1、学习植物生理学的重要性n当前世界面临着食物、能源、资源、环当前世界面临着食物、能源、资源、环境和人口五大问题，这些问题都与生物境和人口五大问题，这些问题都与生物学有关。学有关。n在在21世纪，作为自养生物的绿色植物在世纪，作为自养生物的绿色植物在增加食物、增加资源、保护环境和改善增加食物、增加资源、保护环境和改善环境中发挥着重要的、不可取代的作用环境中发挥着重要的、不可取代的作用。五大问题n食物短缺-印度n食物短缺-印度n食物短缺-印度 白鸟变黑鸟n水资源短缺别急!别挤！植物生理学是现代农业的重要理植物生理学是现代农业的重要理论基础论基础n对矿质营养的研究对矿质营养的研究 奠定了化肥生产基础，
2、提供了无土栽培奠定了化肥生产基础，提供了无土栽培新方法，并对合理施肥、提高作物产量新方法，并对合理施肥、提高作物产量做出了贡献。做出了贡献。n光合作用研究光合作用研究 为农业生产上间作套种、多熟栽培、合为农业生产上间作套种、多熟栽培、合理密植、矮杆化和高光效育种等提供理理密植、矮杆化和高光效育种等提供理论依据。论依据。n植物激素的研究植物激素的研究 推动了生长调节剂和除草剂的人工合成推动了生长调节剂和除草剂的人工合成及应用，为防止器官脱落、打破休眠、及应用，为防止器官脱落、打破休眠、控制生长、调节花果形成、插条生根、控制生长、调节花果形成、插条生根、贮藏保鲜和提高产量质量开辟了新途径。贮藏保鲜
3、和提高产量质量开辟了新途径。n春化和光周期现象的发现及研究春化和光周期现象的发现及研究 对栽培、引种、育种有重要指导作用。对栽培、引种、育种有重要指导作用。n植物根源信号转导的研究植物根源信号转导的研究 为节水灌溉为节水灌溉提供了新思路。提供了新思路。n组织培养技术的发展组织培养技术的发展 实现实现“细胞全能性细胞全能性”预言，为发展花药预言，为发展花药育种、原生质体培养、细胞杂交融合、育种、原生质体培养、细胞杂交融合、基因导入等育种新方法提供了基础。为基因导入等育种新方法提供了基础。为快速繁殖、脱出病毒植物性药物的工业快速繁殖、脱出病毒植物性药物的工业化生产提供了可靠的途径等等。化生产提供了
4、可靠的途径等等。以上这些成果以上这些成果n说明农业生产实践孕育了植物生理学，说明农业生产实践孕育了植物生理学，而近代植物生理学的每一重大成果又是而近代植物生理学的每一重大成果又是农业技术产生重大的变革，产量极大提农业技术产生重大的变革，产量极大提高。高。n充分证明充分证明植物生理学是现代农业的重要植物生理学是现代农业的重要理论基础。理论基础。一、植物生理学的定义与一、植物生理学的定义与内容内容（Definition and Content of Definition and Content of Plant PhysiologyPlant Physiology）(plant physiolog
5、y)(plant physiology)是研究植物的生命活动规律及其与外界是研究植物的生命活动规律及其与外界环境关系的科学。具体来说，就是研究环境关系的科学。具体来说，就是研究植物的物质转化、能量转化和形态建成植物的物质转化、能量转化和形态建成的科学。的科学。植物的生命活动是在水分代谢、矿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，表现出种子发芽、生长、谢的基础上，表现出种子发芽、生长、运动、开花结果等生长发育过程。其基运动、开花结果等生长发育过程。其基本内容一般可包括为细胞生理、代谢生本内容一般可包括为细胞生理、代谢生理、生长
6、发育生理和逆境生理理、生长发育生理和逆境生理4 4个部分。个部分。植物生理学的任务是研究和了解植植物生理学的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。一切利用植物生产的事业中。（一）植物生理学的定义、内容和任务n植物生理学（Plant physiology)定义：植物生理学是研究植物生命活动规律及其与环境相互关系的一门科学。n植物生命活动：（1）生长发育和形态建成 （2）物质和能量转化 （3）信息传递和信号转导 一年生高等植物生活史n种子萌发营养器官的生长开
7、花结实形成种子最后衰老死亡n在这期间经历了，光合作用，呼吸作用，水分代谢，矿质营养以及各种物质在体内的转化和运输等物质代谢和能量代谢过程（基础），在此基础上进行了生长和发育（外在表现），为适应外界环境进行信息传递和信号转导。代谢（metabolism)n定义：是维持各种生命活动（如生长、繁殖和运动等）过程中化学变化（包括物质合成、转化和分解）的总称。n性质上：物质代谢和能量代谢n方向上：同化（合成代谢）和异化（分解代谢）n同化作用和异化作用不是绝对的生长发育（growth and development)形态建成（morphogenesis)n是植物生命活动的外在表现，它主要包括了两个方面：一
8、是由于与细胞数目的增加，细胞体积的扩大而导致的植物体积和重量的增加（生长）；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，即发育或形态建成，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。逆境（environmental stress)n定义：是指植物生长发育的不良环境条件（如干旱、水涝、寒冷、冰冻、高温、盐渍以及环境污染因子等）的总称。信息传递（message transportation)n定义：植物感知信息的部位与发生反应的部位往往不同，这就需要感受器官将它所感受到的信息传递到反应器官，即信息传递。信号转导（signal transduction)n定义：
9、信号转导是指单个细胞水平上，信号和受体结合后，通过信号转导系统，产生生理反应。植物生理学的内容n细胞生理n代谢生理n生长发育生理n逆境生理n分子生理和生产应用重点内容n植物的物质生产和光能利用 水分代谢、矿质营养、光合作用n植物体内物质和能量转化 呼吸作用、有机物的转化和运输n植物的生长和发育 植物的生长物质、信号转导、光形态建成、生长生理、生殖生理、成熟和衰老生理n植物对不良环境的反应 冷、冻、旱、盐碱、病虫害植物生理学的任务n认识掌握植物生命活动的基本规律，利用规律能动的促控植物生长发育，达到优质、高产、低成本的目的。二、植物生理学的产生与二、植物生理学的产生与发展发展（Origin an
10、d Development Of Origin and Development Of Plant PhysiologyPlant Physiology）恩格斯指出：科学的产生和发展恩格斯指出：科学的产生和发展一开始就是由生产决定的。植物生理一开始就是由生产决定的。植物生理学的产生和发展也是由生产实践的需学的产生和发展也是由生产实践的需要所决定。要所决定。恩格斯n恩格斯故居 植物生理学成为独立的科学体系植物生理学成为独立的科学体系还是在其引入了实验手段以后。以实还是在其引入了实验手段以后。以实验为主要手段的近代植物生理学则始验为主要手段的近代植物生理学则始于荷兰于荷兰van Helmont(16
11、27)van Helmont(1627)的柳条试验，的柳条试验，他首次证明了水直接参与植物有机体他首次证明了水直接参与植物有机体的形成，这引起人们对农业灌溉的重的形成，这引起人们对农业灌溉的重视；英国视；英国Priestley(1771)Priestley(1771)曾观察到植曾观察到植物的绿色部分有放氧的现象；物的绿色部分有放氧的现象；Van Helmont(海尔蒙特）n白果树英国化学家普利斯特利(J.Priestley)nJ.Priestley发现小发现小鼠在密封钟罩内鼠在密封钟罩内不久即死，小鼠不久即死，小鼠与绿色植物一起与绿色植物一起放在钟罩内则不放在钟罩内则不死，从而发现了死，从而发
12、现了氧气的存在。氧气的存在。普利斯特利钟罩实验 荷兰荷兰Ingenhousz(1779)Ingenhousz(1779)等发现植等发现植物的绿色部分只有在光下才能放氧；物的绿色部分只有在光下才能放氧；德国德国von Liebig(1840)von Liebig(1840)提出的植物矿提出的植物矿质营养学说，则奠定了施肥的理论基质营养学说，则奠定了施肥的理论基础，同一时期法国础，同一时期法国BoussingautBoussingaut也建也建立了砂培法并证明植物不能利用空气立了砂培法并证明植物不能利用空气中的氮素。中的氮素。德国的J.von.Liebig(1803-1873)n1840年德国化学
13、家李比希(J.von.Liebig)在他的化学在农学和生理学上的应用一书中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。1818世纪到世纪到1919世纪是植物生理学世纪是植物生理学的奠基和成长时期。的奠基和成长时期。18821882年，德国的年，德国的萨克斯（萨克斯（SachsSachs）编写了）编写了植物生理植物生理学讲义学讲义，19041904年，他的弟子费弗尔年，他的弟子费弗尔(Pfeffer)(Pfeffer)出版了出版了植物生理学植物生理学，标志着植物生理学作为一门学科的诞标志着植物生理学作为一门学科的诞生，他们被称为植物生理学的两大先生，他们被称为植物生理学的两
14、大先驱。驱。我国植物生理学起步较晚，发展又我国植物生理学起步较晚，发展又缓慢。钱崇澍（缓慢。钱崇澍（1883188319651965）是我国植）是我国植物生理学的启业人，他于物生理学的启业人，他于19171917年在国际年在国际刊物上公开发表刊物上公开发表“钡、锶及铈对水绵的钡、锶及铈对水绵的特殊作用特殊作用”论文。论文。从从2020世纪世纪2020年代开始，李继侗、罗年代开始，李继侗、罗宗洛、汤佩松致力于植物生理学的研究宗洛、汤佩松致力于植物生理学的研究和人才的培养，对我国植物生理学的发和人才的培养，对我国植物生理学的发展做出了很大的贡献，是我国植物生理展做出了很大的贡献，是我国植物生理学的
15、奠基人。学的奠基人。植物学家，教育家，中国近代植植物学家，教育家，中国近代植物学奠基人之一物学奠基人之一钱崇澍先生钱崇澍先生钱崇澍简介n植物学家，教育家，中国近代植物学奠基人之植物学家，教育家，中国近代植物学奠基人之一。一。n毕生从事植物学研究、教育及组织工作。毕生从事植物学研究、教育及组织工作。n1916年、年、1917年和年和1927年分别发表植物分类年分别发表植物分类学、植物生理学、植物生态学和地植物学论文，学、植物生理学、植物生态学和地植物学论文，均属我国在各该领域的第一篇科学文献，对难均属我国在各该领域的第一篇科学文献，对难度较大的兰科、荨麻科、豆科、毛茛科等植物度较大的兰科、荨麻科
16、、豆科、毛茛科等植物的分类进行了系统研究，培养了许多植物学人的分类进行了系统研究，培养了许多植物学人才，对我国近代植物学的开拓和发展做出了重才，对我国近代植物学的开拓和发展做出了重大贡献。大贡献。目前的植物生理学研究表现出以目前的植物生理学研究表现出以下几个主要的发展趋势：下几个主要的发展趋势：1 1、对植物生理学传统领域的深入研究。、对植物生理学传统领域的深入研究。2 2、对植物生命活动的整体性认识。、对植物生命活动的整体性认识。3 3、植物的物质与能量代谢及其调节。、植物的物质与能量代谢及其调节。4 4、植物生态生理学研究。、植物生态生理学研究。三、植物生理学的应用实践三、植物生理学的应用
17、实践（Application Practice of Plant Application Practice of Plant PhysiologyPhysiology）生产实践的需要是植物生理学产生生产实践的需要是植物生理学产生的先决条件，也是植物生理学应用的必的先决条件，也是植物生理学应用的必然归宿。然归宿。随着科学技术的发展和进步，随着科学技术的发展和进步，在植物生理学工作者的努力下，植物生在植物生理学工作者的努力下，植物生理学在理论上和应用方面均取得了重大理学在理论上和应用方面均取得了重大成就。成就。目前农业急需研究的六个大问题：目前农业急需研究的六个大问题：碳的增收、水分的增收、营养物
18、质的增碳的增收、水分的增收、营养物质的增收、植物病虫害的防治、不良环境对植收、植物病虫害的防治、不良环境对植物的影响及植物发育过程以及当今世界物的影响及植物发育过程以及当今世界面临能源、资源、食物、环境和人口五面临能源、资源、食物、环境和人口五大危机，所有这些问题的解决在很大程大危机，所有这些问题的解决在很大程度上要依靠植物功能的发挥。度上要依靠植物功能的发挥。四、学习植物生理学的方法四、学习植物生理学的方法（How to Learn Plant PhysiologyHow to Learn Plant Physiology）n植物学和化学是主要基础课，学习植物生植物学和化学是主要基础课，学习
19、植物生理学要从复习这两门课程，打下良好的基理学要从复习这两门课程，打下良好的基础入手。础入手。生物化学、微生物学和遗传学对植物生理学生物化学、微生物学和遗传学对植物生理学 的发展起了推动和促进作用，以至许多方面的发展起了推动和促进作用，以至许多方面 已成为植物生理学的部分内容。已成为植物生理学的部分内容。在学习中，不要去死记某些概念或过程，应在学习中，不要去死记某些概念或过程，应 着重分析思考和有关方面的联系，去加强记着重分析思考和有关方面的联系，去加强记 忆，深入理解。忆，深入理解。重视实践环节，强调理论联系实际。重视实践环节，强调理论联系实际。思考题思考题1.1.名词解释名词解释 自养生物自养生物 生物圈生物圈 光合碳循环光合碳循环 生物固氮生物固氮2.2.什么是植物生理学？什么是植物生理学？3.3.植物生理学有哪些主要研究领域？植物生理学有哪些主要研究领域？4.4.目前植物生理学有哪些发展趋势？目前植物生理学有哪些发展趋势？
