植物科學中的有趣現象

楊金鳳

摘 要 在查閱有關植物科學文獻的基礎上，總結了對植物科學中感興趣的現象，并提出了探究這些現象的可能的解決方法。以期提高大眾對植物科學的熱愛。

關鍵詞 植物科學；氣候波動；環境變化

中圖分類號：Q94-1 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）03--02

植物科學（Plant Science）是一門研究植物的科學，其研究的對象是整個植物界，基本任務是認識和揭示植物界所存在的個層次的生命活動的客觀規律，從分子、細胞、器官到整體水平的結構和功能、生長與發育，生理與代謝，以及與環境相互作用等規律，并解決人類所面臨的一些如糧食，資源，環境等重大問題[1]。人們的衣、食、住，行離不開植物，人類的發展與植物密切相關。植物科學發展的興衰關系到人民生活、國民經濟發展的進退。筆者在搜集有關文獻的基礎上，對比較感興趣的一些現象進行了描述并提出了膚淺的解決方法。當然，植物科學所包含的知識包羅萬象，應有盡有。

1 植物對過去氣候波動和環境變化的響應機制

全球氣候變化，如第四紀冰期時，冰期和間冰期的反復交替，植物存活在那里？植物如何適應全球氣候的變化？通過什么樣的方法能探究植物對過去氣候波動和環境變化的響應機制？氣候變化如何影響植物的分布模式和遺傳變異？地質運動，導致了山脈、河流的重組和重新分布，這些變化會給植物帶來什么樣的影響？對于不同的物種，影響是否一樣？這些問題的解決與植物譜系地理學的發展密切相關。

Avise等首次提出了譜系地理學的觀念，他們認為，譜系地理學屬于生物地理的一個分支，是有關歷史性探究的生物地理學，主要探討物種的演化歷史，特別是在近緣物種和種內水平與地質歷史事件（例如，冰河、山岳隆升及地理隔離等）之間的相關性[2-4]。探討過去氣候和環境變化如何影響植物的地理分布和遺傳結構。在中國境內，有關青藏高原和中國亞熱帶物種和一些屬的研究闡明了過去氣候波動和環境變化對中國境內的物種分布格局和遺傳變異的影響[5-6]。

2 五彩繽紛的植物世界

植物界形態萬千，變化多端。不同的物種，不同的類群，他們形態各異，但有些類群卻也很難區分開，甚至肉眼很難去辨認。那么，面對這種情況，怎樣區分它們呢？怎樣將植物物種進行合理的歸類呢？怎樣給它們命名？以至于我們能清楚的弄清不同物種，不同類群之間的區別和聯系。有些植物劇毒無比，有些植物無毒可以實用，但他們可能形態極為相似。那么，我們怎樣采用有效的方法將有它們區分開呢？這些問題真實而又實在，是我們在實際生產和生活中不可能避免問題。

植物系統學（Plant Systematics）是研究植物類群之間的關系和系統安排的一門植物學分支學科，研究內容包括植物類群之間的系統發育關系，進化的過程和機制以及類群的分類處理，也成為系統與進化植物學[7]。20世紀分子生物學飛速發展，已經滲透到生命科學等各個領域和各分支學科，由此，植物系統與分子進化方面的研究已經成為了植物科學關注的熱點。宮霞[8]等基于trnL-trnF序列建立葡萄科各屬的分子系統發育樹，探究各屬之間的親緣關系。如高利霞[9]等基于trnL-trnF基因探究10種棘豆屬植物的分子系統學關系[9]。植物系統將植物物種進行合理歸類，并研究不同物種，類群之間的相互關系。能找到很難辨別的物種的區分方法。為人們的生活和生長實踐，科學研究等提供極大的方便。

3 植物分布格局與環境的關系

不同的植物物種，不同的植物類群，不同的植被，地理分布模式不盡相同。如油松主要分布在中國的北方，而在南方較為少見；在中國北方多為草原和一些灌木，而在南方多為森林。又如苔蘚植物物種多為分布廣泛的物種，但在中國特有種較為少。為什么出現這中分布模式呢？為什么不同省份植物多樣性不同？影響植物多樣性豐富度的主要環境因子是什么？通過什么方法能觀測影響植物多樣性豐富度的環境因子？環境因子的變化與植物多樣性豐富度之間存在著什么關系？這些也都屬于植物生態學的范疇。植物生態學是研究植物與環境相互關系的一門學科。該學科研究環境對植物生長、分布的影響。不同的區域由于環境條件（陽光、水分、土壤和溫度等因子）不同導致植物的種類也不盡相同。

4 植物生長所需的營養，環境因子和有關調控

植物從種子萌發到形成成熟的植物個體，再到植物個體死亡這樣一個完整周期中。植物每個階段所需的營養一樣嗎？每個階段都需要些什么營養？這些營養怎樣維持植物的生理變化？出供給營養物質外，還需要環境提供什么條件？這些環境因子應又是怎樣影響植物的生長呢？環境因子和營養物物質在影響植物生長上具有什么樣的關系？當植物生活在逆境時，植物體怎樣適應這種變化？為什么有些植物能生活在沙漠中？有些只能生活在水中？它們在結構上有什么區別？

植物營養研究植物生長不同階段所需的營養與植物生長之間的關系。不同階段植物的生長所需要的營養物種不同，所需的環境條件也不同。在生產實踐中要遵循植物生長的規律，補給植物所需的營養物種，進行合理施肥。當植物生活在逆境時體內會形成相關的保護系統或一些特殊的結構，以至于植物能抵抗這種不良的環境。如章藝[10]等研究了不同鐵脅迫對大豆葉片體內保護系統和膜脂氧化的影響。蔡妙珍 [11]等研究了過量Fe2+對水稻生長和某些生理形狀的影響。他們的研究表明，植物在逆境條件下一些特殊的物種會升高或降低，以達到保護植物不受傷害的作用。

5 植物培育，引種，馴化和栽培

在實際生活中，人們食用的一些蔬菜，水果都是根據食用的部位不同，經過野生培物種的培育，引種或馴化，然后栽培而來的。在植物培育，引種，馴化和栽培過程中，應該遵循什么樣的規律和方法？如何尋找和保護野生食用，能源，藥材等植物資源？如何培育出我們所需要的食用，藥用，能源植物品種？

植物遺傳與育種方面的研究能解決植物引種，馴化，育種和栽培的問題。只有在生產實踐遵循植物遺傳與育種的相關規律，才能成功的引種，馴化人們所需要的物種。并在此基礎上采用分子生學學與遺傳學結合的方法，篩選遺傳背景大的核心種質資源保存下來，建立它們之間的相關的數據庫，為培育具有重要價值作物奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]周云龍. 植物生物學（第2版）[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2]Avise JC，Arnold J，Ball R M，et ai. Intraspecific Phylogeography： The Mitochondrail DNA Bridge Between Population Genetics and Systematics[J].Annual Review of Ecology and Systematics，1987（18）：489-522.

[3]Avise JC. The History and Purview of Phylogeogaphy： A Personal Refiection[J].Molecular Ecology，1998（7）：371–379.

[4]Avise JC. Phylogeography： The History and Formation of Species. Cambridge[M].MA： Harvard University Press，2000.

[5]Qiu YX，Fu CX，Comes HP. Plant Molecular Phylogeography in China and Adjacent Regions： Tracing the Genetic Imprints of Quaternary Climate and Environmental Change in the worlds Most Diverse Temperate Flora[J].Molecular Phylogenetics Evolution，2011（59）：225–244.

[6]Liu JQ，Sun YS，Ge XJ，et al. Phylogeographic Studies of Plants in China： Advances in the Past and Directions in the Future[J].Journal of Systematics and Evolution 2012（50）：267–275.

[7]鄒喻蘋，葛頌，王曉東.系統與進化植物學中的分子標記[M].北京：高等教育出版社，2001.

[8]宮霞，王煥沖，楊勇，等.基于TrnL-F 序列的葡萄科各屬分子特征及系統發育學研究[J].果樹學報，2013，30（1）：28-36.

[9]高利霞，盧萍，金鳳，等.10種棘豆屬植物的trnL-F序列及其分子系統學研究[J].西北植物報，2013，33（2）：266-271.

[10]章藝，劉鵬，史鋒，等.高鐵脅迫對大豆葉片體內保護系統及膜脂過氧化的影響[J].中國油料作物學報，2004，26（2）：65-68.

[11]蔡妙珍，林咸永，羅安程，等.過量Fe2+對水稻生長和某些生理形狀的影響[J].植物營養與肥料學報，2002，8（1）：96-99.

（責任編輯：劉昀）