1 植物學課件

1、植 物 學,華中師范大學生命科學學院,1 緒 論,1.1 植物學的昨天、今天和明天 1.2 植物科學的重要作用 1.3 植物界的劃分和植物科學的分支學科 1.4 植物分類的階層系統(tǒng)和國際植物命名法規(guī) 1.5 學習植物學的方法,1.1 植物學的昨天、今天和明天,一、植物科學的發(fā)展簡史 1 描述植物學時期（18世紀以前） 2 實驗植物學時期（18世紀至20世紀初） 3 現(xiàn)代植物學時期（20世紀以來） 4 中國植物學發(fā)展的簡要回顧 二、現(xiàn)代植物科學的發(fā)展趨勢,1 描述植物學時期,1.發(fā)展動力：人類生活、生產(chǎn)及生存。 2.內(nèi)容：主要是認識和描述植物形態(tài)、習性、物候、用途 等 ，積累資料，發(fā)展栽培植物。

2、 3.方法：描述和比較（具思辯性） 4.著作：（1）希臘特奧佛拉斯托（Theophrastus. 約公元前371286）植物的歷史和植物本源（奠基）植物500余種； （2）意大利塞薩平諾（Caesalpino.15191603）植物1500余種； （3）1672年英國格魯（ Grew .16411712）植物解剖學 5.貢獻：促進農(nóng)業(yè)（種植業(yè)）發(fā)展,2 實驗植物學時期,1.背景：顯微鏡使用，數(shù)、理、化等自然科學的成就及發(fā)展，農(nóng)業(yè) 及人們生活的需要等。 2.研究方法：實驗解剖、分類、生理等 3.成就：（1）瑞典林奈（Linnaeus. 17071778）1735年出版自然系統(tǒng)，1753年植物種志

3、對7300種植物使用“雙名法”。 （2）德國施萊登（Schleiden. 18041881） 1838年發(fā)表植物發(fā)生論；德國施旺（Schwann.18211882）1839年出版關于動植物的結(jié)構(gòu)和生長一致性的顯微研究 （3）英國達爾文（Darwin. 18091882）1859年發(fā)表物種起源及后來著作，創(chuàng)立進化論。 （19世紀三大發(fā)現(xiàn)：進化論、細胞學說、能量守恒）,起點：1858年李善蘭和英國人威廉臣合編出版的植物學。 發(fā)展： 20世紀初至30年代，從西方和日本留學回國的一些植物學家和最早的一批學生為奠基人：如鐘觀光、錢崇澍、胡先骕、李繼侗、羅宗洛、戴芳瀾、秦仁昌等。 1923年鄒秉文、錢崇澍

4、、胡先骕等編著了高等植物學; 1937年陳嶸出版了中國樹木分類學等。發(fā)展最快的植物分類學，隨之植物生理學、植物生態(tài)學、藻類學、真菌學、生態(tài)學和細胞學等。,建國以后，我國已形成分支學科齊全的科研和教學體系，包括植物生理學、植物分類學、植物化學與植物資源、植物生態(tài)學、植物組織培養(yǎng)、植物形態(tài)解剖學、植物胚胎學、古植物學、孢粉學等。,3 現(xiàn)代植物學時期,從20世紀初至今 。19世紀科技迅速發(fā)展，為20世紀植物科學創(chuàng)造了條件。特別是確認DNA為遺傳的物質(zhì)基礎并闡明了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)之后，分子遺傳學帶動了植物學和整個生物學的迅速發(fā)展。 最大特點就是應用先進技術從分子水平上去研究生命現(xiàn)象。 近20多年來特

5、別是近10多年來，植物科學發(fā)展迅速，其中對植物科學影響最大的就是分子生物學及其技術。 微觀、宏觀,20世紀60年代以來，分子生物學、環(huán)境生物學以及近代技術科學、數(shù)、理、化的新概念和新技術引入植物學領域，新技術層出不窮：如X射線、電子顯微、超離心、同位素、核磁共振、波譜、光譜、電泳分析、色層分析以及計算機等。 微觀：細胞亞細胞分子水平，對植物體的結(jié)構(gòu)和機能有了更深入的了解，在光合作用、生物固氮、呼吸作用、離子吸收、蛋白質(zhì)的合成等許多方面獲得了重大的突破；細胞工程、遺傳工程、基因工程、克隆技術等。 宏觀：由植物的個體生態(tài)進到對種群、群落以及生態(tài)系統(tǒng)的綜合性研究，推動巨大生態(tài)工程的建設，在改善人類的

6、生存環(huán)境方面，表現(xiàn)出實際的效果，并推動在更大規(guī)模上開展跨國界、全球性的植物生態(tài)學重大問題的研究。,4 中國植物學發(fā)展的簡要回顧,古代植物科學的成就：特別是公元前到公元56世紀有許多植物科學的巨著產(chǎn)生，在國際上影響很大。如：草書于東漢，成書于西漢的神農(nóng)本草經(jīng)（植物性藥物252種）是世界上最早的本草學著作； 北魏賈思勰（xie）齊民要術（約成書于公元533-544）秦漢以來中國黃河中下游的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗； 明代李時珍（1518-1593）的本草綱目記述了1892種藥物，其中各種植物1195種。,二、現(xiàn)代植物科學的發(fā)展趨勢,研究領域的兩極分化與融合 學科之間的滲透、綜合與相互促進 在解決重大社會、經(jīng)濟

7、、生態(tài)問題中發(fā)揮重大作用,1.2 植物科學的重要作用,1、植物是自然界中的第一性生產(chǎn)者（初級生產(chǎn)者） 2、在維持地球上物質(zhì)循環(huán)的平衡中起著不可替代的作用 3、為地球上其他生物提供了賴以生存的棲息和繁衍后代的場所 4、植物在調(diào)節(jié)氣溫、水土保持，以及在凈化生物圈的大氣和水質(zhì)等方面均有極為重要的作用。 5、為人類提供：糧食、蔬菜、水果、木材、纖維、飼料、藥材、飲料（茶、咖啡等）、煙草、糖、景觀、花卉,植物科學在自然科學和國民經(jīng)濟發(fā)展中的意義 植物科學在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有重要意義： 1、為利用和改造植物提供基礎理論和基本知識。 2、在微觀和宏觀的更高層次和更高水平上探討植物生命的奧秘和發(fā)生發(fā)展規(guī)律。

8、分子生物學在微觀領域揭示生命的本質(zhì)；生態(tài)學在宏觀（和微觀）領域揭示生命現(xiàn)象之間的相互關系。 植物學是高等院校生物類專業(yè)的一門重要基礎課程。,waterfall,舉例 為利用和改造植物提供基礎理論和基本知識,中國的水稻育種第一次突破是60年代初矮化育種的成功，將水稻產(chǎn)量提高了2030； 第二次是70年代中期雜交水稻的研究成功，水稻產(chǎn)量又在矮稈良種的基礎上增長了20左右; 現(xiàn)在正在醞釀第三次突破，利用水稻亞種間雜種優(yōu)勢培育超級雜交稻。,袁隆平先生把雜種優(yōu)勢的利用與水稻理想株型結(jié)合起來,提出了超級雜交稻的形態(tài)模式: 葉片呈長、直、窄、凹、厚; 株高100 cm 左右,稈高70 cm 左右; 株型適度

9、緊湊,分蘗中等; 冠層只見葉片,灌漿后不見稻穗。,袁隆平提出的超級雜交水稻標準株型,左:“超級雜交水稻”最新品種GDs/RB207 大面積推廣成功,將達到畝產(chǎn)900余公斤; 右: 畝產(chǎn)800公斤超級雜交水稻品種,雜交水稻之父袁隆平新目標：雜交稻畝產(chǎn)2000斤,2003年,2006年影響因子為9.8,舉例 更高水平上探討植物生命的奧秘和發(fā)生發(fā)展規(guī)律,2006年影響因子為6.1,2006年影響因子為6.5,植物學報,1.3 植物界的劃分和植物科學的分支學科,在我們生存的這個星球上存在著各種各樣的生命形式，植物（plant）就是其中最重要的一大類。人類對植物和其他生物的研究和認識有一個漫長的歷史，人

10、們?yōu)榱私⒁粋€能反映自然演化過程和彼此間親緣關系的分類系統(tǒng)，作了長期不懈的努力，使其日臻完善。,1735年，林奈（Carolus Linnaeus瑞典植物學家）發(fā)表自然系統(tǒng)，把生物分為植物和動物兩大類，即植物界和動物界。 1753年發(fā)表的巨著植物種志中將植物分成24綱，把動物分成6綱。這就是通常所說的生物分界的兩界系統(tǒng)。這在當時的科學技術條件下是有重大科學意義的。至今，許多植物學和動物學教科書仍沿用兩界系統(tǒng)。,林奈的兩界系統(tǒng),林奈(Carolus Linnaeus),1866年，?？藸枺℉aeckel 德國生物學家） 植物界 動物界 原生生物界 原核生物、原生動物、硅藻、粘菌、海綿,?？藸柕娜?/p>

11、界系統(tǒng),Haeckel的三界系統(tǒng),魏泰克的四界、五界系統(tǒng),1969年，五界系統(tǒng) 動物界 植物界 真菌界菌物界 原生生物界 原核生物界（細菌、藍藻）,1959年，四界系統(tǒng) 動物界 植物界 真菌界菌物界 原生生物界,Whittaker的四界系統(tǒng),Whittaker的五界系統(tǒng),六界和八界系統(tǒng),1949年，捷恩(Jahn)的六界系統(tǒng) 后生動物界 后生植物界 真菌界 原生生物界 原核生物界 病毒界,八界系統(tǒng),原核生物,真核生物,1989年，卡瓦勒-史密斯(Cavalier-Smith)的八界系統(tǒng),三原界系統(tǒng),1978年，Whittaker 和 Margulis 根據(jù)分子生物學研究的資料，提出了一個新的三

12、原界(Urkingdom)學說,認為在生物進化的早期，各類生物是由一個共同的祖先沿三條進化路線發(fā)展，形成了三個原界。也叫三域系統(tǒng)。,三原界系統(tǒng),我國學者對生物分界的意見,1966年，鄧叔群根據(jù)營養(yǎng)方式劃分： 植物界光合自養(yǎng) 動物界攝食 真菌界吸收 1965年，胡先彇： 始生總界病毒 胞生總界細菌界 粘菌界 真菌界 植物界 動物界 1979年，陳世驤： 非細胞總界病毒 原核總界 細菌界 藍藻界 真核總界 植物界 真菌界 動物界,植物界的基本類群,植物界,低等植物,藻類植物 低等植物 菌類植物 (無胚植物） 地衣植物 苔蘚植物 高等植物 蕨類植物 （有胚植物） 裸子植物 被子植物,非維管植物,低等

13、植物的特征 1、植物體結(jié)構(gòu)簡單，沒有根莖葉的分化。 2、內(nèi)部組織分化程度低，多沒有組織分化。 3、生殖器官為單細胞，合子發(fā)育離開母體，不形成胚。 高等植物的特征 1、植物體結(jié)構(gòu)復雜，具根莖葉的分化。 2、內(nèi)部組織分化達到較高級的程度。 3、生殖器官為多細胞，合子發(fā)育不離開母體，形成胚。,植物學的分支學科,以研究層次和重點不同劃分為: 1、植物形態(tài)學 2、植物生理學 3、植物遺傳學 4、植物生態(tài)學 5、植物分類學,第十三屆國際植物學會議(1981,悉尼)劃分為12類: 分子植物學、代謝植物學、發(fā)育植物學、環(huán)境植物學、 群落植物學、遺傳植物學、系統(tǒng)及進化植物學、苔蘚學、 菌類學、海水淡水植物學、歷

14、史植物學、應用植物學 第十四屆國際植物學會議（1987，西柏林）劃分為六大分支學科： 系統(tǒng)與演化植物學、結(jié)構(gòu)植物學、代謝植物學、發(fā)育植物學、植物遺傳學、資源植物學與植物化學、生態(tài)學與環(huán)境植物學和生物技術,1.4植物分類的階層系統(tǒng)和國際植物命名法規(guī),界Regnum 門Divisio 亞門Subdivisio 綱Classis 亞綱Subclassis 目Ordo 亞目Subordo 科Familia 亞科Subfamilia 族Tribus 亞族Subtribus 屬Genus 亞屬Subgenus 組Sectio 亞組Subsectio 系Series 亞系Subseries 種Species

15、 亞種Subspecies 變種Varietas 亞變種Subvarietas 變型Forma 亞變型Subforma,分類階層,植物分類的階層系統(tǒng),現(xiàn)以寬傘三脈紫菀為例，表明植物分類系統(tǒng)的等級和所在的分類位置： 界植物界Regnum vegetabile 門種子植物門Spermatophyta 亞門被子植物亞門Angiospermae 綱木蘭綱Magnoliopsida 亞綱菊亞綱Asteridae 目菊目Asterales 科菊科Asteraceae (Compositae) 屬紫菀屬Aster 種三脈紫菀 Aster ageratoides Turcz. 變種寬傘三脈紫菀 Aster a

16、geratoides var. laticorymbus Hand.-Mazz.,雙名法是生物分類之父林奈(C. Linnaeus)在1753 年發(fā)表的植物種志(Species Plantarum)一書中，采用前人的建議創(chuàng)立的。 雙名法要求1個種的學名必須用2個拉丁詞或拉丁化了的詞組成。第一個詞稱為屬名，屬名第1個字母必須大寫；第二個詞稱為種加詞，通常是一個反映該植物特征的拉丁文形容詞，種加詞的第一個字母一律小寫。同時，命名法規(guī)要求在雙名之后還應附加命名人之名，以示負責，便于查證。如： Ginkgo biloba L.,國際植物命名法規(guī),1、屬名：拉丁文名詞或拉丁化的其他文字，第一個字大寫單數(shù)

17、，主格。 （1）以古老的拉丁文名字命名：如Rosa （2）以古希臘文名字命名：如Oryza （3）根據(jù)植物的某些特征、特性命名：Polygonum （4）根據(jù)顏色、氣味命名：Leucobryum （5）根據(jù)植物體含有某種化合物命名:Saccharum （6）根據(jù)用途 Oymosia （7）紀念某個人名 Linnaea （8）根據(jù)習性和生活環(huán)境命名 Dendrobium （9）根據(jù)植物產(chǎn)地 Taiwania （10）以神話或文字游戲來命名 Narcissus （11）以原產(chǎn)地或產(chǎn)區(qū)的方言或土名拉丁化而來Ginkgo （12）采用加前綴或后綴組成屬名Acanthopanax,2、種加詞 ： 形容詞

18、，少數(shù)為名詞的所有格或同位名詞，性、數(shù)、格與屬名一致。 （1）表示植物特征Populus alba （2）表示方位Tyoha orientalis （3）表示用途Macrocarpium officinale （4）表示生態(tài)習性或生長季節(jié)Juncus alpinus （5）人名Senecio oldhamianus （6）以當?shù)厮酌?jīng)拉丁化而成Panax ginseng （7）表示原產(chǎn)地Brassica pekinensis （8）以名詞的所有格形式作種加詞Acer davidii （9）同位名詞Cinnamomum camphora,3、命名人 （1）通常以其姓氏的縮寫表示，于種加詞后 et

19、 et al. etc. （2）父子（女）均為命名人 f. fil. （3）甲命名，乙發(fā)表 ex,1、給植物命名時應同時指明它的分類位置； 2、優(yōu)先律原則； 3、命名模式和模式標本； 4、每1種植物只有1個合法的正確的名稱； 5、 1個種的完整的學名必須符合雙名命名法(binomial nomenclature)，簡稱雙名法； 6、屬的轉(zhuǎn)移； 7、學名附帶的一些縮寫字。,國際植物命名法規(guī)的使用要點：,優(yōu)先律原則,植物新種名稱的發(fā)表有優(yōu)先權，凡符合法規(guī)的最早發(fā)表的名稱為正確的名稱。優(yōu)先律是指出版上的優(yōu)先，如果不是在公開出版的刊物上發(fā)表的名稱或者不用拉丁文描述其特征，均不受命名法規(guī)優(yōu)先律的保護。嚴格遵守優(yōu)先律的目的是保證一物一名，清除混亂。,命名模式和模式標本,相鄰物種間的外貌差異有時很不顯著，為了使各種植物的名稱與其所指的物種之間具有固定的、可以核查的依據(jù)，在給新種命名時，除了要有拉丁文的描述和圖解外，尚需將研究和確立該種時所用的標本賦以特殊的意義，尤加重視，并永久保存，作為今后查考的有效資料。這樣的標本稱為模式標本(Type)。模式標本是物種名稱的依附實體，是名稱的攜帶者。,1、主模式標本 2、等模式標本 3、合模式標本 4、后選模式標本 5、副模式標本 6、新模