1 植物生理生态学-概念与发展 介绍
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…
植物生理学的定义和任务
绪论一、植物生理学的定义和任务植物生理学（plant physiology）―――是研究植物生命活动规律的科学。
植物的生命活动是在水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用等基本代谢的基础上，表现出种子萌发、生长、运动、开花、结果等生长发育过程。
以及植物与外界环境之间相互关系。
这些生命活动是相互联系、相互依赖和相互制约的。
植物生理学教材的基本内容由四个部分所组成：(1)细胞生理，它是植物体各种生理活动与代谢过程的组织基础；(2)代谢生理，包括水分生理、矿质与氮素营养、光合作用、呼吸作用、同化物的运输分配以及信息传递和信号转导等；(3)发育生理，它是各种功能与代谢活动的综合反应，包括植物的生长物质、植物的生长分化、发育生殖、衰老及其调控；(4)环境生理，包括植物在各种逆境条件下生长的生理反应，以及提高植物抗性的措施等。
任务―――是研究和了解植物在各种环境条件下，进行生命活动的规律和机理，并将这些研究成果应用于一切利用植物生产的事业中。
二、植物生理学的产生和发展任何一门学科的产生和发展都离不开生产实践。
植物生理学也是如此，生产实践决定植物生理学的产生，并随着生产力和其他学科的发展而发展。
同时，植物生理学的发展又可推动生产的发展，并在实践中丰富自身。
（一）古代的植物生理学5000年前，开始有了人类文明，就有了认识植物的历史。
生产实践，出现植生萌芽。
甲骨文上刻有“贞禾有及雨？三月”和“雨弗足年？”（贞问庄稼有没有及时的雨水？雨水不够庄稼用吗？）。
说明人们对水分和植物生长的关系有了一些认识。
早在公元前3世纪，战国荀况著《荀子·富国篇》中就记载有“多粪肥田”；同时期，在韩非著《韩非子》中记载有“积力于畴，必且粪灌”，这反映战国时期古人对作物施肥、灌溉已相当重视。
古埃及有农神――俄赛里斯；上古中国有神农尝百草，种植五谷。
西汉《汜胜之书》（公元前2世纪）、公元6世纪贾思勰的《齐民要术》、17世纪徐光启的《农政全书》、宋应星的《天工开物》等著作中，分别记载了农、林、果树和野生植物的利用，植物嫁接技术，豆科植物可以肥田，豆类和谷类轮作可以增产，以及植物的性别，种子的处理、繁殖和贮藏、生长发育等植物生理学知识。
植物学中的重要概念
植物学中的重要概念植物学是研究植物的发生、结构、功能、分类、分布、演化以及与环境的相互关系的学科。
在研究植物的过程中，植物学家们提炼出了许多重要的概念，这些概念不仅有助于我们更好地理解植物，而且对生态学、环境科学等学科都有深远的影响。
本文将介绍植物学中的几个重要概念。
1. 种种是植物学中最基本的分类单位。
它是指一组相似的个体，具有相同的遗传信息，能够繁殖出可育的后代。
在自然界中，不同物种的植物具有不同的形态特征、生长环境和生理特性，因此它们在科学研究和保护利用上有着很重要的意义。
2. 种间杂交种间杂交是指不同物种的植物之间进行的交配。
这种交配可以产生杂种，即具有两种不同物种的遗传信息的后代。
在植物育种中，种间杂交是一种重要的育种方法，能够增加植物的遗传多样性，培育出更适应特定环境和用途的新品种。
3. 自然选择自然选择是指在一定环境下，生物个体因表现出的适应性而更有可能生存、繁殖和传递遗传信息的过程。
在植物界中，自然选择是植物适应环境的重要方式。
植物在进化的过程中通过自身的生理机制和形态特征的改变，提高其在特定环境下生存的竞争能力，从而适应和占领新的生态位。
4. 生态位生态位是指生物在生态系统中所处的特定环境和角色。
植物具有不同的生态位，它们利用不同的生态资源，处于不同的传粉、传播等关系中。
植物生态位的不同是导致它们不同适应特定环境的原因之一。
5. 光合作用光合作用是指植物将阳光能转化为化学能以维持其生长、代谢等生命活动的过程。
在光合作用中，植物通过叶绿体中的叶绿素和其他色素将光能吸收，并将其转化为类似于ATP的物质，驱动细胞代谢和植物的生长发育。
6. 植物生理生态学植物生理生态学是研究植物在不同环境下的生理机制和适应策略的学科。
它旨在揭示植物如何调节自身的形态和功能以适应和占领不同的生态位。
植物生理生态学的理论和方法在环境保护、农业生产、林业管理等方面具有广泛的应用前景。
在植物学的研究中，这些重要的概念贯穿始终，构成了植物学知识体系的基本组成部分。
植物生理学
绪论一植物生理学的定义和内容研究植物生命活动规律和机理及其与环境相互关系的科学。
植物生命活动：从种子开始到形成种子的过程中所进行的一切生理活动。
植物生命活动形式：代谢过程、生长发育过程、植物对环境的反应植物生命活动的实质：物质转化、能量转化、信息传递和信号转导、形态建成、类型变异1 物质转化体外无机物[H2O、CO2、矿质（根叶）]→体内有机物[蛋白质核酸脂肪、碳水化合物] →体外无机物[CO2 H2O]→植物再利用2 能量转化光能（光子）→电能（高能电子）→不稳定化学能（ATP，NADPH）→稳定化学能（有机物）→热能、渗透能、机械能、电能3 信息传递和信号转导[1]物理信息：环境因子光、温、水、气[2]化学信息：内源激素、某些特异蛋白（钙调蛋白、光敏色素、膜结合酶）[3]遗传信息：核酸信息传递：信息感受部位将信息传递到发生反应部位的过程（干旱，根系合成ABA到叶片，使气孔关闭）。
指环境的物理或化学信号在器官或组织上的传递。
信号转导：单个细胞水平上，信号与受体结合后，通过信号转导系统，产生生理反应。
是指细胞水平上的传递。
4 生长发育与形态建成种子→营养体（根茎叶）→开花→结果→种子5 类型变异：植物对复杂生态条件和特殊环境变化的综合反应相互关系：物质与能量转化是生长发育的基础；物质转化与能量转化紧密联系，构成统一整体，统称为代谢；生长发育是生命活动的外在表现；生长是指增加细胞数目和扩大细胞体积而导致植物体积和重量的增加；发育是指细胞不断分化，形成新组织、新器官，即形态建成；信息传递和信号转导是植物适应环境的重要环节。
Ø植物生命活动的特殊性1 有无限生长的特性2 生活的自养性3 植物细胞的全能性和植株的再生能力强4 具有较强的抗性和适应性5 植物对无机物的固定能力强6植物具有发达的维管束二植物生理学的产生与发展*甲骨文：作物、水分与太阳的关系*战国时期：多粪肥田*西汉：施肥方式*西周：土壤分三等九级*齐民要术：：“嫁枣”（使枣树干韧皮部受轻伤以增加地上枝条有机养料供应，利于花芽分化）轮作法、“七九闷麦法”（一）孕育阶段：植物生理学未形成独立学科，即从16世纪至1840年矿质营养学说建立.1627年荷兰 Van Helmont ，水与植物的关系;1699年英国Wood Ward，营养来自土壤和水;18世纪Hales，研究蒸腾，解释水分吸收与转运；1771年英国Priestley发现植物绿色部分可放氧;1804年瑞士 De Saussure，灰分与生长的关系;（二）科学植物生理学阶段1、科学植物生理学的开端（17~18世纪）1627年，荷兰 Van Helmont ，水与植物的关系1699年，英国Wood Ward，营养来自土壤和水18世纪，Hales,研究蒸腾，解释水分吸收与转运1771年，英国Priestley发现植物绿色部分可放氧1804年，瑞士 De Saussure，灰分与生长的关系2、植物生理学的奠基与成长阶段（19世纪）Ø1840年，德国Liebig建立矿质营养说。
植物生理学
植物生理学绪论一、植物生理学的研究内容植物生理学（Plant physiology)：是研究植物生命活动规律的科学。
植物生理学主要研究构成植物的各部分乃至整体的功能及其调控机理，阐明植物生命活动的规律和本质。
植物的生命活动过程从植物生理学的角度可分为：1、生长发育与形态建成2、物质与能量代谢3、信息传递和信号传导植物的生长和发育植物的生长：是指由于细胞数目增加、细胞体积的扩大而导致的植物个体体积和重量的增加。
植物的发育：是指由于细胞的分化所导致的新组织、新器官的出现所造成的一系列形态变化（或称形态建成）。
包括从种子萌发，根、茎、叶的生长，直至开花、结实、衰老、死亡的全过程。
植物的代谢活动植物的代谢活动包括水分和养分的吸收、植物体内各种物质的运输、无机物的同化与利用、碳水化合物的合成与分解及转化等。
植物的信息传递和信号传导信息传递：主要指内源和外源的物理或化学信号在植物整体水平的传递过程。
即信号感受部位将信息传递到发生反应部位的过程。
(如根、冠间及叶、茎间的信息传递）信号传导：多指在单个细胞水平上的信号传递过程，故又称细胞信号传导。
二、植物生理学的发展历史1、植物生理学的孕育阶段从1627年荷兰人J.B.van Helmont做柳枝实验开始, 到19世纪40年代德国人J.von Liebig（李比希）创立植物矿质营养学说为止。
李比希矿质营养学说的建立标志着植物生理学作为一门学科的诞生。
2、植物生理学的诞生、成长阶段从李比希矿质营养学说的建立到19世纪末德国植物生理学家.Sachs(萨克斯）和他的学生W.Pfeer(费费尔)的两部植物生理学专著问世为止。
《植物生理学讲义》（Sachs,1882）《植物生理学》(Pfeffer,1897)3、植物生理学的发展阶段随着20世纪以来科学技术突飞猛进，植物生理学也得到了快速的发展。
物理学、化学、细胞学、遗传学、微生物学、生物化学、分子生物学的发展以及同位素技术、电子显微镜技术、超离心技术、层析技术和电泳技术的发展，大大促进了植物生理学的发展。
复习——植物生理生态学
植物生理生态学复习名词解释：第1章绪论1.生理生态学：以有机体的生理功能与其环境为研究对象的学科2.生态幅：每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围；在耐受范围的最低点和最高点（或称耐受性的上限和下限）之间的范围，称为生态幅或生态价。
3.生理幅：植物的生理耐受范围（只考虑非生物因子作用的结果）4.逆境：指降低一些生理过程（如生长或光合作用）速率的生物或非生物因素第2章光合作用1.光饱和点：超过该光照强度时，CO2同化率不受光照强度影响2.光补偿点：光合作用CO2同化率与呼吸作用产生的CO2速率相等3.暗呼吸速率：植物体吸收氧气和放出二氧化碳的氧化还原过程的速率4.最大光合速率：在最适条件下达到的光合作用速率5.CO2补偿点：光合作用CO2同化率等于呼吸作用CO2产率时的CO2浓度6.光合有效辐射（PAR）：太阳辐射中能被绿色植物用来进行光合作用的那部分能量7.光合诱导：受光斑照射时，林下植物叶片便会逐渐提高其光合速率，这个过程涉及气孔导度的增大和光合酶的激活，称为光合诱导。
8.光合氮利用效率（PUNE）：光合组织每单位质量氮合成的有机物质量9.同位素分馏：由于同位素质量不同，因此在物理、化学及生物化学作用过程中，一种元素在不同物质之间的分配具有不同的同位素比值的现象10.水生植物的CO2来源与水pH值的关系a.当pH<7时，水体的CO2含量高，水生植物主要利用CO2进行光合作用。
b.当pH>7时，水体中CO2不足，则许多植物利用碳酸氢盐作为光合作用的碳源。
第3章呼吸作用1.呼吸商：呼吸作用释放CO2摩尔数与吸收O2摩尔数之比2.有氧呼吸：指细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程3.无氧呼吸：在无氧条件下，通过酶的催化作用，植物细胞把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
4.维持呼吸：维持植物组织现状的呼吸量5.生长呼吸：用于植物生长的呼吸量6.离子吸收呼吸：用于离子吸收的呼吸量7.交替呼吸（或抗氰氧化）：植物线粒体内膜上的非磷酸化电子转运途径，由交替氧化酶催化将还原型辅酶Q（转化为氧化型辅酶Q）中的电子转入O2。
植物生理生态学研究
植物生理生态学研究植物生理生态学是一门研究植物在自然环境中与生物和非生物要素之间相互作用的学科，旨在揭示植物种群的形成和演化规律，以及植物在环境变化下的适应性特征。
通过综合生理学和生态学的理论和方法，植物生理生态学可以探索植物在不同层次上的适应机制，为解决全球环境问题以及植物资源的保护和利用提供重要科学依据。
一、植物生理生态学的基本概念植物生理生态学研究的核心概念包括植物适应性、生长调节、营养代谢和能量利用等方面。
在不同的环境条件下，植物适应性是指植物在有利或不利环境下的生长和繁殖表现。
生长调节是指植物对内外因素的感知和反应，通过调节生长速率、开花时间等来适应环境变化。
营养代谢研究关注植物如何吸收、转运和利用养分以及如何对抗有毒物质。
能量利用方面的研究则关注植物如何获取和利用光能、热能等能量来源，以维持其生存和生长。
二、植物生理生态学的研究方法植物生理生态学采用多种研究方法，包括实验室和野外观测、生理生化分析、模型模拟以及遗传学等。
实验室和野外观测是最常用的研究方法之一，通过在控制条件下观察植物的生长和生理特征，或在自然环境中进行长期观测，可以揭示植物对环境变化的响应。
生理生化分析则关注植物的生理生化指标，如叶绿素含量、呼吸速率等，以了解植物对环境因素的适应策略。
模型模拟可以通过建立数学或统计模型，预测植物在不同环境条件下的生理生态过程。
遗传学研究则可以揭示植物适应性在遗传水平上的基础。
三、植物生理生态学的意义与应用植物生理生态学的研究对于解决全球环境问题、保护自然资源和合理利用植物资源具有重要意义。
首先，植物生理生态学可以帮助我们更好地了解植物在环境变化下的响应，为预测和适应气候变化、土地退化等全球环境问题提供科学依据。
其次，研究植物的适应机制，可以为保护和恢复生态系统提供理论支持，促进生物多样性的保护和生态系统的稳定。
最后，植物生理生态学的研究成果对于农林业生产、草原恢复、景观设计等方面的实践具有指导和推广价值。
植物生理生态学
植物生理生态学植物生理生态学是研究生物与环境之间关系的一门学科，它专注于研究植物如何适应环境，以及它们对不同环境的反应是如何发生的。
植物生理生态学是生物学中重要的一种学科，研究手段以实验和观测为主。
由于大多数植物不能靠移动来适应环境变化而选择被动的方式应对，它们的反应必须靠生理形态特征以及生物化学过程的改变来实现。
植物生态生理学，首先是研究不同环境对植物的影响，以及植物如何通过内因的改变来适应外界的环境，其次是研究不同植物间的竞争关系，以及植物如何通过形态生理特性、生物化学过程等策略来调节竞争关系。
此外，还可以研究其他自然生态系统，如昆虫、鸟类等其他动物对植物的影响，以及植物如何通过内部和外部环境的变化来平衡昆虫、鸟类等其他动物的捕食压力。
植物生理生态学的研究主要以实验和观测为主，它的研究对象既可以是植物，也可以是植物的关联对象，植物的互作关系以及内部的生理形态特征等。
植物的研究方法主要是通过实验室实验来模拟环境，运用较为复杂的技术和设备，如植物活体成像、扫描电镜，采用动态荧光和单分子实验等，研究物种发展过程中，植物对环境的反应模式乃至基因表达变化。
植物生理生态学应用范围非常广，它的研究可以帮助人们了解植物适应不同的环境如何形成，如何保护特定植物，有助于物种保护和生态修复，还能够把生态学研究成果用于城市规划、建筑与土地利用管理，以及农业、林业、海洋等环境问题的解决等。
因此，植物生理生态学是生态系统生物学研究中重要的一种学科，研究利用科学原理和独特方法，具有重要的研究价值。
它的研究成果也可以提供有价值的建议和指导意见，为解决PM2.5、空气污染以及气候变化等环境问题提供有力的理论支持。
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西方：植物与环境关系的准实验研究
观察与描述方法的开创阶段 (1750-1900)
植物生理生态学仍未脱离其双亲学科的研究方法：生态学的描述阶段
与生理学的室内研究 代表性成果：
植物生理学：Liebig(1862)的最小因子定律； 植物生态学：Haekel(1866)的生态学概念； Haberlandt(1884)、Schimper1(898)、Warming(1891)等分别从植物解剖学、 植物地理学和植物生态学角度，通过观察研究，提出植物对环境的适应 性及一系列重要的猜测和假说。观察成为植物生理生态学研究的一种重 要方法 Pfeffer(1900)等在植物与环境观察与描述的基础上，出版了第一部《植物 生理学》，内容涉及植物的光合作用、呼吸作用、同化物质的分配、水 分关系、矿质营养、氮同化、植物与环境关系等。有些观点影响至今。 只能得到事物的表面现象，而对时过境迁的现象无法自发重现 只能得到事物综合的表现现象，无法了解原因
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主要参考书
Hans Lambers等著,张国平,周伟军译. 植物
生理生态学,浙江大学出版社, 2005.7 Hans Lambers, F.Stuart Chapin III, Thijs L.Pons. Plant Physiological Ecology. Springer-Verlag New York Inc.,1998 蒋高明主编.植物生理生态学.高等教育出 版社,2004.12
中国：产生了一些朴素的植物生理生态学思想：
《尚书·洪范》(公元前2000-公元前600)：五行说 《尚书·周表录异》：“广州地熟，种麦则苗而不实” (中国古代的思想家大多是从自然界认知了一些基本规律，包括生命 的起源与演化，但后来这些知识大多被引申为做人和做官的道理，很 少像文艺复兴以后的西方那样沿着认知自然的道路走下去，这可能是 我们祖先很早的发现不能演变成近代自然科学的主要原因) 17初van Helmont的柳树实验，寻找光合作用的物质来源； Woodward(1699)液体培养技术寻找出植物所需要的一些营养物质； Hales(1927)指出空气是植物体的组成部分，认识到了光合作用主要 物质的来源问题
浙江大学 陈进红 4
第1章 绪论
1 植物生理生态学的特点 2 植物生理生态学的起源与发展阶段 3 植物生理生态学在国内的发展
浙江大学
陈进红
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第一节 植物生理生态学的特点
1 植物生理生态学的概念
生理生态学是一门力求阐明各种生态现象、生理机制的实
验科学。是植物生态学的一个分支，用生理学的观点和方 法来分析生态学现象，研究生态因子与植物生理现象之间 的关系，是生理学与生态学的结合。 植物生理生态学（Physiological Ecology, Physiological Plant Ecology, Plant Physioecology）：研究植物的生理特 性、生理功能对生态条件的要求、适应与改变，侧重于植 物生理反应、生理特性在不同生态条件下的应用。 植物生态生理学（Environmental Plant Physiology, Stress Physiology, Plant Ecophysiology）：从生态学的观点研究 作物的某个功能。如不同生态环境条件下，不同作物或不 同群体的光合、呼吸、水分、养分以及生长、生殖特性、 生理特征等。
浙江大学
陈进红
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研究新动向
当前：
研究层次：在细胞到生态系统各组织层次放大的同时，重新 将重点集中到个体水平 研究对象：从过去的作物与常见种为主转向生物多样性与全 球变化的关键种类
植物在温室气体浓度上升造成的全球变暖和由它带来的各种全球变化中 的生理生态响应 植物适应和进化的机理，对有限资源的合理利用 光、温、水、气、养分等多种环境因子对植物影响的及相互作用 环境因子对植物生长发育的影响 植物的抗逆性潜能和植物生长过程的自动监测、动态模拟 特殊生境下植物的生态适应机制
植物生理生态学
Plant Physiological Ecology
浙江大学农业与生物技术学院 张国平，陈进红
课程讲授主要内容
讲授主要内容 1 绪论 2 同化物长距离运输 3 生长与分配 4 植物水分关系 5 矿质营养 6 生命周期：环境影响和适应性
浙江大学 陈进红
主讲教师 陈进红 陈进红 陈进红 张国平 张国平 张国平
浙江大学 陈进红 10
研究方向：
当前的研究热点
区域或全球碳循环 植物或生态系统对CO2浓度升高的生理生
态响应 逆境胁迫下的植物生理生态响应
高温与低温 强光 紫外辐射 盐胁迫
浙江大学 陈进红 11
第二节
植物生理生态学的起源与发展阶段
思辨方法和准实验方法阶段 (公元前----1750)
浙江大学 陈进红 7
植物生理生态学的研究内容
植物与环境的相互作用和基本机制 植物的生命过程 环境因素影响下的植物代谢作用和
能量转换 有机体适应环境因子变化的能力
浙江大学
陈进红
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学科定位
研究种群、群落和生态系统功能的学科 宏观与微观生物学研究的结合点 个体水平以下研究结果的证明和理解
浙江大学
陈进红
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Plant Physiological Ecology
Contents:
1.Assumptions and Approaches 2.Photosynthesis,Respiration, and Long-Distance Transport 3.Plant Water Relations 4.Leaf Energy Budgets: Effects of Radiation and Temperature 5.Scaling-Up Gas Exchange and Energy Balance from the Leaf to Canopy 6.Mineral Nutrition 7.Growth and Allocation 8.Life Cycles:Environmental Influences and Adaptations 9.Biotic Influences 10.Role in Ecosystem and Global Processes