植物学是关于植物的科学,主要从分子、细胞、组织、器官、整体水平上探讨植物的结构与功能、生长与发育、生理与代谢、遗传与进化、地理分布,以及与环境相互作用的规律。
植物学的学科性质具有以下特点:
1、植物学是生物学的主要分支学科之一按照国内现行的学科分类系统,属于生物学一级学科范畴中的二级学科。植物学作为二级学科,其主要研究对象是植物。植物系统与动物系统有共同的生物学属性和特点,又有不同的特点。共同之处在于,在结构与功能、遗传与变异、生长与发育等方面存在共同点。不同点主要在于:①植物具有光合色素,具有执行光合作用功能的细胞器,是地球的巧级“生产者”;②植物具有细胞壁结构;③植物具有开放的生长系统,生长点位于根与茎的前沿,保持持久的开放式的生长。因此,植物系统除了具有生物学的一般规律以外,具有明显不同于动物系统的特殊规律。
2、直物学是一门经典学科植物学的发展历史大致可以分为3个时期:18世纪以前,为描述植物学阶段。第二阶段为实验植物学阶段,时间在l8世纪至20世纪初.出于显微镜的发明,人们可以对植物进行深入观察和实验。第三阶段为现代植物学阶段,由于分子生物学的发展,对于植物的认识深度提升到分子水平,怍为一门古老的学科,植物学已经形成了比较完整的体系,大致包括形态与解剖、系统与分类等内容。
3、植物学是农学、林学学科专业一门重要的专业基础课程在所有农林院校中,植物学是植物生产、资源与环境类专业学生的必修课程。植物学知识是学习树木学、植物生理学、植物病理学、植物生态学、植物遗传育种等课程的基础。
植物学作为一门二级学科,还可以划分出不同的分支学科:
①按照研究的植物类群,可分为藻类学、真菌学、苔藓生物学、蕨类生物学、种子植物学等。
②按照研究层次,可分为植物分子生物学、植物细胞学、植物解剖学、居群生物学、植物群落学等。
③按照研究生命现象和研究内容,可分为植物形态学、植物分类学、植物系统学、植物生理学、植物生态学、植物遗传学等。
④也有植物学家更广义地将植物学划分为系统与进化植物学、结构植物学、代谢植物学、发育植物学、环境植物学、植物遗传学、植物化学、古植物学等。
传统的大学植物学课程一般集中讲授形态(morphology)、解剖(anatomy)、系统( systematics)、分类(taxonomy)等内容,同时涉及一部分植物细胞学(platcy-tology)和植物胚胎学(plant embryology)的内容,并且形成了完整的体系。
自20世纪50年代发现DNA和RNA结构以来,分子生物学的发展使植物学从细胞到生态系统各层次的研究发生了巨大的变化,分类学、生态学、生理学、发育生物学各学科均融入了分子生物学,广泛采用分子生物学技术与方法,发现了采用传统方法所不能及的规律。分子生物学成为21世纪生物学的前沿。采用分子生物学技术,科学家可以导人或切除控制某一特征的基因。分类学家采用先进的分子方法建立全新的系统发育树状图。许多植物学家主张将植物学扩展为植物生物学( plant biology)。
可以预期,未来的植物生物学将在以下方面扮演重要角色。以分子技术为基础的植物生物学将深化对植物发育的认识,发现植物发育的机制.找到控制发育过程的途径与方法。植物生物学家广泛地将生物技术应用于作物育种,通过分子技术创造新的抗病、抗虫品种,“人造的”新分类群有可能出现。采用分子育种技术,植物科学家将可以使粮食、油料、纤维、林木等作物的产量与质量提高,生产周期缩短,以适应全球人口的“爆炸式”增长。植物学的研究动向将向两极层次发展,即分子与细胞水平,以及生态系统水平。植物生物学的教学将强调完整而综合,学生需要学习和了解的内容更宽,从低等植物到高等植物,从分子、细胞、机体生物学,到系统生态学。
植物分子生物学的广泛应用也存在风险。首先,存在生物安全或生态安全问题。比如抗除草剂植物品种的花粉,一旦扩散到天然植物群体,将可能导致这些群体的恶性扩张。其次,可能引起系统发育的混乱,在亲缘关系很远植物之间进行基因的转移,会不会创造出“四不像”的有机体呢?这类有机体一旦存在,将改变天然植物之间的系统发育关系。第三,转基因产品对于人类的影响尚未进行长期的观察和评价,人们还存在排斥心理,很难接受转基因产品。第四,分子育种技术和产品将改变传统的作物生产模式,同时还存在高成本、高环境负荷问题,难以大范围推广。未来的环境是多变的、不可预测的.自然环境在萎缩,人造环境在扩张,当人造环境扩张到一定程度时,生态的与进化的后果难以预料。
对于这些风险问题的解决,一方面期待科学家能够找到技术的、管理的途径;另一方面期待人类的科学认知水平的提高和人文精神的升华。