植物生理学论文心得体会

研究起始1925年前后，在生物科学中兴起了一门新的分支学科——普通生理学。汤佩松在大学期间就对物理、化学兴趣极浓，又受到当时生物学潮流的影响，自然就会提出生物学中许多有意义的根本问题。例如，他在一次上胚胎学的课堂上，正当教授讲述种子萌发过程中胚乳内无结构的淀粉逐步转变成有形态组织的幼芽时，他突然发问：“在这个形态发生过程中，无组织的有机物质是以什么方式转变为有形态结构的幼苗的？”这个问题虽然当时并未得到任何解答，但却是他以后半个多世纪中钻研和提出代谢的系统观点的萌芽。如前所述，汤佩松曾两度到林穴海洋生物研究所学习和工作。在这里他受到极大的启发。他特别感兴趣的是瓦布尔格关于海胆卵受精后呼吸显著加强的工作，于是日夜埋头在实验室里研究海胆卵和海星卵受精前后呼吸强度的变化。他发现海胆卵在受精后的几分钟内，呼吸强度可提高四、五倍，甚至十几倍，而海星卵则否。他在这项研究上发表了3篇论文，发展了瓦布尔格的工作，这些论文当即受到重视，李利教授和杰拉德（Gerald）教授立即表示愿意资助汤佩松参加第二年的暑期讲习班，并请他作李利的助手。这些工作也马上被李约瑟在他所著的《化学胚胎学》（Chemical Embryology）中全部引用，以后又被拉谢夫斯基（Rashevsky）在他的《数学生物物理学》（MathmaticalBiophysics）中引用。证明“呼吸酶”的存在在哈佛大学工作期间，汤佩松独立做出了两项具有开创性的研究成果。那时关于呼吸的生化研究刚起步不久，对细胞色素和细胞色素氧化酶还不完全理解。虽然已经有了测定这些物质的光谱学方法，可是对于存在细胞色素氧化酶尚不明确。德国的瓦布尔格发现了“呼吸酶”（Atmungsferment），英国的凯林发现了“细胞色素”（其实是细胞色素氧化酶），但他们对这二者是否系同一种酶发生了激烈的争论。他们的工作都是用酵母或动物组织的匀浆在体外进行的。汤佩松改用整体的羽扇豆幼苗为材料，运用一氧化碳在暗中抑制氧的吸收而光又能消除这种抑制的特性（其实这就是细胞色素氧化酶的特性），证明在高等植物体内确实存在着“呼吸酶”，也就是细胞色素氧化酶。这是现在公认的细胞色素氧化酶在植物体内的首次发现。在此期间，汤佩松还总结了1932年以前大量关于氧分压（Po2）和动、植物、微生物组织及细胞呼吸耗氧量（Q02）间关系的数据资料而得出一个经验公式（图1）：式中Q是在任何氧分压下的呼吸（耗氧）速率，Q0是在P增高到Q不再随之而增高的最高Q值，k是一个常数（相当于米氏常数）。这个公式的特点是适用于计算一个正常生活的完整细胞中细胞色素氧化酶和氧（底物）之间的亲和力（km）。在当时及以后的普通生理学及生物化学教科书中这个公式常被引用。进行“细胞呼吸动力学”的研究1933年到武汉大学后，汤佩松一面建立普通生理实验室，一面增聘合作人员和助手，开始进行“细胞呼吸动力学”课题的研究。这时他的主导思想是：研究一个完整的、同时又在进行正常生命活动的系统（细胞或组织，如萌发中的种子，分裂中的受精卵）中物质形态变化和能量变化之间的关系。所以用了“细胞呼吸的动力学”这一课题名称。其实当时他应该用“细胞呼吸的动力学和力能学”这一课题名称，才符合他的实际思想。不过当时尚无“生物力能学”这一名词。他独树一帜之处在于：用完整的活着的生物化学系统（如酵母、小球藻、卵细胞、植物幼苗）为对象，而以生物化学、生物物理的手段进行工作。这样，在对呼吸代谢途径进行探讨的工作中，汤佩松和他的同事发表了7篇论文。另外又开始了小球藻光合作用的研究以及细胞致死机制的研究，也发表了数篇论文。可惜好景不长。1937年抗日战争爆发，汤佩松不得不中断他的工作。对植物细胞水分关系的热力学解释在8年抗战期间，汤佩松虽然在昆明建立了植物生理研究室，但他没有条件对呼吸代谢进行系统研究，只能整理过去关于细胞呼吸的工作和思考遇到过的问题，以便理出一条学术思路来。即使如此，他也发表了3篇有意义的论文和1本著作。3篇论文中1篇是讨论一个完整的正在进行生命活动的细胞如何将无形态结构的物质变为自身的有序性的结构以及其中熵的变化与形态变化之间的关系。第二篇是讨论太阳能的生物转化，即以太阳能作为人类基本能源的认识。第三篇是和理论物理学家王竹溪合作的“活细胞吸水的热力学处理”。这篇文章意义重大，因为在植物生理学中，对于水分如何进出植物细胞，一直是用压力而不是用热力学函数来说明，所以在研究和教学工作中都遇到许多困难。西方的学者于60年代才意识到这个问题，并作了改正，就是现在通用的细胞水势这一热力学概念。然而汤佩松和王竹溪却比他们早20多年就已解决了这个问题。所以美国的水分生理研究权威P．J．克莱默尔（Kramer）在1985年写道：“20年后的今天，当人们早已讨论并认为已经在1960年解决了这个问题后方发现这篇论文。……希望本文能……弥补我们对汤和王关于细胞水分关系热力学的先驱性论文的长期忽视的遗憾。”汤和王的论文于1941年发表于美国的《物理化学学报》，可能当时没有受到植物生理学家的注意。应该说，对植物细胞水分关系的热力学解释是由我国的植物生理学家汤佩松首次提出的。《绿色的奴役》（Creen Thraldom）一书则是汤佩松对他在抗战前和抗战期间所进行研究工作的心得体会和对生命现象的一些基本观点和哲学思想的总结。该书由李约瑟作序并定名，在英国出版。对呼吸代谢作进一步的说明上述论文和书虽然表达了汤佩松关于呼吸代谢的基本思想，但具体的实验工作直到50年代才开始恢复。这时他以水稻幼苗及其他一些植物为材料，系统地研究了种子萌发过程中的形态发生和呼吸强度、呼吸的生物化学途径的变化及其与能量变化（放热）之间的关系，根据实验，他发现植物体内即使同一种代谢也都有多条途径，而代谢途径的变化则一方面影响着各种生理功能（例如生长或形态上的变化），另一方面又受着酶活性和内外环境因素的控制。根据这些研究，他把高等植物的呼吸代谢看作是一个生理功能而不仅是一系列的生化反应。这个生理功能本身可以沿着多种生化途径进行，而且与其它功能之间又有着许多相互调节与控制的途径。由此他又对呼吸代谢的概念作了进一步的说明：“呼吸代谢是这样一个过程：通过它，贮藏于植物（生物）机体中物质的一部分转化为生物功，用来维持其生活状态；而同一类物质的另一部分则转变为以结构及组织形式出现的、具高度有序性（即负熵）的物质（结构）。这些过程均受内外因素的调节。”对其他问题的考虑汤佩松的兴趣是多方面的，以上述系统研究为主，他同时考虑许多问题。1950年他和他的研究生阎隆飞一起发现绿色植物（小球藻）中存在着当时认为仅存在于动物血液中的碳酸酐酶，并从菠菜叶中进行了分离提取。这个提取方法已被国外用来提取此酶，在宇宙航行中应用。1956年他又和他的学生和同事吴相钰一起发现水稻幼苗中硝酸还原酶的诱导形成。这不仅是首次发现硝酸还原酶是诱导酶，而且也是首次证实高等植物体内存在诱导酶。太阳能的生物转化汤佩松的系统观点中还有一个重要方面，就是太阳能的生物转化。因此他始终对光合作用抱有极大的兴趣。1978年以后和匡廷云、戴云玲等一起，揭示了光合膜中色素蛋白质复合体种类和组成的多样性以及其结构和功能的关系和内外因素对它们的调控规律，该项成果于1987年获得国家自然科学奖二等奖。60多年来，一直念念不忘的就是生物学中这样的一个基本问题：生物体是如何成为一个活生生的机体的？从青年直到90高龄，不管其间经历过多少凄风苦雨、艰难曲折，从上述一系列的事实，可以看出他是如何执著地追求揭开这个生命之谜和所做出的杰出贡献 ！

产生植物生理学的起源一般都追溯到16世纪荷兰人范埃尔蒙的实验.他把一条柳枝栽在盆中,每天浇水,5年以后柳枝增重30倍,而盆中土的重量减少甚微,因此他认为植物的物质来源不是土而是水.这是第一次用实验的方法研究植物的生理现象.到18世纪后期和19世纪初期,英国的J·普里斯特利,荷兰的J·英恩豪斯等人陆续发现了光合作用的主要环节,证明绿色植物能在光下将空气中的CO2和土壤中的水合成有机物并放出O2.意大利人M·马尔皮基,英国S·黑尔斯,法国J·B·布森戈,德国J·von·李比希,英国C·R·达尔文等人分别发现或阐明了植物中的物质运输、水分吸收与蒸腾、氮素营养、矿质吸收、植物的感应性和运动等现象.随着知识的积累和系统化,1800年,瑞士的J·塞内比埃撰写并出版了世界上第一部《植物生理学》.走向微观19世纪后期德国的J·von·萨克斯首先开设了植物生理学专门课程.在他和他的学生们努力下,植物生理学从植物学中独立出来,成为一个专门的学科.特别是20世纪20～30年代,由于物理、化学、微生物学和普通生理学的进展以及生物化学、生物物理学的兴起,使植物生理学深入到细胞水平.30～40年代进入细胞器水平,如以离体的线粒体、叶绿体来分析呼吸和光合等作用的机理,50年代以后,更深入到大分子的组合,生物膜的结构与功能,离体酶系的作用,以至电子传递系统机理等纵深方面,跨入分子水平或亚分子水平,成为分子生物学的一个方面.就研究的时间尺度而论,从范埃尔蒙实验的5年缩短到几天,几小时,现在则缩短到秒级,毫秒（10-3秒）级,微秒（10-6秒）级,纳秒（10-9秒）级甚至皮秒（10-12秒）级了.走向宏观植物生理学发展的另一端是走向宏观.由对植物个体,扩展到群体、群落的研究.因为无论是在人为的农田或自然界中,植物都是聚集在一起,很少单株生存；农业生产也常是以土地面积为单位,而不是按单株来计算产量.因此必须注意群体的结构和活动；植物体与外界环境及其他植物之间的相互影响和关系；通风透光、土壤水肥供应情况以及共生和互斥的现象和机理.这样植物生理学就与生态学接壤,并发展出了植物生理生态学和生态生理学这两门分支学科.近代进入定量及模拟阶段近代植物生理学家的研究工作,已部分进入定量的阶段,在引入电子计算机等新技术后,开始了对植物生理活动的数学模拟.因为植物几乎是吸收和转化太阳能的唯一成员,所以在探讨生命起源、开发能源、宇宙航行、地球外生命以及仿生模拟等问题时,植物生理学也是必不可缺的.最早记录远在3000多年前（公元前14～前11世纪）,中国的甲骨文中就有涉及植物生理活动的关于农业耕耘施肥的记述.其后在《氾胜之书》（约公元前100）,《齐民要术》（533～544）,《天工开物》（1637）等专著中更有许多阐述.明末《天工开物》的著者宋应星（1587～1660）在与范埃尔蒙差不多同时所著的《论气》一书中曾说：“气从地下催腾一粒,种性小者为蓬,大者为蔽牛干霄之木,此一粒原本几何?其余皆气所化也.”已明确指出了植物利用空气来生长.植物生理在中国的发展史中国比较系统的实验性植物生理学是从国外引进的.20世纪20年代初,钱崇澍、张珽留学回国后,开始讲授植物生理学；李继侗1927年起先后在南开大学、清华大学,罗宗洛自1931年起先后在中山大学、中央大学、浙江大学、中央研究院,汤佩松自1933年起先后在武汉大学、清华农业研究所等处建立了植物生理实验室.他们的研究成果至今仍常为国外文献所引用.他们所教育的第一、二代学生,现在是国内本学科的主力.30～40年代由于抗日战争和战后国内的动乱,各大学及研究所颠沛流离,植物生理学亦与其他科学一样未得充分发展,专业队伍总共不过30人.1949年以后,植物生理的研究和教学工作发展很快,在有关植物生理学的各个领域里,都程度不等地开展了工作,尤其是在光合作用等方面的研究,取得有重要意义的结果.目前,在中国设有中国科学院上海植物生理研究所；各大地区的植物研究所及各高等院校中,设有植物生理学研究室（组）或教研室（组）；农林等部门设立了作物生理研究室（组）.中国植物生理学会自1963年成立后,已召开过4次全国性的代表大会,并出版了论文集.许多省、市、自治区陆续成立了地方性植物生理学会.中国植物生理学会主办了《植物生理学报》和《植物生理学通讯》两刊物,北京植物生理学会主办有不定期刊物《植物生理生化进展》.应用与展望植物是地球上利用太阳能合成有机物的主要生物.它们的生理活动对人类有着极为重要的意义.应用农业以栽培植物为主体,要控制作物的生命活动,增加产量并提高质量,就需要了解植物的生理活动.如对植物的矿质营养的知识是合理施肥以及肥料工业的基础；对植物的水分关系的分析能为灌溉提供方案；了解了植物对光周期或春化作用的需要,不仅能解释气象条件如何决定物候期和预测引种成功的可能性,而且可以用人工照光或遮暗,和春化处理等办法来控制开花的季节；激素的发现,使人们得以合成,促进插条生根,疏花疏果,诱导、加强或解除休眠,促进或抑制生长等以提高农产品产量和质量；除草剂则是生长调节物质的高剂量应用,节约了大量除草的劳力；光合、代谢、运输、抗性等生理机理的研究为选种、育种提供了筛选指标；组织培养、细胞培养等技术的发展,为加快纯种的繁殖,改良与创造新种,开辟了新的途径.在数次农业及粮食的国际会议讨论中,曾提出10余项迫切的研究任务,其中①光合作用与增产；②生物固氮；③矿质吸收；④对不良环境的抗性；⑤对竞争性生物系统的抗性；⑥植物的生长发育与激素等都属于植物生理学的范畴.其余几项,如遗传工程,细胞工程,菌根及土壤微生物,大气污染,病虫害的控制,也与植物生理学有关.所以植物生理是农业现代化的重要的知识基础.展望环境保护,防止污染,也涉及植物生理学研究.如用植物固沙防风、净化水源等.70年代提出,由于工业发展,化石燃料燃烧量大,空气中C显著增加以致影响气候,增加植物光合来吸收C是对策之一. 最近更突出的问题是新能量来源的开发.由于古代留存的化石燃料资源总有枯竭的一天,各国对于寻求可以更新的能源均很重视.现时地球上捕获转化太阳能的最重要的途径还是绿色植物的光合作用,每年能固定3×10^21焦耳,虽然它只是落在地球上日光能总量的千分之一不到,但已经10倍于世界上每年的能量消耗.提出的办法如：①利用现有的植物残渣制成沼气,在中国很多地方已经推广应用；②使植物产物发酵制造酒精,在某些国家已大量生产；③利用不适于耕种的土地栽植产油脂或碳氢化物的植物以提取燃料；④利用藻类或离体的叶绿体在光下产生氢气；⑤用提取的叶绿素及人造的无机半导体物质来模拟分解水来放氢,这些都是从植物生理学研究发展出来的.太阳光能,取之不尽用之不竭.如果能用来产生氢作为燃料,氧化燃烧后又成水,可反复使用,且不会造成污染.

也可以去中国生命科学论坛看看，应该有不少东西

这个我建议你最好翻翻plant physiology,planta等最新杂志，看看也就知道人家当前都些什么了或者去生物谷的相应板块上看看，可能有你需要的。

植物生理学是研究植物生命活动基本规律，揭示植物与环境相互作用关系的一门科学。它以数理化、生物化学,植物学等课程为基础，又是生物科学和农学各专业的专业基础课和主干课分子生物学是从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来，分子生物学一直是生物学的前沿与生长点，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系和蛋白质-脂质体系。 生物大分子，特别是蛋白质和核酸结构功能的研究，是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究，从而出现了分子生物学的蓬勃发展。