《植物生物学》课件

植物生物学总论探索植物王国的奥秘了解植物如何影响地球生命系统掌握植物结构与功能的基本原理植物生物学的历史1234古代起源林奈分类法达尔文进化论分子生物学革命最早药用植物研究建立二名法命名系统改变植物研究方向技术推动突破DNA现代植物生物学分支植物生态学植物生理学研究植物与环境关系植物分类学探究植物生命活动过程系统整理植物种类植物形态学植物分子生物学研究植物外部形态结构3基因水平研究植物2415植物的基本特征植物特点与动物区别自养型生物能量获取方式不同••固定生长方式生长方式差异••细胞壁存在细胞结构差异••光合作用能力生殖方式多样••植物生命的三要素遗传信息控制生长发育的遗传密码能量驱动生命活动的基础水生命活动的媒介植物细胞结构总览细胞壁提供结构支持和保护细胞膜控制物质进出细胞细胞核存储遗传信息细胞器执行特定生理功能细胞壁与质外体化学成分结构特点生理功能纤维素初生壁机械支持•••半纤维素次生壁形态维持•••果胶胞间层病原防御•••木质素胞间连丝水分调节•••质膜与细胞运输脂质双分子层形成基本屏障膜蛋白嵌入执行特定功能跨膜转运物质通过通道蛋白主动运输需能量逆浓度梯度细胞核与遗传物质核膜染色质核仁双层膜结构，有核孔复与蛋白质复合物合成核糖体DNA RNA合体染色体分裂时可见的遗传结构细胞质与细胞器线粒体内质网高尔基体核糖体细胞呼吸能量工厂蛋白质合成与运输蛋白质修饰与分泌蛋白质合成场所叶绿体与光合作用结构类囊体膜光反应发生场所基质暗反应发生场所色素系统捕获光能的分子液泡、溶酶体功能储存功能膨压维持储存养分、色素、废物影响细胞形状防御作用消化功能储存防御性化合物水解酶分解大分子植物细胞增殖有丝分裂—前期染色体凝聚可见中期染色体排列赤道板后期染色体向两极移动末期细胞质分裂，形成两细胞植物细胞分化与全能性个200+1100%细胞类型起源细胞再生能力高等植物中分化的细胞种类受精卵发育成完整植株理论上每个细胞都能再生植物组织类型从左至右分生组织、保护组织、输导组织、基本组织、分泌组织植物器官结构概述根茎吸收水分矿物质，固定植株支撑植物体，运输物质叶花进行光合作用，制造养分植物的生殖器官根的类型与结构根尖结构根系类型根冠直根系••分生区须根系••伸长区气生根••成熟区支柱根••根毛区固着根••茎的结构与功能叶结构与类型叶片结构叶片类型表皮单叶••栅栏组织复叶••海绵组织针叶••气孔鳞叶••叶脉肉质叶••叶片排列互生•对生•轮生•莲座状•花的结构萼片保护花蕾花瓣吸引传粉者雄蕊产生花粉的雄性器官雌蕊含有胚珠的雌性器官果实与种子果实分类种子结构浆果种皮••核果胚••蒴果胚乳••荚果子叶••瘦果•种子萌发过程植物水分运输机制叶片蒸腾水分蒸发形成拉力木质部运输2水分在导管中上升根系吸收渗透作用吸收水分矿质营养与根系吸收大量元素微量元素氮铁N Fe磷锰P Mn钾锌K Zn钙铜Ca Cu镁硼Mg B硫钼S Mo植物体内物质运输木质部运输水和无机盐韧皮部运输有机物源器官生产有机物库器官储存有机物植物的能量获取40%1-5%光能转化率总转化效率捕获的光能百分比光能到化学能的效率亿2800年产氧量全球植物年产氧吨数光合作用反应机制光反应暗反应发生在类囊体膜发生在叶绿体基质••光能转化为化学能卡尔文循环••产生和固定二氧化碳•ATP NADPH•释放氧气生成糖类••、、植物C3C4CAM植物植物植物C3C4CAM首个产物为碳化合物首个产物为碳化合物昼夜分离固碳模式34呼吸作用原理光合作用与呼吸作用的平衡光合作用增强植物生长产生有机物和氧气消耗有机物碳循环呼吸作用二氧化碳重新利用释放能量和二氧化碳植物激素调控机制从左至右生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯的作用生长素的发现与功能达尔文实验发现向光性物质传导促进伸长细胞壁松弛与伸长冠顶优势抑制侧芽生长根系发育促进不定根形成植物的感应性向光性向地性触性运动性茎向光生长根向地心生长植物对接触的反应较快的运动反应植物初生生长调控顶端分生组织激素平衡细胞分裂增殖控制茎尖、根尖生长多种激素协同作用新细胞不断产生伸长区细胞快速伸长部位次生生长及年轮形成开花与生殖生物学花芽分化1由营养生长转向生殖生长花器官发育2形成萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊花粉发育3产生成熟花粉粒传粉过程4花粉转移到雌蕊柱头受精与种子形成花粉管生长向下延伸进入花柱双受精一精子与卵结合形成合子另一精子与极核结合形成三倍体胚乳胚胎发育合子发育成胚种子成熟形成种皮、胚、胚乳植物遗传学基础表型个体显现的性状1基因型2遗传物质组合基因遗传信息的基本单位DNA4组成染色体的分子分子遗传与技术DNA提取技术DNA PCR破碎细胞设计引物••分离核酸热循环扩增••纯化指数性增殖•DNA•基因编辑系统•CRISPR/Cas9定点修饰•功能验证•植物多样性与系统分类种1基本分类单位属相近种的集合科相近属的集合目相近科的集合纲相近目的集合苔藓、蕨类、种子植物苔藓植物蕨类植物种子植物无维管组织有维管组织有种子保护胚•••依赖水传播配子无种子传播独立于水繁殖•••单一孢子体孢子繁殖花粉传播精子•••植物进化与适应水生藻类简单结构水中生存登陆适应发展抗旱和支撑结构维管束系统高效运输水分养分种子植物高效繁殖和传播植物与环境耐盐性干旱适应盐腺、离子区隔肉质茎、蜡质叶耐寒性抗冻蛋白、休眠耐热性耐涝性热休克蛋白、反射叶通气组织、不定根植物生态系统作用20%50%全球碳固定氧气生产陆地植物年固碳量地球氧气来自植物80%生物量占比植物在生物圈中的比例生物多样性保护现状植物病害与抵抗病原类型防御机制细菌物理屏障••真菌超敏反应••病毒抗病蛋白••线虫次生代谢物••寄生植物系统获得性抗性••药用与经济植物药用植物工业用植物粮食作物含有治疗活性成分提供纤维、油等原料提供人类基本食物植物育种与生物技术传统育种杂交选择优良性状突变育种诱变创造新变异分子标记辅助选择标记加速育种DNA基因工程转基因创造新品种基因组编辑精确修改目标基因科学研究与未来展望基因组学破解复杂植物基因组合成生物学设计新型生物系统气候变化应对培育抗逆新品种食品安全提高营养与产量植物生物学实验基础从左至右显微技术、组织培养、提取、生长测量、光合测定DNA课程总结与复习植物代谢与生理植物结构与功能光合、呼吸、物质运输2细胞、组织、器官系统生长发育与调控植物激素、环境响应应用与前景遗传与进化农业、医药、生态4分子机制、多样性。