绪 论
教学目的：通过绪论的教学，使学生了解什么是植物生物学？植物生物学的研究内容、方法及历史，植物生物学的相关学科以及植物在自然界及在国民经济中的地位和作用；了解我国有丰富的植物资源；通过有关知识的介绍，引导学生提高学习兴趣，树立学好植物生物学的信心。
教学重点：植物生物学的概念、研究内容、研究历史及研究方法。
教学方式：教师讲授和学生通过网络课程（教学网站和天空教室）或教材自学相结合的方式
第一节 植物在生物分类中的地位
学习植物生物学，首先需要认识什么是植物这个最基本的问题。在我们生存的这个星球上存在着各种各样的生命形式，植物（plant）就是其中最重要的一大类。人类对植物的认识已很久，在把握植物和其他生物的区别时最主要的都是以植物含有叶绿素，可以进行光合作用，具有细胞壁，而且是营固着生活为基本特征。但是随着科学技术的发展，人们对植物和其他生物的认识也在不断地加深，对植物的确定特征和它所包含的类群也不断地有了新的看法。为此，首先有必要对生物如何分界和植物在生物分界中的地位作一简要介绍。
一、林奈的两界系统
早在2000多年前，古人在生产实践和生活中已初步认识到植物和动物的区别。200多年前，现代生物分类的奠基人，瑞典的博物学家林奈（Carolus Linnaeus，1707一1778）在《自然系统》（《Systema
Naturae》，1735）一书中明确地将生物分为植物和动物两大类，即植物界（Kingdom plant）和动物界（Kingdom anima）。他于1753年发表的巨著《植物种志》中将植物分成24纲，把动物分成6纲。这就是通常所说的生物分界的两界系统。这在当时的科学技术条件下是有重大科学意义的。至今，许多植物学和动物学教科书仍沿用该两界系统。
二、海克尔的三界系统
19世纪前后，由于显微镜的发明和广泛使用，人们发现有些生物兼有动物植物两种属性，如裸藻、甲藻等。它们既含有叶绿素，能进行光合作用，同时又可运动。裸藻还没有细胞壁，有的可进行异养生活。特别是又发现曾列入植物中的粘菌类在其生活史中有一个阶段为动物性特征（营养时期为裸露的原生质团，可作变形运动），另一个
阶段为植物性特征（无性生殖时期形成抱子囊和产生具细胞壁的孢子）。在探索和解释这些矛盾中，1860年霍格（Hogg，1860）提出将所有单细胞生物，所有的藻类、原生动物和真菌归在一起，成立一个原始生物界；1866年德国著名生物学家海克尔（Haeckel，1834—1919）提出成立一个原生生物界（Kingdom protista）的意见。他把原核生物、原生动物、硅藻、粘菌和海绵等，分别从植物界和动物界中分出，共同归入原生生物界。这就是生物分界的三界系统。海克尔和霍格的三界系统内容基本相同。但海克尔的三界系统在当时直至20世纪叶并未被德国
和国际上接受和采用。此外，Dodson在1971年也提出了另一个由原核生物界、植物界和动物界组成的三界系统。
三、魏泰克的四界、五界系统
1959年，魏泰克（Whittaker,
1924-1980）提出了四界分类系统，他将不含叶绿素的真核菌类从植物界中分出，建立一个真菌界（Kingdom
fungi）。而且和植物界一起并列于原生生物界之上。10年后（1969年），魏泰克在他的四界系统的基础上，又提出了五界系统，他将四界系统中归入原生生物界中的细菌和蓝藻分出，建立一个原核细胞结构的原核生物界（Kingdom Monera），并放在原生生物界下。魏泰克的五界系统影响较大，流传较广。但是对魏泰克的四界、五界系统中的原生生物界不少学者存在质疑和反对意见，因为它所归入的生物比较庞杂、混乱。我国真菌学家邓叔群在1966年指出：“所谓的原生生物只不过是各种低等生物的混合”。1978年我国藻类学界在讨论中国藻类志编写系统时，决定不把原生生物界作为一个自然的分类群。魏泰克的四界、五界系统的优点是在纵向显示了生物进化的三大阶段，即原核生物、单细胞真核生物（原生生物）和真核多细胞生物（植物界、真菌界、动物界）；同时又从横向显示了生物演化的三大方向，即光合自养的植物，吸收方式的真菌和摄食方式的动物。
1974年，黎德尔（Leedale）提出了另一个四界系统，他去掉了原生生物界，而将魏泰克五界系统中的原生生物分别归到植物界、真菌界和动物界中，在他的四界系统图中还用一条弧线表示单细胞真核生物（原生生物）的水平。
四、六界和八界系统
1949年Jahn提出将生物分成后生动物界（Metazoa）、后生植物界（Metaphyta）、真菌界、原生生物界、原核生物界和病毒界（Archetista）的六界系统。1990年R．C．Brusca等提出另一个六界系统，即原核生物界、古细菌界（Archaebacteria）、（包括产甲烷细菌等）、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。1989年Cavalier Smith提出生物分界的八界系统，他们将原核生物分成古细菌界和真细菌界（Eubacteria）两界；把真核生物分成古真核生物超界和后真核生物超界（Metakaryota）。前一超界仅有1个古真核生物界（Archezoa），后一超界有原生动物界、藻界（Chromista，其中包括隐藻Cryptophyta和有色藻Chrmophyta两个亚界）植物界、真菌界和动物界。
五、三原界系统
1978年Whittaker和Margulis根据分子生物学研究的资料，提出一个新的三原界（Urkingdom）学说。他们认为生物进化的早期，各类生物都是由一类共同的祖先沿三条进化路线发展，形成了三个原界：即古细菌原界（Archaebacteria），包括产甲烷菌、极端嗜盐菌和嗜热嗜酸菌；真细菌原界（Eubacteria），包括蓝细菌和各种原核生物（除古细菌外）；真核生物原界（Eucaryotes），包括原生生物、真菌、动物和植物。三原界系统还吸收了真核起源的“内共生学说”的思想。三原界系统目前正受到人们的重视。
五、中国学者对于生物分界的意见
中国学者对于生物分界也提出了许多意见，如1965年胡先肃提出将生物分为始生总界（ protobiota）和胞生总界（ cytobiota）。前者仅包括无细胞结构的病毒，后者包括细菌界、粘菌界、真菌界、植物界和动物界。他抛弃了原生生物界，并把菌类分成为3界。邓叔群1966年曾主张根据生物的3种营养方式把生物分成为植物界（光合自养）、动物界（摄食）和真菌界（吸收）。1979年陈世骧根据生命进化的主要阶段，将生物分成3个总界的五界或六界的新系统。即非细胞总界，仅为病毒；原核总界，包括细菌界和蓝藻界；真核总界（superkingdom eucaryota），包括植物界、真菌界和动物界。王大稆等（1977）也提出应在魏泰克的五界系统的基础上增加一个病毒界的六界系统。但目前在国内外对于病毒是否属于生物以及病毒是否比原核生物更原始尚有争议。正如陈世骧所说：“它们是非细胞形态的生物，但不一定代表非细胞阶段的生物。”他还说明：“在病毒起源尚难解决，病毒历史尚难总结之前，非细胞总界也可暂不设立，而把病毒寄放在细菌界内”。
六、植物的共同特征
从上面介绍的各国学者对生物分界的设想和意见可以看出，有关生物的分界还是一个悬而未决的问题，随着生物科学的进一步发展，随着研究水平和研究层次的深人，还可能提出一些新的看法。由于各个学者依据的标准和特征不同，所提出的生物分界系统和对植物的概念也不一样，但各自都有其优缺点，目前尚不能达到一致。但从生物进化的历史看，光合自养的生物从生命起源之初或细胞生命出现之时，就已经和其他异养或化能自养的生物分化开来，发展出复杂程度不同的、广泛分布的、支撑着整个地球生态系统的庞大的生物群，这些光合自养生物包括原核生物中的蓝藻和光合细菌，包括单细胞和多细胞的藻类，也包括陆生的各种绿色植物。我们讲植物，不能不涉及所有的光合自养的生命，它们都可以看作广义的植物。近代学者们较一致的看法是在生物分界中主要应该依据生物的营养方式，并要考虑生物的进化水平。根据这两个主要特征，对植物界的概念可基本概括为“含有叶绿素，能进行光合作用的真核生物”。它们和其它生物的主要区别就是营养方式为光合自养，但又和进化水平很原始的光合自养的原核生物有区别。按照这一概念，植物界所包括的主要类群是各门真核藻类、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物。
那么，植物有哪些共同的特征呢？
（l）多数种类含有叶绿体，能进行光合作用，合成有机物，属于自养生物；
（2）几乎所有植物的细胞都具有细胞壁，尽管各类植物在细胞壁的构造和组成成分上有很大差异，比如，绿色植物以纤维素的网状纤维结构来加强它的细胞壁，真菌则以几丁质代替纤维素，而细菌和蓝藻由另一些多聚体（如胞壁酸、葡糖氨、木糖和甘露糖等）为基础来构成细胞壁，但它们共同的特点是都有壁，也正因为这一点，决定了绝大多数植物所具有的另一个共性，就是绝大多数植物（特别是高等植物）不能以个体为单位独立地运动，因为组成个体的每个细胞都被坚韧的细胞壁所包围，相邻细胞通过共同的壁和胞间连丝而紧密相连，使之缺少运动所需要的弹性（就像肌肉伸张过程中所表现出的弹性）；
（3）在植物体内通常保留有永久的分生组织，即没有分化的、具有分裂能力的胚性细胞，在植物个体发育过程中，它们可以一直不断地分裂、生长、分化，形成新的器官，这种生长方式与动物是截然不同的（动物胚胎一经形成，就已具备了成体的基本结构，即一次分化定型，在以后的生活过程中主要是展开和成熟的变化）。
对多数植物（特别是高等植物）而言，它们有不同于动物的独特的形态结构和生长发育规律，但就少数低等植物而言，其与动物的界限又不很明确，因此要给植物一个准确而又普遍适用的定义是很困难的，与其煞费苦心地创造一个表面看似贴切、而实际又很难满足各种变异情况的“植物”的定义，不如好好地用心去理解到底什么是植物？什么是例外情况？为什么有些类群的归属问题生物学家有不同看法？等等。
第二节 植物在自然界和人类生活中的作用
植物是生物圈中一个庞大的类群，约有数十万种，广泛分布于陆地、河流、湖泊和海洋，它们在生物圈的生态系统、物质循环和能量流动中处于关键的地位，它们在自然界中具有不可替代的作用。
首先，植物是自然界中的第一性生产者，即初级生产者。植物含有叶绿素，可通过光合作用过程把太阳能转化为化学能，并以各种形式贮存能量，如形成糖类、蛋白质、脂肪等。这些物质是自然界中各类生物赖以生存的物质基础，也是人类生存的食物和生活物质来源。据统计，地球陆地各种生物生态系统面积约有14.9亿km2，每年生产的净初级生产力为1.15×
其次，植物在维持地球上物质循环的平衡中同样也起着不可替代的作用，如通过光合作用过程吸收大量的CO2和放出大量的OZ，以维持大气中CO2和O2的平衡（现在大气中O2占21％，CO2占0.03％）；通过合成与分解作用参与自然界中氮、磷和其他物质的循环和平衡。
第三，植物为地球上其他生物提供了赖以生存的栖息和繁衍后代的场所。
第四，植物在调节气温、水土保持，以及在净化生物圈的大气和水质等方面均有极其重要的作用。
总之，植物在自然界中是第一性生产者，是一切生物（包括人类）赖以生存的物质基础，为一切真核生物（包括需氧原核生物）提供生命活动必需的氧气和生存环境，维持着自然界中的物质循环和平衡，甚至可以说，没有了植物、其他的生物（包括人类）也将不能生存。
第三节 植物科学的研究对象和基本任务
植物科学（plant science）是研究植物的一门科学，它的研究对象是整个植物界，它的基本任务是认识和揭示植物界所存在的各种层次的生命活动的客观规律，从分子、细胞、器官到整体水平的结构与功能、生长与发育、生理与代谢、遗传与进化、分布，以及与环境相互作用等规律，揭示新原理和探索新技术，并为广泛应用植物科学的理论和方法解决人类面临的一些重大问题，如粮食短缺、能源紧张、环境污染、生态系统退化和平衡失调、生物多样性减少等；同时，还要进行植物的种类、群落、区系和应用价值等的调查、鉴定、分类和综合。因此，植物科学是由基础理论研究、应用基础研究和基本资料的调查三方面的内容组成的。由于植物科学研究的内容广泛，在植物科学的发展中又产生了多个分支学科，如植物形态学（plant morphology）、植物细胞学（Plant cytology）、植物分类学（Plant taxonomy）、植物生理学（plant physiology）、植物解剖学（plant anatomy）、植物生态学（plant ecology）、植物胚胎学（plant embryology）以及近年发展出来的植物生殖生物学（plant
reproduction biology）等。根据 1993年第 15届国际植物学大会以来的学科分组情况，植物学科又分为系统与进化植物学（plant
systematic and evolutionary botany）、结构植物学（structural
botany）、代谢植物学（metabolism botany）、发育植物学（developmental botany）、植物遗传学（plant genetics）资源植物学与植物化学、生态学与环境植物学和生物技术等。不同的植物分支学科其研究的具体内容和层次也是不同的，有的侧重于微观，有的侧重于宏观，而有的既包括了微观研究又包括了宏观研究，二者紧密结合。如生态学的研究就是宏观、微观结合的最明显的例子。从宏观上看生态学可以是一个区域至整个地球和生物圈，甚至到宇宙的层次。另一方面，通过生理生态、生殖生态、遗传生态等研究进入到细胞和分子生物学的微观世界。
植物生物学是一门综合性的植物基础学科。它包括各植物分支学科的基本知识、基本内容、基本理论和基本方法。它的内容是一个生物学工作者所应必须学习和掌握的。它也是进一步学习植物科学各分支学科的必要基础。具体地说，植物生物学（Plant Biology）以植物为主要研究对象，从不同层次（生态系统、生物群落、居群、个体、器官、组织、细胞、分子）研究植物体的形态、结构和功能，研究植物生长发育的生理与生化基础，研究植物与环境之间的相互联系及相互作用，研究植物多样性产生和发展的过程与机制，从而揭示植物个体发育和系统发育过程中的基本规律，以有助于人类更好地了解自然、利用自然、保护自然。
第四节 植物科学在自然科学和国民经济发展中的意义
植物科学是生物科学的重要组成部分，数、理、化、生、天、地6大领域组成了自然科学的整体。植物科学的发展不仅可以丰富和推动生物科学的发展，也可影响和加速自然科学的发展和技术的进步。同时，植物科学的发展也离不开其他自然科学的发展，特别是一些新的物理、化学的技术手段的运用常给植物科学带来革命性的变化，使植物科学的发展提高到一个新的水平。
植物科学在国民经济的发展中也具有重要意义。首先，植物科学的研究为利用植物和改造植物提供基础理论和基本知识。植物科学基础理论研究的重大突破，常可以导致农业生产的技术革新。如光合生产率理论的研究结果，创造了粮食生产中矮化密植的栽培技术，并配合进行品种改良、植物保护措施等，使20世纪中叶粮食生产大幅度增产，形成当代农业生产的基本格局，即所谓的“绿色革命”。通过对植物区系、植物资源、植被和珍稀濒危植物的调查和研究，为农业区划、工业发展和城市建设提供科学依据。细胞和组织培养、生物工程和分子生物学的发展，为农业上的品种改良和新品种培育开辟了新的前景。古植物学的研究，可以为找煤、石油及其他矿藏资源提供科学依据。污染生态学的研究，可筛选出对污染敏感或具较强抗性的植物，用于监测和净化环境。植物化学的研究，对开发药用资源、发展医药工业有重要的意义。植物多样性及其保护的研究，为保护生物和人类的生存条件，保护丰富的基因库具有深远意义。我国的植物资源极其丰富，但是我国的人口压力很大，植物科学将在21世纪解决粮食、燃料、环境保护、医药、生物多样性保护等重大问题上肩负重要使命。植物科学将在微观和宏观的更高层次和更高水平上探讨植物生命的奥秘和发生发展规律。植物细胞工程、基因工程等技术将在许多领域中发挥作用。总之，国民经济的发展离不开植物科学的发展与进步，植物科学的成果一旦转化为生产力，将为促进国民经济的发展起到巨大作用。
第五节 植物科学的发展简史和当代植物科学的发展趋势
植物科学同其他科学一样，有一个发生和发展的过程。回顾植物科学的发展史，可以大体分为描述植物学、实验植物学和现代植物学3个主要时期。各时期的主要成就和特点简介如下：
一、描述植物学时期
植物科学的创立和发展是和人类对植物的利用程度密不可分的。自从人类有了利用植物的活动，也就有了植物科学知识的萌芽。例如在中国、瑞典等国新石器时代人类的居室里就发现了小麦、大麦、粟、豌豆等多种植物的种子。随着人类生产实践活动的发展，积累的植物学知识不断增多，有关植物学的著作也不断问世，植物学的奠基著作一般认为是希腊的特奥弗拉斯托（Theophrastus 约公元前371一286）所著的《植物的历史》（Historia Plantanum）和《植物本原》两本书，这两本书记载了500多种植物。意大利的塞萨平诺（Caesaheno，1519—1603）根据植物的习性、形态、花和营养器官等性状对植物进行分类。在《植物》一书中记述1500种植物。瑞士的鲍欣（Bauhin）出版了《植物界纵览》一书。并用属和种进行分类，在属名后接“种加词”来命名植物。1672年英国的格鲁（Grew，1641—1712）出版了《植物解剖学》一书。1677年荷兰的列文霍克（Leeuwwehoek，1635—1703年）用自制的显微镜进行了广泛的生物观察。1690年英国的雷（Ray，1627—1705年）首次给物种下定义，依据花和营养器官的性状进行分类，并用一个分类系统处理了18000种植物。在这一历史时期内，农业和林业也有了很大发展。即使是在黑暗的宗教统治下，农业技术也发展很快。
总之，从特奥弗拉斯托到 17世纪近 2000年的时间内，植物科学从创始到不断地积累和发展，其研究的内容主要是认识和描述植物，积累植物学的基本资料和发展栽培植物。这个时期植物学的特点主要是采用描述和比较的方法，对植物界的各种类型加以区别，确定这些类别的界限。同时，形成了重要栽培植物的农业格局，形成了粮食作物、药用植物、果树、花卉、蔬菜及各种经济作物的栽培，林业经营和牧场管理等生产体系。植物学对这一历史时期的农业发展作出了重要贡献。
二、实验植物学时期
18世纪至20世纪初的100多年为实验植物学时期。这一时期的主要成就是18世纪瑞典的林奈（Linnaeus，1707—1778）于1735年出版了《自然系统》（Systema Naturae）一书，在这本书中，把自然界分成植物界、动物界和矿物界，并将动物和植物按纲、目、属、种、变种5个等级归类，特别是他在1753年发表的《植物种志》中对7300种植物正式使用了双名法进行命名。瑞士的塞内比尔（Senehier 1742—1849）证明光合作用需要 CO2。瑞士的索绪尔（Saussure， 1767—1845） 1804年指出绿色植物可以阳光为能量，利用CO2和水为原料，形成有机物和放出氧气。英国的布朗（Brown，1773—1858）于1831年在兰科植物细胞中发现了细胞核。德国的施莱登（Schleiden，1804——1881）于 1838年发表了《植物发生论》，他指出细胞是植物的结构单位。德国的施旺（Schwann，1821—1882）于1839年出版了《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》，与施莱登共同建立了细胞学说。德国化学家李比希（Liebig，1803—1873）于1843年出版了《化学在农业和生理学上的应用》，创立了植物的矿质营养学说。
特别要指出的是1859年，英国伟大的自然科学家达尔文（Darwin，1809一1882）发表了《物种起源》和后来的其他著作，创立了进化论，批判了神创论。他打整个生物界看作是一个自然进化的谱系。这直接推动了19世纪植物分类学的发展，使植物分类学开始建立在科学的、反映植物界进化的真实情况的系统发育的基础上。进一步完善了植物界大类群的划分，并独立形成了真菌学、藻类学、地衣学、苔藓植物学、蕨类植物学和种子植物分类学等各分支学科。
19世纪能量守衡定律的发现，进一步促进了植物生理学去研究植物生命活动中的能量关系、呼吸作用、光合作用、矿质营养和水分的运输等重大问题。这些原理在农业上的应用也获得了显著的效果。
农业上的育种实践，植物受精生理学说的建立使植物遗传学得到了迅速的发展。 1866年孟德尔（Mendel，1822—1884）的《植物杂交的发现试验》揭示了植物遗传的基本规律。约翰逊（Johannsen， 1875—1927）阐明了纯系学说。德弗里斯（De Vries，1848—1935）提出了突变论。特别是美国的摩尔根（Morgan，1866—1945）于1926年在《基因论》这本书中总结了当时的遗传学成就，完成了遗传理论体系。与此同时，植物生态学也得到了迅速发展。
总之，植物学经过18世纪特别是19世纪和20世纪初期的发展，已由描述植物学时期发展到主要以实验方法了解植物生命活动过程。植物学已形成了包括植物形态学、植物分类学、植物生理学等许多分支学科的科学体系。同时，植物学在这一时期对现代农业体系的形成也做出了重要贡献，促使农业生产技术发生了根本性变化，推动了以品种改良、高产栽培、大量使用农药和化肥以及机械化为标志的现代农业体系的形成。这是实验植物学时期对生产实践所起的显著作用。
应该指出，这一时期植物科学的发展是和19世纪的三大发现（进化论、细胞学说、能量守衡定律）有密切关系的。显微镜和实验技术的发展，对植物科学的发展起了重要的作用。
三、现代植物学时期
从20世纪初至今为现代植物学时期。19世纪科学技术的迅速发展，为20世纪植物科学的巨大变化创造了条件。许多生命过程所显示的运动形式得到了解释，特别是确认了DNA为遗传的物质基础，并阐明了DNA的双螺旋结构之后，分子遗传学带动了植物学和整个生物学的迅速发展。这一时期的最大特点就是应用先进技术从分子水平上去研究生命现象。所以，这一时期“可以概括为分子生物学的时期”（植物科学，1993）。近20多年来，分子生物学和近代技术科学，以及数学、物理学、化学及新概念和新技术被引入到植物学领域，植物学科的微观和宏观的研究上均取得了突出成就，无论在研究的深度和广度上都达到了一个新的水平。如在微观的研究上由于对模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）和金鱼草（Antirrhinum mopus）的分子生物学的研究，已使植物发育生物学的研究面貌一新，特别是一系列调控基因的发现与克隆，为了解植物发育过程及其调控机理增加了大量新知识。如利用拟南芥已分离到多种影响开花时间的突变体，其中一些基因促进开花，包括CONSTANS（CO）、LUMINIDEPENDENS（LD）、FCA、ELF等；另有一些基因则抑制开花，如EMF1等。近年来在植物发育分子生物学研究中取得的重大突破之一，就是发现了有关花发育中调控各类花器官形成的器官特征基因（organ identify gene）的克隆及其功能分析。在植物生殖生物学的研究上也取得了重大进展，如配子识别、配子分离、配子融合和人工培养合子等均获成功，已可在离体条件下观察受精过程中的变化。同时，在宏观的研究上，如生态学、植物（生物）多样性的研究等领域也取得了重大进展。总之，近20多年来，特别是近10多年来植物科学发展迅速，其中对植物科学发展影响最大、最深刻的就是分子生物学及其技术。这是现代植物学时期的一个明显特点。植物科学在一些研究领域取得了突破性成果，每年发表的论文均达数万篇。
目前现代植物科学的发展趋势可能表现在以下3个方面：
首先是两极分化及其融合。现代植物科学的发展已经进入到两极分化与趋同性的阶段，一方面是在微观领域进一步探索生物分子水平的结构、过程与机理，以揭示生物界的高度的同一性；另一方面在宏观领域继续在生物圈的水平上发展对大气圈、水圈、岩石圈相互作用的认识，而且还将会跨出地球，进入外层空间，研究宇宙射线作用与无重力世界中的生命行为。上述两方面（两极）的研究与发展又相互融合。在这种分化与融合的过程中会进一步深化人类对植物界的复杂性、多样性与同一性的认识，大大丰富植物科学的内容。还会产生一系列新的分支学科，形成现代植物科学的体系。
第二，植物学科中传统的各分支学科彼此交叉渗透，各分支学科间的界限逐渐淡化，而且植物科学也与其他生物学科、非生物学科间进行交叉渗透和相互影响、相互推动。植物科学也将在这种广泛的交叉渗透中得到更大的发展。
第三，植物科学的研究（包括微观领域和宏观领域）和所获得的成果将会和解决人类面临的人口增长、粮食和能源短缺、环境污染、生物多样性减少、人类和生物生存环境日益恶化等重大问题更密切地相联系。并在解决这些重大问题中发挥作用。
四、中国植物科学发展的简要回顾
中国古代植物科学的成就辉煌，特别是公元前到公元5—6世纪有许多植物科学的巨著产生，在国际上影响很大。如：草书于东汉，成书于西汉的《神农本草经》是世界上最早的本草学著作，其中记述了植物性药物252种；北魏贾思勰的《齐民要术》（约成书于公元533—544），总结了秦汉以来中国黄河中下游的农业生产经验；明代李时珍（1518—1593）的《本草纲目》记述了1892种药物，其中各类植物1195种；但是由于19世纪中国沦为殖民地和半殖民地，植物科学受到严重影响，近代中国的植物科学主要是由西方引入，可以由1858年李善兰和英国人韦廉臣合编出版的《植物学》作为起点。20世纪初至30年代，从西方和日本留学回国的一些植物学家开展了我国植物学的研究和教育工作，他们和最早的一批学生成为我国植物学的奠基人，如钟观光、钱崇澍、戴芳澜、胡先肃、李继侗、罗宗洛、秦仁昌等。1923年邹秉文、胡先肃、钱崇澍编著了《高等植物学》，1937年陈峰出版了《中国树木分类学》等。发展最快的为植物分类学，随之植物生理学、植物生态学、藻类学、真菌学、生态学和细胞学等也发展起来。至1937年抗日战争前，我国已成立了中央研究院植物研究所、静生生物调查所、北平研究院植物研究所、中山大学农林植物研究所等科研单位。还建设了中山植物园、庐山植物园等植物园，全国各重点高校也设置了植物学课程。中华人民共和国成立之后，中国植物科学发展迅速，我国已形成分支学科齐全的科研和教学体系，包括植物生理学、植物分类学、植物化学与植物资源、植物生态学、植物组织培养、植物形态解剖学、植物细胞学、植物胚胎学、古植物学与孢粉学等。编著了《中国植物志》（含80卷125册，至1998年8月已出版93卷册，1999年全部出齐）、《中国高等植物图鉴》（含7册）等等。还有各省市的植物志和各类植物属志多种。出版了1400万字的《中华人民共和国植被图》、《新华本草纲要》（3册）《中国本草图录》（l0卷）、《中国植物红皮书，稀有濒危植物》等。
在基础理论的研究上取得了一批高水平的成果，如呼吸代谢的调节与控制，光合膜的结构与功能分配及其转化效率，生物固氮的化学、生物化学和分子生物学的系统研究。固氮酶的化学模型、固氮基因的精细结构及其调节，达到了世界先进水平。近20年来在应用新技术研究被子植物生殖系统的结构与功能方面做出了有重要意义的工作，如精细胞和雄性生殖单位，卵和雌性生殖单位，生殖系统中传递细胞的分布，生殖系统的细胞骨架等。在实验胚胎学方面首次诱导外植体直接再生大量雄蕊和胚珠获得成功，已经可以通过离体培养诱导外植体再生小穗、花芽、花瓣、雄蕊、胚珠、花柱和柱头。还成功地从游离花粉中培养出再生植株。植物组织培养和细胞培养工作也取得了很大发展，已培养出小麦、甘蔗、橡胶等40多种经济植物的花粉植株。先后诱导培养出小麦、水稻、玉米等未传粉子房单倍体植株。现在全世界从胚乳培养成功获得植株的十几种植物，大多数为我国工作者所研究。在柚、水稻、中华猕猴桃和枸杞中得到了真正的三倍体植株。已将700多种植物的茎尖和愈伤组织培养成再生植株，并建立起果、林和花卉等快速繁殖生产体系。利用原生质体及培养细胞获得了一批转基因植物。
中国已建立了110多个植物园、树木园和药草园。大多数植物园收集了2000～300O种植物，是植物引种、驯化和保护珍稀濒危植物的基地。
中国植物科学工作者还参加了国家一些重大经济建设项目，如参加中科院组织的黄河中游水土保护、西北6省区治沙、神农架植物资源等各种大型考察。参加“黄淮海平原中低产地区综合治理研究”、“黄土高原综合治理”等多项国家科技攻关课题，为国家经济建设做出了重大贡献。
总之，中国植物科学在新中国期间，尤其是近50年来取得了巨大成绩，为今后进一步的发展奠定了良好的基础。中国的植物科学正在逐步缩小和国际上先进水平的差距，某些分支科学已达国际水平，甚至还占有一定的优势。但总的来说研究水平与国际上相比还有差距，实验技术还比较落后。这些问题都影响到中国植物科学的发展。
第六节 学习植物生物学的要求和方法
植物生物学是一门基础课，因此，学习本课程的基本要求就是扎扎实实地掌握植物科学的基本知识、基本理论，既要了解植物科学的过去和现在，又要了解植物科学的未来，还要了解植物科学和其他科学技术的关系，以及植物和植物科学在自然界、在人类社会的生存和发展中的重要意义。
学好本门课程需要注意以下几点：
首先，必须认真阅读教材及参考书，认真了解书中的基本内容，掌握植物科学的基本知识和基本理论。
第二，必须注意辩证思维，把握知识间的内在联系。如形态结构与生理功能的关系，形态结构与生态环境的关系，个体发育和系统发育的关系，遗传与变异的关系，共性和个性的关系、多样性的保护和资源的利用的关系，基础知识与应用的关系等。一定要防止死板的、孤立的和片面的思维方式。
第三、要注意了解新成就、新动向、新发展。因为植物科学总是在发展中的，尤其是现在，每年都有许多新的发现和新的进展，一定要注意知识更新。要学会和经常查阅国内外重要的植物科学的期刊和参考书，以了解植物科学的新信息。
第四、加强理论联系实际，一方面认真作好实验和植物野外实习，以验证和观察植物科学中的一些基本规律、生命活动和多样性等。另一方面，注意观察和联系生活实际、生产实际，试以植物科学的基本知识和基本理论来解释生活和生产实际中的问题，并可进一步通过实验来检验自己的分析是否正确。这样既可深刻了解植物科学的基本知识和理论，又培养了分析问题的能力，而且还可以发现一些问题，从而推动你去作进一步的探讨和学习。
考核要求
1．植物界的划分
2．植物生物学的研究对象和基本任务
3．当代植物科学的发展趋势
重要术语和概念
三原界系统 五界系统
植物生物学
复习思考题
1.什么是植物？你如何区分动物和植物？
2.在你的生活经历中，是否有一些植物曾吸引了你的特别注意?是否有一些生命活动的现象你觉得有趣但又无法解释？试举例说明。