植物生理學

植物生理學( plant physiology )，是植物學的一個分支科學，它研究植物的功能或生理學。密切相關的領域包括植物形態學（植物結構），植物生態學（與環境的相互作用），植物化學（植物的生物化學），細胞生物學，遺傳學，生物物理學，和分子生物學。

研究植物水分關係的兩個基本過程，例如光合作用，呼吸作用，植物營養學，植物激素功能，向性，厭食運動，光周期，光形態發生，晝夜節律，環境脅迫生理，種子發芽，休眠和氣孔功能，以及蒸騰作用被植物生理學家研究。

學科內容

現代植物生理學研究一般分為以下10個方面。

光合作用

①光合作用。綠色植物的特殊功能。它們有光合色素，能吸收太陽光。色素在受激發後發生電荷分離，電子經過一系列的載體傳遞後，引起氧化還原反應：在一端分解水分子，放出氧氣；另一端還原輔酶Ⅱ，同時造成質子（氫離子）轉移，形成葉綠體中類囊體膜內外的電位差和氫離子濃度差，推動腺苷三磷酸（ATP）的合成^[1]。這樣，將光能轉變成還原輔酶Ⅱ與ATP中的化學能，最後經過一系列的酶反應，把從空氣中吸入的CO2固定並還原成碳水化合物。

植物代謝

②植物代謝。可以分為兩大方面，一方面是合成代謝——將光合作用產生的比較簡單的有機物通過一系列酶反應，組成更複雜的包括大分子的有機物如蛋白質，核酸、酶、纖維素等，構成植物身體的組成部分；或貯存物如澱粉、蔗糖、油脂，以供其生命活動中所需的能量。另一方面是分解代謝——把大分子的物質水解（或磷酸解）成為簡單的糖磷酯，再經過糖酵解形成丙酮酸，同時產生少量的ATP和還原的輔酶（NADH或NADPH）。

植物呼吸

③植物呼吸。同動物一樣，植物也進行呼吸，但沒有像鰓、肺那樣專門進行氣體交換的呼吸器官。分解代謝所形成的還原的輔酶或幾種簡單的有機酸，經過一系列的電子傳遞（呼吸鏈），最後把吸入的氧氣還原成水。電子傳遞和末端氧化是在線粒體內進行的。電子傳遞同時偶聯着ATP的形成，供應各種生命活動的能量需要。

呼吸作用（respiration）是氧化有機物並釋放能量的異化作用（disassimilation）。

有氧呼吸（aerobic respiration）指生活細胞利用分子氧將體內的某些有機物質徹底氧化分解，形成CO2和H2O，同時釋放能量的過程。

無氧呼吸（anaerobic respiration）一般指生活細胞在無氧條件下利用有機物分子內部的氧，把某些有機物分解成為不徹底的氧化產物，同時釋放能量的過程^[2]。

植物水分生理

④植物水分生理。植物的生活需要大量的水分，其中只有一小部分用於光合作用和代謝過程，絕大部分是在陽光照射下，氣孔（器）開放、進行光合作用時，從葉面蒸發出去的。陸生植物適應於蒸騰作用對水分的需求，演化出各種結構。由發達的根系從土壤中吸收水分，通過木質部的導管或管胞輸送到地上部的葉和其他器官。進入大氣時所經過的氣孔能控制水分的散失。在乾旱地區的植物，更有減少蒸騰的特殊構造和代謝方式。

植物礦質營養

⑤植物礦質營養。除CO2和水外，植物還需要多種化學元素。需要量較大的氮（N）、磷（P）、鉀（K），是農業上常需以肥料形式施加的元素。需要量次之的為鈣（Ca）、硫（S）、鎂（Mg）、鐵（Fe），是構成植物體內生活物質包括某些酶的必要成分。此外還需一些微量元素，如錳（Mn）、鋅（Zn）、硼（B）、銅（Cu）、鉬（Mo）等。

植物體內運輸

⑥植物體內運輸。植物沒有血液循環系統，但製造有機物質的光合器官（葉子）位於地上，吸收土壤中無機養料和水分的根系處於地下，生殖器官（花、種子、果實）等則要從兩者取得營養物質的供應。適應地上部與地下部之間和各種器官之間物質運輸的需要，植物演化出兩種特殊的通道，即主要輸送水和溶於其中的礦質元素的木質部，和主要輸送有機物的韌皮部中的篩管。

生長與發育

⑦生長與發育。生長主要是通過細胞的分裂和膨大，發育是通過細胞的分化而形成不同的組織和器官。植物的生長發育受內在因素和外界環境的制約，具有一定的階段性和季節性。在寒、暖、雨、旱季節變化明顯的地區的植物常有休眠期。種子多在冬季或旱季到來之前形成，在休眠狀態下度過不良環境。從營養生長（葉、莖、根的生長）向生殖生長（分化花芽、開花、結實）轉化的過程常與自然環境的年度變化相偶合。植物有一系列感受環境變化的機制，光周期現象是其中之一。植物的細胞具有很大的全能性，身體許多部分的細胞，離體後在人工培養基中，都可以脫分化而長成愈傷組織。在適當的情況下，又可以再分化，形成根、莖、葉等器官以至長成完整的植株。

植物激素

⑧植物激素。植物沒有神經系統，各器官間的生理活動，除隨營養物的供求關係相互制約以外，大都是通過一些特殊的化學物質來相互調節和控制的。這種化學物質稱為植物激素，它們在某些部位形成，轉移到另一些部位起作用。如最先發現的生長素就是在生長頂端形成，促進下面的細胞伸長。隨後相繼發現許多其他激素，如脫落酸、赤黴素、細胞分裂素、乙烯^[3]。除去通過化學物質而調節控制之外，植物中也能有迅速的物理的信息傳導，如電位的變化。

抗逆性

⑨抗逆性。不同植物對不良環境的耐性和抗性的差異很大，有的能在極乾旱的條件下生存，有的能抵抗低溫。品種之間的差異也很大，在自然界中，不同生境中植物的分布很大程度上是由它們對不良環境的抗禦能力決定的。在農業生產上，擴大作物的種植，了解抗逆性的生理機理，有助於採取措施以提高抗逆性，或為育種工作中抗逆品種的篩選提供生理指標。

植物運動

⑩植物運動。生活在水中的低等植物，有些具有特殊器官如鞭毛，可以游泳，作趨光運動。陸生植物雖然着生位置固定，卻並非完全不能運動。根有向地（重力）性，葉子有向光性，是通過生長來運動，稱為生長運動。有些植物能做機械運動，如睡蓮的花晝開夜合；合歡的複葉晚間閉攏；含羞草和食蟲植物豬籠草等，動作更為迅速。

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