《植物生理學(xué)》主講：劉建劉建博士，講師，碩士生導(dǎo)師2016年獲福建農(nóng)林大學(xué)校杰出青年科研人才計(jì)劃項(xiàng)目資助。已發(fā)表SCI論文10多篇。學(xué)科：生態(tài)學(xué)（生物科學(xué)系）研究方向：1．PI3K在植物中的功能機(jī)制研究2．植物營(yíng)養(yǎng)與抗逆微藻生物技術(shù)

Tel-mail：liujian_tony@163.com(1)JianLiu,YingbinJi,JinyuChai,JunZhou,DaXing,Phosphatidylinositol3-kinasepromotesV-ATPaseactivationandvacuolaracidificationanddelaysmethyljasmonate-inducedleafsenescence,PlantPhysiology,2016,170(3):1714-1731.(2)HuiyingZhang,RensenZeng,DaoyiChen#,JianLiu#,ApivotalroleofvacuolarH+-ATPaseinregulationoflipidproductioninPhaeodactylumtricornutum.ScientificReports,2016,6.doi:10.1038/srep31319(Correspondingauthors).(3)JianLiu,JunZhou,DaXing,Apivotalroleofphosphatidylinositol3-kinaseindelayingofmethyljasmonate-inducedleafsenescence,PlantSignaling&Behaviour,2016,11(6).(4)JianLiu,ZheLi,DaXing,DetectionofalternativeoxidaseexpressioninprotoplastofArabidopsisthalianatreatedwithaluminium,Bio-Protocol.2015,5(13).(5)JianLiu*,ZheLi*,YongqiangWang,DaXing,OverexpressionofALTERNATIVEOXIDASE1aalleviatesmitochondria-dependentprogrammedcelldeathinducedbyaluminumphytotoxicityinArabidopsis,JournalofExperimentalBotany,2014,65(15):4465-4478.(6)JianLiu,YinbinJi,JinyuChai,AizhenSun,Mechanismstudyofphosphatidylinositol3-kinaseinregulationofseedgerminationinrice,ActaLaserBiologySinica,2013,22(4):306-311.(7)JianLiu,JunZhou,DaXing,Phosphatidylinositol3-kinaseplaysavitalroleinregulationofriceseedvigorviaalteringNADPHoxidaseactivity,PLoSONE,2012,7(3):e33817.doi:10.1371/journal.pone.0033817.(8)LuTang,AijunYao,MingYuan,YetaoTang,JianLiu,XiLiu,RongliangQiu,Transcriptionalup-regulationofgenesinvolvedinphotosynthesisoftheZn/CdhperaccumulatorSedumalfrediiinresponsetozincandcadmium,Chemosphere,2016,164:190-200.(9)YingbinJi,JianLiu,DaXing,Lowconcentrationsofsalicylicaciddelaymethyljasmonate-inducedleafsenescencebyup-regulatingnitricoxidesynthaseactivity,JournalofExperimentalbotany,2016,doi:10.1093/jxb/erw280.(10)YushangZhang,JianLiu,JinyuChai,DaXing,Mitogen-activatedproteinkinase6mediatesnucleartranslocationofORE3topromoteORE9geneexpressioninmethyljasmonate-inducedleafsenescence,JournalofExperimentalBotany,2016,67(1):83-94.(11)JunZhou,LizhangZeng,JianLiu,DaXing,Manipulationofthexanthophyllcycleincreasesplantsusceptibilitytosclerotiniasclerotiorum,PLOSPathogens,2015,11:5.(12)TingtingChai,JunZhou,JianLiu,DaXing,LSD1andHY5antagonisticallyregulateredlightinduced-programmedcelldeathinArabidopsis,FrontiersinPlantScience,2015,6:292.(13)JinyuChai,JianLiu,JunZhou,DaXing,Mitogen-activatedproteinkinase6regulatesNPR1geneexpressionandactivationduringleafsenescenceinducedbysalicylicacid,JournalofExperimentalBotany,2014,65(22):6513-6528.課前自主預(yù)習(xí)課上重點(diǎn)講授課后鞏固復(fù)習(xí)教學(xué)模式考核方法總成績(jī)100%出勤考核10%平時(shí)小測(cè)10%考試分?jǐn)?shù)80%緒論

一、植物生理學(xué)的定義和研究?jī)?nèi)容二、植物生理學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展三、植物生理學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐四、怎樣學(xué)好植物生理學(xué)？目的要求:通過(guò)緒論學(xué)習(xí)使學(xué)生了解植物生理學(xué)的定義、研究范疇和內(nèi)容，了解植物生理學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展歷史以及與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系。本章重點(diǎn)：植物生理學(xué)的研究?jī)?nèi)容、發(fā)展簡(jiǎn)史及其和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系(一)植物生理學(xué)的定義植物生理學(xué)(plantphysiology)：研究植物生命活動(dòng)規(guī)律及其與環(huán)境相互關(guān)系、揭示植物生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)。一、植物生理學(xué)的定義和研究?jī)?nèi)容

緒論(2學(xué)時(shí))Ⅰ細(xì)胞生理第1章植物細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)與功能（自學(xué)）

第2章植物的水分生理（4學(xué)時(shí)）第3章植物的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)（4學(xué)時(shí)）Ⅱ代謝生理第4章植物的光合作用（10學(xué)時(shí)）第5章植物的呼吸作用（4學(xué)時(shí)）第6、7、8章同化物質(zhì)運(yùn)輸、分配（自學(xué)）

生長(zhǎng)物質(zhì)（6學(xué)時(shí)）與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（4學(xué)時(shí)）

第9、10章植物的生長(zhǎng)、生殖生理（8學(xué)時(shí)）Ⅲ生長(zhǎng)發(fā)育生理第11章植物的成熟和衰老生理（4學(xué)時(shí)）Ⅳ環(huán)境生理第12章植物的逆境生理（4學(xué)時(shí)）Ⅴ植物生理學(xué)的分子基礎(chǔ)和應(yīng)用植物生理學(xué)目錄(二)植物生理學(xué)的研究目標(biāo)高等植物和低等植物(三)植物生理學(xué)的研究?jī)?nèi)容生長(zhǎng)發(fā)育與形態(tài)建成物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)化信息傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1．生長(zhǎng)發(fā)育與形態(tài)建成細(xì)胞數(shù)目增加、體積擴(kuò)大而導(dǎo)致的植物體積和質(zhì)量的增加（生長(zhǎng)）。新器官的不斷出現(xiàn)帶來(lái)的一系列肉眼可見(jiàn)的形態(tài)變化，即形態(tài)建成（發(fā)育）。（種子萌發(fā)，根、莖、葉的生長(zhǎng)，開(kāi)花、結(jié)實(shí)、衰老、死亡）2．物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)化物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)化又緊密聯(lián)系，構(gòu)成統(tǒng)一的整體，統(tǒng)稱為代謝(metabolism)。水分的吸收、運(yùn)輸與散失；礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收、同化與利用；光合作用；呼吸作用；有機(jī)物的轉(zhuǎn)化、運(yùn)輸與分配等。3．信息傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)感知做出反應(yīng)傳遞信息傳遞：主要指物理或化學(xué)信號(hào)在器官間或細(xì)胞間的傳輸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：則主要指細(xì)胞內(nèi)外的信號(hào)，通過(guò)細(xì)胞的轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锷矸磻?yīng)的過(guò)程。外界信號(hào)刺激(紅光、低溫、重力、觸摸、植物激素等)胞內(nèi)Ca2+濃度上升,達(dá)到閾值(10-6mol/L)Ca2+與CaM結(jié)合,活化CaM活化的CaM與酶結(jié)合,酶活化,引起生理生化反應(yīng)Liuetal.,2012PLOSONELiuetal.,2016PlantPhysiology二、植物生理學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展第一階段植物生理學(xué)的孕育階段第二階段第三階段植物生理學(xué)的誕生與成長(zhǎng)階段植物生理學(xué)的發(fā)展、分化與壯大階段第一階段：植物生理學(xué)的孕育階段這一階段從1627年荷蘭人凡·海爾蒙（J.B.vanHelmont）做柳枝實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，直到19世紀(jì)40年代德國(guó)化學(xué)家李比希（J.vonLiebig）創(chuàng)立植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)

(mineralnutrient)學(xué)說(shuō)為止，共經(jīng)歷了200多年的時(shí)間。凡·海爾蒙（J.B.vanHelmont）做柳枝實(shí)驗(yàn)(1627)植物獲得的物質(zhì)只是來(lái)源于水。123英國(guó)科學(xué)家普里斯特利的實(shí)驗(yàn)（1771年）普里斯特利指出：植物可以更新空氣。黑暗光下太陽(yáng)

荷蘭科學(xué)家英格豪斯的實(shí)驗(yàn)（1779）直到1785年發(fā)現(xiàn)空氣組成后,人們才明白植物在光下釋放了氧氣。光照是這一實(shí)驗(yàn)成功的必要條件?。?！從1840年李比希礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)

的建立到19世紀(jì)末德國(guó)植物生理學(xué)家薩克斯(J.Sachs)和他的學(xué)生費(fèi)弗爾(W.Pfeffer)所著的兩部植物生理學(xué)專著問(wèn)世為止，經(jīng)過(guò)了約半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。1882年，薩克斯，《植物生理學(xué)講義》1904年，費(fèi)弗爾，《植物生理學(xué)》第二階段：植物生理學(xué)誕生與成長(zhǎng)階段

此階段的成果：（1）Saches和Knop（1860）無(wú)土栽培方法的創(chuàng)始；生物固氮問(wèn)題；肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。土壤營(yíng)養(yǎng)和空氣營(yíng)養(yǎng)概念的建立。（2）Pfeffer和VantHoff（1877）提出水分進(jìn)出細(xì)胞的滲透學(xué)說(shuō)。（3）Darwin（1859）向性運(yùn)動(dòng)，生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)。（4）Garner和Allard（1920）植物光周期現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)發(fā)育生理學(xué)的迅速發(fā)展。第三階段：植物生理學(xué)發(fā)展、分化與壯大階段微觀方面，細(xì)胞膜的“流動(dòng)鑲嵌”模型：

以類脂為主要成分構(gòu)成的雙層膜上鑲嵌著各種功能蛋白，執(zhí)行著諸如電子傳遞、能量轉(zhuǎn)換、離子吸收、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等重要生理功能。20世紀(jì)以來(lái)，特別是50年代以來(lái)，植物生理學(xué)的研究在微觀、個(gè)體

和宏觀

三個(gè)層次上都發(fā)生了巨大的變化，獲得了許多重大突破?？栁?M.Calvin)于50年代利用14C示蹤和紙上層析兩種技術(shù)，揭示了光合作用中CO2的同化歷程,提出了著名的卡爾文循環(huán)，即“光合碳循環(huán)”。

卡爾文及其研究光合藻類CO2固定的儀器裝置60年代以后，又發(fā)現(xiàn)了C4類型、景天科酸代謝(CAM)和光呼吸作用。在空間跨度上，電子顯微鏡和X-射線衍射技術(shù)的應(yīng)用，使人們的視野逐步從細(xì)胞水平深入到亞細(xì)胞水平，進(jìn)而深入到生物膜和生物大分子空間三維結(jié)構(gòu)的水平，弄清了光合膜上許多功能性色素蛋白復(fù)合體的三維立體結(jié)構(gòu)，將結(jié)構(gòu)與功能的研究推向了微觀世界。PSII蛋白復(fù)合體結(jié)構(gòu)在植物生長(zhǎng)發(fā)育生理方面，成功地使植物組織、細(xì)胞和原生質(zhì)體在離體培養(yǎng)條件下通過(guò)脫分化和再分化成長(zhǎng)為新的植物個(gè)體，證明了植物細(xì)胞的“全能性”，為植物細(xì)胞工程和基因工程的大力發(fā)展創(chuàng)造了條件。

植物生理學(xué)的發(fā)展特點(diǎn)1、研究層次越來(lái)越寬廣微觀上:細(xì)胞水平和分子水平；宏觀：從個(gè)體水平到種群，群落水平。2、學(xué)科之間相互滲透遺傳生理；發(fā)育生理；營(yíng)養(yǎng)生理；環(huán)境生理；生態(tài)生理等。3、理論聯(lián)系實(shí)踐4、研究手段現(xiàn)代化

植物生理學(xué)相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)

Wilstatter(1915):純化葉綠素并闡明其結(jié)構(gòu)。Fischer(1930s):葉綠素化學(xué)。

Calvin(1961):闡明光合碳循環(huán)。

Woodward(1965):合成葉綠素分子。Mitchell(1978):ATP合成-化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)。Deisenhofer等(1988):闡明光合細(xì)菌反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)。Marcus(1992):生命體系（包括光合作用）的電子傳遞鏈。Boyer,WalkerandSkou(1997):ATP合酶的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理。中國(guó)植物科學(xué)若干領(lǐng)域重要研究進(jìn)展

1.植物抗性與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

2.植物發(fā)育與生殖3.蛋白組、基因組和基因進(jìn)化

4.光合作用和碳循環(huán)

5.植物激素與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)6.蛋白降解、RNA代謝與DNA修飾

7.細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)與離子平衡

8.環(huán)境脅迫與適應(yīng)機(jī)制

9.植物生態(tài)與系統(tǒng)進(jìn)化

三、植物生理學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐（一）作物產(chǎn)量形成與高產(chǎn)理論（二）環(huán)境生理與作物抗逆性（三）設(shè)施農(nóng)業(yè)中的作物生理學(xué)（四）植物生理學(xué)與育種學(xué)相結(jié)合——作物生理育種植物工廠1、必須認(rèn)真閱讀教材，掌握好基本概念、理論、試驗(yàn)證據(jù)和背景，學(xué)會(huì)應(yīng)用理論知識(shí)分析農(nóng)業(yè)上存在的問(wèn)題。--要求做到課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)，及時(shí)完成當(dāng)天作業(yè)。

2、閱讀植物生理學(xué)有關(guān)刊物—《植物生理學(xué)通訊》、《植物生理學(xué)與分子生物學(xué)報(bào)》；學(xué)會(huì)查閱國(guó)內(nèi)外科技文獻(xiàn)，注意了解學(xué)科發(fā)展的新成就，新動(dòng)向。

3、注重實(shí)驗(yàn)

4、理論聯(lián)系實(shí)際

四、怎樣學(xué)好植物生理學(xué)?

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