植物科学中的有趣现象

杨金凤

摘 要 在查阅有关植物科学文献的基础上，总结了对植物科学中感兴趣的现象，并提出了探究这些现象的可能的解决方法。以期提高大众对植物科学的热爱。

关键词 植物科学；气候波动；环境变化

中图分类号：Q94-1 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）03--02

植物科学（Plant Science）是一门研究植物的科学，其研究的对象是整个植物界，基本任务是认识和揭示植物界所存在的个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和功能、生长与发育，生理与代谢，以及与环境相互作用等规律，并解决人类所面临的一些如粮食，资源，环境等重大问题[1]。人们的衣、食、住，行离不开植物，人类的发展与植物密切相关。植物科学发展的兴衰关系到人民生活、国民经济发展的进退。笔者在搜集有关文献的基础上，对比较感兴趣的一些现象进行了描述并提出了肤浅的解决方法。当然，植物科学所包含的知识包罗万象，应有尽有。

1 植物对过去气候波动和环境变化的响应机制

全球气候变化，如第四纪冰期时，冰期和间冰期的反复交替，植物存活在那里？植物如何适应全球气候的变化？通过什么样的方法能探究植物对过去气候波动和环境变化的响应机制？气候变化如何影响植物的分布模式和遗传变异？地质运动，导致了山脉、河流的重组和重新分布，这些变化会给植物带来什么样的影响？对于不同的物种，影响是否一样？这些问题的解决与植物谱系地理学的发展密切相关。

Avise等首次提出了谱系地理学的观念，他们认为，谱系地理学属于生物地理的一个分支，是有关历史性探究的生物地理学，主要探讨物种的演化历史，特别是在近缘物种和种内水平与地质历史事件（例如，冰河、山岳隆升及地理隔离等）之间的相关性[2-4]。探讨过去气候和环境变化如何影响植物的地理分布和遗传结构。在中国境内，有关青藏高原和中国亚热带物种和一些属的研究阐明了过去气候波动和环境变化对中国境内的物种分布格局和遗传变异的影响[5-6]。

2 五彩缤纷的植物世界

植物界形态万千，变化多端。不同的物种，不同的类群，他们形态各异，但有些类群却也很难区分开，甚至肉眼很难去辨认。那么，面对这种情况，怎样区分它们呢？怎样将植物物种进行合理的归类呢？怎样给它们命名？以至于我们能清楚的弄清不同物种，不同类群之间的区别和联系。有些植物剧毒无比，有些植物无毒可以实用，但他们可能形态极为相似。那么，我们怎样采用有效的方法将有它们区分开呢？这些问题真实而又实在，是我们在实际生产和生活中不可能避免问题。

植物系统学（Plant Systematics）是研究植物类群之间的关系和系统安排的一门植物学分支学科，研究内容包括植物类群之间的系统发育关系，进化的过程和机制以及类群的分类处理，也成为系统与进化植物学[7]。20世纪分子生物学飞速发展，已经渗透到生命科学等各个领域和各分支学科，由此，植物系统与分子进化方面的研究已经成为了植物科学关注的热点。宫霞[8]等基于trnL-trnF序列建立葡萄科各属的分子系统发育树，探究各属之间的亲缘关系。如高利霞[9]等基于trnL-trnF基因探究10种棘豆属植物的分子系统学关系[9]。植物系统将植物物种进行合理归类，并研究不同物种，类群之间的相互关系。能找到很难辨别的物种的区分方法。为人们的生活和生长实践，科学研究等提供极大的方便。

3 植物分布格局与环境的关系

不同的植物物种，不同的植物类群，不同的植被，地理分布模式不尽相同。如油松主要分布在中国的北方，而在南方较为少见；在中国北方多为草原和一些灌木，而在南方多为森林。又如苔藓植物物种多为分布广泛的物种，但在中国特有种较为少。为什么出现这中分布模式呢？为什么不同省份植物多样性不同？影响植物多样性丰富度的主要环境因子是什么？通过什么方法能观测影响植物多样性丰富度的环境因子？环境因子的变化与植物多样性丰富度之间存在着什么关系？这些也都属于植物生态学的范畴。植物生态学是研究植物与环境相互关系的一门学科。该学科研究环境对植物生长、分布的影响。不同的区域由于环境条件（阳光、水分、土壤和温度等因子）不同导致植物的种类也不尽相同。

4 植物生长所需的营养，环境因子和有关调控

植物从种子萌发到形成成熟的植物个体，再到植物个体死亡这样一个完整周期中。植物每个阶段所需的营养一样吗？每个阶段都需要些什么营养？这些营养怎样维持植物的生理变化？出供给营养物质外，还需要环境提供什么条件？这些环境因子应又是怎样影响植物的生长呢？环境因子和营养物物质在影响植物生长上具有什么样的关系？当植物生活在逆境时，植物体怎样适应这种变化？为什么有些植物能生活在沙漠中？有些只能生活在水中？它们在结构上有什么区别？

植物营养研究植物生长不同阶段所需的营养与植物生长之间的关系。不同阶段植物的生长所需要的营养物种不同，所需的环境条件也不同。在生产实践中要遵循植物生长的规律，补给植物所需的营养物种，进行合理施肥。当植物生活在逆境时体内会形成相关的保护系统或一些特殊的结构，以至于植物能抵抗这种不良的环境。如章艺[10]等研究了不同铁胁迫对大豆叶片体内保护系统和膜脂氧化的影响。蔡妙珍 [11]等研究了过量Fe2+对水稻生长和某些生理形状的影响。他们的研究表明，植物在逆境条件下一些特殊的物种会升高或降低，以达到保护植物不受伤害的作用。

5 植物培育，引种，驯化和栽培

在实际生活中，人们食用的一些蔬菜，水果都是根据食用的部位不同，经过野生培物种的培育，引种或驯化，然后栽培而来的。在植物培育，引种，驯化和栽培过程中，应该遵循什么样的规律和方法？如何寻找和保护野生食用，能源，药材等植物资源？如何培育出我们所需要的食用，药用，能源植物品种？

植物遗传与育种方面的研究能解决植物引种，驯化，育种和栽培的问题。只有在生产实践遵循植物遗传与育种的相关规律，才能成功的引种，驯化人们所需要的物种。并在此基础上采用分子生学学与遗传学结合的方法，筛选遗传背景大的核心种质资源保存下来，建立它们之间的相关的数据库，为培育具有重要价值作物奠定坚实的基础。

参考文献

[1]周云龙. 植物生物学（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]邹喻苹，葛颂，王晓东.系统与进化植物学中的分子标记[M].北京：高等教育出版社，2001.

[8]宫霞，王焕冲，杨勇，等.基于TrnL-F 序列的葡萄科各属分子特征及系统发育学研究[J].果树学报，2013，30（1）：28-36.

[9]高利霞，卢萍，金凤，等.10种棘豆属植物的trnL-F序列及其分子系统学研究[J].西北植物报，2013，33（2）：266-271.

[10]章艺，刘鹏，史锋，等.高铁胁迫对大豆叶片体内保护系统及膜脂过氧化的影响[J].中国油料作物学报，2004，26（2）：65-68.

[11]蔡妙珍，林咸永，罗安程，等.过量Fe2+对水稻生长和某些生理形状的影响[J].植物营养与肥料学报，2002，8（1）：96-99.

（责任编辑：刘昀）