李合生植物生理學(xué)緒論

1、衛(wèi)星圖片中國(guó)地圖衛(wèi)星圖片中國(guó)地圖環(huán)境危機(jī)環(huán)境危機(jī)江山多嬌江山多嬌吃葷的植物 豬籠草Nepenthes mirabilis (Lour.) Druce 豬籠草在自然界豬籠草常常平臥生長(zhǎng)，葉的構(gòu)造復(fù)雜，分葉柄，葉身和卷須，卷須尾部擴(kuò)大并反卷形成瓶狀，可捕食昆蟲(chóng)。豬籠草具有總狀花序，開(kāi)綠色或紫色小花。 豬籠草葉頂?shù)钠繝铙w是捕食昆蟲(chóng)的工具。瓶狀體開(kāi)口邊緣和瓶蓋復(fù)面能分泌蜜汁，引誘昆蟲(chóng)。瓶口光滑，待昆蟲(chóng)滑落瓶?jī)?nèi)，被瓶底分泌的液體淹死，并分解蟲(chóng)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，逐漸消化吸收。有趣性有趣性會(huì)運(yùn)動(dòng)的植物 白睡蓮Nymphaea alba Linn 隨著太陽(yáng)落下花朵會(huì)漸漸關(guān)閉 含羞草Mimosa pudica Lin

2、n 含羞草在受到外界觸動(dòng)時(shí)，葉會(huì)下垂，小葉片合閉 舞 草Desmodium gyrans (Linn.) DC舞草屬豆科，舞草屬當(dāng)人們對(duì)它講話或唱歌，小葉片會(huì)左右舞動(dòng)，宛如小草聽(tīng)到你的聲音翩翩起舞 植物的化學(xué)武器植物的化學(xué)武器 競(jìng)爭(zhēng)陽(yáng)光營(yíng)養(yǎng)水生物防治 次生代謝次生代謝我是個(gè)打球我是個(gè)打球的，我不的，我不學(xué)可以嗎？學(xué)可以嗎？緒緒 論論一、植物生理學(xué)的定義與內(nèi)容一、植物生理學(xué)的定義與內(nèi)容( (一一) )植物生理學(xué)的定義植物生理學(xué)的定義 植物生理學(xué)植物生理學(xué)(plant physiology)是研究植物生命活動(dòng)規(guī)律、揭示是研究植物生命活動(dòng)規(guī)律、揭示植物生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)。植物生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)。(

3、(二二) ) 植物生理學(xué)的內(nèi)容植物生理學(xué)的內(nèi)容1.1.生長(zhǎng)發(fā)育與形態(tài)建成生長(zhǎng)發(fā)育與形態(tài)建成2.2.物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)化物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)化3.3.信息傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信息傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 1 1生長(zhǎng)發(fā)育與形態(tài)建成生長(zhǎng)發(fā)育與形態(tài)建成 生長(zhǎng)發(fā)育（生長(zhǎng)發(fā)育（growth and development）是植物生命活動(dòng)的）是植物生命活動(dòng)的外在表現(xiàn)外在表現(xiàn)，它主要包括了兩個(gè)方面：一是由于細(xì)胞數(shù)目的增，它主要包括了兩個(gè)方面：一是由于細(xì)胞數(shù)目的增加、細(xì)胞體積的擴(kuò)大而導(dǎo)致的植物加、細(xì)胞體積的擴(kuò)大而導(dǎo)致的植物體積和重量的增加體積和重量的增加；二是；二是由于新器官的不斷出現(xiàn)帶來(lái)的一系列肉眼可見(jiàn)的由于新器官的不斷出現(xiàn)帶來(lái)的

4、一系列肉眼可見(jiàn)的形態(tài)變化形態(tài)變化，即形態(tài)建成即形態(tài)建成(morphogenesis），包括從種子萌發(fā)，根、莖、），包括從種子萌發(fā)，根、莖、葉的生長(zhǎng)，直到開(kāi)花、結(jié)實(shí)、衰老、死亡的全過(guò)程。葉的生長(zhǎng)，直到開(kāi)花、結(jié)實(shí)、衰老、死亡的全過(guò)程。 人類對(duì)植物生命活動(dòng)的認(rèn)識(shí)正是從對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育的觀察人類對(duì)植物生命活動(dòng)的認(rèn)識(shí)正是從對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育的觀察和描述開(kāi)始的，所謂和描述開(kāi)始的，所謂“春華秋實(shí)春華秋實(shí)”，“春發(fā)、夏長(zhǎng)、秋收、春發(fā)、夏長(zhǎng)、秋收、冬藏冬藏”等等，便是人類對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律直觀認(rèn)識(shí)的寫等等，便是人類對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律直觀認(rèn)識(shí)的寫照。照。2 2物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)化物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)化 代謝過(guò)程歸根結(jié)底是運(yùn)行于植

5、物體內(nèi)的一系列生物化代謝過(guò)程歸根結(jié)底是運(yùn)行于植物體內(nèi)的一系列生物化學(xué)和生物物理的變化，而生長(zhǎng)發(fā)育則是代謝作用的綜合表學(xué)和生物物理的變化，而生長(zhǎng)發(fā)育則是代謝作用的綜合表現(xiàn)和最終結(jié)果。代謝作用是生命的基礎(chǔ)，代謝一旦停止，現(xiàn)和最終結(jié)果。代謝作用是生命的基礎(chǔ)，代謝一旦停止，生命也就不復(fù)存在，生長(zhǎng)發(fā)育更無(wú)從談起。某些代謝環(huán)節(jié)生命也就不復(fù)存在，生長(zhǎng)發(fā)育更無(wú)從談起。某些代謝環(huán)節(jié)如果發(fā)生重大變化或遭到破壞，也必然會(huì)影響到生長(zhǎng)發(fā)育如果發(fā)生重大變化或遭到破壞，也必然會(huì)影響到生長(zhǎng)發(fā)育。 植物體內(nèi)赤霉素合成發(fā)生障礙，因而莖不能正常生長(zhǎng)，植物體內(nèi)赤霉素合成發(fā)生障礙，因而莖不能正常生長(zhǎng)，變?yōu)樽優(yōu)椤鞍桶汀?；蘋果樹(shù)缺

6、少微量元素鋅，便會(huì)影響生長(zhǎng)；蘋果樹(shù)缺少微量元素鋅，便會(huì)影響生長(zhǎng)素的生物合成，使新生葉不能展開(kāi)，發(fā)生素的生物合成，使新生葉不能展開(kāi)，發(fā)生“小葉病小葉病”。 在植物形態(tài)變化的背后，是肉眼難以觀察到的物質(zhì)和在植物形態(tài)變化的背后，是肉眼難以觀察到的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，而物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)化又緊密聯(lián)系，構(gòu)成能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，而物質(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)稱為統(tǒng)一的整體，統(tǒng)稱為代謝代謝(metabolism)。 植物的代謝活動(dòng)包括水分的吸收、運(yùn)輸與散失；礦質(zhì)營(yíng)植物的代謝活動(dòng)包括水分的吸收、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)物的養(yǎng)的吸收、同化與利用；光合作用；呼吸

7、作用；有機(jī)物的轉(zhuǎn)化、運(yùn)輸與分配等方面。轉(zhuǎn)化、運(yùn)輸與分配等方面。 綠色植物的自養(yǎng)性（autotropism)植物的光合作用（植物的光合作用（photosynthesis)研究的主要內(nèi)容研究的主要內(nèi)容各種外部信號(hào)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育各種外部信號(hào)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育Fig.1 各種 外部信號(hào)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育重力光合作用的光光形態(tài)建成的光溫度風(fēng)光周期濕度病原體草食動(dòng)物乙烯寄生蟲(chóng)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)土壤微生物有毒物質(zhì)水分狀況土壤質(zhì)地3 3信息傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信息傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 這些反應(yīng)都是從這些反應(yīng)都是從“感知感知”環(huán)境條件的物理或化學(xué)信號(hào)開(kāi)環(huán)境條件的物理或化學(xué)信號(hào)開(kāi)始的。在許多情況下，感知信息的部位與發(fā)生反應(yīng)的部位始

8、的。在許多情況下，感知信息的部位與發(fā)生反應(yīng)的部位往往不是同一器官，這就需要感受器官將它所感受到的信往往不是同一器官，這就需要感受器官將它所感受到的信息傳遞到反應(yīng)器官，并使后者發(fā)生反應(yīng)。如：成花生理中息傳遞到反應(yīng)器官，并使后者發(fā)生反應(yīng)。如：成花生理中日照長(zhǎng)短和溫度高低對(duì)花芽形成和開(kāi)花的影響日照長(zhǎng)短和溫度高低對(duì)花芽形成和開(kāi)花的影響; ;而多年生落而多年生落葉樹(shù)木的葉片，則會(huì)在夜長(zhǎng)增加的這一物理信號(hào)誘導(dǎo)下發(fā)葉樹(shù)木的葉片，則會(huì)在夜長(zhǎng)增加的這一物理信號(hào)誘導(dǎo)下發(fā)生葉柄離層的形成和脫落、枝條進(jìn)入休眠狀態(tài)等一系列生生葉柄離層的形成和脫落、枝條進(jìn)入休眠狀態(tài)等一系列生理反應(yīng)。理反應(yīng)。 信息傳遞（信息傳遞（mess

9、age transportationmessage transportation）和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)）和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signal transductionsignal transduction）是植物生命活動(dòng)的另一個(gè)重要方）是植物生命活動(dòng)的另一個(gè)重要方面。植物雖不像動(dòng)物那樣具有發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng)，但它生活面。植物雖不像動(dòng)物那樣具有發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng)，但它生活在復(fù)雜多變的環(huán)境中，必須對(duì)環(huán)境的變化做出響應(yīng)，或順在復(fù)雜多變的環(huán)境中，必須對(duì)環(huán)境的變化做出響應(yīng)，或順應(yīng)環(huán)境的有規(guī)律的變化，形成植物固有的生命周期，或?qū)?yīng)環(huán)境的有規(guī)律的變化，形成植物固有的生命周期，或?qū)?yán)酷的環(huán)境條件進(jìn)行適應(yīng)與抵抗，以保持物種的繁衍。嚴(yán)酷的環(huán)境

10、條件進(jìn)行適應(yīng)與抵抗，以保持物種的繁衍。18.2 18.2 各種內(nèi)部信號(hào)影響植物細(xì)胞的代謝、生長(zhǎng)和發(fā)育各種內(nèi)部信號(hào)影響植物細(xì)胞的代謝、生長(zhǎng)和發(fā)育生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑未知發(fā)育信號(hào)溫度病原體(真菌、細(xì)菌、病毒)激素膨壓電信號(hào)多肽糖、氨基酸壁斷片壁的機(jī)械壓力礦質(zhì)光轉(zhuǎn)播放大發(fā)散到多個(gè)目標(biāo)改變離子流細(xì)胞骨架改變改變細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝調(diào)節(jié)代謝途徑基因表達(dá)調(diào)節(jié)傷害返回返回二、植物生理學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展二、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：植物生理學(xué)誕生與成長(zhǎng) 的階段第三階段：植物生理學(xué)發(fā)展、分化 與壯大階段 描述性描述性比較性比較性實(shí)驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)性第一階段：植物生理學(xué)的孕育階段第一階段：植物生理學(xué)的孕育

11、階段 這一階段從這一階段從16271627年荷蘭人凡年荷蘭人凡海海爾蒙（爾蒙（J.B.van HelmontJ.B.van Helmont）做柳枝實(shí)）做柳枝實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，直到驗(yàn)開(kāi)始，直到1919世紀(jì)世紀(jì)4040年代德國(guó)化年代德國(guó)化學(xué)家李比希（學(xué)家李比希（J. von LiebigJ. von Liebig）創(chuàng)立）創(chuàng)立植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)(minerral nutrient)(minerral nutrient)學(xué)說(shuō)為止，共經(jīng)歷了學(xué)說(shuō)為止，共經(jīng)歷了200200多年的時(shí)間。多年的時(shí)間。增加的重量來(lái)源于何處？增加的重量來(lái)源于何處？Why?第二階段：植物生理學(xué)誕生與成長(zhǎng)的階段第二階段：植物生理學(xué)誕生與

12、成長(zhǎng)的階段 這一階段從這一階段從18401840年李比希礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)年李比希礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)的建立到的建立到1919世紀(jì)末德國(guó)植物生理學(xué)家薩克斯世紀(jì)末德國(guó)植物生理學(xué)家薩克斯(J. Sachs)(J. Sachs)和他的學(xué)生費(fèi)弗爾和他的學(xué)生費(fèi)弗爾(W. Pfeffer)(W. Pfeffer)所著的兩部植物生理學(xué)專著問(wèn)世為止，經(jīng)過(guò)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。了約半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。薩克斯，薩克斯，J.von Julius von 費(fèi)弗爾（費(fèi)弗爾（W. Pfeffer） Sachs (18321897) 至至1919世紀(jì)末世紀(jì)末2020世紀(jì)初，薩克斯和費(fèi)弗爾世紀(jì)初，薩克斯和費(fèi)

13、弗爾在全面總結(jié)了植物生理學(xué)以往的研究成果在全面總結(jié)了植物生理學(xué)以往的研究成果的基礎(chǔ)上，分別寫成了的基礎(chǔ)上，分別寫成了植物生理學(xué)講義植物生理學(xué)講義(J. Sachs, 1882)(J. Sachs, 1882)和三卷本的專著和三卷本的專著植物植物生理學(xué)生理學(xué)(W. Pfeffer,1897),(W. Pfeffer,1897),成為影響達(dá)成為影響達(dá)數(shù)十年之久的植物生理學(xué)經(jīng)典著作和植物數(shù)十年之久的植物生理學(xué)經(jīng)典著作和植物生理學(xué)發(fā)展史中的重要里程碑。這兩部著生理學(xué)發(fā)展史中的重要里程碑。這兩部著作的問(wèn)世，意味著植物生理學(xué)終于從它的作的問(wèn)世，意味著植物生理學(xué)終于從它的母體植物學(xué)中脫胎而出，獨(dú)立成為一門新

14、母體植物學(xué)中脫胎而出，獨(dú)立成為一門新興的學(xué)科。興的學(xué)科。第三階段：植物生理學(xué)發(fā)展、分化與壯大階段第三階段：植物生理學(xué)發(fā)展、分化與壯大階段 微觀方面，通過(guò)對(duì)微觀方面，通過(guò)對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)與功能生物膜結(jié)構(gòu)與功能的研的研究，提出并確定了膜的究，提出并確定了膜的“流動(dòng)鑲嵌流動(dòng)鑲嵌”模型：模型：以類脂為主要成分構(gòu)成的雙層膜上鑲嵌著各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)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。換、離子吸收、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等重要生理功能。 2020世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的世紀(jì)，也是世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的世紀(jì)，也是植物生理學(xué)快

15、速壯大發(fā)展的世紀(jì)。植物生理學(xué)快速壯大發(fā)展的世紀(jì)。 2020世紀(jì)以來(lái)，特別是世紀(jì)以來(lái)，特別是5050年代以來(lái)，植物生年代以來(lái)，植物生理學(xué)的研究在理學(xué)的研究在微觀、個(gè)體和宏觀微觀、個(gè)體和宏觀三個(gè)層次上三個(gè)層次上都發(fā)生了巨大的變化，獲得了許多重大突破。都發(fā)生了巨大的變化，獲得了許多重大突破。 在空間跨度上，電子顯微鏡和在空間跨度上，電子顯微鏡和X-X-射線衍射技術(shù)的應(yīng)用，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)而深入到入到生物膜和生物大分子生物膜和生物大分子空間三維結(jié)構(gòu)的水平，分辨率達(dá)空間三維結(jié)構(gòu)的水平，分辨率達(dá)到到1010

16、1010m(1/10nm)m(1/10nm)級(jí)，弄清了光合膜上許多功能性色素蛋級(jí)，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。觀世界。 在光合作用研究中在光合作用研究中, ,卡爾文卡爾文(M.Calvin)(M.Calvin)于于5050年代利用年代利用1414C C示蹤和紙上層析兩種技術(shù)，揭示了光合作用中示蹤和紙上層析兩種技術(shù)，揭示了光合作用中COCO2 2 同化同化的歷程的歷程, ,提出了著名的卡爾文循環(huán)，即提出了著名的卡爾文循環(huán)，即“光合碳循環(huán)光合碳循環(huán)”；6060年代以后，又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了年代以后

17、，又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了C C4 4類型、景天科酸代謝類型、景天科酸代謝(CAM)(CAM)和光呼吸作用；和光呼吸作用； 由于快速熒光光譜技術(shù)和激光技術(shù)的應(yīng)用由于快速熒光光譜技術(shù)和激光技術(shù)的應(yīng)用, ,將光合作用將光合作用原初反應(yīng)研究的原初反應(yīng)研究的時(shí)間跨度時(shí)間跨度從毫秒級(jí)從毫秒級(jí)(ms,10(ms,10-3-3s)s)一直縮短為一直縮短為皮秒皮秒(ps,10(ps,10-12-12s)s)和飛秒和飛秒(fs,10(fs,10-15-15s)s)級(jí)；級(jí)；卡爾文及其同時(shí)用來(lái)研究光合藻類卡爾文及其同時(shí)用來(lái)研究光合藻類COCO2 2固定的儀器裝置固定的儀器裝置 自自4040年代至年代至5050年代末相繼發(fā)現(xiàn)了植

18、物光周年代末相繼發(fā)現(xiàn)了植物光周期現(xiàn)象和控制光周期現(xiàn)象的色素蛋白復(fù)合體期現(xiàn)象和控制光周期現(xiàn)象的色素蛋白復(fù)合體光敏色素光敏色素(phytochrome)(phytochrome)，目前已知受光敏，目前已知受光敏色素控制的生理過(guò)程不下幾十種。色素控制的生理過(guò)程不下幾十種。 在植物生長(zhǎng)發(fā)育生理方面，成功地使植物在植物生長(zhǎng)發(fā)育生理方面，成功地使植物組織、細(xì)胞和原生質(zhì)體在組織、細(xì)胞和原生質(zhì)體在離體培養(yǎng)離體培養(yǎng)條件下通過(guò)條件下通過(guò)脫分化和再分化成長(zhǎng)為新的植物個(gè)體。這一成脫分化和再分化成長(zhǎng)為新的植物個(gè)體。這一成就的重大意義不但在于證明了植物細(xì)胞的就的重大意義不但在于證明了植物細(xì)胞的“全全能性能性”，而且為植物

19、細(xì)胞工程和基因工程的大，而且為植物細(xì)胞工程和基因工程的大力發(fā)展創(chuàng)造了條件力發(fā)展創(chuàng)造了條件。 關(guān)于關(guān)于植物生長(zhǎng)物質(zhì)植物生長(zhǎng)物質(zhì)的研究，從的研究，從3030年代首次確年代首次確定生長(zhǎng)素的分子結(jié)構(gòu)以來(lái)，已陸續(xù)確定了定生長(zhǎng)素的分子結(jié)構(gòu)以來(lái)，已陸續(xù)確定了5 5種公種公認(rèn)的植物激素和認(rèn)的植物激素和1010余種內(nèi)源生長(zhǎng)物質(zhì)，植物激余種內(nèi)源生長(zhǎng)物質(zhì)，植物激素的測(cè)定方法則由最初的生物鑒定法發(fā)展到現(xiàn)素的測(cè)定方法則由最初的生物鑒定法發(fā)展到現(xiàn)在的高效液相色譜技術(shù)在的高效液相色譜技術(shù)(HPLC)(HPLC)和酶聯(lián)免疫技術(shù)和酶聯(lián)免疫技術(shù)(ELISA)(ELISA)，后者的靈敏度可達(dá)到，后者的靈敏度可達(dá)到10101212g

20、 g。 GA GA處理顯著促進(jìn)植株莖的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)處理顯著促進(jìn)植株莖的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)返回返回三、植物生理學(xué)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)三、植物生理學(xué)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（一）作物產(chǎn)量形成與高產(chǎn)理論（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（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)（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（四）植物生理學(xué)與育種學(xué)相結(jié)合作作 物生理育種物生理育種返回返回四、植物生理學(xué)近三十年的發(fā)展特點(diǎn) 1.研究層次越來(lái)越廣（微觀；宏觀）研究層次越來(lái)越廣（微觀；宏觀） 2.學(xué)科間的相互滲透學(xué)科間的相互滲透 3.理論聯(lián)系實(shí)際理論聯(lián)系實(shí)際 4.研究手段現(xiàn)代化研究手段現(xiàn)代化返回返回

21、五、植物生理學(xué)研究的發(fā)展趨勢(shì)或動(dòng)向 1、從生物大分子到復(fù)雜生命活動(dòng)基因組學(xué)和基因結(jié)構(gòu)與功能研究 l隨著分子生物學(xué)、分子生態(tài)學(xué)和分子進(jìn)化論等領(lǐng)域的發(fā)展，提出了人、動(dòng)物、植物和微生物的基因組計(jì)劃。從總體上說(shuō)，生命科學(xué)的微觀研究仍在不斷深化。從對(duì)生命現(xiàn)象的完整認(rèn)識(shí)來(lái)說(shuō)，呈現(xiàn)出從“分子生物學(xué)”到“整合生物學(xué)”的整合趨勢(shì)。從單個(gè)基因的研究發(fā)展到基因組研究，并及時(shí)提出后基因組計(jì)劃，強(qiáng)調(diào)功能基因組的研究和蛋白質(zhì)組的研究。l植物生理學(xué)的研究整體也呈現(xiàn)這樣的研究趨勢(shì)，在強(qiáng)調(diào)植物分子生理學(xué)的同時(shí)，也在注重植物生理學(xué)與農(nóng)業(yè)和生態(tài)學(xué)的結(jié)合。在已經(jīng)完成的構(gòu)建水稻基因物理圖譜和遺傳圖譜的基礎(chǔ)上，水稻基因組計(jì)劃的實(shí)施，已進(jìn)

22、入國(guó)際分工基因全序列的測(cè)定階段，同時(shí)開(kāi)展功能基因組的研究。包括水稻和擬南芥在內(nèi)的多種模式植物突變庫(kù)的建立，為基因的功能研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2、生命的能量和物質(zhì)基礎(chǔ)代謝及調(diào)節(jié) l 光合作用在植物以至在地球能量和物質(zhì)循環(huán)中占據(jù)極重要的地位，因而對(duì)它的研究總處于十分重要的位置。當(dāng)前光合作用的研究熱點(diǎn)主要集中在氧的釋放和反應(yīng)機(jī)理，以及光合膜四大復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和功能上。l 對(duì)人類來(lái)說(shuō)，植物次生代謝涉及許多有實(shí)用價(jià)值的天然產(chǎn)物，對(duì)植物來(lái)說(shuō)，次生代謝涉及眾多的代謝調(diào)節(jié)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和防衛(wèi)物質(zhì)，所以植物次生代謝研究正在受到極大的關(guān)注。在美國(guó)植物生理學(xué)會(huì)組織的“植物生理2000”年會(huì)上就有“次生代謝”專題，涉及植

23、物的次生代謝產(chǎn)物，以及植物次生代謝的分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)等內(nèi)容。 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是生物與外界、生物體細(xì)胞間相互溝通的一種高度復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)系統(tǒng)。生物具有多樣性，但同樣有許多共同點(diǎn)，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)就是其中之一。當(dāng)然，生物界信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的具體細(xì)節(jié)，有許多不同之處，這方面的研究主要涉及化學(xué)和物理信號(hào)感受、胞內(nèi)第二信使系統(tǒng)、胞間信號(hào)傳遞等方面。植物激素、病原體和保衛(wèi)細(xì)胞是當(dāng)前十分活躍的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究系統(tǒng)?！懊撀渌嵝盘?hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”、“在苔蘚發(fā)育中激素誘導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”和“激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳分析”等有關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的課題，已成為有關(guān)研究的重點(diǎn)。 l3、生命整體性的實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 對(duì)植物與環(huán)境的研究，也有一個(gè)從宏觀到微觀的發(fā)展過(guò)程。植物對(duì)非生物脅迫的反應(yīng)和適應(yīng)，一直受到研究者的關(guān)注，在“植物生理2000”年會(huì)