植物生理学第二版概述专家讲座.pptx

植物生理学植物生理学植物生理学第二版概述第1页植物生长需要哪些环境条件？植物生长需要哪些环境条件？种田或养花为何要浇水、施肥？种田或养花为何要浇水、施肥？为何绿色植物生长离不开阳光？为何绿色植物生长离不开阳光？种子为何能够萌发？小苗为何能长成大树？种子为何能够萌发？小苗为何能长成大树？植物开花结果为何能够发生？植物开花结果为何能够发生？植物为何要有叶片，以及为何能够衰老？植物为何要有叶片，以及为何能够衰老？还有很多生长和发育现象还有很多生长和发育现象:如顶端优势、向光性、向地性、向化性等。如顶端优势、向光性、向地性、向化性等。一一些些问问题题植物生理学第二版概述第2页绪绪 论论一、植物生理学定义和研究内容一、植物生理学定义和研究内容二、植物生理学发展历史二、植物生理学发展历史三、植物生理学与生产实践三、植物生理学与生产实践四、植物生理学发展前景四、植物生理学发展前景植物生理学第二版概述第3页一、植物生理学定义和研究内容一、植物生理学定义和研究内容 植植物物生生理理学学是是研研究究植植物物生生命命活活动动规规律律及其与环境之间关系科学及其与环境之间关系科学。即即用用物物理理、化化学学、生生物物学学等等方方法法，研研究究植植物物生生长长、生生殖殖、衰衰老老、死死亡亡等等一一系系列列过过程程，在在这这些些过过程程中中所所发发生生代代谢谢改改变变，以以及及这这些些代代谢改变与环境条件相互作用等。谢改变与环境条件相互作用等。（一）植物生理学定义（一）植物生理学定义关键点：关键点：1.研究对象是植物研究对象是植物 2.基本任务是探索植物生命活动基本规律和本质基本任务是探索植物生命活动基本规律和本质植物生理学第二版概述第4页重点研究对象：重点研究对象：因为绿色植物在生物界中含有没有与伦因为绿色植物在生物界中含有没有与伦比特殊性比特殊性自养性自养性，即它能够吸收简单无，即它能够吸收简单无机物（机物（CO2、H2O和矿质元素等），利用太和矿质元素等），利用太阳能，合成本身赖以生存任何物质（阳能，合成本身赖以生存任何物质（CH2O、脂肪、蛋白质、维生素等），自给自足建成脂肪、蛋白质、维生素等），自给自足建成本身。这就是生物自养性。绿色植物自养性本身。这就是生物自养性。绿色植物自养性是地球上其它生物生存所需有机物及能量根是地球上其它生物生存所需有机物及能量根本起源。本起源。绿色高等植物绿色高等植物植物生理学第二版概述第5页（二）植物生理学研究内容（二）植物生理学研究内容1.生长发育与形态建成生长发育与形态建成2.物质与能量代谢物质与能量代谢3.细胞信息传递和信号转导细胞信息传递和信号转导植物生命活动可大致区分为三个方面：植物生命活动可大致区分为三个方面：植物生理学第二版概述第6页1.生长发育与形态建成生长发育与形态建成 生长发育（生长发育（growth and development）是植）是植物生命活动外在表现。物生命活动外在表现。一一：是因为细胞数目标增加、细胞体积扩大而造成：是因为细胞数目标增加、细胞体积扩大而造成植物体积和重量增加；植物体积和重量增加；二：二：是因为新器官不停出现带来一系列可见形态改是因为新器官不停出现带来一系列可见形态改变变，即，即形态建成形态建成(morphogenesis），包含从种子萌发，），包含从种子萌发，根、茎、叶生长，直到开花、坚固、衰老、死亡全过程。根、茎、叶生长，直到开花、坚固、衰老、死亡全过程。植物生理学第二版概述第7页2物质代谢与能量转化物质代谢与能量转化 物质和能量代谢过程是植物生长发育基础，物质和能量代谢过程是植物生长发育基础，而物质转化与能量转化又紧密联络，组成统一而物质转化与能量转化又紧密联络，组成统一整体，统称为整体，统称为代谢代谢(metabolism)。代谢过程是运行于植物体内一系列生代谢过程是运行于植物体内一系列生物化学和生物物理改变过程。物质代谢是物化学和生物物理改变过程。物质代谢是指物质合成与分解过程；指物质合成与分解过程；能量代谢是指能量代谢是指能量贮存与释放过程能量贮存与释放过程。植物生理学第二版概述第8页 代谢是生命活动基础，而生长发育是代代谢是生命活动基础，而生长发育是代谢作用综合表现与最终止果。代谢作用遭受谢作用综合表现与最终止果。代谢作用遭受破坏，生命过程就会受到影响，代谢一旦停破坏，生命过程就会受到影响，代谢一旦停顿，生命过程就不复存在。顿，生命过程就不复存在。绿色植物代谢特点就是它自养性。绿色植物代谢特点就是它自养性。植物代谢包含：植物代谢包含：水分代谢：吸收、运输与散失水分代谢：吸收、运输与散失矿质营养：吸收、同化与利用矿质营养：吸收、同化与利用光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用有机物转化与分配等有机物转化与分配等植物生理学第二版概述第9页 3.3.信息传递和信号转导信息传递和信号转导植物生理学第二版概述第10页植物生理学第二版概述第11页 信息传递信息传递（message transportationmessage transportation）是）是指植物将感受到环境信息从一个部位传递到另指植物将感受到环境信息从一个部位传递到另一个部位过程。一个部位过程。主要是指物理或化学信号在细主要是指物理或化学信号在细胞或器官间传输过程胞或器官间传输过程。如根系将感受到缺水信。如根系将感受到缺水信号传递到叶片，叶片作出气孔关闭运动反应。号传递到叶片，叶片作出气孔关闭运动反应。信号转导信号转导（signal transductionsignal transduction）是细胞）是细胞外信号跨膜转换成胞内信号，引发细胞内生理反外信号跨膜转换成胞内信号，引发细胞内生理反应过程。应过程。植物生理学第二版概述第12页知识模块知识模块n 第一篇第一篇 细胞生理（自学）细胞生理（自学）n 第二篇第二篇 代谢生理代谢生理 （水分代谢、矿质与氮素营养、光合作用、呼（水分代谢、矿质与氮素营养、光合作用、呼 吸作用、同化物运输和分配）吸作用、同化物运输和分配）n 第三篇第三篇 信号转导信号转导 （信号转导、植物生长物质、植物光形态建（信号转导、植物生长物质、植物光形态建 成与运动）成与运动）n 第四篇第四篇 发育生理发育生理 （生长生理、成花生理、生殖和衰老）（生长生理、成花生理、生殖和衰老）n 第五篇第五篇 抗逆生理抗逆生理植物生理学第二版概述第13页二、植物生理学产生与发展二、植物生理学产生与发展植物学植物学植物形态学植物形态学植物分类学植物分类学显微镜显微镜植物解剖学植物解剖学植物形态发生学植物形态发生学植物胚胎学植物胚胎学化学和物理学化学和物理学植物生理学植物生理学静态描述性静态描述性科学科学动态描述性动态描述性科学科学试验性科学试验性科学植物生理学第二版概述第14页 公元前公元前公元前公元前3 3 3 3世纪世纪世纪世纪 战国时期荀子战国时期荀子战国时期荀子战国时期荀子.富国篇富国篇富国篇富国篇里就有里就有“多多粪肥田粪肥田”记载，在记载，在韩非子韩非子韩非子韩非子里有里有“积力于田畴，积力于田畴，必且粪灌必且粪灌”记载；记载；西汉西汉 汜胜之书汜胜之书已将施肥方式施肥方式施肥方式施肥方式分为基肥、种肥和追肥，而且记载了杂草压青作杂草压青作杂草压青作杂草压青作绿肥，种子贮藏降低种子贮藏降低种子贮藏降低种子贮藏降低含水量；北魏北魏 齐民要术齐民要术描述了“热进仓热进仓”储麦法：储麦法：“日日曝令干，及热埋之曝令干，及热埋之”，同时记载了使树干韧皮部受使树干韧皮部受使树干韧皮部受使树干韧皮部受轻伤，阻止有机物下运，促进开花轻伤，阻止有机物下运，促进开花轻伤，阻止有机物下运，促进开花轻伤，阻止有机物下运，促进开花“嫁枣”技术技术。（公元500年左右）植物生理学第二版概述第15页第一阶段第一阶段 ：植物生理学孕育阶段：植物生理学孕育阶段探讨植物营养和植物体内汁液流动问题探讨植物营养和植物体内汁液流动问题16271627年年 凡凡.海尔蒙特海尔蒙特 柳枝试验柳枝试验18401840年年 李比希李比希 植物矿质营养学说植物矿质营养学说 标标志志植物生理学第二版概述第16页n古希腊哲学家亚里士多德关于植物营养腐殖质学说统治着古希腊哲学家亚里士多德关于植物营养腐殖质学说统治着学术界。他认为，正像动物经过胃、肠吸收营养一样，植学术界。他认为，正像动物经过胃、肠吸收营养一样，植物根是直接从土壤中吸收腐殖质组成其躯体。物根是直接从土壤中吸收腐殖质组成其躯体。n 荷兰荷兰Johann van Johann van HelmontHelmont(1577-1644)(1577-1644)用用试验否定了这种学说。试验否定了这种学说。他被认为是最早进行植他被认为是最早进行植物生理学试验学者，他物生理学试验学者，他说明说明“植物不吃土植物不吃土”。但他结论是但他结论是植物是靠水植物是靠水组成躯体。组成躯体。植物生理学第二版概述第17页绪绪 论论n英国英国Joseph Joseph Priestley(1733-Priestley(1733-1804)17711804)1771年发觉，老年发觉，老鼠在密封钟罩中很快鼠在密封钟罩中很快即死，而老鼠与绿色即死，而老鼠与绿色植物一起放在钟罩内植物一起放在钟罩内则不死，说明植物能则不死，说明植物能净化空气净化空气；n英国英国Stephen Hales(1672-1761)Stephen Hales(1672-1761)，研究研究蒸腾和根压蒸腾和根压（transpiration and root pressuretranspiration and root pressure），从理论上解），从理论上解释水分吸收与运转道理释水分吸收与运转道理；植物生理学第二版概述第18页n荷兰荷兰J.Ingenhousz(1730-1799)1779年接着了解到绿年接着了解到绿色植物在色植物在日光日光下才能清洁空气，下才能清洁空气，他将空气中能够助燃他将空气中能够助燃并维持动物生命成份称为脱然素气并维持动物生命成份称为脱然素气。直到。直到1782年，法年，法国化学家拉瓦锡国化学家拉瓦锡推翻了燃素学说，命名了氧和二氧化推翻了燃素学说，命名了氧和二氧化碳。碳。n瑞士瑞士deSaussure1804年年在对于植物化学分析中在对于植物化学分析中利用定量化学试验证实：植物在光下吸收利用定量化学试验证实：植物在光下吸收二氧化碳与放二氧化碳与放出氧气有等体积关系，出氧气有等体积关系，但在此期间但在此期间所增加重量加上释放所增加重量加上释放出氧气重量，超出了所吸收二氧化碳重量。出氧气重量，超出了所吸收二氧化碳重量。索苏尔认为索苏尔认为，多出重量是由水提供。多出重量是由水提供。植物生理学第二版概述第19页n另外，这一时期还明确了另外，这一时期还明确了二氧化碳同化产物是糖和淀粉二氧化碳同化产物是糖和淀粉，光光是推进此过程是推进此过程动力动力；叶片中绿色色素被命名为；叶片中绿色色素被命名为叶绿素叶绿素；不一样光谱成份不一样光谱成份对二氧化碳同化影响得以初步探讨。至此，对二氧化碳同化影响得以初步探讨。至此，植物光合作用概念已初具雏形植物光合作用概念已初具雏形。n德国德国JustusvonLiebig1840年，以植物灰分分析多年试年，以植物灰分分析多年试验结果为依据，在化学在农业及生理学中应用中声称验结果为依据，在化学在农业及生理学中应用中声称:除除碳素碳素来自空气以外，植物体内全部来自空气以外，植物体内全部矿物质矿物质都是从土壤都是从土壤中取得。宣告了中取得。宣告了植物矿质营养学说诞生植物矿质营养学说诞生，确立了植物区分，确立了植物区分于动物自养特征，使争论了两个世纪植物营养起源问题终于动物自养特征，使争论了两个世纪植物营养起源问题终于有了一个比较正确结论。于有了一个比较正确结论。植物生理学第二版概述第20页第二阶段第二阶段 ：植物生理学诞生与成长阶段：植物生理学诞生与成长阶段 18401840年李比希矿质营养学说建立年李比希矿质营养学说建立 1919世世纪纪末末德德国国植植物物生生理理学学家家萨萨克克斯斯和和费费弗弗尔尔两两部植物生理学专著问世部植物生理学专著问世在此期间，在此期间，19世纪三大科学发觉世纪三大科学发觉细胞学说，细胞学说，能量守恒定律和生物进化论陆续确立，有力地能量守恒定律和生物进化论陆续确立，有力地推进了植物生理学发展。推进了植物生理学发展。植物生理学第二版概述第21页n在植物矿质营养研究方面在植物矿质营养研究方面，明确了，明确了植物不能从空气中直接同化氮素植物不能从空气中直接同化氮素，而与豆科植物共生并使之形成根瘤细菌能够固定空气中分子态氮；而与豆科植物共生并使之形成根瘤细菌能够固定空气中分子态氮；法国学者布森格以石英砂和木炭为基质，法国学者布森格以石英砂和木炭为基质，利用矿物盐溶液实现了植利用矿物盐溶液实现了植物无土栽培物无土栽培。n1859年，诺普和年，诺普和费弗尔费弗尔成功使培养在成功使培养在固定配方固定配方配制植物完成了其生配制植物完成了其生活史，使活史，使植物营养研究进入准确化和定量化阶段植物营养研究进入准确化和定量化阶段，为植物必需大量，为植物必需大量元素和微量元素陆续发觉创造了条件，也为元素和微量元素陆续发觉创造了条件，也为农作物施肥农作物施肥奠定了基础。奠定了基础。n在细胞学推进下，在细胞学推进下，费弗尔费弗尔和范特霍夫全方面研究了和范特霍夫全方面研究了渗透现象渗透现象，提出，提出了渗透学说，科学解释了水分进出细胞现象。了渗透学说，科学解释了水分进出细胞现象。n19世纪世纪60年代，俄国季米里亚捷夫证实光合作用所用光就是叶绿素年代，俄国季米里亚捷夫证实光合作用所用光就是叶绿素所吸收光，从而证实所吸收光，从而证实光合作用也遵照能量守恒定律光合作用也遵照能量守恒定律。n在呼吸作用研究方面在呼吸作用研究方面，俄国科学家巴赫、巴拉金等确认，俄国科学家巴赫、巴拉金等确认呼吸作用呼吸作用是是一个一个“生物燃烧生物燃烧”。所释放能量来自呼吸底物氧化。所释放能量来自呼吸底物氧化。n在植物生长发育生理方面在植物生长发育生理方面，达尔文关于，达尔文关于植物运动植物运动研究开辟了植物感研究开辟了植物感应性研究新领域。应性研究新领域。植物生理学第二版概述第22页德国德国Sachs（1832-1897）对植物生长植物生长、蒸腾作用蒸腾作用（transpiration）、光合作用光合作用（chlorophyll,starch）和矿质矿质营养营养作了许多主要试验，促使植物生理学形成一个完整体系。他于1882年编写了植物生理学讲义。德国德国Pfeffer(1845-1920)研究了渗透压渗透压(osmotic pressure)，并于1897年出版了植物生理学，标志着植物生理学作为一门学科诞生。萨克斯，萨克斯，JuliusvonSachs费弗尔（费弗尔（W.Pfeffer）植物生理学第二版概述第23页 萨克斯（萨克斯（Sachs,1882Sachs,1882）植物生理学讲义植物生理学讲义问问世，费弗尔（世，费弗尔（PfefferPfeffer，18971897）植物生理学植物生理学巨巨著出版，才使植物生理学从植物学与农学中脱颖而著出版，才使植物生理学从植物学与农学中脱颖而出，独立成为一门新兴学科。出，独立成为一门新兴学科。植物生理学第二版概述第24页第三阶段：植物生理学发展、分化与壮大阶段第三阶段：植物生理学发展、分化与壮大阶段 2020世纪世纪5050年代开始，植物生理学研究在微观、个体年代开始，植物生理学研究在微观、个体和宏观和宏观3 3个层次上都发生了巨大改变，取得了许多重大个层次上都发生了巨大改变，取得了许多重大突破。突破。n 微观方面微观方面：提出并确定了膜流动镶嵌模型，在双层膜：提出并确定了膜流动镶嵌模型，在双层膜上，执行着诸如电子传递、能量转换、离子吸收、信号上，执行着诸如电子传递、能量转换、离子吸收、信号转导等主要生理功效。转导等主要生理功效。n 光合作用研究中光合作用研究中：CalvinCalvin等于等于2020世纪世纪5050年代采取年代采取1414C C示示踪技术与层析技术相结合，揭开了数十年所不能处理踪技术与层析技术相结合，揭开了数十年所不能处理COCO2 2固定与还原之谜，提出了著名卡尔文循环，即固定与还原之谜，提出了著名卡尔文循环，即C3C3光合碳光合碳循环。循环。6060年代以后年代以后C C4 4、CAMCAM路径与光呼吸陆续发觉把光合路径与光呼吸陆续发觉把光合作用研究推向了崭新阶段。作用研究推向了崭新阶段。植物生理学第二版概述第25页n 植物生长发育生理方面植物生长发育生理方面：成功地使：成功地使植物组织、细胞核原植物组织、细胞核原生质体在离体培养条件下经过脱分化和再分化成长为新植生质体在离体培养条件下经过脱分化和再分化成长为新植物个体。物个体。这一成就不但证实了植物细胞全能性，而且为植这一成就不但证实了植物细胞全能性，而且为植物细胞工程和基因工程大发展创造了条件。物细胞工程和基因工程大发展创造了条件。20 20世纪世纪4040和和5050年代相继发觉了植物光周期现象和控制光年代相继发觉了植物光周期现象和控制光周期现象色素蛋白复合体周期现象色素蛋白复合体光敏色素光敏色素（几十种）。（几十种）。从从2020世纪世纪3030年代首次确定生长素分子结构以来，已陆续年代首次确定生长素分子结构以来，已陆续确定了确定了6 6种公认植物激素种公认植物激素和和1010种内源生长物质。种内源生长物质。n 植物逆境生理方面植物逆境生理方面：生物膜生物膜组成、结构和功效与植物抗组成、结构和功效与植物抗逆性关系；逆境条件下逆性关系；逆境条件下活性氧活性氧伤害和活性氧去除系统与植伤害和活性氧去除系统与植物抗逆性；植物热激蛋白及其它物抗逆性；植物热激蛋白及其它逆境蛋白逆境蛋白合成及功效等。合成及功效等。另外，还可经过抗逆性相关另外，还可经过抗逆性相关基因转移和改造基因转移和改造，培育出大量，培育出大量抗逆性强作物新种质。抗逆性强作物新种质。植物生理学第二版概述第26页n 来自分子生物学严峻挑战：来自分子生物学严峻挑战：20 20世纪世纪8080年代以来，分子生物学快速发展，已经使植物年代以来，分子生物学快速发展，已经使植物生理学面貌发生了巨大改变。甚至能够认为，植物生理学生理学面貌发生了巨大改变。甚至能够认为，植物生理学已经进入了分子植物生理学阶段。已经进入了分子植物生理学阶段。20 20世纪末，模式植物世纪末，模式植物拟南芥拟南芥已经完成了已经完成了全基因组测序全基因组测序，是当代植物生理学研究划时代事件。人们能够经过对模式是当代植物生理学研究划时代事件。人们能够经过对模式植物基因功效研究，对作物对应基因进行遗传操作，取得植物基因功效研究，对作物对应基因进行遗传操作，取得作物新种植。近些年，作物新种植。近些年，高粱、水稻、杨树、苹果、葡萄、高粱、水稻、杨树、苹果、葡萄、番木瓜番木瓜等植物全基因组也已经完成了测序。等植物全基因组也已经完成了测序。在全基因组测序完成后，急需处理问题就是在全基因组测序完成后，急需处理问题就是指导这些基因功效，于是以功效基因判定为目指导这些基因功效，于是以功效基因判定为目标标功效基因组学功效基因组学和以基因表示蛋白质产物为研和以基因表示蛋白质产物为研究对象究对象蛋白质组学蛋白质组学便应运而生。便应运而生。植物生理学第二版概述第27页n 植物整体研究方面：器官间物质与信息传递研究正成为新热点。植物整体研究方面：器官间物质与信息传递研究正成为新热点。n 关于物质由关于物质由源端装入源端装入和和库端卸出库端卸出机理，关于机理，关于源库之间信息交换源库之间信息交换机理，机理，关于物质与信息交换高速公路关于物质与信息交换高速公路维管束结构与功效维管束结构与功效研究（韧皮部运输研究（韧皮部运输mRNAmRNA），都已取得了令人瞩目标成就。这些研究不但对于农业生产中），都已取得了令人瞩目标成就。这些研究不但对于农业生产中增加产品器官产量含有主要意义，而且也预示着理论上新突破。增加产品器官产量含有主要意义，而且也预示着理论上新突破。n 根系与地上部分根系与地上部分研究。如一些植物根系能够感知地上部分铁、锌等研究。如一些植物根系能够感知地上部分铁、锌等营养元素亏缺信号，从而经过调整其代谢，向根际土壤中分泌大量有营养元素亏缺信号，从而经过调整其代谢，向根际土壤中分泌大量有机酸等分泌物，以加强土壤中难溶性元素溶解和吸收。这些分泌物还机酸等分泌物，以加强土壤中难溶性元素溶解和吸收。这些分泌物还会对根际微生物和相邻其它植物产生微妙影响。会对根际微生物和相邻其它植物产生微妙影响。n 在宏观领域在宏观领域，植物生理学研究还与，植物生理学研究还与生态学及环境科学生态学及环境科学相结合，相结合，形成了一些新边缘学科，如形成了一些新边缘学科，如植物生理生态学植物生理生态学、植物环境生理学植物环境生理学等，主等，主要研究植物生长发育和生理特征对各种环境条件响应等要研究植物生长发育和生理特征对各种环境条件响应等。植物生理学第二版概述第28页从事植物生理学研究大有可为从事植物生理学研究大有可为 诺贝尔化学奖：诺贝尔化学奖：1915年年威尔斯泰特（德国人）威尔斯泰特（德国人）R.MWillstter从事植物色素（叶绿素）研究从事植物色素（叶绿素）研究；1930年年非舍尔（德国人）非舍尔（德国人）HansFischer从事血红素和叶绿素从事血红素和叶绿素性质及结构方面研究性质及结构方面研究；1961年年卡尔文（美国人）卡尔文（美国人）Calvin研究研究光合作用光合作用C-3循环；循环；1988年年戴森霍弗戴森霍弗JDeisenhofer、胡伯尔、胡伯尔RHuber、米歇尔米歇尔HMichel（德国人）（德国人）分析了分析了光合作用光合作用反应中心三维结构。反应中心三维结构。植物生理学第二版概述第29页 我国植物生理院士：钱崇澍我国植物生理院士：钱崇澍我国植物生理院士：钱崇澍我国植物生理院士：钱崇澍19551955、李继侗、李继侗、李继侗、李继侗19551955、罗宗洛、罗宗洛、罗宗洛、罗宗洛19551955、汤佩松、汤佩松、汤佩松、汤佩松19551955殷宏章殷宏章殷宏章殷宏章19551955娄成后娄成后娄成后娄成后19801980沈允钢沈允钢沈允钢沈允钢19801980阎隆飞阎隆飞阎隆飞阎隆飞19911991施教耐施教耐施教耐施教耐19911991匡廷云匡廷云匡廷云匡廷云19951995许智宏许智宏许智宏许智宏19971997陈晓亚陈晓亚陈晓亚陈晓亚赵进东赵进东赵进东赵进东武维华武维华武维华武维华 华人华人华人华人杨祥发杨祥发杨祥发杨祥发国际著名植物生理学家、美国科学院院国际著名植物生理学家、美国科学院院国际著名植物生理学家、美国科学院院国际著名植物生理学家、美国科学院院士、士、士、士、19921992年年年年WOLFWOLF农学奖得主、原中国台湾中研院副农学奖得主、原中国台湾中研院副农学奖得主、原中国台湾中研院副农学奖得主、原中国台湾中研院副院长。在乙烯合成方面做出重大贡献。院长。在乙烯合成方面做出重大贡献。院长。在乙烯合成方面做出重大贡献。院长。在乙烯合成方面做出重大贡献。植物生理学第二版概述第30页三、植物生理学与生产实践三、植物生理学与生产实践 植物生理学是合理农业基础。植物生理学是合理农业基础。指导农业生指导农业生产，为作物栽培以及改良和培育作物新品种提产，为作物栽培以及改良和培育作物新品种提供理论依据。供理论依据。（一）（一）与农作物生产与农作物生产植物生理学第二版概述第31页 1.1.作物产量形成与高产理论：为作物高产作物产量形成与高产理论：为作物高产优质高效提供理论依据和办法；优质高效提供理论依据和办法；作物产量归根结底来自光合作用，与光合作物产量归根结底来自光合作用，与光合面积、光合时间、光合效率、光合产物消耗与面积、光合时间、光合效率、光合产物消耗与光合产物分配五个原因相关。光合产物分配五个原因相关。“绿色革命绿色革命”改良稻麦品种主要特点是：改良稻麦品种主要特点是：矮矮秆或半矮秆、株型紧凑、叶片直立、耐肥性强秆或半矮秆、株型紧凑、叶片直立、耐肥性强等特点。等特点。这些特征处理了在高肥水条件下保持群体良这些特征处理了在高肥水条件下保持群体良好透光性能、稳定结构和容纳更多光合面积等问题。好透光性能、稳定结构和容纳更多光合面积等问题。植物生理学第二版概述第32页n填补填补光合作用两大光合作用两大“漏洞漏洞”（一是（一是“光合午休光合午休”，二是产，二是产量形成期叶片功效过早衰退），能量形成期叶片功效过早衰退），能提升作物产量提升作物产量。近。近年来我国育成作物高产品种和杂交种多半含有光和功年来我国育成作物高产品种和杂交种多半含有光和功效期长和耐强光特征。效期长和耐强光特征。植物生理学第二版概述第33页 2.2.环境生理与作物抗逆性环境生理与作物抗逆性：主要表达在为栽培、育：主要表达在为栽培、育种（包含基因工程育种）等方面提升作物抗逆性、减轻种（包含基因工程育种）等方面提升作物抗逆性、减轻逆境造成损失提供理论基础和可行路径。逆境造成损失提供理论基础和可行路径。3.3.植物生理学与育种学相结合作物生理育种、品植物生理学与育种学相结合作物生理育种、品质育种，为改良和培育作物新品种提供理论基础。质育种，为改良和培育作物新品种提供理论基础。植物生理学第二版概述第34页3.设施农业中作物生理学设施农业中作物生理学：设施农业中一系列问：设施农业中一系列问题都与植物生理学相关，已经有些人就棚内作物题都与植物生理学相关，已经有些人就棚内作物耐阴性、抗寒性、抗热性、抗病性以及耐阴性、抗寒性、抗热性、抗病性以及CO2加富加富等展开了一系列研究。等展开了一系列研究。植物生理学第二版概述第35页（二）（二）与生态环境保护与生态环境保护研究培育新植被研究培育新植被保护濒危植物保护濒危植物利用基因工程改造植物适应环境利用基因工程改造植物适应环境植物生理学第二版概述第36页（三）与医药关系（三）与医药关系植物作为生物反应器植物作为生物反应器，将编码某药品基因转入植物某器，将编码某药品基因转入植物某器官，最终收获目标产物。官，最终收获目标产物。优点优点：1.廉价性，植物种植系统简单易行；廉价性，植物种植系统简单易行；2.安全性，安全性，植物是人类食品起源之一；植物是人类食品起源之一；3.植物是真核生物加工修饰系植物是真核生物加工修饰系统；统；4.经济实用，不需要进行蛋白提取等过程，而制结果经济实用，不需要进行蛋白提取等过程，而制结果汁、干粉等加工工艺产品。汁、干粉等加工工艺产品。自从自从1990年年Curtiss等用烟草表示突变链球菌株表面蛋白等用烟草表示突变链球菌株表面蛋白抗原抗原SpaA，到，到Mason等（等（1992）利用转基因植物生产乙肝）利用转基因植物生产乙肝抗原蛋白（抗原蛋白（HBsAg），试验技术发展为利用植物作为生物），试验技术发展为利用植物作为生物反应器提供了新思绪。如，利用黄瓜作为生物反应器生产反应器提供了新思绪。如，利用黄瓜作为生物反应器生产SOD化装品、抗腹泻口服疫苗生产等。化装品、抗腹泻口服疫苗生产等。植物生理学第二版概述第37页（四）（四）与食品贮藏加工关系与食品贮藏加工关系呼吸作用产生乙烯，乙烯促进果蔬衰老。呼吸作用产生乙烯，乙烯促进果蔬衰老。常规方法：低温、干燥、缺氧常规方法：低温、干燥、缺氧 如气调保鲜库：它既能控制库内温度、湿度，如气调保鲜库：它既能控制库内温度、湿度，又能控制库内氧气、二氧化碳、乙烯等气体含量，又能控制库内氧气、二氧化碳、乙烯等气体含量，经过控制贮藏环境气体成份来抑制水果蔬菜生理经过控制贮藏环境气体成份来抑制水果蔬菜生理活性，使库内水果蔬菜处于休眠状态。活性，使库内水果蔬菜处于休眠状态。转入反义转入反义ACCACC酶基因，抑制乙烯合成延长货价寿酶基因，抑制乙烯合成延长货价寿命。命。植物生理学第二版概述第38页教材与参考书教材：教材：植物生理学，王植物生理学，王忠忠主编，中国农业主编，中国农业出版社，出版社，参考教材：参考教材：1.植物生理学，武维华主编，科学出版社，植物生理学，武维华主编，科学出版社，2.植物生理学，潘瑞志植物生理学，潘瑞志主编，高等教育出版主编，高等教育出版社，社，植物生理学第二版概述第39页植物生理学第二版概述第40页思索题：思索题：1.1.植物生理学主要研究内容是什么？植物生理学主要研究内容是什么？2.2.植物生理学发展大致经历了哪三个阶段？植物生理学发展大致经历了哪三个阶段？3.3.植物生理学与生产实践关系主要表现在哪些方植物生理学与生产实践关系主要表现在哪些方面？举例说明植物生理学研究结果对生产实践面？举例说明植物生理学研究结果对生产实践指导作用？指导作用？植物生理学第二版概述第41页