植物生理学与现代农业.docx

1、植物生理学与现代农业植物生理学与现代农业“民以食为天，国以农为本”。食物是人类生存的最基本需求。农业是关系到国计民生的大事，也是国民经济的基础，人类社会的文明与发展与农业密切相关。无论传统农业，还是现代农业，以收获植物及其产品为目的的种植业是农业的第一产业，其生产规模和效益决定其它农业产业链的规模、效益和发展。种植业的生产对象是植物，探索植物生命活动规律的植物生理学必然成为合理农业的理论基础。现代种植业发展更凸现了对植物生理学知识的需求。如何在大田和设施农业的条件下提高作物的产量和品质、如何使用化肥和植物生长调节物质、如何在生物和非生物胁迫条件下进行有效的作物生产，以及节水灌溉、地膜覆盖、合理

2、密植和果蔬贮藏保鲜等作物生产过程均需要植物生理学的理论指导。除了上述直接的植物生理学知识的需求外，植物生理在作物科学的其它研究领域也在发挥着越来越重要的作用。如利用现代植物生理学知识构建作物高产模型，作为新品种的选育目标;随着现代作物分子育种技术的发展，使定向改良作物的代谢、产量、品质和抗性变成现实，伴随着植物转基因生物技术的迅速发展，对转基因作物生长发育等生理过程的研究也是植物生理学所面临的重大课题。所以，在作物后转基因时代，植物生理学一定会发挥越来越重要的作用。另一方面，现代作物生产技术的不断发展在给植物生理学的研究带来新的挑战的同时，也大大促进了植物生理学的发展，作物生理学的研究已経成为

3、植物生理学的一个重要分支。植物生理学知识和技术在农业生产中的应用，使农业生产效率发生了巨大变化。可以相信，植物生理学在未来作物生产和粮食安全方面将发挥着越来越重要的作用。 13.1 植物生理学与适应农业 迄今为止，人类虽然经历了数千年的农业生产活动，积累了丰富的经验，随着农业科学和技术的不断发展，农业生产规模和生产力水平有了极大的提高。但大规模的农业生产活动，特别是种植业仍然需要在开放系统的大田自然环境下进行，农业的生产活动必须与自然环境相协调。种植业的发展史就是一部适应农业(adaptive agriculture)的发展史。所谓适应农业，就是作物的生长发育过程和生产管理方式与自然的光照、温

4、度、水分和土壤条件等环境资源的变化相耦合。我国是世界上农业生产活动历史最悠久的国家，早在7000-8000年前就开始种植稷黍稻谷和驯养猪羊，精耕细作的传统农业已有4000多年的历史。我国古代劳动人民通过观察物候的变化来安排农事活动，并总结出了农事活动的24节气，做到春耕夏耘秋收冬藏四者不失时，才能五谷不绝，百姓有余食。这些经验对今天的农业生产仍有普遍的指导意义。我国传统适应农业思想的核心是人类必须敬畏自然，才能有效利用环境资源。我国的传统农业强调人与农业生物、自然环境要相互依存和相互制约，达到协调统一。这与现代适应农业的思想和理论是一致的。适应农业又称为精确农业(precision agric

5、ulture)，它以现代植物生理学知识作为理论指导，使农事活动向着精确、定量的方向发展，如根据不同作物的需肥特点和土壤肥力实施配方施肥;根据种子的活力和萌发特性实施精量播种;根据作物的需水特性进行水分管理;根据作物的生长发育特点确定作物的种植计划和栽培技术;总之，人们通过各种生产技术手段调控作物的生长过程，使之适应开放系统的生长环境(温、光、水、气、土壤等)，并完成其生活史。同时，最大限度地利用环境中的有效资源，使作物的生长发育过程与环境资源的可利用性相耦合，提高收获作物产品的数量、质量和经济效益，这是适应农业发展的主要目标。 农业生物与农业生态环境的协同进化是现代植物生理学研究的一个重要课题

6、，随着农业生产环境的恶化和环境资源质量的下降，作物的生产过程会面临诸多不利条件和越来越多的新挑战。这一方面要求作物育种工作者培育适应在变化了的环境下生长的新作物品种，另一方面，也需要植物生理学家研究作物在变化环境条件下的生长、发育、代谢和产量形成规律，为作物高产优质栽培技术提供理论依据。随着植物生理学的深入研究，作物在适应变化了的环境条件下不仅生长发育进程发生明显变化，其物质生产、运输和代谢也发生明显改变，进而形成了特定栽培环境条件下的产量和品质特性。研究作物与环境的协同进化，对定向改良作物的生长、产量和品质特性具有重要的理论和实践意义。 农业生物与非农业生物存在相生相克现象。研究表明，植物与

7、其它生物间也存在复杂的信息交流过程。比如田间作物与杂草的关系，并不完全是竞争的关系，有些杂草不但不会影响作物生长，还回促进作物的生长、改善作物产品的品质。例如，绿豆田里生长一定量的杂草可明显减少绿豆的倒伏，提高绿豆的品质，所以，农民将绿豆称为“草豆”;又如，麦田里生长着一种与小麦相伴生的植物叫麦仙翁，麦仙翁产生一种化学物质叫麦仙翁素，它不仅能促进小麦的生长，还能提高小麦种子中锌和赖氨酸的含量，改善小麦的品质。现在已人工合成了麦仙翁素用于小麦生产的化学调控，大大提高了小麦的产量和品质。云南农业大学的研究表明，同一水稻作物，不同品种种植在同一地块也具有防止病虫害发生的作用。这说明随着植物生理学家对

8、细胞信号转导和相生相克的深入研究，将给作物栽培和植物保护技术带来革命性的变化。 前苏联学者季米里亚捷夫指出“植物生理学是合理农业的基础”。近代农业的发展史生动地证明了这一科学论断的正确性，植物矿质营养的研究，导致了化肥施用，使世界粮食产量大幅度增长;植物激素的研究，催生了除草剂和化控技术的出现，除草剂的应用极大地节省了繁重的田间除草作业。同时，通过化控技术实现了作物生长的可控性，已成为高产优质栽培的一个重要技术手段。 适应农业理论的建立必须以植物生理学为基础，随着植物生理学在能量代谢、物质代谢、物质运输、细胞信号转导、生长发育、逆境和衰老生理的深入研究，将会对增强植物抗逆能力和适应能力、提高作

9、物产量、改善农作物产品品质、提高生产效益方面做出越来越重要的贡献。 13.1.1 光合作用与提高作物产量 增加粮食产量可通过两条途径实现，一是增加作物种植的土地面积，二是提高土地单位面积的粮食产量。我国的耕地面积仅占世界的7%，而人口却占了 世界人口的22%，随着国家社会主义现代化建设和经济的发展，耕地面积日益减少，我国粮食生产的唯一途径是靠科学技术提高粮食作物的单位面积产量。就世界范围来看，农作物高产问题已成为人类共同关心的重大课题。农作物产量90%以上来自光合作用，因而作物高产的核心问题就是如何提高作物的光合生产能力。在20世纪50年代末在世界范围内开展的“绿色革命”，通过杂交育种，将过去

10、的高秆、叶片披散型的农家品种，改良为矮秆或半矮杆、株型紧凑、叶片直立、耐密、耐肥和抗倒伏的新品种。新品种的推广极大地提高了作物的经济系数和产量，如-2-2水稻产量由过去的5,000,6,000kg?hm增加到现在的7,500,10,000kg?hm;小麦产量由-2-24,500,5,250kg?hm增加到6,750,7,500kg?hm。我国从上世纪80年代以来，大面积推广的杂交水稻，取得了显著的增产效果。其高产的原因是杂交水稻株型紧凑，增加了种植密度，提高了叶面积系数和植株的光能利用率，其增产的本质就是提高了植株的光合生产能力。通过许多作物新老品种的比较研究表明，新品种产量的增加70%以上来

11、自于作物光合面积的增加，单位面积净光合速率增加对产量的贡献不到30%，这说明通过提高单位面积光合生产能力来提高作物产量的潜力还很大。当农作物叶面积系数已接近最大值，不能再继续增加的情况下，提高单叶光合速率和延缓作物叶片衰老就成为当今作物超高产育种、栽培生理研究的重大课题。今后，作物高产育种特别是超高产育种必然要实现由株型育种向生理模型育种的转变，这为植物生理学工作者日指出了研究方向，也为作物育种工作者确立了新的育种目标。光合作用的研究表明不仅不同作物类型光合能力存在显著差异，同一作物不同品种叶片的光合能力也有显著差异，通过提高光日合作用增加作物产量的潜力十分巨大。就作物光合作用过程本身来说，通

12、过改善RuBPCase催化效率，提高碳固定能力方面，特别是如何提高光系统II的电子传递效率和光化学反应水平方面潜力巨大。 我国科学家对菠菜聚光色素蛋白三维结构分析的杰出成果为阐释光合机制展示了广阔的前景。此外，对表观叶肉导度(leaf apparent mesophyll conductance ，LAMC)的研究，在探索光合限制因子方面也取得了一些进展。业已证明，上午9-11时是叶片光合的高峰期，下午叶片光合呈下降变化，以及作物叶片一生中光合的高峰期平均为一周左右，此后光合下降。因此，开展有关光合下降和叶片早衰机理的研究，对延长叶片光合功能的持续期，提高光合生产能力具有重要的理论和实践意义。

13、 从植物生理学角度来看，就是要不断提高单位农业耕地上作物的光能利用率，以提高农业生产效率。根据理论计算，作物的光能利用率可以达到5%以上，然而目前全世界农作物平均光能利用率只有0.2%，我国约为0.3%,0.4%，即使高产田的光能利用率也只有1%,2%。但从国外植物光能利用率的报道来看(表13-1)，美国的甘蔗光能利用率可达3.8%、玉米3.4%，菲律宾的水稻可达2.9%。说明提高作物光能利用率的潜力巨大。从根本上讲，提高光能利用率还是有待于对光合作用机理的揭示。今后，常规、杂交、生理育种相结合，选育出单株光合速率高、叶片光合功能期长、群体光能利用率高、经济系数高的超高产新品种，特别是通过基因

14、工程、分子育种和细胞工程培育作物新品种，将从根本上改变现有作物的光合生产性能，使我国的主要农作物的产量、品质、抗性出现新的飞跃，完成一次新的绿色革命，造福于人类。 表13-1 世界上一些作物的光能利用率 地区 国家 作物名称 光能利用率(%) 地区 国家 作物名称 光能利用率(%) 1.8 3.8 温带 英国 小麦 热带 美国 甘蔗 3.4 2.7 英国 玉米 泰国 玉米 3.4 2.9 美国 玉米 菲律宾 水稻 2.8 亚热带 美国 甘蔗 1.4 澳大利亚 水稻 13.1.2 气孔导度与作物产量 气孔是植物与外界环境进行水气交换的主要通道。气孔导度(stomatal conductance)

15、是气孔阻力的倒数，一定程度上反映植物与大气水分、气体交换能力，是度量植物对水、热等环境胁迫生态适应性敏感的重要指标。 在一种作物的历史系列(historical series)品种(系)中研究植物高产相关性状的改变很方便。历史系列品种(系)包括通过育种而得到的商品化品种，每一个品种代表着不同的产量和性状。在揭示某一特定性状与高产关系的研究中，将历史系列品种种植在相同条件下，研究的性状如植物的形态构成或光合速率和产量一起测定。最近在皮马棉(Pima cotton ，L)进行的类似研究中发现产量增加与其叶片气孔导度的增加具有Gossypium barbadense .显著的正相关。皮马棉是生长在高

16、热环境下依赖于强烈灌溉的高纤维品质的棉花。在皮马棉的这项研究中，历史系列品种包括从1949到1996年商品化的8个品种，40年间其皮棉产量几乎增加了3倍。这些品种其产量的增加伴随着相应的气孔导度的增加。如图13-1所示，121皮马棉产量每增加100 kg ha则气孔导度相应增加30 mmol m s。这一现象在墨西哥西北相似气候条件下的六倍体面包小麦()品种系列上得到重现。 Triticum aestivum图13-1 气孔导度与灌溉条件下的皮马棉(Gossypium barbadense L.)的皮棉产量平行增加。 该图表明了皮棉产量与生长在美国亚利桑那州皮马棉的一个历史系列品种气孔导度的关

17、系，P32，以及 PS1到PS7是在1949到1996年成功推出的皮马棉商品品种(改编自Taiz et al.， 2010) 皮马棉高产和低产棉株的杂交表明，皮马棉的气孔导度明显的受到遗传调控。皮马棉气孔导度的研究首次表明气孔导度及其对温度的响应，以及离体保卫细胞的质子跨膜运输速率都明显的受到基因调控。 高气孔导度会增加CO扩散进入叶片从而增加光合速率。高光合速率会增加生物量从而2提高作物产量。高产皮马棉品系和低产品系相比具有较高的光合能力，但测定同样叶片的气孔导度、光合速率和产量并不是正相关。因此高气孔导度增加产量的机制并不是直接和光合作用相关。蒸腾作用可降低叶片的温度，高气孔导度会增强叶片

18、降温。皮马棉白天的生长、光合作用以及棉铃发育的最佳温度都低于30?，然而皮马棉生长的高温环境在午后大气温度通常超过40?。叶片的蒸腾降温会减少最适生长温度与大气温度的差距，增强其对高温的抵抗性。有关皮马棉历史系列品种的研究发现，由于叶片的降温功能，叶片的实际温度要比大气温度低好几度，高产品系的叶片及冠层温度比低产品系的更低。在墨西哥西北生长的六倍体小麦的历史系列品种中也发现产量、气孔导度以及叶片温度之间存在着与皮马棉类似的关系。这些研究表明高气孔导度会降低叶片温度，在花期及结实期会减少热胁迫的不利影响，从而导致高产。 近年来对皮马棉的研究表明，由高、低气孔导度的父母本杂交产生的F群体中选择高1

19、气孔导度的子代，会得到高气孔导度和较高皮棉产量额的F品系。这些实验结果表明高气4孔导度可以作为生长在灌溉和高温条件下作物高产的一个选择性状。 美国西南部灌溉棉区，盛花期的持续高温能降低Pima棉的产量。而高的气孔通透性能较好地使叶片降温而缓解高温胁迫。育种工作者配制了(NM24016TM-1)F，的118个株23系，通过199个RAPD与SSR标记的筛选，发现2个与棉花叶片气孔导度有关的QTLs。这是第一个棉花生理性状QTL的报道。该性状的遗传率为44,。 高温条件下作物气孔导度的增加还可以作为预测全球气候变化的模型，因为作物气孔导度的增加是对大气CO浓度增加的一种适应。当CO浓度达到目前大气

20、的2倍时，蒸腾会减22弱，大面积热带地区上空的温度会显著增加，从而放大大气辐射效应。这些研究揭示了生物圈存在着复杂的物理和生物因子的互作关系，并为农作物高产生理以及通过植物生理特性改进全球气候变化预测模型方面提供了新认识。 13.1.3 植物生长物质与作物的生长调控 植物为固着生存，但却生长在多变的环境之中，为适应生存条件，它们大多为自养，同时，长期的进化，形成了复杂的次生代谢和自我调节系统。物生长调节剂是植物生理学对适应农业的巨大贡献。早在20世纪60年代，植物激素及植物生长调节剂就已在粮食和经济作物、果树、蔬菜、林木、花卉以及食用菌方面有了广泛的应用，并获得了显著的经济效益。,40%;萘乙

21、酸和吲哚丁酸用于果树、茶树、例如，乙烯利用于橡胶树增加乳胶产量达20%林木的插枝生根;赤霉素用于三系杂交水稻制种过程中促进抽穗、调节花期相遇等。特别值得一提的是近些年来在农业生产中生长抑制剂和生长延缓剂的应用，有了很大的发展，如矮壮素(CCC)用于冬小麦抗寒和防倒伏;助壮素(Pix)用于调节棉花株型减少蕾铃脱落;4-碘苯氧乙酸用于促进东北地区水稻灌浆以防御低温冷害;多效唑用于培育二季晚稻壮秧等等，均成为我国作物栽培技术创新的重要成果。植物生长抑制剂和生长延缓剂在农业生产上应用较广泛的原因是由于许多禾谷类及其它的以果实及种子为食用的作物，在使用药剂后，可以形成较合理的群体结构，截获更多的日光能，

22、增强抗逆能力，又可节省水肥，增加经济产量，提高经济系数。今后在现代化农业的建设中，植物生长调节物质的应用将会获得更迅速地发展，其潜力是很大的，它的重要性和化肥、杀虫、杀菌药剂及除草剂(包含多种生长调节剂)一样，成为世界农业生产上必不可少的一项技术措施。我国是世界上植物生长调节剂产量和应用最为普遍的国家，已形成了研究、推广和应用的完整体系。未来植物生长调节剂将在以下几个方面具有广阔的应用前景: 1. 作物生长发育的调节 设施内和田间条件下施用植物生长调节物质，对作物生长发育各个环节进行调节，以提高作物产量和改善产品品质。如花期调节、组织培养中的器官分化、快速繁殖、壮苗等。 密植矮化是农作物和果树

23、栽培技术发展方向，生长延缓剂(CCC、Pix2. 提高经济系数 等)在这一领域应用前景广阔。 3. 农产品(包括果品、蔬菜、块根、块茎等)的生长和成熟、贮藏、运输 如调节种子、延存器官的萌发和休眠，果蔬的催熟、保鲜、安全贮藏过程中的应用。 4. 提高作物的抗逆性 在各种逆境条件下通过外施生长调节物质，改变植物内源激素的平衡状态，增强抗逆性，这在开发祖国大西北农业生产中特别有现实意义。 5. 基因工程和育种 植物激素和生长调节剂可以改变植物体内的核酸和蛋白质代谢，诱导染色体变化、倍性变异、性别转变等，通过基因工程定向调控植物体内源激素的水平，可为选育高产、优质、抗逆性强的新品种提供丰富的、有价值

24、的育种材料。 此外，随着应用范围的扩大和需求的不断增加，还需要植物生理学家和化学家合作，研制新的生长调节物质，更好地服务于适应农业。 13.1.4 环境生理与抗逆栽培 植物的生命活动就是在不断地和环境进行物质和能量的交换中完成的。适宜的环境条件，使得植物能够正常的生长发育，完成其生活周期，实现作物高产，而不适宜的或恶劣的环境条件则能导致植物受到伤害、甚至死亡，在农业生产上就会造成减产甚至颗粒无收。但从国内外的农业生产环境来看，气候温和湿润，土壤条件和降水丰富的陆地，也是人口密度最大的地区，由于经济的发展，住宅、工业、公路、铁路用去了大量的耕地，同时，由于过度的开发，耕地的质量也在下降。为了适应

25、在荒漠土地上的栽培作物并获得高产、优质，就必须研究植物在逆境条件下，如高温、低温、干旱贫瘠和盐碱地上农作物的生长发育、代谢的特点和产量形成特性，从植物生理学的角度深入了解植物对逆境的的生理响应，对构建逆境条件下的作物生产技术具有重要的理论和实践意义。 研究表明，轻度的胁迫环境不但不会给植物带来伤害，反而会促进植物的生长，如植物在一定的盐浓度下表现为吸收增加和生长加速。中度的胁迫会引起代谢发生变化，如植物组织可溶性糖、保护酶活性和激素类物质的增加，并进一步诱导特殊的酶或逆境蛋白的表达，如热激蛋白、渗调素等，特别是近年来分子生物学研究深入揭示了植物非生物胁迫反应机制，如厌氧胁迫的转录因子和盐过敏调

26、控的SOS途径等。这些变化不但提高了植物的抗逆性，同时，由于代谢的改变，作物的产量和品质也会发生变化，研究证实，有些环境胁迫条件不但没有减产，反而使产量有所增加，品质有所改善，如大多数种子作物在灌浆后期适当的干旱具有促进成熟、改善品质的作用。在研究逆境条件下作物代谢、生长和形态结构发生变化的同时，更要关注产量和经济器官的响应;在研究胁迫对作物伤害的同时，更要关注作物的耐受能力和产量损失程度，特别是人为干预胁迫环境的成本和效益。这些研究将为逆境条件下的的作物生产技术提供重要的理论依据。 在农业生产实践中，植物生理学的研究成果已得到了普遍应用，人们根据植物生理生态理论来减轻逆境的影响或提高植物的抗

27、逆性。例如，设法改善植物生存的小环境，采用地膜栽培，发展防护林带等;其次是设法提高植物的抗逆性，如播种前用盐水、NAA溶液浸种，或轻度干旱处理幼苗，抑制生长，对植物进行抗逆性锻炼;还可通过常规杂交育种、诱导突变以及基因工程进行定向的抗逆性育种，以选育出高抗逆性的作物新品种。此外，在多种逆境胁迫中，尤以干旱危害最重，我国国土面积中约有二分之一以上是属于干旱和半干旱地区。兴修水利是减轻干旱危害的一个根本措施，同时还要大力推行旱地农业和相应的节水栽培措施，如推广作物的滴灌、喷灌、渗灌节水栽培技术和减小地面蒸发技术以及抑制叶面蒸腾技术等。 近年来，兴起了两种新型的节水栽培措施。一是在北方土层较深厚的地

28、区，依据植物根系与地上部分的物质与信息传递的特点，采用新的栽培措施，使小麦根系分为两层，处于浅层较旱土壤中的根系产生干旱信号控制地上部的生长并产生干旱适应特征，而处于深层土壤中的根系汲取必要的水，并适度供应地上部水分。二是采用分根区交替灌溉法，大大提高了水分利用效率。即对作物一侧的根系灌水湿润，保证地上部分对水分的基本要求;而另一侧根系土壤保持干燥，根系会产生干旱胁迫信号ABA供给地上部叶片，调节气孔最适开度，减少水分蒸腾而达到节水目的。 此外，为了增强作物的抗逆性，采用化控技术以提高作物的抗逆性，这包括人工合成的各类生长调节剂、活性氧清除剂、抗蒸腾剂、抗寒剂、抗盐剂等，其中CCC、PP、Pi

29、x、333MeJA等已广泛应用于农作物，蔬菜和果树生产上，并取得了明显的增产效果。 13.1.5 植物组织培养与农业 农业生产的目标主要是获得作物高产和优质，植物组织培养则为实现上述目标提供了有效途径。最初植物组织培养主要是为了保存种质资源和快速繁殖，但随着分子生物学和细胞工程技术在组织培养中的应用，其已广泛地用于有目的地改造作物细胞的遗传特性，培育人们所需要的作物新品种或具有某些新特征的细胞群体，作物病毒脱除、提纯或复壮等。 世界上主要的农作物约40余种，我国约有30余种，目前，绝大多数已通过组织培养得到了再生植株。近30年来利用花药培养生产单倍体植株的技术已被广泛应用到28个科682个属1

30、70多种植物上。例如水稻中花系列新品种年种植面积达30万hm。 利用组织培养得到的离体无性系可以加快繁殖植物，并使之脱病毒复壮，保持优良种性，加速优良品种推广，增产显著，已取得良好的经济效益。广东、广西、海南等省已建立了香蕉、甘蔗等工厂化的育苗基地，每年可提供上千万株种苗，有力推动了农业生产的发展。我国的马铃薯常年因病毒病减产一半左右，采用茎尖分生组织培养无病毒植株为世界各国解决了马铃薯由于病毒引起的种薯退化的难题。 利用植物组织培养也可生产一些价值昂贵的有用次生代谢物，如药用植物、农药、色素和食品添加剂。与传统的生产方法相比，由于植物组织培养不与粮油生产争地，不受季节与气候限制，也避免了病虫

31、的危害，并可进行快速、高效的生产，也有利于对珍贵的野生资源的保护。目前，较成功的有人参、紫草、三七、贝母、黄连和毛地黄等药用植物的有用次生代谢物的大规模培养生产。 在新品种选育方面，通过原生质体融合和细胞杂交可以克服常规杂交育种的障碍，特别是远缘有性杂交中的不亲和性障碍，为种间的优异遗传种质的利用提供新的资源，如栽培烟草与野生烟草、番茄与马铃薯的细胞融合均获成功。在融合手段上也不断改进，过去是化学或生物促融因子，如聚乙二醇、灭活的仙台病毒等;现在已广泛采用电融合技术，既简便、又快速。 针对我国农业生产中存在的问题，利用人工诱变结合组织培养筛选出了许多高抗的突变体，如抗白叶枯病的水稻、抗赤霉病的

32、小麦、抗盐的小麦和水稻、抗草甘磷或阿特拉津的大豆等。 作为人工种子核心部分，胚状体可通过组织培养快速获得，薄膜包裹物中除了营养成分和激素外还可添加某些农药，有益微生物等以调节幼苗的生长发育，又因人工种子可用于固定杂种优势，因此它也是种苗生产的一个新途径，受到广泛的关注。现在已有水稻、胡萝卜等数十种植物的人工种子已试制成功。 在低温生物学方面，这些年来，对水稻、甘蔗、玉米、小麦、马铃薯、魔芋等植物的组织培养物的超低温保存及其种质库的建立取得了重要进展，这对种质遗传资源的保藏，人工种质的开发都具有重大意义。总之，植物组织培养与农业的关系十分密切，潜力巨大，前景广阔。 13.2 植物生理学与设施农业 13.2.1 设施农业的概念 设施农业(installation agriculture)是利用现代工程技术手段和工业化生产方式，为动植物生产提供可控制的适宜的生长环境，以充分利用土壤、水肥、环境、劳动力和生物潜能等有限资源，以获得最高的产量、品质和经济效益的一种高效农业。狭义的设施农业是指塑料大棚、温室和动植物工厂3种不同的类型。广义的设施农业主要是指设施栽培、设施养殖两个方面。目前我国发展和应用较多的主要是塑料大棚、日光温室及连栋温室，也有部分先进工程技术的智能温室。其中能充分