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1、高级植物生理学高级植物生理学 课件课件 绪绪论论You are welcome to the advanced plant physiology!绪论绪论 第一章第一章第一章第一章 植物细胞及细胞壁植物细胞及细胞壁植物细胞及细胞壁植物细胞及细胞壁 第二章第二章第二章第二章 植物细胞信号传导植物细胞信号传导植物细胞信号传导植物细胞信号传导 第三章第三章第三章第三章 植物的光合作用植物的光合作用植物的光合作用植物的光合作用 第四章第四章第四章第四章 植物的氮硫代谢植物的氮硫代谢植物的氮硫代谢植物的氮硫代谢 第五章第五章第五章第五章 植物的钾代谢植物的钾代谢植物的钾代谢植物的钾代谢 第六章第六章第六
2、章第六章 植物的磷代谢植物的磷代谢植物的磷代谢植物的磷代谢 第七章第七章第七章第七章 植物的基因工程植物的基因工程植物的基因工程植物的基因工程 第八章第八章第八章第八章 植物激素及其信号传导植物激素及其信号传导植物激素及其信号传导植物激素及其信号传导 第九章第九章第九章第九章 植物的生殖与发育植物的生殖与发育植物的生殖与发育植物的生殖与发育 第十章第十章第十章第十章 细胞程序化死亡细胞程序化死亡细胞程序化死亡细胞程序化死亡 第十一章植物的次生代谢第十一章植物的次生代谢第十一章植物的次生代谢第十一章植物的次生代谢 第十二章第十二章第十二章第十二章RNAiRNAi绪论绪论参考文献余叔文，汤章城余叔
3、文，汤章城.植物生理与分子生物学植物生理与分子生物学(第二版第二版).).科学科学出版社，出版社，19991999，北京。，北京。孙大业，郭艳林，马力耕孙大业，郭艳林，马力耕.细胞信号转导细胞信号转导(第三版第三版).).科学出科学出版社，版社，20022002，北京。，北京。Bob B,Buchanan,Wilhelm Gruissem,Russell L.Jones Bob B,Buchanan,Wilhelm Gruissem,Russell L.Jones Biochemistry&Molecular Biology of Plant,Biochemistry&Molecular Bi
4、ology of Plant,科学出版社，科学出版社，American Society of plant physiologists American Society of plant physiologists 武维华武维华.植物生理学植物生理学(第二版）第二版）.科学出版社，科学出版社，20072007，北，北京。京。吴平，印莉萍，张立平，等吴平，印莉萍，张立平，等.植物营养分子生理学植物营养分子生理学.科学科学出版社，出版社，20012001，北京。，北京。张立军，梁宗锁植物生理学科学出版社张立军，梁宗锁植物生理学科学出版社20072007汤华汤华.RNA.RNA干扰原理与应用干扰原理与
5、应用.科学出版社，科学出版社，20062006，北京。，北京。一、植物生理学定义及研究内容植物生理学定义植物生理学（plant physiology）是研究植物生命活动规律的科学。它研究植物如何生活，如何生长，如何生殖以及与环境条件的相互关系。包括水分代谢，矿质营养，呼吸作用，光合作用，物质转化与运输分配等。在物质代谢和能量代谢的基础上，表现为种子萌芽、植株生长、分化、生殖、成熟、衰老、脱落或休眠的过程.研究内容研究植物的物质代谢研究植物的物质代谢研究植物的能量代谢研究植物的能量代谢研究植物的形态建成研究植物的形态建成研究植物的信息传递研究植物的信息传递研究植物的类型变异研究植物的类型变异物质
6、代谢和能量代谢是形态建成的基础；信息传递物质代谢和能量代谢是形态建成的基础；信息传递是形态建成的前提；形态建成是物质代谢，能量是形态建成的前提；形态建成是物质代谢，能量转化和信息传递的必然结果；而类型变异是植物转化和信息传递的必然结果；而类型变异是植物适应各种环境条件的综合表现。适应各种环境条件的综合表现。第一章：细胞及细胞壁Cell,the basic unit of life,require membrane for Cell,the basic unit of life,require membrane for their existence their existence Membra
7、ne:plasmsa embrane,endombrane Membrane:plasmsa embrane,endombrane system(ER,Golgi apparatus,Nuclear envelope system(ER,Golgi apparatus,Nuclear envelope,vacuoles,plastid,peroxisomes and ,vacuoles,plastid,peroxisomes and glyoxysomes)glyoxysomes)Cell wall:Constrain rate and direction of cell Cell wall:
8、Constrain rate and direction of cell growth,exerting profound influence of plant growth,exerting profound influence of plant development and morphology development and morphology Cell wall (Structurally):middle lamella,primary wall(Structurally):middle lamella,primary wall，second wall second wall Ch
9、emicallly)Composed of ploysaccharides,proteins(and aromatic Chemicallly)Composed of ploysaccharides,proteins(and aromatic substances substances Polysaccharide:Cellulose microfibrils(scaffold),Hemicellulose cross Polysaccharide:Cellulose microfibrils(scaffold),Hemicellulose cross link the Cellulose m
10、icrofibrils,and the cellulose and hemicellulose link the Cellulose microfibrils,and the cellulose and hemicellulose complex is embedded by pectin gelcomplex is embedded by pectin gel Cell wall is borne at cell plate and cell enlargemnet depedent on Cell wall is borne at cell plate and cell enlargemn
11、et depedent on combination activities of endoglycosidase,endotransglycosidse,and combination activities of endoglycosidase,endotransglycosidse,and expansin expansin Constitute major dietary fibers for human nutrition,used in wood Constitute major dietary fibers for human nutrition,used in wood paper
12、 and textile product,biomass for bio-energy and bio-chemicals paper and textile product,biomass for bio-energy and bio-chemicals.第二章 细胞信号传导（signal transduction）研究细胞感受，转导环境刺激的分子途径及其在生物个研究细胞感受，转导环境刺激的分子途径及其在生物个体发育过程中如何调节基因表达和代谢生理反应。体发育过程中如何调节基因表达和代谢生理反应。1.如果细胞不能进行精巧的调节控制，生物在复杂如果细胞不能进行精巧的调节控制，生物在复杂的环境中
13、是不可能保持平衡的生长，发育；的环境中是不可能保持平衡的生长，发育；2.正常代谢细胞代谢速率被调节控制在一个十分精正常代谢细胞代谢速率被调节控制在一个十分精密的范围内，使得各种物质浓度处于执行功能所密的范围内，使得各种物质浓度处于执行功能所需的最适状态；需的最适状态；3.生物体在新陈代谢时，有物质流，能量流和信息生物体在新陈代谢时，有物质流，能量流和信息流（信息论的观点）。流（信息论的观点）。为什么说物质流、能量流和信息流是统一的？物质的多少，包含着能量的多少；物质流、能量流的流动符合物理原理；物质流和能量流包含着信息流；物质代谢和能量代谢是形态建成的基础；信息传递是形态建成的前提；形态建成是
14、物质代谢、能量转化和信息传递的必然结果。有关细胞信号传递的观点19551955年年SutherlandSutherland提出提出cAMPcAMP的第二信使学说，揭开了胞间激素的第二信使学说，揭开了胞间激素信使向胞内信使传导过程研究的新篇章；信使向胞内信使传导过程研究的新篇章；19781978年年RasmussenRasmussen依据依据Ca2+Ca2+受体蛋白钙调素受体蛋白钙调素(Calmodulin(Calmodulin）的）的发现和功能提出发现和功能提出Ca2+Ca2+第二信使学说；第二信使学说；1983198319841984年年BerridgeBerridge等提出质膜肌醇磷酸的代
15、谢途径产生胞等提出质膜肌醇磷酸的代谢途径产生胞内信使内信使IP3IP3和和DGDG。“细胞信号传导细胞信号传导”的主要含义是指胞间以激素为主通讯以及外的主要含义是指胞间以激素为主通讯以及外界环境因子作用于细胞表面（或胞内受体）后，如何跨膜传界环境因子作用于细胞表面（或胞内受体）后，如何跨膜传递形成胞内第二信使，以及其后的信息分子级联传递，诱导递形成胞内第二信使，以及其后的信息分子级联传递，诱导基因表达和引起生理反应的过程。基因表达和引起生理反应的过程。三细胞信号的主要种类1.1.生物大分子的结构信号生物大分子的结构信号:（1 1）蛋白质蛋白质 （2 2）多糖及糖蛋白、糖脂类）多糖及糖蛋白、糖脂
16、类 （3 3）核酸）核酸 2.2.物理信号物理信号 包括电场、磁场、光、声、辐射等物理因素。包括电场、磁场、光、声、辐射等物理因素。3 3化学信号化学信号 细胞内通讯的信号分子，一般公认的化学信号细胞内通讯的信号分子，一般公认的化学信号分子有：环腺苷酸（分子有：环腺苷酸（cAMPcAMP），环鸟苷酸（），环鸟苷酸（cGMPcGMP），），钙离子（钙离子（Ca2+Ca2+）、）、肌醇三磷酸（肌醇三磷酸（IP3IP3）及甘油）及甘油二脂（二脂（DGDG）等，但有人认为质子（）等，但有人认为质子（H+H+），花生四），花生四烯酸等也是细胞内通讯的化学信号分子。烯酸等也是细胞内通讯的化学信号分子。生物
17、大分子的结构信号细胞信号包含在大分子之三维外形的亚基结构顺序信息之中。结构顺序依靠强大的共价键保持长期稳定。而大部分外形主要靠非共价弱键（氢键，离子键，范德华力和疏水键）维持相对稳定，并在分子内和分子间的识别上起重要作用。以生物大分子结构信号为基础的分子识别在细胞中有独特功能。大分子结构在进化中的意义：1.可以建造大结构而节省可以建造大结构而节省DNADNA；2.可以减少蛋白质生物合成中的差错，因而在组装时将差错可以减少蛋白质生物合成中的差错，因而在组装时将差错排除；排除；3.亚基组装键多能量少，装卸容易，有利于完成快速生理反亚基组装键多能量少，装卸容易，有利于完成快速生理反应。应。许多超分子
18、结够亚基可以自我组装，其组装的信息主要许多超分子结够亚基可以自我组装，其组装的信息主要存在于蛋白自身结构中。存在于蛋白自身结构中。TMVTMV包括了蛋白质和包括了蛋白质和RNARNA亚基装配。亚基装配。TMVTMV颗粒分子量颗粒分子量4 4万万KDKD，长，长300nm300nm，由，由2,2002,200条相同肽链及一条相同肽链及一条条RNARNA分子组成。分子组成。19551955年，年，H.H.FraenkelFraenkelConratConrat和和R.C.R.C.WilliamsWilliams报道，报道，TMVTMV颗粒经去垢剂处理解离为多肽链与颗粒经去垢剂处理解离为多肽链与RN
19、ARNA后，只要简单的将其混合在一起，就可以重新组成有感染后，只要简单的将其混合在一起，就可以重新组成有感染能力的能力的TMVTMV颗粒。颗粒。以上实例说明，多肽亚基的氨基酸序列含有两个水平信息：以上实例说明，多肽亚基的氨基酸序列含有两个水平信息：A.决定了肽链的三维空间构象；B.每个肽链的三级结够必然含有一个或一个以上的识别位点，靠专一的几何形状形成特殊的四级结构以至超级分子结构。有些复杂结构的装配在酶的作用下或模板指导下完成。（2 2）多糖及糖蛋白、糖脂类多糖及糖蛋白、糖脂类 细胞表面糖被结构可能在细胞识别中（细胞表面糖被结构可能在细胞识别中（cell cell recognitionre
20、cognition）中起重要作用。如：）中起重要作用。如：A A正常培养的细胞，分裂生长较快，但形成细胞层后，便受到正常培养的细胞，分裂生长较快，但形成细胞层后，便受到抑制。抑制。B B癌细胞增殖时失去接触抑制，便大量增生。癌细胞增殖时失去接触抑制，便大量增生。有人认为这种识别信号可能存在于细胞质膜外表面的糖被有人认为这种识别信号可能存在于细胞质膜外表面的糖被（glycocalyxglycocalyx）结构之中。糖被由糖蛋白与糖脂组成，即由）结构之中。糖被由糖蛋白与糖脂组成，即由寡糖链与膜蛋白和膜脂相连而成，有时还包括吸附在表面的寡糖链与膜蛋白和膜脂相连而成，有时还包括吸附在表面的糖蛋白。糖蛋
21、白。（3 3）核酸）核酸 DNADNA中的线性核苷酸序列携带遗传信息，这是一个普遍公认的真中的线性核苷酸序列携带遗传信息，这是一个普遍公认的真理。理。2 2物理信号物理信号 电场、磁场、光、声、辐射等物理因素是可以影响生物电场、磁场、光、声、辐射等物理因素是可以影响生物生长发育的重要外界环境因子，但目前知电，光，磁生长发育的重要外界环境因子，但目前知电，光，磁场等可以在生物器官，组织细胞之间或其内起信号分场等可以在生物器官，组织细胞之间或其内起信号分子作用。在动植物中都发现，两个相隔一定距离的细子作用。在动植物中都发现，两个相隔一定距离的细胞，但其中之一给以电刺激，另一个细胞便产生电响胞，但其
22、中之一给以电刺激，另一个细胞便产生电响应。应。3 3化学信号化学信号细胞内通讯的信号分子，一般公认的化学信号分子有：细胞内通讯的信号分子，一般公认的化学信号分子有：环腺苷酸（环腺苷酸（cAMPcAMP），环鸟苷酸（），环鸟苷酸（cGMPcGMP），钙离子），钙离子（Ca2+Ca2+）、）、肌醇三磷酸（肌醇三磷酸（IP3IP3）及甘油二脂（）及甘油二脂（DGDG）等，但有人认为质子（等，但有人认为质子（H+H+），花生四烯酸等也是细胞），花生四烯酸等也是细胞内通讯的化学信号分子。内通讯的化学信号分子。环境刺激与胞外信号环境刺激与胞外信号1 1环境刺激环境刺激环境刺激因子：光、温、重力、风、雨、触
23、摸、伤环境刺激因子：光、温、重力、风、雨、触摸、伤害、病原激发子（害、病原激发子（elicitorelicitor）等。红光在最初）等。红光在最初16-16-18min18min时引起时引起Ca2+Ca2+内流，但随后内流，但随后6-8min6-8min引起引起Ca2+Ca2+外外流。触摸植物流。触摸植物1010分钟引起分钟引起5 5个基因（个基因（tch1tch1-tch5tch5）高效表达。其他因子如喷水、根部供水、切伤、高效表达。其他因子如喷水、根部供水、切伤、吹风、黑暗处理、移动、音乐、湿度变化等刺激，吹风、黑暗处理、移动、音乐、湿度变化等刺激，除后三者外，其他均可以引起除后三者外，其
24、他均可以引起tch1tch1-tch4tch4中全部或中全部或部分表达的变化，其中部分表达的变化，其中mRNAmRNA水平增加可达水平增加可达100100倍。倍。胞间信号传导信号作用位点与效用信号不同时，就必然有胞间信号传递信息。如土壤干旱引起地上部叶片气孔关闭时，由ABA能传递信息；叶片虫咬伤害引起周身性防御反应可能由寡聚糖和ABA等传递信息。ABA在引起气孔关闭时经常使保卫细胞Ca2+增加。Kearns等认为细胞质Ca2+增加使质膜去极化。产生动力使K+外流和苹果酸含量下降，保卫细胞失水从而使气孔关闭。For example Pis gene expression 诱导诱导pinpin基因
25、表达信号分子可能是基因表达信号分子可能是ABAABA。pinpin基因活化基因活化-蛋白酶蛋白酶抑制物（抑制物（PIsPIs）立即去掉后就没有立即去掉后就没有PIsPIs产生，但将受害产生，但将受害 叶的细胞壁水解片段叶的细胞壁水解片段（主要为寡聚糖）加（主要为寡聚糖）加到叶片中以有到叶片中以有PIsPIs产生。产生。For example PIs gene expression 可能的机制寡糖素是受伤叶片释放到维管束后转移到植物其它部分,诱导pin基因活化的信号分子(PIIF,即PI诱导因子;Willmitzer认为,ABA 是PIIF,因为伤害使受害叶及相邻叶片的ABA大大增加,直接喷洒A
26、BA于番茄叶片亦可活化pin基因,而缺乏ABA 的番茄突变体,受伤害时,pin 基因的活化能力大大减弱.3 3.胞间物理信号胞间物理信号电波的信息传递在高等植物中是普遍存在的。娄成后院士认为：电波的信息传递在高等植物中是普遍存在的。娄成后院士认为：（1 1）植物为了对环境变化作出反应，既需要专一的化学信息传）植物为了对环境变化作出反应，既需要专一的化学信息传递，也需要快速的电波传递；递，也需要快速的电波传递；（2 2）植物的电波传递有多种形式：对高敏感植物，外界刺激无）植物的电波传递有多种形式：对高敏感植物，外界刺激无需达到伤害程度即可产生动作电波（需达到伤害程度即可产生动作电波（action
27、pulseactionpulse）；中）；中度敏感的植物在伤害刺激条件下产生变异电波度敏感的植物在伤害刺激条件下产生变异电波(variant(variant pulse)pulse)；最不敏感的植物只引起不可传递的局部电位变化，；最不敏感的植物只引起不可传递的局部电位变化，而且植物都有经逆境或剧烈刺激激活的潜在兴奋性；而且植物都有经逆境或剧烈刺激激活的潜在兴奋性；（3）与动物相似，植物的电波也是质膜极化及透性变化的结果，而且伴随有化学信号的产生（如乙酰胆碱生成）；（4）植物电波长途传递是维管束，短途传递则通过共质体和质外体；（5）各种电波传递都可以产生生理效应。跨膜信号转换 受体 尤其是质膜外
28、侧受体是胞间信使起作用并转换为胞内信使尤其是质膜外侧受体是胞间信使起作用并转换为胞内信使的首要步骤。的首要步骤。ABAABA、赤霉素及生长素受体位于质膜外侧。、赤霉素及生长素受体位于质膜外侧。植物光敏素是受体之一。植物光敏素是受体之一。光敏素基因已被克隆。激发子光敏素基因已被克隆。激发子（elicitorelicitor）及植物毒素（）及植物毒素（phytotoxinphytotoxin）受体的研究是一）受体的研究是一个热点。病原或寄主植物细胞壁衍生的激发子，首先作用个热点。病原或寄主植物细胞壁衍生的激发子，首先作用于寄主细胞表面受体，通过两者的识别与受体激活引起胞于寄主细胞表面受体，通过两者
29、的识别与受体激活引起胞内的防御反应内的防御反应 G G蛋白（蛋白（GTP-binding proteinGTP-binding protein）G G蛋白的发现使用使蛋白的发现使用使GilmanGilman与与RodbellRodbell于于19941994年获诺贝尔医学生理学奖。植物年获诺贝尔医学生理学奖。植物G G蛋白研究始于蛋白研究始于19801980年代后期，蛋白印迹法检出的多种年代后期，蛋白印迹法检出的多种G G蛋白分子蛋白分子量大都在量大都在3137KD3137KD之间。用之间。用GTPGTP结合试验、免疫反结合试验、免疫反应、分离纯化以及分子生物学和生理试验说明植应、分离纯化以及
30、分子生物学和生理试验说明植物中存在物中存在G G蛋白类似物，但其结构是否与动物蛋白类似物，但其结构是否与动物G G蛋蛋白相同仍有待研究。白相同仍有待研究。细胞内信号细胞内信号1 1Ca2+Ca2+信号信号（1 1）Ca2+Ca2+信使信使 不同的胞外刺激引起的胞内不同的胞外刺激引起的胞内Ca2+Ca2+信号也不仅信号也不仅仅是仅是Ca2+Ca2+的变化，而是有多种的变化，而是有多种Ca2+Ca2+信号形式，其信号形式，其中多数产生一种短暂（从秒到分量级）、突发而中多数产生一种短暂（从秒到分量级）、突发而单一的单一的Ca2+Ca2+峰；而激素峰；而激素GAGA及细胞分裂常常表现一及细胞分裂常常表
31、现一种适度而持久（分种适度而持久（分小时）的小时）的Ca2+Ca2+增加，缓慢回增加，缓慢回落；落；ABAABA与植物生长素（与植物生长素（AuxinAuxin）则常表现为）则常表现为Ca2+Ca2+振荡（出现多个振荡（出现多个Ca2+Ca2+峰）。峰）。植物细胞Ca2+转移系统的研究取得了重要进展。质膜Ca2+泵蛋白已在玉米叶和鸭趾草细胞上纯化并重组入脂质体，并产生ATP依赖的Ca2+吸收。（2）钙调蛋白Ca2+信息通过其受体-钙调蛋白的传递信息。已研究的植物钙调蛋白有两种：钙调素（CM）和钙依赖的蛋白激酶。2 2双信使双信使（1 1）已肯定植物细胞质膜中三种主要的磷脂酰肌醇，即）已肯定植物
32、细胞质膜中三种主要的磷脂酰肌醇，即PIPI、PIPI（4 4）P P及及PIPI（4 4、5 5）P2P2，其中，其中PIPI（4 4、5 5）P2P2水解产生的水解产生的肌醇三磷酸（肌醇三磷酸（I I（1 1、4 4、5 5）P3P3）及甘油二脂（）及甘油二脂（DGDG）两个胞）两个胞内信使，以及两种信使进一步代谢的产物等。同时整个磷内信使，以及两种信使进一步代谢的产物等。同时整个磷脂酰肌醇代谢的多种酶，如磷酯酶脂酰肌醇代谢的多种酶，如磷酯酶C C、质膜上的、质膜上的PIPI及及PIPI（4 4）P P激酶、激酶、DGDG激酶的多种磷酸酶也已被鉴定出来。激酶的多种磷酸酶也已被鉴定出来。（2
33、2）植物细胞中存在）植物细胞中存在IP3/Ca2+IP3/Ca2+传递途径的观点得到更多支传递途径的观点得到更多支持。持。第三章植物的氮硫代谢(于虹曼）Nitrogen Nitrogen and and Sulfur often exist in soli at oxidized form,they Sulfur often exist in soli at oxidized form,they must be reduced before utilized by plant metabolism must be reduced before utilized by plant metabol
34、ism Few group of plant can obtain NHFew group of plant can obtain NH4 4+from Nfrom N2 2 by symbiosis by symbiosis nitrogen fixing process nitrogen fixing process Nitrate uptaking by plant is mediated by high and low proton Nitrate uptaking by plant is mediated by high and low proton symporters NRT1
35、and NRT2 And it was reduced by nitrate symporters NRT1 and NRT2 And it was reduced by nitrate reductase and nitrite reductase to amommonium for amino reductase and nitrite reductase to amommonium for amino acid synthesis acid synthesis Sulfur which derived and reduced from sulfate,is essential Sulfu
36、r which derived and reduced from sulfate,is essential for life.many enzymes for sulfate reduction and sulfur for life.many enzymes for sulfate reduction and sulfur assimilation in plant has been defined and mechanisms for assimilation in plant has been defined and mechanisms for regulation was revea
37、led regulation was revealed 第四章植物钾的代谢1.1.钾离子是植物细胞中含量最丰富的阳离子之一。它的功能：钾离子是植物细胞中含量最丰富的阳离子之一。它的功能：K K+能促进细胞内酶的活性。细胞内有能促进细胞内酶的活性。细胞内有5050多种酶或完全依赖于多种酶或完全依赖于K K+，或受，或受K K+的激活，如丙酮酸激酶、谷胱合成酶、的激活，如丙酮酸激酶、谷胱合成酶、6-6-磷酸磷酸果糖激酶等能被果糖激酶等能被K K+激活。作用方式为：同其他一价阳离子激活。作用方式为：同其他一价阳离子都是通过诱导酶构象的改变，使酶得到活化，从而提高催都是通过诱导酶构象的改变，使酶得到活
38、化，从而提高催化反应的速率。在某些情况下化反应的速率。在某些情况下K K+能增加酶对底物的亲和力。能增加酶对底物的亲和力。K K+对膜结合对膜结合ATPATP酶也有激活作用。酶也有激活作用。2.K2.K+与蛋白质的合成有关。小麦胚芽中分离出的核与蛋白质的合成有关。小麦胚芽中分离出的核糖体，合成蛋白质达到最佳速率时，其所需糖体，合成蛋白质达到最佳速率时，其所需K K+浓浓度为度为130mM130mM。3 3 K K+可能参与可能参与tRNAtRNA与核糖体结合过程中的几个步与核糖体结合过程中的几个步骤。骤。4 4 K K+能调节植物体的许多生理功能，如增强植物能调节植物体的许多生理功能，如增强植
39、物光合作用，增强植株体内物质合成和转运，提高光合作用，增强植株体内物质合成和转运，提高植物抗性，维持细胞膨压等。植物抗性，维持细胞膨压等。一、转运途径一、转运途径1 真核生物细胞膜上存在Na+-K+ATPase，高亲和K+吸收转运体和组织特异性的K+通道。2 原核生物中至少有4种功能上独立的K+转运系统。第五章植物的磷代谢 磷是植物生长发育不可缺少的大量营养元素之一，是植物的重要组成部分，磷是植物生长发育不可缺少的大量营养元素之一，是植物的重要组成部分，同时又以多种方式参与植物体内各种生理生化过程，对促进植物的生长发育同时又以多种方式参与植物体内各种生理生化过程，对促进植物的生长发育和新陈代谢
40、起重要作用和新陈代谢起重要作用 我国农田中有我国农田中有2/32/3严重缺磷。原因：严重缺磷。原因：被酸性土壤中的铁铝氧化物及石灰性土壤中的碳酸钙化合物固定，成为难被利用被酸性土壤中的铁铝氧化物及石灰性土壤中的碳酸钙化合物固定，成为难被利用的固态磷。如石灰性土壤中磷肥当季利用率一般只有的固态磷。如石灰性土壤中磷肥当季利用率一般只有1010左右。左右。-土壤磷的土壤磷的遗传学缺乏。实际上，酸性红黄壤与石灰性土壤中总磷一般比有效磷高几百遗传学缺乏。实际上，酸性红黄壤与石灰性土壤中总磷一般比有效磷高几百倍。倍。土壤中的总磷很低土壤中的总磷很低土壤学缺磷（本质缺磷）。土壤学缺磷（本质缺磷）。高亲和磷酸
41、盐吸收转运体基因及表达高亲和磷酸盐吸收转运体基因及表达高亲和磷酸盐吸收转运体基因及表达高亲和磷酸盐吸收转运体基因及表达分离到的基因分离到的基因 AtPT1AtPT1、AtPT2AtPT2、PHT1PHT1、PHT2PHT2、PHT3PHT3、pht1pht1。其中前两者是最早分。其中前两者是最早分离到的高亲和磷酸盐吸收转运体基因。离到的高亲和磷酸盐吸收转运体基因。第六章光合作用（海梅荣）The overall process of plant,algae,and The overall process of plant,algae,and prokaryotes directly using
42、light as energy to prokaryotes directly using light as energy to synthesize organic chemicals synthesize organic chemicals In eukaryotic organism photosynthesis is In eukaryotic organism photosynthesis is occurred in chloroplast and its is composed of occurred in chloroplast and its is composed of“l
43、ight”and“dark”reaction “light”and“dark”reaction Light reaction involved photosynthetic pigments Light reaction involved photosynthetic pigments,photosynthetic proton transporter chain and,photosynthetic proton transporter chain and ATP synthesis machinery ATP synthesis machinery Dark reaction is pro
44、cess involving reduction Dark reaction is process involving reduction COCO2 2 to carbohydrates to carbohydrates For surviving plant developed C3 C4 and CAM For surviving plant developed C3 C4 and CAM pathways pathways PhotosynthesisHHHH2 2 2 2O OO OCOCOCOCO2 2 2 2O OO O2 2 2 2C C C C6 6 6 6HHHH12121
45、212O OO O6 6 6 6Light ReactionLight ReactionDark ReactionDark ReactionLight is AdsorbedLight is AdsorbedBy By ChlorophyllChlorophyllWhich splitsWhich splitswaterwaterChloroplastChloroplastATP andATP andNADPHNADPH2 2ADPADPNADPNADPCalvin CycleCalvin CycleEnergyEnergyUsed Energy and is Used Energy and
46、is recycled.recycled.+第七章植物基因工程Transgenic plants have potential to impact many Transgenic plants have potential to impact many areas,including our food supply and our areas,including our food supply and our healthcare system and basic research healthcare system and basic research There is no doubt t
47、hat the technology worksThere is no doubt that the technology worksIt is essential that proper testing of all products It is essential that proper testing of all products be carried out prior to commercialization.be carried out prior to commercialization.Popular transformation method is Agrobacteriu
48、m Popular transformation method is Agrobacterium tumefacis mediate method and its mechanisms tumefacis mediate method and its mechanisms Genes and ProteinsGene(a piece of DNA)traitproteintranslationtranslationmRNAtranscriptiontranscriptionRestriction enzymesAs biological scissors“Gene Gun”TechniqueD
49、NA coated golden particlesGene gunCell divisionA plant cell withthe new geneTransgenic plantPlant cellCells DNADuracellDNA containingthe gene of interestPlant cellProtoplastElectroporation TechniquePower supplyDNA inside the plant cellThe plant cell withthe new genePlant Expression VectorMono Vector
50、 SystemTwo component Vector system GenesGenes =the coding system for the coding system for instructionsinstructionsA geneA gene =is a segment of is a segment of DNADNAGuanine(G)Cytosine(C)Adenine(A)Thymine(T)basesDNADNA and GenesgeneRestriction enzymesAs biological scissorsNext Generation of Transge