植物生理发展专家讲座.pptx

(The development of plant physiology)植物生理学发展植物生理学发展植物生理发展第1页 距今3000多年前，刻在动物甲骨上象形文字甲骨文卜辞拓片上已经有“贞禾有及雨？三月”（释意是贞问庄稼有没有及时雨水？三月卜问）和“雨弗足年？”（释意是雨水不够庄稼用吗？），说明人们对水分和植物生长关系有了一些认识。植物生理学产生和发展植物生理学产生和发展植物生理发展第2页 公元前3世纪，战国时期荀子富国篇中，就有“多粪肥田”记载。西汉汜胜之书将施肥方式分为基肥、种肥、追肥。公元6世纪北魏贾思勰所撰齐民要术描述了“热进仓”贮麦法：“日曝令干，及热埋之”，此法至今仍在民间应用。我国劳感人民为处理冬小麦春播不能正常抽穗问题而创造“七九闷麦法”，实际上就是现在“春化”法。植物生理发展第3页齐民要术齐民要术植物生理发展第4页 凡海尔蒙在大木桶中装90kg土壤，栽植一株2.27kg重柳枝，以后只浇灌雨水，预防灰尘进入土壤中。5年后，长成柳树重达76.7kg，而土壤重量只降低了几十克。1627年荷兰人凡海尔蒙（J.B.van Helmont）柳枝试验 植物生理发展第5页 最早用试验来解答植物生命现象中疑难，把结论建立在数据上是凡海蒙。他认为柳树增重并非土壤直接转化；水才是使植物增重物质，他试验结果完全正确，但因当初对“光合作用”一无所知，所以只好到了部分正确结论。凡海蒙上述试验标志着科学植物生理学开端。植物生理发展第6页 1771年，氧发觉者英国普里斯特利（J.Priestley）发觉绿色植物有净化空气作用，他把老鼠放在密闭玻璃钟罩里，很快老鼠便窒息而死，其中空气也失去助燃能力；但若在钟罩里放入绿色植物，经过几天，钟罩里空气能重新恢复助燃能力并支持老鼠生存。这是对绿色植物光合作用认识启蒙阶段。随即，荷兰因根浩兹深入发觉植物绿色部分只有在光下才放出氧气，在暗中却放出二氧化碳，后一结论已意味着植物也有呼吸作用。植物生理发展第7页 1840年，德国化学家李比希以植物灰分分析多年试验结果为依据，在他著作化学在农业及生理学中应用中声称：植物只需要无机物作为养料，便可维持其正常生活；除了碳素来自空气以外，植物体内全部矿物质都是从土壤中取得。确立了植物区分于动物“自养”特征。李比希（J.von Liebig）创建植物矿质营养(minerral nutrient)学说植物生理发展第8页 法国学者布森格（J.B.D.Boussingault）以石英砂和木炭为基质，利用矿物盐溶液实现了植物无土培养；1859年，诺普（Knop）和费弗尔成功地使培养在按固定配方配制营养液中植物完成了其生活史植物生理发展第9页萨克斯，萨克斯，J.von Julius von Sachs (18321897)植物生理发展第10页 费弗尔费弗尔（W.Pfeffer）植物生理发展第11页 19世纪末20世纪初，萨克斯和费弗尔在全方面总结了植物生理学以往研究结果基础上，分别写成了植物生理学讲义（J.Sachs,1882）和三卷本专著植物生理学（W.Pfeffer，1897）植物生理发展第12页 20世纪是科学技术突飞猛进世纪，也是植物生理学快速壮大发展世纪 植物生理发展第13页 同位素技术、电子显微镜技术、X射线衍射技术、超离心技术、色层分析技术、电泳技术以及近年来发展起来计算机图像处理技术、激光共聚焦显微镜技术、膜片钳技术等，成为人类探索生命奥秘强大武器 植物生理发展第14页 电子显微镜电子显微镜植物生理发展第15页流动镶嵌模型流动镶嵌模型 植物生理发展第16页植物生理发展第17页卡尔文用来研究光合藻类卡尔文用来研究光合藻类CO2固固定仪器装置定仪器装置 植物生理发展第18页 殷宏章先生指出：植物生理学研究，有向两端发展趋势n首先伴随当代生物化学、生物物理学、细胞生理学发展，尤其是分子遗传学突跃，已将一些生理机理研究深入到分子水平，或亚分子水平，这是微观方向发展n而另首先因为环境破坏和人为污染，人与生物圈关系逐步受到重视，农林生产自然生态系统环境生理对植物生理提出了大量基本问题，需要向宏观方面发展植物生理发展第19页光敏色素结构、吸收光谱和作用光敏色素结构、吸收光谱和作用植物生理发展第20页光敏色素结构、吸收光谱和作用光敏色素结构、吸收光谱和作用植物生理发展第21页GAGA处理显著促进植株茎处理显著促进植株茎伸长生长伸长生长 植物生理发展第22页植物生理发展第23页植物生理发展第24页组织和细胞培养n原生质体培养。水稻、小麦、玉米、甘蔗等都有成功报道。杨树、榆树等原生质体也产生了再生植株。n已经有1200余种植物经细胞和组织培养证实其有全能性表示，其中20余种在生产中应用推广取得经济效益。植物生理发展第25页细胞壁结构 伸展蛋白(extensin)为富含羟脯氨酸细胞壁结构蛋白，现发觉它可能在发育中及在受伤或感染情况下也起主要作用。发觉了细胞壁中也有富含甘氨酸蛋白质(glycine-rich protein)，富含苏氨酸和羟脯氨酸糖蛋白(threonine and hydroxyproline-rich glycoprotein)与富含组氨酸和羟脯氨酸糖蛋白(histidine and hydroxyproline-rich glycoprorein)等。植物生理发展第26页n植物组织中普遍发觉钙调蛋白(calmodulin,CaM)及其功效植物生理发展第27页n稀土元素研究使得其在应用上也已经有显著效益 植物生理发展第28页植物激素与植物生长调整剂n化控技术已成了联络农学、园艺等应用学科与植物生理学一座主要桥梁。n油菜素内酯(Brassinolid,BR)、玉米赤霉烯酮(Zearalenone)在植物中发觉、机理探讨及应用。植物生理发展第29页植物光生物学 伴随植物生长和发育中对光敏色素深入了解,隐花色素(cryptochrome)概念提出，以光形态建成(Photomorphogenesis)为主要代表植物光生物学已成为和光合作用并列又一分枝植物生理发展第30页衰老和脱落n超氧化物歧化酶、乙烯、脱落酸等酶与激素研究到达了一个新高度 植物生理发展第31页环境生理n分子生物学技术渗透n各种逆境蛋白(stree protein)如热激蛋白、厌氧蛋白、紫外线诱导蛋白、病原相关蛋白、活性氧胁迫蛋白，冷驯化诱导蛋白等n逆境蛋白诱导合成为研究植物抗性开辟了一条新路子 植物生理发展第32页光合作用机理n已从毫秒(10-3秒)、微秒(10-6秒)向纳秒(10-9秒)甚至更短时间水平研究光反应机理。nRubisCO(Ribulose Bisphosphate Carboxylase Oxygenase)结构与功效，nC3、C4与CAM路径联络，中间类型植物不停发觉，暗反应研究有新突破。植物生理发展第33页1988年度诺贝尔化学奖n授予了三位在西德工作科学家：约翰戴森霍弗尔(Johann Deisenhofetr),罗伯特休贝尔(Rober Huber)和哈特穆特米歇尔(Hartmat Michel)，以表彰他们对光合作用反应中心三度空间结构说明n瑞典皇家科学院在颁布授奖公报中指出：“他们第一次成功地说明膜蛋白形成详细过程，并从原子水平上揭示了光合作用反应中心由原子形成分子结构。”这一重大成就标志着光合作用研究又一次历史性突破 植物生理发展第34页