植物生物学绪论

发表于 2026-07-22 分类于植物生物学阅读次数：本文字数： 2.3k

植物生物学绪论·

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**植物生物学（plant biology）**从微观到宏观研究植物的形态构造、生理生化、遗传进化、系统分类及其与环境的关系。

两界系统

林奈于1737年将生物分为植物界和动物界。传统植物界包括菌类、藻类、地衣、苔藓、蕨类和种子植物。
三界系统

单细胞生物常兼具动、植物特征，霍格和海克尔因此增设原生生物界，将细菌、藻类、真菌、原生动物及部分简单多细胞生物归入其中。
四界系统

魏泰克于1959年将不含叶绿素的真核菌类从植物界分出，建立真菌界。
五界系统
魏泰克于1969年先按有无核膜区分原核生物和真核生物，再按细胞数及营养方式划分五界：
- 原核生物界：细菌和蓝藻。
- 原生生物界：单细胞或单细胞群体组成的真核生物。
- 植物界：多细胞真核生物，光合自养。
- 真菌界：多细胞真核生物，腐生异养。
- 动物界：多细胞真核生物，异养。
六界及三总界六界系统

王大耜于1977年在五界之外增加病毒界。陈世骧于1979年进一步划分为：非细胞生物总界（病毒界）、原核总界（细菌界、蓝藻界）和真核总界（真菌界、植物界、动物界）。
三域系统

rRNA、rDNA序列分析表明，原核生物包含两个重要进化分支。伍斯和伍夫据此提出古菌域、真细菌域、真核生物域。

生物分界尚无统一方案，但普遍认为应以营养方式为主要依据，并兼顾进化水平和亲缘关系。

以描述、比较和用途记载为主要方法。

17世纪起，物理、化学和显微镜技术推动植物学由描述转向系统观察、控制实验和理论检验。

分类学：林奈于1753年发表《植物种志》，建立双名法，并以花的生殖性状为主要分类依据。
杂交研究：克尔柔爱特通过植物性别和杂交试验开辟新的研究领域。
植物生理学：海尔蒙特的柳树盆栽实验证明植物增重物质并非主要来自土壤；黑尔斯以大量实验研究树液流动、蒸腾、失水和气体交换，被视为植物生理学创始人。
光合作用研究：普里斯特利证明植物能“净化”空气，英根豪斯和索绪尔进一步阐明植物与 $O_2$、$CO_2$ 的关系；19世纪末，光合作用化学过程得到全面解析。
学科分化：19世纪中期，植物形态学、解剖学、细胞学、分类学、生理学、生态学、地理学和遗传学等分支基本形成；达尔文和孟德尔的工作推动进化观和遗传机制建立。
20世纪，光合作用机制、光敏色素、植物激素和微量元素等陆续被发现，遗传育种技术快速发展。

现代植物学以分子水平认识和改造植物生命活动为重要特征。

绿色植物通过光合作用将光能转为化学能，贮存在糖类、脂质和蛋白质等有机物中，为人类、动物和其他异养生物提供物质与能量基础。煤炭、石油、天然气等能源也主要由绿色植物经地质变迁形成。

碳循环：植物吸收 $CO_2$ 合成有机物；生物呼吸、遗体和排泄物分解、物质燃烧及火山活动又释放 $CO_2$。
氧循环：呼吸、燃烧和分解消耗氧，绿色植物光合作用释放氧。
氮循环：固氮细菌将大气氮固定为氨态氮，硝化细菌可将其转为硝态氮供植物吸收；氮经取食进入动物体，遗体和排泄物分解后重新释放为氨或铵；反硝化细菌使硝态氮以游离氮或氧化亚氮形式返回大气。

绿色植物、细菌和真菌通过吸收、合成、分解和释放共同推动自然界的物质循环。

植物参与土壤形成，改善土壤母质的理化性质，使土壤逐渐形成结构和肥力，为其他生物生存繁衍及生物群落形成创造条件。

分支学科	主要研究内容
植物形态学	植物个体发育和系统发育中的形态结构形成规律，以及形态结构与生理功能的关系；广义上包括解剖学、胚胎学和细胞学等。
植物生理学	植物生命活动规律及生命现象本质；相关分支有分子生理学、代谢生理学和发育生理学。
植物分类学与系统学	植物种系特征、亲缘关系、演化顺序及分类系统；系统学更强调谱系关系。
植物生态学	植物与环境的相互关系，包括个体、种群、群落和生态系统生态学。
植物胚胎学	胚囊和花粉管形成、受精、胚胎发育及其与环境、生理生化和遗传的关系。
植物遗传学	植物遗传和变异规律，包括细胞遗传学和分子遗传学。
植物化学	植物代谢产物的成分、结构和分布规律。
植物资源学	植物的分布、数量、用途及开发，与药用植物学、分类学和保护生物学密切相关。
分子植物学	植物核酸、基因、蛋白质等生物大分子的结构和功能，是植物学研究前沿。

植物学各分支正趋向综合，形成植物细胞生物学、植物生物工程、进化植物学、发育植物学和环境植物学等新兴学科。