植物从环境中吸收简单的无机物,经过各种变化,形成体内各种复杂的有机物,同时把太阳光转变为化学能,贮藏于有机物中,这个过程称为同化作用。与此相反,植物将体内的有机物分解为简单的无机物,同时把贮藏在有机物中的能量释放出来,供生命活动所需的过程称为异化作用。植物体内蛋白质、核酸、糖、脂类等物质的代谢变化称为能量代谢。物质代谢与能量代谢是密切联系在一起的,并且与同化和异化作用相联系,对立统一,构成了植物的生命活动,使植物的个体得到生长发育。这些就是植物生理学研究的范畴。
在已发表的植物学研究论文中,植物生理学论文占的比例相对较大,如《西北植物学报》1981—2002年发表植物生理学及其相关论文356篇,占发表论文1671篇的21.3%。1964年,中国植物生理学会创办有《植物生理学报》,现已出版近40年200多期,《植物生理学通讯》已出版近50卷近300期;美国著名的《Plant Physiol》期刊业已出版140多卷,此外一些专业性学术期刊,如《林业科学》《中国农业科学》《园艺学报》《作物学报》《Cell》及《Plant Cell》期刊发表的论文中均有相当的比例。一般来讲,植物生理学研究随新科学仪器研究的不断创新,试验设备条件的提高,相对其他植物学分支学科有较高的发展水平和较快的研究进展。
随着近10年分子生物学、生物技术、生物化学、植物生态学研究呈现的发展劲势,纯传统意义上的植物生理学研究论文项目和论文已较少,而集中体现为与上述学科的交叉渗透,形成新的创新研究项目,如《植物生理学报》于2002年已改为《植物生理与分子生物学报》,中国科学院植物研究所改名为中国科学院植物生理生态研究所,有些综合性大学生命科学院已将植物生理专业撤销并入一些以项目为中心或其他分类学科为主成立的院属系或研究中心、重点试验室。例:西北大学生命科学院自2000年始不再开设植物生理专业,而且在专业课程设置上代以植物生物学;兰州大学生命科学院在20世纪90年代末将植物生理专业并入干旱农业重点试验室,等等。目前,植物生理学与其他相关分支学科交叉渗透主要体现在3个方面。
一是,植物生理学与植物分子生物学的交叉渗透。研究植物生理代谢已由细胞水平上升到蛋白质分子水平的合成、转运等,如孙大业的Ca2+调素研究项目。
二是,植物生理学与植物生态学的交叉渗透。研究植物生态学从植被、种群学等宏观方面,转向与特定生态区域中生存物种的个体生理生长代谢相结合的方面,如梁宗锁研究了黄土高原不同干旱条件下杨树、柠条、刺槐、油松4个树种的耗水规律及水分利用效率与造林成活率的关系;李向义等关于“绿洲前沿地区多枝柽柳水分关系的特征及灌溉的影响研究”及王华田等关于“油松人工林SPAC水势梯度时空变化规律及其对边材液流传输的影响研究”等,均从植物个体生长的物质与能量代谢的一些生理指标测定研究,探讨个体生长与种群到植被形成的规律。
三是,植物组织培养成苗的生理学研究。20世纪60年代末植物组织培养技术在我国生理学界起始研究,70年代至80年代成为研究的高潮期,研究培养成苗的植物种类超1000种,孙敬三、桂耀林、杨泓远、潘景丽、周俊彦、王喆之等进行组织培养植物中观察研究植物原生质的发育及启动子的动态,更加深化了研究的理论性。20世纪90年代及目前植物组织培养已经成为一项成熟的生物技术,成为许多研究者引进经济价值较高的经济作物,果树、蔬菜等无病毒苗快速繁殖的普遍性技术,已基本上进入商业产品工厂化生产阶段。而有一些研究者在研究珍稀濒危物种保护措施项目中,利用组织培养技术寻求物种的快速、大面积迁地人工抚育,并研究其种子萌发特性及组织苗的一些生理生化指标等,以期为大面积移栽成活提供理论依据。
近年来,随药用植物活性成分及次生代谢物的研究,药品开发研制的项目增多,强度增大,开始对一些珍贵药用植物进行组织培养,扩大组织培养苗繁殖,从其中提取药用成分,同时进行生理生化及分子生物学研究,以揭示有效活性成分的形成规律,为进一步进行化学合成打下基础,如王喆之等在进行丹参组织培养的同时,测定丹参的基因序列与丹参碱、黄酮等的关系。陈贵琛研究青藏雪莲的组织培养成苗的同时研究其药用成分物质的能量代谢等。
若仅研究一物种的组培成苗,在《植物生理学通讯》上一般以研究快讯的短文报道之,相当于一篇研究报告的摘要。
对于研究某一植物生理学问题涉及的相关交叉渗透分支学科,以图1—3说明。
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