物学、细胞生物学、微 生物学、遗传学 ③理论联系实际 作物栽培和育种 果树的生长发育
④研究手段现代化：技术细致 仪器越来越精密和自动 化
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4 植物生理学与农业生产
说明生产实践出现植物生理学的萌芽。
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植物生理学的产生和发展(孕育阶段) 植物生理学的产生和发展 孕育阶段
从探讨植物营养和植物体内汁液流动问题开始 荷兰的Van Helmont(1577-1644): 最早进行植物生理学实验， 在1627年进行柳枝试验，探索植物营养来源。 认为：植物 是靠水来构成躯体的。 英国的S.Hales(1672-1761)：研究蒸腾，解释水分吸收与运 转。 英国的 J.Priestley(1733-1804)：氧的发现者；在1771年发 现绿色植物有净化空气的作用，老鼠在密封钟罩内即死，而 与绿色植物一起放于钟罩则不死。
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1. 定义与任务 定义与任务:
研究植物生命活动规律的科学。 研究和了解植物生命活动各个生理过程的内在机制 各个生理过程的内在机制及其与环 结构和功能的关系，并将这些研 境的相互作用，阐明植物体结构和功能 究成果应用于一切利用植物生产的事业中。
W.Pfeffer开展植物原生质特性研究，全面研究了渗透现
象，提出渗透学说 渗透学说，科学地解释了水分进、出细胞的现 渗透学说 象。
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植物生理学的产生和发展(诞生与成长阶段 诞生与成长阶段) 诞生与成长阶段
迈耶（RM，1845）认为光合作用的本质 光合作用的本质是将光能转化为化学 光合作用的本质 能。 1960年俄国的季米利亚捷夫证明：光合作用利用的光就是叶绿 光合作用利用的光就是叶绿 素所吸收的光。 素所吸收的光 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,使植物生理学形成一个完整体系。于 1882年编写《植物生理学讲义》，其弟子 W.Pfeffer 1904年出 版《植物生理学》，标志 植物生理学作为一门学科的诞生。 他们成为两大先驱。
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5 植物生理学的前景与展望
目前, 有关植物能量转变和信息传递 能量转变和信息传递的研究越来越 目前 有关植物能量转变和信息传递的研究越来越 广泛。 广泛。研究生理代谢过程中关键物质与关键酶的 基因-表达 环境过程的研究越来越多 为从基因 基因 表达-环境过程的研究越来越多，为从基因 表达 环境过程的研究越来越多， 的源头控制代谢过程鉴定基础 控制代谢过程鉴定基础。 的源头控制代谢过程鉴定基础(孕育阶段) 植物生理学的产生和发展 孕育阶段
荷兰的Jan Ingenhousz在1779年指出：植物只有在光下 才有净化空气的作用。且仅绿色部分才有。在黑暗中，也 能使空气变坏。 瑞士的 de Saussure 在1804年证明： 植物在光下吸收 CO2并放出O2, CO2的同化产物是糖和淀粉。此时期，已 命名叶绿素，有光合作用的初步概念。 德国的J.von Liebig 在1840年声称：植物只需无机物作养 料，便可维持其正常生活，除碳素外, 植物所有的矿质营 养都是从土壤中取得的。 植物矿质营养学说诞生. 植物矿质营养学说诞生
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4 植物生理学与农业生产
(二)环境生理与作物抗逆性 二 环境生理与作物抗逆性 “植物逆境生理学” 逆境与作物渗透调节能 力的关系,根系与地上部的关系 (三)作物生理与设施农业 三 作物生理与设施农业 设施农业带来新的问题, 如光照不足, CO2量不足, 温度波动大, 土壤营养失衡, 病害等 (四)作物生理育种 四 作物生理育种 作物品种改良依赖于作物生理特性的改善, “生理育种”交叉学科
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5 植物生理学的前景与展望
30-40年代，生物化学与生物物理学的兴起，将一 年代，生物化学与生物物理学的兴起， 年代 些生理代谢过程深入到了分子水平， 些生理代谢过程深入到了分子水平，将细胞结构 的研究推进到大分子的组成和性能的研究。 的研究推进到大分子的组成和性能的研究。如： 大分子的组成和性能的研究 叶绿体和光合作用的分子生物学工作已有很大进 超分子水平 展，认识已达到分子或超分子水平。 认识已达到分子或超分子水平。
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发展、 植物生理学的产生和发展(发展、分化与壮大阶段 发展 分化与壮大阶段) 20世纪特别是50年代以来，在微观、个体和宏观三个层次上发 生了巨大进展 生物膜结构与功能，提出“流动镶嵌”模型：脂质双层膜上 生物膜结构与功能 镶嵌着各种功能蛋白，执行着诸如电子传递、能量转换、离 子吸收、信号转导等重要生理功能。 植物细胞全能性的发现，使细胞培养和组织培养成功进行， 植物细胞全能性 而且为植物细胞工程和基因工程的大力发展创造了条件。 光合作用机理的深入发现把光合作用研究推向崭新阶段。如 光合作用机理 卡尔文循环的提出，C4类型和光呼吸的发现，光合膜上功能 色素蛋白复合体三维结构的确立等。
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发展、 植物生理学的产生和发展(发展、分化与壮大阶段 发展 分化与壮大阶段) 发现植物光周期现象 光周期现象和控制光周期现象光敏色素复合体。 光周期现象 钙和钙调素的深入研究，了解到了细胞内各功能的调节机 钙和钙调素 理。 各种植物生长物质 植物生长物质的发现和合成，可更有效地控制其生长 植物生长物质 发育，提高产量。 植物逆境生理的研究向纵深发展，如生物膜、活性氧、热 植物逆境生理 激蛋白及逆境蛋白与植物抗逆性的关系有了较深了解。
植 物 生 理 学
Plant Physiology
主讲: 主讲 王晓玲
绪
1. 定义和任务
论
植物生理学(plant physiology): 是研究植物生命活动规律 生命活动规律、 生命活动规律 揭示植物生命现象本质 生命现象本质的科学。 生命现象本质
植物生命活动，指在水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用 等基本代谢的基础上，在信号传导机制的协调作用下, 表现为 种子萌发、生长、开花结果、衰老死亡等的生长发育过程。 大致可分为: 物质与能量代谢、信息传递和信号转导、生长发育与形态建成 三个方面。
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植物体内物质与能量的转变
植物的生长和发育
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7 植物生理学的相关学科
土壤学 植物营养学 植物病理学 微生物学 生物化学 遗传学 细胞生物学 分子生物学 发育生物学 作物栽培学 作物育种学
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《植物生理学》第四版 潘瑞炽 高等教育出版社 《植物生理学》 王忠主编 中国农业出版社 《植物生理与分子生物学》余叔文等 科学出版社 《植物生理学报》及《植物生理与分子生物学报》 《植物生理学通讯》 Instant Notes in Plant Biology by ck and D.E.Evans Biochemistry and Molecular Biology of Plants by American Society of Plant Physiologists
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6 植物生理学的学科体系
植物营养的吸收与物质合成
植物的水分代谢 植物的矿质营养 植物的光合作用 植物的呼吸作用 植物体内的物质代谢 植物体内有机物的运输 植物体内的细胞信号转导 植物生长物质 植物光形态建成 植物的生长生理 植物的生殖生理 植物的成熟和衰老生理 植物的抗性生理
光 CO2
有机物
工业、医药的原料 中草药的有效成分
植物对地表、水域和大气的化学成分产生巨大影响 在保护和改造自然环境方面有重要作用
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2.植物生理学的产生和发展 萌芽 植物生理学的产生和发展(萌芽)
(1)植物生理学的萌芽
几千年前，我国劳动人民就在农业生产中总结出丰富的植物生理学知识： ①380多年前《群芳谱》记载，无花果 “结实后不宜缺水，常量瓶其侧， 出以细流，日夜不绝，果大如瓶。” ②《荀子.富国篇》“多粪肥田”。 《韩非子》“积力于田畴，必且粪灌”。 “ “ ③《吕氏春秋》辩土篇 “正其行，通其风”。 ④ 北魏贾思勰所撰《齐民要术 》描述“热进仓”贮存法:“日曝令干,及热埋 之” 西欧的古代罗马人也有使用肥料的记载
俄国的季米利亚捷夫提出：“植物生理学是合理农业的基础” 的科学论断。 植物矿质营养学说，化肥大量施用，使世界粮食产量剧增。 20世纪30年代植物激素的发现导致了植物生长调节剂和除草剂的 普遍应用。 50-60年代, 在光合作用理论的指导下, 开创了以培育矮杆水稻、 小麦的“绿色革命” 。 (一)作物产量形成与高产理论 一 作物产量形成与高产理论 “作物产量生理学” “光合作用与作物生产力” 作物产量 主要来自光合作用
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植物生理学的产生和发展(诞生与成长阶段) 植物生理学的产生和发展 诞生与成长阶段
法国的D.Boussingault 以石英砂和木炭为基质，利用矿物 盐溶液实现无土培养 无土培养。 无土培养 1859年, W.Knop和W.Pfeffer 在固定配方的营养液中使植 物完成生活史，使植物营养研究进入了精确化和定量化 阶段，为植物必须元素 植物必须元素的发现创造了条件。 植物必须元素
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5 植物生理学的前景与展望
现在的植物生理学除了在宏观方面向环 境、生态等综合方面发展外，还与分子生物 生态等综合方面发展外， 学、细胞生物学、微生物学和遗传学等交叉 细胞生物学、微生物学和遗传学等交叉 渗透。植物生理学的研究已从植物整体和器 渗透。植物生理学的研究已从植物整体和器 官的活动进入到分子、细胞与细胞器的组成 官的活动进入到分子、细胞与细胞器的组成 进入到分子 与功能的研究。 与功能的研究。
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3 近二三十年植物生理学的发展特点
①研究层次越来越宽广：微观发展 宏观发展 ②学科之间相互渗透：分子生物学、细胞生物学、微 生物学、遗传学 ③理论联系实际 作物栽培和育种 果树的生长发育
④研究手段现代化：技术细致 仪器越来越精密和自动 化
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4 植物生理学与农业生产
说明生产实践出现植物生理学的萌芽。
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植物生理学的产生和发展(孕育阶段) 植物生理学的产生和发展 孕育阶段
从探讨植物营养和植物体内汁液流动问题开始 荷兰的Van Helmont(1577-1644): 最早进行植物生理学实验， 在1627年进行柳枝试验，探索植物营养来源。 认为：植物 是靠水来构成躯体的。 英国的S.Hales(1672-1761)：研究蒸腾，解释水分吸收与运 转。 英国的 J.Priestley(1733-1804)：氧的发现者；在1771年发 现绿色植物有净化空气的作用，老鼠在密封钟罩内即死，而 与绿色植物一起放于钟罩则不死。
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1. 定义与任务 定义与任务:
研究植物生命活动规律的科学。 研究和了解植物生命活动各个生理过程的内在机制 各个生理过程的内在机制及其与环 结构和功能的关系，并将这些研 境的相互作用，阐明植物体结构和功能 究成果应用于一切利用植物生产的事业中。