植物资源学绪论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,植物资源学,主讲,:,张文辉,1,西北农林科技大学林学院,1982,年获学士学位，1985年获硕士学位；1995年在东北林业大学植物学专业获博士学位，1995-1997年在巴西圣卡罗斯联邦大学植物学系从事植物学博士后研究，1998-2000年在东北林业大学从事林学二期博士后研究工作，2003年9月-2004年4月在瑞典农业大学从事高级访问学者工作。,一直从事树木学、天然林保护、植物生态学方面的教学科研工作。主持参加国家、省、部级研究课题,40,项，在植物学报、植物生态学报等国内外刊物发表论文22,0,余篇，主持完成成果,4,项，国家发明专利6项，出版研究专著,4,部，主编高校教材,2,部，发现植物新类群8个。,Zwhckh,电话：,13679213982,张文辉，植物学博士，教授，博士生导师。陕西省“三五”人才，享受国务院政府特贴；国家林业生物基因工程安全委员会委员，国家林业新品种复审委员会委员。,2,周一,周二,周三,周四,周五,周六,周日,1,2,理论,S1207,林学,112,林学,111,第,2-4,6-10,周,理论,S1204,林学,114,林学,113,第,2,3,4,6,周,3,4,理论,S1306,林学,114,林学,113,第,2-4,6-10,周,5,6,实验,ls610,林学,113,第,7-10,周,实验,ls612,林学,114,第,7-10,周,理论,S1203,林学,112,林学,111,第,2,3,4,6,周,实验,ls610,林学,111,第,7-10,周,7,8,实验,ls612,林学,112,第,7-10,周,9,10,3,绪 论,引言,植物资源概念；,植物资源学概念,;,植物资源学发展历史；,植物资源学现状；,植物资源学研究内容与范围。,讲述要点,4,1,人类发展面临这五大难题,随着现代工业和科学技术的飞速发展，人口的迅速膨胀，世界正面临着越来越严重的生物资源、粮食、能源、人口和环境五大难题，并且已逐渐成为世界经济发展至关重要的制约因素。,这五大难题都和植物资源丰富度存在着极其密切的关系。,一、引言,5,2,在这五大资源中，只有生物（植物）资源能够再生,因此，科学地开发利用植物资源，为人类提供必要的食品、医药、工业原料、能源和优良环境变得极为重要，是人类社会持续发展的基础。,6,3,植物资源的合理开发利用已得到世界各国政府的高度重视：,发达国家成立了相应的组织和机构，形成了植物资源开发利用研究的新热潮。,这已促使人们重新认识资源及其特性，以摆脱目前存在的严重的资源浪费和生态平衡失调的困扰，其目的就是寻求开发利用资源的最佳途径,。,7,二 植物资源的概念,（一）自然资源概念与类型：,1.,自然资源概念：,指自然界生成的可供我们人类生活与生存所利用的物质和能量，统称为自然资源。,自然资源根据其转化动态、属性分为三类,:,生物资源；矿物资源；生态环境资源,。,8,1,1,生物资源,又称再生资源或可更新资源。,如植物、动物、微生物，也包括一定生物成分的土壤，具有发育、繁殖及调节功能的生命体，一个类群或几个类群可构成一个系统，如种群、森林、草原等为人类生存与生活所利用的通称为生物资源。,9,1,2,矿物资源,具有矿物的一般属性，是在特定条件下，经过长期历史过程形成的，虽然也在缓慢地进行化学过程、物理过程以及某类型的微生物作用过程。但自身不具有生物特有的复制属性，因此，一般称为非再生资源或不可更新资源。,1,3,生态环境资源,某个地区在特定条件下形成的恒定资源。是多种自然因素相互结合所形成的，故可简称为生态资源，如热量、光能、风能、山地、旅游、水分以及此类因素共同形成的生态环境等。,10,2,植物资源的概念：,植物资源就是指那些可以被人类直接或间接利用（或是有潜在利用价值的）一切植物种的总称。,可以有两种含义：,广义的理解为,：,植物资源是地球上或生物圈内一切植物的统称。,狭义的理解是：,经过人类筛选出来的某些植物种类，为人类提供各种原料，在国民经济中有一定地位，具有生产价值的再生资源。从这个角度来理解，植物资源与通常说的有用植物是同义语，即是一切有用植物的总和。,11,（二）植物资源的功能,植物资源自古以来就与人类生产生活密不可分，是人类生存的物质基础。在人类历史的全过程中广受重视。,1经济的基础,一种植物可以振兴一个国家的经济。,世界上各国政府也将其列入重点发展计划，尤其是经济发达的国家，对植物资源的重要性认识深刻。很多国家不惜重金，派有关专家以各种名义赴世界各地收集植物资源资料，贮存在自己的基因库或数据库内，为其本国发展生产建立了雄厚的资源基础。,国家948项目将世界各国植物新品种引进到国内，对农林园艺产生重大影响。,12,如中华猕猴桃,（,Actinidia chinensis,）在我国是生长在温带至亚热带的一种野果。,80,多年前被新西兰所引入，经过他们长期研究，不仅安家落户，还培育出一些优良品种已成为新西兰一大经济门类和一大特产，在世界食品市场上，成为引人瞩目的天然营养食品，带来了巨大的经济效益。,(Chinese goosebeery kiwi fruit),也是这个猕猴桃，中国周至县农民从秦岭引种，栽培驯化，已经成为陕西的重要水果产业。,13,2,生态功能,植物资源不仅是人们赖以生存的粮食来源，而且能产生巨大的生态效益,。,可以产生氧气、维持大气平衡，全球变暖就是大气已经不够平衡，空气中,co2,太多，产生温室效应。,净化空气：植物能够净化被污染的空气,吸附粉尘、吸附有毒气体,(So2),、吸附工业废气；,保持水土，涵养水源,:,森林、灌木、草地，绿化大地、保护环境，涵养水源，保持了水土。,环境监测：有些植物对环境敏感，形成所谓“指示植物（,环境污染指示植物，如,唐菖蒲,的叶片边缘和尖端出现淡黄色片状伤斑，则说明空气中存在氟化氢污染；,土壤指示植物；气候指示植物；矿物植物植物（如海洲香薷是铜矿脉的指示植物）等,）”。有些植物对有毒气体有抗性，如构树（,Broussoneitia papyrifera,）、女贞（,Ligustrum lucidum,）对,SO,2,有良好的抗性，凤眼莲（,Eichhornia crassipes,）对有色金属具有很好的净化作用。,14,3,人类生活生存的基础,人类衣、食、住、行离不开植物资源：,人类衣食住行都离不开植物资源,，例如，食物、药物、房屋、交通、能源等。,有些已经形成了专门的资源和研究对象，如：药用植物；能源植物；蛋白质植物；强抗逆性植物等。,植物资源是人类共享的资源：,农作物植物资源，例如小麦、玉米、水稻；水果资源：苹果、梨、葡萄；干果类资源；园林植物；,15,4,植物资源的很多价值仍在发现中,由于现代化学分析技术的发展，将先进的分析手段应用到植物资源成分分析上，从而促使植物资源的利用得到更进一步深化,。,如抗癌药物发现；有些植物新用途发现，过去对三七的成分不清楚而使三七出口量不大，现在应用先进的分析技术，经对三七成分的分析得出其成分与人参相似，使三七出口量增大，畅销国内外；丹参获得美国药品许可。,林学院开发的产品,：,杜仲（滋补品，补肝肾）、沙棘油（抑制消化系统癌症）、银镂梅（抑制心血管疾病）、沙棘饮料的已经形成重要产业。,16,二、植物资源学,概念：,植物资源学是研究植物资源的分类、分布、贮量、引种、栽培和开发利用途径的学科，也是进行植物资源特性及资源评价的学科。,本学科是一门综合性的边缘学科。,与植物分类学、植物地理学、植物生态学、药用植物学、工艺化学、栽培学、经济学、统计学等学科有密切关系。,17,研究的对象：,为各种被人类直接或间接利用的植物资源。,本科学习这门课程的核心目标是：,掌握植物资源调查评估方法；掌握常见重要资源植物；为区域植物资源调查评估奠定基础。,18,人类对植物资源开发利用的历史，充分反映出人类的文化与技术的发展。,随着现代工农业的发展，新的栽培植物的不断出现，新的植物资源不断被发掘。,农业、工业、商业用植物资源的迅猛扩展，使植物资源与人的关系更加密切，逐渐使植物资源学从植物学中游离出来，成为一门新兴学科,植物资源学。,三、植物资源学发展简史,19,植物资源学是四五十年代发展起来的一门新兴的综合性边缘学科。,到目前为止还未形成一个完整而系统化的理论，因而，它是一门比较年轻的植物学分支学科。,但是，人类对植物资源的利用则具有悠久的历史，,并且贯穿于人类历史发展的全过程。现将有关植物资源利用和研究的发展概括成,3,个阶段。,20,（一）古代植物资源学萌芽阶段,古代对植物资源的认识只是不断地尝试、摸索和继承前辈的经验。,原始人类为了解决吃、穿、住、治病等问题，,采摘植物果实和种子，挖掘植物根，扒一些树皮，因而接触到各种植物，并认识了这些植物。,随着时代的发展，人类逐渐积累了一些有关植物资源的识别和利用知识，,并且逐渐扩大了对植物资源的利用。,21,我国考古学工作者在湖南地区的仰韶文化时期出土陶器中就发现有梅核,，,说明早在新石器时代我国人就已尝到了梅子又酸又甜的滋味。,在陕西半坡村新石器时代遗址中发现有栗、榛及菜籽等化石，距今已有,6000,年的历史,。,22,在我国最早的文献,诗经,中就有关于利用植物资源的记载，,如有关于油脂植物的记述，如：把现在的大豆称为“菽”。在,尔雅,中还有关于油桐的记载，并且记述了一些用途，如可代涂料，照明及入药。,有文字以来有关药用植物的记栽就有很多,如,：,神农本草经,、,神农本草经集注,、,齐民要术,、,唐本草,及,唐新本草,等，其中,唐新本草,是我国也是世界上最早的一部药典。,23,到明清代我国植物学知识积累已经达到了相当完善的程度。,如，当时完成的,本草纲目,、,群芳谱,、,花镜,、,广群芳谱,、,植物名实图考,、,植物名实图考长编,等，可以说是对我国古代有关植物资源开发利用的全面总结。这些著作完成极大地推动了我国古代植物资源利用和研究的发展。,24,国外在古代有关植物资源开发利用的历史，尤以埃及、印度、希腊、古罗马、阿拉伯的发展历史较悠久，对推动世界植物资源的研究起到一定作用。,尤其是香料的开发利用最为兴盛,。,16,世纪马可波罗的东方探险，把东方描写成香料和黄金之地，就足以证明这一点。,总之，在古代人们只是停留在对植物资源感性认识阶段，因而是一种经验的积累过程，而对其植物形成规律未能从根本上阐述，只处于一种萌芽阶段，为植物资源学的创立奠定了感性基础。,25,（二）近代植物资源学酝酿阶段,18,世纪后期欧洲文艺复兴，工业革命成功之后，资本主义经济迅速发展，工业化生产需要大量的原料，欧洲一些国家相继派出探险队航行世界各地，寻找资源，写出许多有名的报告和专著，为形成植物资源学奠定了基础,。,1859,年达尔文,物种起源,巨著的问世；,1753,年瑞典植物分类学家林奈,植物种志,、,植物属志,的出版，使生物科学焕发出独特的魅力，为世人所注重，这也推动了植物资源学的发展。,26,西方在植物资源学研究,:,第一次尝试将植物资源按用途分组的是,Archer(1953,1965),西方,18,世纪有许多植物志（,Flora,）,:,将植物按照食用、染料、纺织植物。,西方在近代有关植物资源研究也开始兴盛起来。,在工业革命以后,:,植物资源研究兴盛和迅速发展，推动了世界植物资源利用和研究的发展，为以后植物资源学的产生奠定了基础。,27,（三）现代植物资源学的创立阶段,随着工农业科学技术的飞速发展，先进的技术及手段在生物学上的应用，人类对植物资源的研究和开发利用进入了一个崭新的天地。,前苏联曾在,1935,年专门召开第一次植物资源研究会议，标志着植物资源学开始诞生，在这次会议上曾把植物资源分为三大类,:,（,1,）工业植物资源；,（,2,）农业植物资源；,（,3,）绿化和改造自然的植物资源。,28,1950,年代，,各国学者从研究本地区（本国）的植物资源入手，从中发现有重大经济意义的种类逐渐扩展到世界，,以丰富自己的研究成果：,1,）前苏联的,Nikolai Ivanovich Vavilov,为经济植物学作出了极为显著的贡献，他在植物基因资源及植物基因保护等方面做了大量工作,。,2,）美国农业部通过他的植物引种局（,P.I.B,）制定长期国内外新植物研究项目，并且在田园协会纽约植物园编辑出版了一个世界性刊物“经济植物学”,。,29,3,）在我国，自,50,年代以来植物资源学已经发展成为植物学研究的重要方面,，成为研究直接为国民经济服务的重要途径。,例如,1955-1982,期间植物分类学的发展，,中国植物志,、,中国经济植物,编写，地方植物志（例如秦岭植物志、陕西树木志等）的出版，将植物资源学研究推向高潮。,30,我国植物资源学的研究在总体上仍然是采用多学科综合性研究模式。,裴盛基先生将之归纳为,3,种研究方法,，即根据研究的对象、范围和目标，分别采用,:,系统研究法（,Systematic Approach,）,民族植物学方法（,Ethnobotany Approach,）,综合评价法（,Integrated Assessmcnt Approach,）,。,31,四、国内外植物资源发展现况,（一）我国植物资源发展现况,第一步：摸清资源植物家底，对我国开发利用丰富的植物资源、促进经济发展具有深远的历史意,义。到现在植物志类著作已经完成。,1958,年国务院发出“关于利用收集我国野生植物原料”的指示精神，在全国范围内组织约,3,万相关人员进行了大规模植物资源普查及成分分析，初步摸清了我国野生植物资源的分布及蕴藏量情况。并组织了,50,多个单位协作编写了,中国经济植物志,（上、下册），,中国药用植物志,、,中国油脂植物手册,发现经济植物,2 411,种，其中纤维类,468,种、淀粉及糖类,278,种、油脂类,430,种、鞣料类,301,种、芳香油类,320,种、树脂及树胶类,25,种、药用类,466,种、土农药类,50,种、其他类,43,种。,32,第二步：地方植物志、经济植物志已经完成,:,四川中药志,、,黑龙江省经济植物志,、,东北油脂植物及油脂成分测定法,、,广东主要野生油脂植物手册,等,省区植物志先后出版，对地方植物资源利用奠定了基础。此外，还发表了大量的相关论文，对我国植物资源学的创立和发展起到很大的促进作用。,第三步：对重点植物的内涵物的提取和有效成分利用的深入研究。树脂、栲胶、药用等植物利用研究成果显著,：随着有效成分提取使药用植物资源利用有了依据，有些研制了针剂、片剂，有些又发现了新用途。有如从山莨菪（,Anisodus spp.,）提取的山莨菪碱，经多年研究，证明是一种抗感染性休克的一种较好的新药。,60,年代初从喜树中提取的喜树碱，红豆杉中提取的紫杉醇，从三尖杉、海南粗榧中提取的生物碱均具有较好的抗癌活性物质。,33,发现三七（,Panax pseudo-ginseng,）、红景天（,Rhodiola spp.,）具有扶正固木，增强机体抗逆性，调节生理机能，加强新陈代谢、轻身延寿等作用。发现月见草（,Oenothera biennis,），对高血脂病、动脉硬化、脑血栓等有显著疗效，最近投放市场收到良好的效益。,34,（二）世界植物资源发展概况,世界各国均在摸清本国植物资源的基础上，挖掘新的植物资源，为国民经济和人类健康服务。,在研究过程中注重植物内含物质的分析提取、加工工艺、栲胶、树脂、药用等应用等系列化的产品研究工作。,资源培育和栽培方法。,35,以药用植为例，足以说明对资源利用研究深度和广度。,药用植物资源研究较多的国家有美国、日本、德国、原苏联、法国、印度、埃及、尼日利亚、墨西哥、加纳及中国。其研究各有特点，如美国的抗肿瘤药物；原苏联的适应原样药物；德国的强心、保肝药物,.,日本的中药复方研究等。,各国主要集中要寻找植物类药物是：,（,1,）抗肿瘤药物：人类器官的各类癌症。,（,2,）心血管药物：心血管类疾病主要是糖尿病、心脏、肝脏等。中国已经研制了很多此类药品。丹参类、红花类片剂针剂。,（,3,）强心药物；心衰、心肌梗塞等心脏病等,（,4,）避孕药物：,（,5,）神经系统药物：,（,6,）预防医治艾滋病药物等的植物资源，并取得较大成效。,36,五、植物资源学研究内容,植物资源学为一门新兴的综合性边缘学科。,其研究内容极其广泛，甚至超出生物学范畴。,目前看，植物资源学主要研究的内容及任务是：,（一）植物资源分类系统的研究,根据植物资源种类特征、利用方式、服务对象、用途及化学特性等，建立一个合理的植物资源分类系统，这是进行植物资源开发利用必须的基础。,37,（二）资源植物内含化学成分的研究,应用生物化学与植物化学的分析仪器开发研究；,对资源植物的有效成分进行提取、分类技术研究；,有效成分的形成、积累、转化规律的研究。,这些是植物资源开发利用的基础。,38,（三）资源植物生物学生态学特性的研究,资源植物与环境关系研究：,资源植物的存在具有生态保护价值，资源利用和环境保护需要协调。,重点,是：生长、产量、有效成分等与环境因素关系研究。,资源植物的保护研究：,合理开发利用与政策法规制定；资源保护有关法律法规制定,39,（四）植物资源调查规划与评价的研究,主要是对资源持续利用的和评估的研究重点是：,资源持续利用研究：,植物资源只有在其增长量与采收量相平衡时才能获得最大的生态和经济效益，而且不致使资源遭受破坏。,资源植物持续利用研究：,植物资源的生长量、商品产量、可利用量测算和评估。,特殊植物资源实行宏观调控，微观管理办法研究：,植物资源的永续利用，生态平衡的维持，尤其是对珍贵、稀少、濒危种类的研究。,40,（五）植物资源地理分布的研究,每一种植物都有其分布区，在分布区内有核心区（主产区）、边缘区（非主产区）。研究重点是：,对资源植物分布区域研究，确定资源分布范围和分布中心，确定主产区和非主产区。这对确定某一地区的资源优势，开发的先后顺序具有极为重要的指导意义。,例如，一种植物分布区很大，不同地区的植物药品药效有差异，哪个区域药效更好？,再比如，茶叶，不同地区有不同的茶叶品种。,41,（六）植物引种驯化的研究,将某一重要植物从原产地引种到新的地区栽培，使其产生与原产地相等的经济价值。,一般根据原产地的生境特点和资源的生态、生物学特性的研究，进行引种驯化的试验研究，以扩大其分布范围，为生产和生活提供原料，这将会促进本地区经济的发展。,42,（七）植物资源栽培繁育技术的研究,对某一地区重要的、有价值的，但分布区域小或贮量少的植物资源进行人工栽培繁育，使野生变家植，以扩大分布大范围，提高产量。包括对这类植物栽培、繁育方法、丰产技术措施。,例如，我国云南对天麻繁育栽培技术研究，在关键技术问题解决后已经推广的整个分布区，提高了产量和品质。现在陕西、四川都在大面积栽培，保证天麻药材的供应，提高了农户受益。,43,（八）植物资源开发利用新工艺新途径的研究,探索已知资源植物的新用途；通过工艺更新、无废料生产、新工艺建立等，提高资源利用的利用效率，这是资源植物研究的一个重要方面。,例如栓皮栎栲胶提取：,栲胶主要成分是水解单宁和凝缩类单宁，我们采取不同方法提取，筛选最佳提取工艺。,44,(,九,),植物资源学未来研究重点领域展望,规模化资源培育：,凡是工业化生产必须有充足的资源，而资源培育需要良种和栽培技术。,植物资源调查与评估：,客观评估资源再生能力、年可利用量等是持续利用的基础。调查方法、调查设计、资源再生能力、年可利用量等都是研究的基础。,有效成分提取技术：,萃取技术改进，例如Co2萃取技术提取技术改进，工艺改进重点是有效成分分离。,新的植物资源用途的发现：,栲胶、树脂、药用、生漆、油料等成分特性的发现和利用。例如，绞股蓝茶降血脂，杜仲胶、沙棘油抗癌。,45,五、植物资源学学习方法,1,尽量多认识植物,，要理论联系实际，多问多看。,2,要及时复习，,掌握基本理论和基本概念，在实践中验证。,3,积极的学习态度。,46,