植物資源與生物學(xué)

1、植物資源與生物學(xué)主講教師：潘學(xué)武主講教師：潘學(xué)武 第一章第一章 緒緒 論論 一、概念一、概念 植物生物學(xué)植物生物學(xué)：從細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體、：從細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體、類群、生態(tài)系統(tǒng)等不同層次，闡述植物的類群、生態(tài)系統(tǒng)等不同層次，闡述植物的形態(tài)、構(gòu)造、生理、分類、分布、遺傳變形態(tài)、構(gòu)造、生理、分類、分布、遺傳變異和進(jìn)化及其與環(huán)境相互關(guān)系的一門課程，異和進(jìn)化及其與環(huán)境相互關(guān)系的一門課程，從而對(duì)植物體、植物界和植物科學(xué)有一整從而對(duì)植物體、植物界和植物科學(xué)有一整體的了解。體的了解。植物資源學(xué)的定義v植物資源學(xué)植物資源學(xué)：是應(yīng)用植物學(xué)的一個(gè)分支，它是研究資源植物的分布、分類、引種馴化；資源植物中有用

2、物質(zhì)的性質(zhì)，形成積累和轉(zhuǎn)化的規(guī)律及提取和加工的工藝；一定地區(qū)的植物資源種類蘊(yùn)藏量，開發(fā)利用及其保護(hù)的一門學(xué)科。二、植物在生物分界中的地位二、植物在生物分界中的地位 （一）生物界的劃分：從兩界到多界（一）生物界的劃分：從兩界到多界1. 林林 奈奈 （Carolus Linnaeus,17071778） 1735年，年， 自然系統(tǒng)（自然系統(tǒng)（Systema Naturae）：植）：植 物界和物界和 動(dòng)物界，兩界系統(tǒng)動(dòng)物界，兩界系統(tǒng) 2. ?？藸柡？藸?1866年，植物界、動(dòng)物界和原生生物界，三年，植物界、動(dòng)物界和原生生物界，三 界系統(tǒng)界系統(tǒng)3. 魏泰克魏泰克 (R. H.Whittaker) 19

3、59年，植物界、動(dòng)物年，植物界、動(dòng)物 界、真菌界和原生生物界，四界系統(tǒng)界、真菌界和原生生物界，四界系統(tǒng) 4. 魏泰克魏泰克 1969年，植物界、動(dòng)物界、真菌界、原生生年，植物界、動(dòng)物界、真菌界、原生生 物界和原核生物界，五界系統(tǒng)物界和原核生物界，五界系統(tǒng)5. 陳世驤陳世驤 20世紀(jì)世紀(jì)70年代，植物界、動(dòng)物界、藍(lán)藻界、年代，植物界、動(dòng)物界、藍(lán)藻界、 細(xì)菌界、真菌界、病毒界，六界系統(tǒng)細(xì)菌界、真菌界、病毒界，六界系統(tǒng) 還有人將生物界劃分為八界。還有人將生物界劃分為八界。（二）植物的類型與分布（二）植物的類型與分布 兩界系統(tǒng)中的植物界：兩界系統(tǒng)中的植物界：50萬(wàn)余種萬(wàn)余種 類型類型：包括藻類、菌類、

4、地衣、苔蘚、蕨類、裸：包括藻類、菌類、地衣、苔蘚、蕨類、裸子植物和種子植物等類群。子植物和種子植物等類群。 分布分布：因植物大小、形態(tài)結(jié)構(gòu)和生活方式各異；：因植物大小、形態(tài)結(jié)構(gòu)和生活方式各異；分布廣，種子植物種類最多，分布最廣，形態(tài)結(jié)構(gòu)最分布廣，種子植物種類最多，分布最廣，形態(tài)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜。復(fù)雜。 種子植物種子植物類型類型: 依據(jù)：莖干質(zhì)地依據(jù)：莖干質(zhì)地 喬木喬木 木本植物木本植物 灌木灌木 類型類型 半灌木半灌木 一年生一年生 草本植物草本植物 兩年生兩年生 多年生多年生 （三）植物界的發(fā)生與發(fā)展（三）植物界的發(fā)生與發(fā)展 30多億年演化歷程，多億年演化歷程，50多萬(wàn)種植物。多萬(wàn)種植物。 經(jīng)歷了

5、：非生物到生物；經(jīng)歷了：非生物到生物； 簡(jiǎn)單到復(fù)雜；簡(jiǎn)單到復(fù)雜； 水生到陸生；水生到陸生； 低級(jí)向高級(jí)。低級(jí)向高級(jí)。 植物學(xué)發(fā)展史植物學(xué)發(fā)展史 1. 描述植物學(xué)時(shí)期描述植物學(xué)時(shí)期 時(shí)間時(shí)間: 17: 17世紀(jì)前世紀(jì)前 內(nèi)容內(nèi)容: : 以認(rèn)識(shí)和描述植物為主，積累植物以認(rèn)識(shí)和描述植物為主，積累植物 學(xué)的基本資料和發(fā)展栽培植物，對(duì)學(xué)的基本資料和發(fā)展栽培植物，對(duì) 農(nóng)業(yè)栽培植物的發(fā)展起了重要作用。農(nóng)業(yè)栽培植物的發(fā)展起了重要作用。 方法方法: : 以描述和比較為主以描述和比較為主 重要事件重要事件A 公元前公元前371286，希臘，希臘Aristote的學(xué)生的學(xué)生 Theophrastus發(fā)表發(fā)表了了植物

6、的歷史植物的歷史（Historia Plantanum）和）和植物本原植物本原（De Causis Plantanum），記載了），記載了500多種植物。多種植物。B 16世紀(jì)末：意大利，西沙爾比諾，提出以植物世紀(jì)末：意大利，西沙爾比諾，提出以植物生殖器官生殖器官為分為分類基礎(chǔ)。類基礎(chǔ)。C 1665年，英國(guó)物理學(xué)家虎克（年，英國(guó)物理學(xué)家虎克（Hooke）創(chuàng)制了第一架有研究）創(chuàng)制了第一架有研究?jī)r(jià)值的顯微鏡，發(fā)現(xiàn)了價(jià)值的顯微鏡，發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞細(xì)胞。D 1690年，英國(guó)的雷給物種下了定義，依據(jù)年，英國(guó)的雷給物種下了定義，依據(jù)花和營(yíng)養(yǎng)器官花和營(yíng)養(yǎng)器官的性的性狀分類。狀分類。 2. 實(shí)驗(yàn)植物學(xué)時(shí)期實(shí)驗(yàn)植物學(xué)

7、時(shí)期 時(shí)間：時(shí)間：18世紀(jì)到世紀(jì)到20世紀(jì)初世紀(jì)初 方法：方法： 以實(shí)驗(yàn)方法為主，了解植物生命活動(dòng)過(guò)程以實(shí)驗(yàn)方法為主，了解植物生命活動(dòng)過(guò)程 內(nèi)容：內(nèi)容： 已形成植物形態(tài)學(xué)、植物分類學(xué)和植物生理已形成植物形態(tài)學(xué)、植物分類學(xué)和植物生理 學(xué)等分支學(xué)科。學(xué)等分支學(xué)科。 重要事件重要事件A 18世紀(jì)，林奈，自然系統(tǒng)世紀(jì)，林奈，自然系統(tǒng)B 19世紀(jì)，德國(guó)，世紀(jì)，德國(guó)，Schleiden和和Schwann，細(xì)胞學(xué)說(shuō)，細(xì)胞學(xué)說(shuō)C 1859年達(dá)爾文（年達(dá)爾文（Darwin）的）的物種起源物種起源問(wèn)世，創(chuàng)問(wèn)世，創(chuàng) 立了進(jìn)化論立了進(jìn)化論D 孟德爾（孟德爾（Mendel）的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，揭示了植物遺）的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，

8、揭示了植物遺 傳的基本規(guī)律；美國(guó)的摩爾根（傳的基本規(guī)律；美國(guó)的摩爾根（Morgan）于）于1926 年發(fā)表年發(fā)表基因論基因論，遺傳理論體系形成。，遺傳理論體系形成。 3. 現(xiàn)代植物學(xué)時(shí)期現(xiàn)代植物學(xué)時(shí)期 時(shí)間：時(shí)間：20世紀(jì)初至今世紀(jì)初至今 分子生物學(xué)時(shí)期：應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)從分子水平分子生物學(xué)時(shí)期：應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)從分子水平 研究植物生命現(xiàn)象。研究植物生命現(xiàn)象。 重要事件重要事件A 1953年，年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型B 1972年，分子克隆技術(shù)誕生年，分子克隆技術(shù)誕生C 植物發(fā)育基因的克隆與功能鑒定植物發(fā)育基因的克隆與功能鑒定D 離體培養(yǎng)與發(fā)育離體培養(yǎng)與發(fā)育E 雙子葉模式植物擬南芥全基因

9、組測(cè)序雙子葉模式植物擬南芥全基因組測(cè)序F 單子葉模式植物水稻全基因組測(cè)序單子葉模式植物水稻全基因組測(cè)序 我國(guó)的植物學(xué)研究我國(guó)的植物學(xué)研究2000年前，詩(shī)經(jīng)：年前，詩(shī)經(jīng)：200多種植物多種植物公元公元6世紀(jì)，北魏賈思勰：世紀(jì)，北魏賈思勰：齊民要術(shù)齊民要術(shù) 明代徐光啟：明代徐光啟：農(nóng)政全書農(nóng)政全書（1639年）年） 明朝李時(shí)珍：明朝李時(shí)珍：本草綱目本草綱目 清朝吳啟睿：清朝吳啟睿：植物名實(shí)圖考植物名實(shí)圖考 清朝李善蘭：清朝李善蘭：植物學(xué)植物學(xué) 1999年：年：中國(guó)植物志中國(guó)植物志 袁隆平：雜交水稻之父袁隆平：雜交水稻之父 水稻全基因組測(cè)序水稻全基因組測(cè)序三、植物在自然界和人類三、植物在自然界和人類

10、 生活中的作用生活中的作用 （一）植物在自然界中的作用（一）植物在自然界中的作用 1 . 植物的光合作用和礦化作用植物的光合作用和礦化作用 光合作用光合作用（Photosynthesis） 過(guò)程與條件：過(guò)程與條件：CO2+H2O CH2O+ O2 宇宙作用：有機(jī)物合成；光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；宇宙作用：有機(jī)物合成；光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能； 釋放釋放O2 礦化作用（礦化作用（MineralizationMineralization） 過(guò)程與條件：過(guò)程與條件： 死的有機(jī)物死的有機(jī)物 細(xì)菌、真菌等細(xì)菌、真菌等 無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物 作用：無(wú)機(jī)物為綠色植物利用；使自作用：無(wú)機(jī)物為綠色植物利用；使自然界物質(zhì)循環(huán)往復(fù)永無(wú)止境

11、。然界物質(zhì)循環(huán)往復(fù)永無(wú)止境。 2. 植物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用植物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用 3. 植物對(duì)環(huán)境保護(hù)的作用植物對(duì)環(huán)境保護(hù)的作用 植物地面上的枝葉和地下的根系，改變局部生境。植物地面上的枝葉和地下的根系，改變局部生境。 植物的光合作用向周圍環(huán)境釋放氧氣，凈化空氣，植物的光合作用向周圍環(huán)境釋放氧氣，凈化空氣，水分蒸騰可調(diào)節(jié)大氣中的濕度和溫度；根系的分泌物影水分蒸騰可調(diào)節(jié)大氣中的濕度和溫度；根系的分泌物影響根際微生物的生長(zhǎng)和土壤的理化性質(zhì)。響根際微生物的生長(zhǎng)和土壤的理化性質(zhì)。 4. 4. 植物對(duì)水土保持的作用植物對(duì)水土保持的作用 在土壤中生長(zhǎng)的根系有利于水土保持。在土壤中生長(zhǎng)的根系有利

12、于水土保持。 森林作用：維持生態(tài)平衡，調(diào)節(jié)氣候，森林作用：維持生態(tài)平衡，調(diào)節(jié)氣候，防止水、旱、風(fēng)、沙災(zāi)害，有利于人類生活防止水、旱、風(fēng)、沙災(zāi)害，有利于人類生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。（二）植物在人類生活中的作用（二）植物在人類生活中的作用 衣、衣、食、食、住、住、行、行、藥。藥。四、植物科學(xué)在自然科學(xué)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)四、植物科學(xué)在自然科學(xué)和國(guó)民經(jīng)濟(jì) 發(fā)展中的意義發(fā)展中的意義（一）植物科學(xué)在自然科學(xué)發(fā)展中的意義（一）植物科學(xué)在自然科學(xué)發(fā)展中的意義 1、植物學(xué)研究對(duì)象：、植物學(xué)研究對(duì)象： 植物形態(tài)結(jié)構(gòu)；植物分類；植物的生命活植物形態(tài)結(jié)構(gòu)；植物分類；植物的生命活動(dòng)和發(fā)育規(guī)律；植物與環(huán)境的關(guān)系。動(dòng)和發(fā)育規(guī)律

13、；植物與環(huán)境的關(guān)系。 2、植物學(xué)分支學(xué)科（按、植物學(xué)分支學(xué)科（按內(nèi)容內(nèi)容） 植物形態(tài)學(xué)（植物形態(tài)學(xué)（Plant Morphology） 植物分類學(xué)（植物分類學(xué)（Plant Taxonomy） 植物生理學(xué)（植物生理學(xué)（Plant Physiology） 植物生態(tài)學(xué)（植物生態(tài)學(xué)（Plant Ecology） 地植物學(xué)（地植物學(xué)（Geobotany） 植物細(xì)胞學(xué)（植物細(xì)胞學(xué)（Plant Cytology） 植物分子生物學(xué)（植物分子生物學(xué)（Plant Molecular Biology） 植物基因組學(xué)（植物基因組學(xué)（Plant Genomics） 植物蛋白組學(xué)（植物蛋白組學(xué)（Plant Proteom

14、ics） 植物學(xué)分支學(xué)科（按植物學(xué)分支學(xué)科（按類群類群） 藻類學(xué)藻類學(xué) 真菌學(xué)真菌學(xué) 地衣學(xué)地衣學(xué) 苔蘚學(xué)苔蘚學(xué) 蕨類學(xué)蕨類學(xué) 裸子植物學(xué)裸子植物學(xué) 種子植物學(xué)種子植物學(xué)植物學(xué)分支學(xué)科（按植物學(xué)分支學(xué)科（按對(duì)象和方法對(duì)象和方法） 經(jīng)濟(jì)植物學(xué)經(jīng)濟(jì)植物學(xué) 藥用植物學(xué)藥用植物學(xué) 古植物學(xué)古植物學(xué) 植物病理學(xué)植物病理學(xué) 植物地理學(xué)植物地理學(xué) 放射植物學(xué)放射植物學(xué) 3、當(dāng)代植物學(xué)發(fā)展趨勢(shì)、當(dāng)代植物學(xué)發(fā)展趨勢(shì) (1) (1) 兩極分化及融合：微觀世界；宏觀領(lǐng)域兩極分化及融合：微觀世界；宏觀領(lǐng)域 (2) (2) 植物學(xué)科中的各分支學(xué)科彼此交叉滲透，植物學(xué)科中的各分支學(xué)科彼此交叉滲透， 界限逐漸淡化界限逐漸淡

15、化 (3) (3) 與其它學(xué)科的交叉滲透進(jìn)一步加強(qiáng)與其它學(xué)科的交叉滲透進(jìn)一步加強(qiáng) (4) (4) 基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)用于植物學(xué)研究；基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)用于植物學(xué)研究； 生物技術(shù)向植物學(xué)各領(lǐng)域滲透生物技術(shù)向植物學(xué)各領(lǐng)域滲透 在系統(tǒng)研究方面，應(yīng)用計(jì)算機(jī)為手段的模擬方在系統(tǒng)研究方面，應(yīng)用計(jì)算機(jī)為手段的模擬方面的研究。面的研究。 (二二) 植物學(xué)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)系：植物學(xué)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)系： 人與植物人與植物 植物與動(dòng)物植物與動(dòng)物 工農(nóng)業(yè)與植物工農(nóng)業(yè)與植物 社會(huì)問(wèn)題與植物社會(huì)問(wèn)題與植物 研究植物與環(huán)境的相互關(guān)系和作用，發(fā)展生研究植物與環(huán)境的相互關(guān)系和作用，發(fā)展生態(tài)學(xué)，保護(hù)生物多樣性，改善人類環(huán)境，使人

16、類社態(tài)學(xué)，保護(hù)生物多樣性，改善人類環(huán)境，使人類社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。 五、植物資源的分類系統(tǒng)五、植物資源的分類系統(tǒng)v1.食用植物資源v1.1淀粉植物類(板栗)v1.2植物蛋白類(大豆蛋白、食用菌、藻類蛋白)v1.3維生素類植物(蔬菜、食用菌、獼猴桃)v1.4食用油脂植物(油菜、油茶)v1.5飲料植物類(茶、可可、咖啡)v1.6食用色素植物類(紅花色素、辣椒素)v1.7食用香料類脂物(胡椒、茴香)v1.8植物甜味劑類(水果、甘蔗、甜菜)v1.9飼料植物類(牧草)v1.10蜜源植物類(各種花)2、藥用植物類v2.1中草藥類(黃連等)v2.2植物農(nóng)藥類(銀杏、胡桃、臭椿)v2.3有毒植物類(大麻)3.工業(yè)用植物類v3.1 木材類v3.2 纖維植物類v3.3 鞣質(zhì)植物類v3.4 香料植物類v3.5 工業(yè)用油脂植物v3.6 植物膠v3.7 工業(yè)用植物染料v3.8 能源植物v3.9 經(jīng)濟(jì)昆蟲寄主植物類v3.10其它4.保護(hù)和改造環(huán)境植物資源v4.1防風(fēng)固沙植物類v4.2水土保持植物類v4.3綠肥植物類v