植物生理学教案绪论

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1、植物生理学PlantPhysiology罗充教授贵州师范大学生命科学科学学院SchoolofLifeSciencesGuizhouNormalUniversityProfessorLUOCHONGgzluochong@sina.com.cnTel:13984086955QQ:562336419绪论一、植物生理学的研究内容和任务植物生理学（plantphysiology）是研究植物生命活动规律及其与外界环境相互关系的一门科学。植物生理学以高等绿色植物为主要研究对象，以揭示自养生物的生命现象本质及其与外界条件相互关系，并为生产实际服务作为

2、主要任务。发展趋势：横向：整体→→→器官→→→细胞→→→分子水平纵向：个体→→→群体→→→生态→→→生物圈研究内容：细胞生理：代谢生理：生长发育生理：逆境生理：植物生理的分子基础和生产应用：绿色植物--------------“天然超级化工厂”各种外部信号影响植物的生长发育二、植物生理学的产生和发展植物生理学是一门实验性科学，它是从植物学这门古老的科学中分化而来的。肉眼的观察记载感性认识生产劳动中→→→→→→理论经验的积累植物生理学的发展大致经历了以下三个阶段：第一阶段：植物生理学的孕育阶段1627年荷兰人凡·海尔蒙（J.B.vanH

3、elmont）做柳枝实验开始，直到19世纪40年代德国化学家李比希（J.vonLiebig）创立植物矿质营养(minerralnutrient)学说为止，共经历了200多年的时间。植物生理学孕育的阶段是从探讨植物营养和植物体内汁液流动问题开始的。1771年，氧的发现者英国的普里斯特利（J.Priestley）才发现绿色植物有净化空气的作用，他把老鼠放在密闭的玻璃钟罩里，不久老鼠便窒息而死，其中的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，钟罩里的空气能重新恢复助燃能力并支持老鼠的生存。荷兰科学家英根浩兹（JanIngenh

4、ousz）就这些矛盾的结果进行了一系列实验，于1779年指出：植物只有在光下才有净化空气的作用，并且只有植物的绿色部分才具备这种能力；在黑暗中，植物与动物一样，也能使空气变坏。19世纪初，瑞士植物生理学家索苏尔（deSaussure）利用定量化学实验证明，植物在光下吸收的二氧化碳与放出的氧气有等体积关系，但在此期间所增加的重量加上释放出的氧气重量，超过了所吸收的二氧化碳重量，索苏尔认为，多余的重量是由水提供的。此外，这一时期还明确了二氧化碳同化的产物是糖和淀粉；光是推动此过程的动力；将叶片中的绿色色素命名为叶绿素（chlorophyl

5、l）；初步探讨了不同光谱成分对二氧化碳同化的影响。至此，关于植物光合作用的概念已初具雏形。1840年，德国化学家李比希以植物灰分分析的多年实验结果为依据，在他的著作《化学在农业及生理学中的应用》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，植物体内所有的矿物质都是从土壤中取得的。这些结论宣布了植物矿质营养学说的诞生，确立了植物区别于动物的“自养”特性，使争论了两个世纪的植物营养来源问题终于有了一个正确的结论。第二阶段：植物生理学诞生与成长的阶段这一阶段从1840年李比希矿质营养学说的建立到19世纪末德国植

6、物生理学家萨克斯（J.Sachs）和他的学生费弗尔（W.Pfeffer）所著的两部植物生理学专著问世为止，经过了约半个世纪的时间。在此期间，19世纪三大科学发现——细胞学说、能量守恒定律和生物进化论陆续确立，有力地推动了植物生理学的发展。在植物矿质营养的研究方面，明确了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的细菌则可固定空气中的分子态氮。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的无土培养；1859年，诺普（Knop）和费弗尔成功地使培养在按固定配方配制的

7、营养液中的植物完成了其生活史，使植物营养研究进入了精确化和定量化阶段，为植物必需的大量元素和微量元素的陆续发现创造了条件，也为农作物施肥奠定了理论基础。在细胞学说的推动下，费弗尔开展了植物原生质特性的研究，他和范特霍夫（J.H.van'tHoff）全面研究了渗透现象，提出了渗透学说，科学地解释了水分进出细胞的现象。萨克斯，J.vonJuliusvonSachs(1832～1897)费弗尔（W.Pfeffer）在能量守恒定律确定之后，迈耶（R.Meyer，1845)认为光合作用也服从这一定律，光合作用产物中积累的能量就是由日光能转化而来

8、，因此，光合作用的本质就是将光能转化为化学能，但他未能用实验证明这种设想19世纪60年代，俄国著名植物生理学家季米里亚捷夫（Тимириязев）用自行设计的仪器对叶绿素的吸收光谱进行了比较精密的研究，证明光合作用所利用