植物生理学整理.doc

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1、高级植物生理学第一讲、植物生理学发展动向及前沿简介一、研究内容及结构体系（1）代谢（2）生长发育（3）感应性与整体性从分子-细胞-组织-器官-个体-群体-生态系统不同层次研究植物生命活动规律关系：课程内；课程间是微观的分子生物学与宏观的生态学之间的桥梁二、发展动向及前沿1、从研究生物大分子到阐明复杂的生命活动(组学，系统生物学）（1）微观研究不断深化（2）系统、动态、交叉、整（合）体（3）与生产实际的结合2、实现整体性的重要环节---信号传递（传导）中心法则；植物对环境感应；(SA,JA;BRs,PA,Ca,NO,VOCs,糖)网络式特征3、生命活动基础---代谢及其调节光合作用机

2、理（CO2倍增，低碳）；固氮机理；水分循环与运输机理；植物次生代谢等(医药、农药、化感作用）。4、植物与环境生理生态学与生态生理学：植物生理学与生态学的交叉。生物因子；非生物因子生理生态学发展动向：从生理机制上探讨植物与环境的关系、物质代谢和能量传递规律以及植物对不同环境条件的适应性。60年代：国际地圈与生物圈计划(ＩＧＢＰ)启动；70年启动国际生物圈计划(ＩＢＰ)的计划,后来该计划发展成为“人与生物圈计划”(ＭＡＢ)。80年代：群落结构与功能的研究；90年代以来，发展迅速：（1）生态环境问题l全球气候变化；l环境污染；l生态系统退化l生物多样性丧失；l粮食问题等（2）仪器及技术的

3、更新我国生态学问题：人类活动引起的退化生态系统的恢复；湿地恢复；青藏高原的特殊生境；全球变化下的中国陆地生态系统响应；植物对环境污染的修复作用等。低碳。植物生理信息无损检测技术：l光谱分析技术（紫外；可见；红外发射；吸收；反射）例：叶片的光谱反射率随叶片含水量的下降而增加；1450nm和1930nm波段的反射率与叶片的相对含水量显著相关。l图像处理技术例：利用图像分割方法提取植物的形态特征，判断作物的生长健康状况、缺素情况等。对作物的根系利用图像处理的方法进行识别，从而判断播种的成活率。l植物电信号分析技术植物电信号:能够记录到的植物细胞或组织电位发生波动以及相应的电流、电阻、电容

4、等信号。破译植物电信号特征对于深入解读植物生命信息，为构建植物电信号自适应智能化控制系统，实现“节能减排”式农作物、蔬菜等的工厂化生产智能化自动控制研究奠定基础。l非损伤微测技术是一种选择性微电极技术,可以不损伤样品而获得进出样品的离子和分子信息,具有非损伤性,长时间、多电极、多角度测量等优势。该技术不仅能够测量离子及分子静止状态下的绝对浓度，而且还可以测量它们进出生物样品的运动速率及运动方向。在代谢、生长发育、信号转导、抗逆生理中广泛应用。5、植物发育机理成花机理：花色表现机理；激素作用机理；木材形成机理；衰老（细胞程序性死亡PCD）等。三、蛋白质组学概述l蛋白质组学---功能基

5、因组学的核心内容随着人类基因组草图2001年的正式发表和2003年4月的最终完成,科学家们又进一步提出了后基因组计划,蛋白质组(Proteome)研究便是其中一个很重要的内容。蛋白质组学(Proteomics)也正是作为功能基因组学的重要支柱在20世纪90年代应运而生,并已成为新世纪生命科学研究的前沿和热门领域。最早是由澳大利亚学者Wilkins和Williams于1994年提出的,并首次于1995年7月在“Electrophoresis”上发表。蛋白质组：即细胞或组织或机体或基因组表达的所有蛋白质。蛋白质组学是研究蛋白质或应用大规模蛋白质分离和识别技术研究蛋白质组的一门学科,主要

6、分为3个领域:(1)对蛋白质的大规模识别和翻译后加工修饰的细微特征分析；(2)蛋白质表达谱及差异分析；(3)蛋白质之间的相互作用。“小鼠与蒙娜丽莎在基因组上的差别只有1％，而它与她之间差别的本质在于蛋白质组的千差万别。蛋白质组造就了生命的纷繁多姿。”（国际人类肝脏蛋白质组计划负责人、中国人类蛋白质组组织主席、中科院院士贺福初语）基因组图只有一张，但是蛋白质组图却是每个器官就有一张。基因组核苷酸序列的测定是一种“有限”的工作，而对蛋白质组蛋白质种类的确定则是一种“无限”的工作。l蛋白质组学的特点与难点同一性与多样性、有限与无限、静态与动态、时间与空间、孤立行为与相互作用、单一手段与多

7、种技术、互助与互补l蛋白质组研究技术分离技术：基于凝胶的技术平台（双向电泳）；基于色谱的技术平台（多维色谱）鉴定技术：质谱（核心）；蛋白质芯片；噬菌体显示技术；大规模双杂交技术等分析技术：生物信息学。数据的加工、储存、检索、分析等。双向电泳、生物质谱和生物信息学被称为蛋白质组学研究的三大核心技术。l蛋白质组研究技术（2D-MS）样品制备—蛋白质定量—双向凝胶电泳—染色：考染；银染；荧光染色—图象采集与图谱分析—切点、酶解—质谱分析—数据库检索与鉴定[1]样品制备植物样