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植物學前沿講座

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  • 賣家[上傳人]:飛***
  • 文檔編號:49142824
  • 上傳時間:2018-07-24
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    • 1、植物學前沿講座主講人:周忠澤 教授植物學的相關學術領域v1.系統與進化植物學v2.植物生態與環境生物學v3.植物發育與分子生物學v4.植物資源的可持續利用一、系統與進化植物學v植物分類學v系統與進化植物學v植物區系與地理學v古植物學v前沿研究簡介 植物分類學v現在生存在地球上的生物估計有50萬種以上(種子植物250000種左右)。要對 數目如此眾多,彼此又千差萬別的植物進行研究,第一步必須先根據它們的自然 性質,由粗到細、由表及里地進行分門別類,否則便無從下手。植物分類學內容 由三方面組成,它的研究對象為全世界生活的植物。分類(Classification)鑒定(Identification & determination)命名(nomenclature)植物分類學是發展較早的一門學科,它的任務不僅要識別物種、鑒定名稱,而且 還要闡明物種之間的親緣關系和分類系統,進而研究物種的起源、分布中心、演 化過程和演化趨勢。因此,它是一門既有實用價值又富有理論意義的學科。植物的分類菌類植物苔蘚植物蕨類植物藻類植物種子植物地衣植物種子植物的類型喬木(松)一年生草本(水稻 )二年生草本(白菜) 多年

      2、生草本(鳶尾 )半灌木(黃芪 )灌木(黃楊)系統與進化植物學v結合植物的生殖方式和交配系統分析,探討物種形 成的式樣和機制;v揭示種間差異的遺傳學、生殖生物學和生態學基礎 ;v通過生物種間互作的研究,揭示協同進化的機理;v研究植物的分子進化與形態進化的關系,基于多學 科證據,探討生物類群地理分布格局和物種適應性 進化的分子機理;v進化發育和進化基因組學通過研究植物個體發育中 關鍵器官和結構的發生和發育過程,揭示關鍵性狀 的同源性和進化機制,闡明植物類群形態進化的發 育和遺傳機理;v根據基因組學的原理和方法,結合生物信息 學手段,探討植物基因組的結構、功能及其 進化規律和機制;v研究植物信息大分子的結構、進化規律和機 制,尤其是重要基因家族的起源和分化及其 功能意義;v研究表型變異與分子變異、基因組變異與環 境變異之間的相關性和規律性,從染色體和 基因組水平上闡明生物進化的規律和機制。 植物地理學v又稱地植物學,派生學科:生態地球植物學 ecological geobotany、實驗地植物學 experimental geobotany、森林地植物學 forest geobotany和指

      3、示地植物學indicative geobotany等等。 植物地理學是研究植被的空間分布規律的學 科,它研究植被的組分、性質的分布類型, 及其形成的原因、動態以及實踐中的應用等 。 植物區系與地理學v銀鐘花屬為我國與北美間斷 分布的屬、本種為我國特有 ,對研究美洲和亞洲大陸變 遷、植物區系、植物地理均 有一定意義。木材灰白色、 紋理細、材質輕軟,有工藝 價值?;ò咨?、具清香、樹 葉在入秋后變為紅色,可作 要觀賞樹。 古植物學v研究古代(地質時期)植物的科學,包括古代植物 的形態解剖、系統分類、生態、時間和空間的分布 以及各門類植物的起源、發展和進化的歷史、古代 植物區系、各地質時代的植被和它們的演替等。v在研究中經常聯系到植物形態解剖學、植物分類學 、植物地理學、地植物學、植物生態學等方面。v在應用上它經常涉及地質學(特別是地層學)、古地理 學和古氣候學上的問題,有助于尋找礦產和研究含有 煤炭、石油等礦產地層的分布、劃分和對比。 古植物學朝陽古植物化石水杉系統與進化植物學前沿研究v1、DELTA系統在杜鵑屬分類研究中的應用:v 應用DELTA系統(Description Languag

      4、e for taxonomy)系統對貴州省杜鵑屬86(變 種、亞種)進行了分類學研究。 DELTA系統 是針對分類學開發的綜合性多功能軟件包, 可以規范分類學描述,對研究中所有性狀進 行識別和處理,自動生成檢索表,建成基于 本地和網絡的交互式專家輔助鑒定系統。v2、高山植物條紋狹蕊龍膽(龍膽科)的分子親緣地 理學研究v 條紋狹蕊龍膽主要分布于青藏高原東北部及鄰近 高山地區,為一年生草本植物。由于草本植物生活 周期較短以及對環境變化的敏感性,對該植物開展 親緣地理學研究可能會更好的揭示青藏高原地區第 四紀冰期以來植物居群變化的歷史過程。v本研究通過檢測覆蓋條紋狹蕊龍膽整個地理分布范 圍的13個居群155個個體cpDNA非編碼片段 trnH(GUG)-psbA基因間區的序列變異,來進行分子 親緣地理學研究,從而揭示該植物單倍型的地理分 布式樣、居群遺傳結構以及冰期時的避難所及冰期 后的遷移路線。v3、轟動世界的活化石芒苞草(芒苞草科)芒苞草科Acanthochlamydaceae Kao.P.C高寶純芒苞草科是第一個由中國人首次發現和建 立的一個新科,也是唯一一個由中國人建立 的新科,芒包

      5、草科的發現將我國植物分類學 由屬、種的水平提高到科一級的最高研究水 平。填補這一空白,結束了一百多年以來, 沒有中國植物學家建立新科的歷史。芒包草 科的建立,是科學上的重大發現。v芒苞草是在中生代以前,古南大陸(網瓦納 古陸)解體,非洲和南美洲分離時遺留下來 的一個孑遺植物,是一個十分古老而孤立的 類群,它與產于南半球(非洲、南美洲、馬 達加斯加)以及阿拉伯半島的翡若翠科,互 為姐妹群,這種跨三洲和南、北半球的洲際 間斷分布,特別引人矚目,這項成果對于研 究物種起源和植物區系發生提供了直接的證 據和重要的聯系類群,同時也為大陸漂移、 板塊學說提供了佐證。v芒苞草科是在我國橫斷山區這一特殊地區發 現的特殊類群,該科的許多獨特形狀更給橫 斷山區作為東亞植物區系起源增添了強有力 的證據,為探討東亞植物圈的演化和分布提 供了寶貴資料;芒苞草科的發現,進一步證 明橫斷山區是解決植物區系發生和板塊構造 之間的關系,植物區系起源(包括東亞、北 美和歐洲),種子植物進化等一系列重大理 論問題的關鍵地區。二、植物生態與環境生物學v植物生態學v環境生物學v前沿研究簡介被酸雨破壞的松林植物生態學v研究植物之

      6、間、植物與環境之間相互關系的科學。它研究的 內容主要包括植物個體對不同環境的適應性,及環境對植物 個體的影響;植物種群和群落在不同環境中的形成及發展過 程;以及在生態系統的能量流動、物質循環中植物的作用。 v植物生態學包括個體生態學、種群生態學、群落生態學和生 態系統學四大部分。研究植物生態學的目的在于闡明外界條 件對植物形態結構、生理活動、化學成分、遺傳特性和地理 分布的影響;植物對環境條件的適應和改造作用。為農業、 林業、畜牧業生產服務。v植物生態學也是環境保護的理論基礎之一。環境生物學v環境生物學是環境科學的一個分支。它研究生物與受人類干預的環境之 間相互作用的規律,及其機理。v環境生物學研究的對象是受人類干預的生態系統。這里所說的人類干預 包括兩個方面:一是指人類活動對生態系統造成的污染;二是指人類活 動對生態系統的影響和破壞,主要是人類對自然資源的不合理利用,如 對森林的濫砍濫伐,對草原的過度放牧,不合理的圍湖造田和大型水利 工程建設等。v環境生物學研究的主要內容是環境污染引起的生態效應,生物或生態系 統對污染的凈化功能,利用生物對環境進行監測、評價的原理和方法以 及自然保護

      7、等。其目的在于為人類合理地利用自然和自然資源,保護和 改善人類的生存環境提供理論基礎,促進環境和生物朝有利于人類的方 向發展。植物生態與環境生物學v當今世界上,日趨嚴重的工業污染和急劇爆 炸的人口給生態環境造成極大的壓力,因而 植物生態與環境生物學在當代日益受到重視 。v植物生態與環境生物學的熱點主要有:植被 與環境、生物多樣性與生態系統、生態保護 與環境、分子生態與生理生態學、適應與進 化、個體與種群生態學、全球生態學、生物 入侵與生物安全。 植被與環境生態入侵前沿研究簡介v1、蘚袋法監測上海市大氣重金屬和SO2污染v 苔蘚植物是一種良好環境指示植物。作為生物主動 監測方法之一的“蘚袋法”,因其具有監測點選擇靈 活,材料和暴露時間一致等優點,近年來被世界各 國廣泛用于城市或工業區的大氣質量監測和主要污 染源的定位。v通過比較華東地區常見的苔蘚植物的吸附能力,從 中篩選合適種類,制成蘚袋懸掛于上海各城區和寶 山工業區,監測和研究上海市大氣污染。v2、綠洲外圍防風固沙林物種多樣性變化特征v以新疆塔里木河下游綠洲外圍大型人工防風 固沙林為研究對象,以重要值為各種群的數 量特征計算造林4年后

      8、多樣性指數、均勻度指 數、豐富度指數和優勢度指數的變化,分析 不同類型荒漠人工天然植物群落的物種多 樣性變化特征,以期為塔里木河下游人工植 物群落配置提供理論依據。結果表明:v(1)經過4年的發育,由于鄉土植物種的發 生和逐漸侵入,人工群落演變為人工天然 群落,物種多樣性明顯增加;v(2)所研究的群落中共出現26種植物,隸屬 于12科、25屬,其中喬木種3種,灌木或半 灌木9種,草本13種,藤本1種;v(3)群落中鹽生草(Halogeton glomeratus )+花花柴(Karelinia caspica)群落具有較高 的物種多樣性、均勻度和較低的生態優勢度 ,而頭狀沙拐棗(Calligonum caput- medusae)胡楊(Populus euphratica)群落 與之相反。研究結果為進一步優化防風固沙 林物種組成,提高人工植物群落穩定性提供 了理論依據。v3、人工濕地植物生長特性與污水凈化效果研究v通過構建小型人工濕地(長寬 深,0.56m 0.46m 0.38m),對菖蒲(Acorus calamus linn )、風車草(Cyperus flabelliformis

      9、 Rottb)、蘆葦 (Phragmites australis Trin.ex.Steud)和香根草( Vetiveria zizanioides(Linn) Nash)單種植物濕地的 植物生長特性和污水凈化效果進行了研究。v光合作用測定用LI-6400光合測定系統。根的生長測 定采用網籠法。根活力用a-苯胺法測定。植物生物 量的測定于生長季末采用收獲法。v(1)各植物的平均凈光合速率是菖蒲蘆葦 風車草香根草,每濕地植物生物量依次是風 車草菖蒲蘆葦香根草v(2)各濕地植物對TN、NO3-N 、 NH4-N 、 TP 、SPR 、BOD5和CODcr的去除率分別為 36.6%56.6%、 54.7%68.5%、 58.7%79.3%、 54.7%68.5%、 40.1%68.4%、 69.3%87.4%和 61.4%79.0%。一般風車草濕地去除率最高 。v通過回歸分析發現,凈光合速率與N的去除相 關性較高,而根系活力和根生長量則與BOD5 的去除相關性較高。 對于不同植物而言,風 車草和蘆葦的根生長量和根活力與BOD5的去 除均達到極顯著相關( P0.01。v4、植物入侵、天敵防御機制的適應性進化以及生 物防治v研究天敵與入侵植物的關系對于治理入侵植物具有 重要的價值。傳統生物防治就是建立在“天敵假說” 理論基礎上的治理外來入侵植物的重要措施。從原 產地引進寄主專一的天敵控制外來入侵生物(主要 是入侵昆蟲和植物)在很多國家取得了成功,這一 方法在過去100多年一直被認為安全、對環境不構 成威脅。v然而,近年來關于生物防治的有效性和安全性引起 了越來越多的關注,準確評估和預測天敵在控制入 侵植物及其不同入侵階段中的作用具有重要作用。三、植物發育與分子生物學v植物生理學v細胞生物學v生殖與發育v功能基因組學v蛋白質組學v農業生物技術 v前沿研究簡介植物生理學v植物生理學(plant physiology)是研究植物生命活動規律的生物學分支 學科。其目的在于認識植物的物質代謝、能量轉化和生長發育等的規律 與機理、調節與控制以及植物體內外環境條件對其生命活動的影響。v植物生理學是植物學的一部分。植物的基本組成物質如蛋白質、糖、脂 肪和核酸以及它們的代謝都與其他生物(動物、微生物)大同小異。v但是,植物本身又有一些獨特的地方,如:能利

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