Физиология растений

1. Физиология растений

Яковец Оксана
Геннадьевна
ауд. 327, 346
(тел. 209-58-50)

2.

1.
2.
3.
4.
5.
Кузнецов В. В., Дмитриева Г. А.
Физиология растений.- М.: Высш.
шк., 2005.
Медведев
С.
С.
Физиология
растений. - СПб.: Изд-во С.-Петерб.
ун-та, 2004.
Полевой В.В. Физиология растений.
- М.: Высш. шк., 1989.
Якушкина Н.И., Бахтенко Е.Ю.
Физиология
растений.
–
М.:
Гуманитар. Изд. Центр ВЛАДОС,
2005.
Юрин В.М. Физиология растений.Минск: БГУ, 2010. – 432с. (учебник и
эл. вариант)

3.

Допуск к экзамену
Лекции – 58ч (29Л)
Лабораторные работы – 50 ч (12ЛР)
210ч/5 з.е.
Отработка
по лабораторным
занятиям
УСР-1
УСР-2
Итоговая оценка (ИО) - на основе оценки знаний в ходе текущего контроля знаний
и текущей аттестации (минимум 4, максимум 10 баллов):
ИО = 0,3а + 0,7b
весовой коэффициент,
определяющий вклад
текущего контроля знаний
(ЛР, УСР-1,УСР-2)
весовой коэффициент,
определяющий вклад
итогового контроля знаний
(экзамен)

4. Лекция 1

Введение в предмет

5. Вопросы

1. Предмет физиологии растений.
2. Объект физиологии растений, его
особенности.
3. Проблемы современной
физиологии растений.
4. Этапы развития физиологии
растений.

6. Физиология растений (от греч. physis - природа и logos - понятие, наука) - наука о жизни растительного организма

Физиология растений
(от греч. physis - природа и logos понятие, наука) наука о жизни растительного
организма
Наука считается самостоятельной,
если у нее есть свои
объект,
предмет
методы

7. Объект физиологии растений

фототрофные организмы
(синтезирующие органические
вещества из минеральных
(СО2 и Н2О)
с помощью энергии света)

8. Особенности растений

1) очень большая поверхность тела по отношению к
массе
(чем больше побегов, тем из большего объема
воздуха листья смогут поглощать СО2,
необходимый для фотосинтеза;
хорошо разветвленные корни имеют много зон
активного поглощения веществ)
2) неограниченный рост корней и стеблей
(поглощение большего количества СО2 и солей)
3) прикрепление к определенному месту
ФЗР изучает фототрофные организмы
на разных уровнях эволюции –
водоросли, высшие споровые и семенные растения

9. Предмет физиологии растений

изучение всех функций растительного
организма;
определение значения каждой из них для
организма в целом;
установление взаимной связи функций и их
зависимости от внешних и внутренних
факторов;
изучение взаимодействия органов растения
ФЗР изучает происходящие в растении
процессы на всех уровнях организации
живой материи:
молекулярном, клеточном и субклеточном,
тканевом, органном, организменном,
популяционном, биогеоценологическом и биосферном

10. Проблемы физиологии растений

ХIXв.-первая половина ХХв.
управление растительными организмами для повышения их
продуктивности,
создание оптимальных условий для жизни растений,
улучшение самих растений (разработка новых методов получения
новых сортов культурных растений; Р. Бутенко – получение в
результате слияния изолированных протопластов урожайного сорта
картофеля, устойчивого к вирусной инфекции)
С 50-60гг. ХХв.
экологические проблемы, в т.ч. повышение устойчивости
растений к загрязнению окружающей среды, к засухе,
засоленности почв (промышленность, транспорт,
вырубка лесов, применение удобрений, пестицидов)

11. Проблемы физиологии растений

ХХIв.
разработка экологических вопросов на клеточном уровне
(изменения мембран в неблагоприятных условиях засухи,
засоления, действия пониженных и повышенных температур,
повреждение органелл, синтез новых, защитных, белков);
расшифровка на физико-химической основе последовательности
всех этапов адаптации растений к неблагоприятным природным и
антропогенным факторам;
поиск новых методов и технологий решения различных проблем
промышленной экологии, включая зоны экологических катастроф;
сохранение и изучение природных экологических систем,
выяснение роли растений в поддержании стабильности
биосферы и газового состава атмосферы;
поведение растений в нестабильной средецентральная проблема экологической ФЗР XXIв.

12. Этапы развития физиологии растений

Составная часть ботаники
1800г. Ж.Сенебье
первая книга о жизни растений
«Физиология растений».
Самостоятельная наука

13. Этапы развития физиологии растений

– эмпирический (наблюдение)
– экспериментальный (эксперимент)
– вегетационный (вегетационный метод)

14.

ФЗР возникла как наука о
питании растений
– эмпирический (наблюдение)
Аристотель
растение в отличие от
животного не имеет желудка
и других органов пищеварения,
эти органы ему заменяет
почва, где происходит
переваривание пищи растение берет пищу из почвы
в готовом виде.
В течение многих веков эти
представления не вызывали
сомнений
Аристотель
(Древняя Греция,
384–342 гг. до н. э.)

15.

– экспериментальный
(эксперимент)
1600г. Я. Ван Гельмонт.
Первый опыт. Растение
само готовит себе пищу,
строит свое тело только из
воды, а минеральные
вещества, обнаруживаемые
после его сжигания, не имеют
никакого значения. Это
мнение просуществовало в
науке 200 лет. Возникла
водная теория питания
растений.
Ян ВАН ГЕЛЬМОНТ
(1579–1644)

16.

к. XVII – н. XIX в.
Гумусовая теория Тэера (1752–1829).
Положительное значение для растений
органического вещества почвы
и отрицание значения минеральных элементов.
1804г. Н.Т. Сосюр.
Растения, выращиваемые только на воде,
не могут нормально расти,
поскольку в природных условиях они получают все
необходимые элементы из почвы.

17.

– вегетационный
(вегетационный метод)
сер. XIX в. Ю. Либих
впервые сформулировал
минеральную теорию
питания растений
Органическое вещество,
дающее начало гумусу,
возникает из
усваиваемых растением
минеральных веществ
почвы.
Юстус Либих
(1803-1873)

18.

– вегетационный
(вегетационный метод)
1837г. Ж. Буссенго.
Впервые применил
вегетационный метод - способ
выращивания растений в
искусственных условиях в
особых вегетационных
стеклянных или металлических
сосудах, заполненных
водой (водная культура), песком
(песчаная культура) или почвой
(почвенная культура).
В зависимости от целей опыта
в сосуды вносятся
определенные удобрения и
питательная смесь.
Жан Батист Буссенго
(1802-1887)

19. Этапы развития физиологии растений

XIXв.
XXв.
изучение фотосинтеза
изучение открытого ранее фотосинтеза
(Р. Вильшттетер, А. Штоль,
(Ж. Сенебье, Сосюр, Ж. Бусенго,
Г. Фишер, Р. Вудворд, М. Штрель,
Ю. Сакс,Д. Майр, А. Фаминцын,
А. Красновский, Т. Годнев,
К. Тимирязев)
А. Шлык, Г. Эмерсон, В. Арнольд,
выяснение значения листьев и корней
Ф. Блэкман, А. Рихтер,
как органов питания;
В. Любименко, К. Ван-Ниль,
установление необходимости
Р. Хилл, С. Рубен, М. Камен,
минеральных веществ для поддержания
А. Виноградов, Р. Тейс,
жизни;
А. Ничипорович)
разработка т. минерального питания
экологическая физиология
(Н.Сосюр, Ж.Бусенго,
(С. Костычев, Н. Максимов)
И. Кноп, Ю. Сакс, Ю. Либих)
дыхание растений
обнаружение у растений дыхания, сходного (А. Бах, В. Палладин)
с дыханием животного
минеральное питание
(Н.Сосюр, Ж.Бусенго, В. Палладин)
(С. Виноградский, Д. Сабинин,
начало изучения поступления,
Д Прянишников, Р. Саляев,
передвижения и выделения Н2О и
Д. Вахмистров)
растворенных веществ (Т. Найт)
гормональная теория онтогенеза,
начало изучения раздражимости, движений регуляция цветения
растений (Т. Найт, Ч. Дарвин)
(М. Чайлахян)
и роста (Ю. Сакс)
морфогенез в культуре изолированных
клеток и тканей
(Р. Бутенко)

20. Этапы развития физиологии растений

1771г. Д.Пристли. Открытие фотосинтеза.
растения выделяют газ, нужный для дыхания животных, т.е. О2.
1779г. Я.Ингенхауз. Подтвердил результаты опыта Д.Пристли.
лучи Солнца запускают сложный механизм фотосинтеза в зеленом растении.
1782г. Ж.Сенебье Растения на свету не только выделяют О2, но усваивают
CО2, причем наиболее эффективно они функционируют в зоне красных
лучей спектра.
1804г. Н. Сосюр. Н2О является такой же нужной для фотосинтеза, как и CО2.
Заложен фундамент учения о фотосинтезе. Работа «Химические
исследования из вегетации» - впервые приведены данные исследований не
только фотосинтеза, но и дыхания.
1817г. П. Пельтье и Ж. Каванту. Выделили из растения то вещество, которое
придает растениям зеленый цвет, и назвали его хлорофиллом
1840г. Ж.Бусенго. Составил уравнение фотосинтеза
1913г. Р. Вильшттетер (1915) и А Штоль. Выделили кристаллический
хлорофилл, установили формулу хлорофилла а.
1939-1940гг. Г. Фишер (1930). Расшифровал структурную формулу
хлорофиллов.
1960г. Р. Вудворд (1965). Синтезировал хлорофиллы в искусственных
условиях.

21.

Академик НАН Беларуси (1940; чл.-корр. с 1936),
доктор биологических наук (1935), профессор (1926).
Заслуженный деятель науки БССР (1944).
Создатель
советской
школы
исследователей
биосинтеза хлорофилла.
Автор принятых идей о
- формировании хлорофилла через монопирол и
лейкосоединения порфиринов,
- едином процессе синтеза хлорофилла и гема из
углеводов,
- относительно постоянном количестве хлорофилла
в единице объема хлоропластов.
Годнев
Тихон Николаевич
(1893-1982)
Доказал
единство
протохлорофиллида
(предшественника хлорофилла) в растительном
мире и впервые осуществил его темновое
превращение в хлорофилл у покрытосеменных.
Исследовал
состояние
фотосинтетических
пигментов в онтогенезе в зависимости от световых и
температурных условий.

22. Этапы развития физиологии растений

XXв.
создание фитотронов – станций искусственного климата
(1949г. Первый фитотрон при Калифорнийском университете
1957г. Москва. Институт физиологии растений)

23.

24. Этапы развития физиологии растений

XXв.
накопление огромного материала по физико-химической
организации, интеграции (переход от изучения более простого к
все более сложному уровню организации) и регуляции
функциональных систем и адаптации растительного организма
изучение механизмов роста, развития растений, действие на
эти процессы веществ регуляторного типа
период ассимиляции (сближения наук) на смену периоду
обособления
изучение минерального питания, открытие фитогормонов –
метод культуры изолированных клеток и тканей –выращивание
изолированных из организма клеток в стерильных условиях на
искусственной
питательной
среде
in vitro (от лат. vitrum -стекло), т.е. в пробирке. Превращение
биотехнологии
в
самостоятельную
науку.
ФЗР- изучение идущих в растениях процессов в культуре
клеток
физико-химические
методы
разрушают
клетки,
а
физиологический
объект
должен
оставаться
живым
(главный объект ФЗР остается клетка и организм в целом,
конечная задача исследований – определение значения
явлений в жизни растения и в его общении с окружающей
средой)

25. Этапы развития физиологии растений

XXв.
отделение от ФЗР вирусологии (1902г.), агрохимиии (1910г.),
микробиологии и биохимии (1930г.)
исследования по экологической и частной физиологии растений
(изучение влияния внешних абиотических факторов на
физиологические процессы растений и особенности этих процессов
у отдельных культур соответственно)
использование наряду с классическими методами
(полевой, вегетационный, водная культура)
методов других наук
(электронная микроскопия - детальное изучение строения органелл,
дифференциальное центрифугирование – выделение органелл,
хроматография, стабильные и радиоактивные изотопы,
спектроскопия)
выделенные хлоропласты, митохондрии, рибосомы
для экспериментов по определению их химического состава,
структуры, функций
на смену вегетационным опытам - лабораторные работы с
применением методов высокого разрешения - исследование
процессов на молекулярном уровне

26. Место ФЗР среди других наук

физика и химия (биофизика и биохимия) – фундамент
ФЗР
связана с физиологией животных, агробиотехнологией
(превратилась в самостоятельную науку в последние
десятилетия)
ФЗР
–
фундамент
агрономических
наук
(растениеводства,
плодоводства,
луговодства,
овощеводства, агрохимии)
ФЗР - промежуточное положение между молекулярной
биологией и общей биологией (в частности экологией)
физиологический
подход
проник
в
такие
ботанические
науки,
как
цитология,
анатомия,
морфология, фитопатология и даже систематика
растений
достижения ФЗР используют генетики, селекционеры,
микробиологи, биохимики