植物学

植物学是一门研究植物形态解剖、生长发育、生理生态、系统进化、分类以及与人类的关系的综合性科学,是生物学的分支学科。

历史

人类对植物的认识最早可以追溯到旧石器时代,人类在寻找食物的过程中采集了植物的种子、莖、根和果实。植物学的创始人是泰奧弗拉斯托斯,在他的著作《 植物历史》(也称《 植物调查》)中将植物进行了分类。

1世纪希腊医生迪奥科里斯的著作《 药物论》(De Materia Medica)为以后药用植物的使用奠定了基础。1593年中国明朝李时珍也完成了《本草纲目》的编写。17世纪末英国生物学家约翰·雷确立了现代植物分类的基本原理。17世纪,出现了各式各样的显微镜,开创了植物解剖学的研究,随后植物生理学和 植物胚胎学也得到进一步的发展,到19世纪中期植物学各分支学科已基本形成。

中国近代植物植物分类学的奠基人是胡先骕,编写了中国第一部中文《 高等植物学》,发现了中国的“活化石”水杉,并将其命名。

早期的植物学

一个植物学家的传统工具

植物学的历史包括几个早期文明的著作与植物分类。例如古代印度的宗教著作,古代琐罗亚斯德教的著作,[1]及古代中国的著作。秦汉时期的《神农本草经》是中国最早的药用植物志。[2]古希腊亚里士多德的学生泰奧弗拉斯托斯被视为植物学的创始人。[3]他发明并描述了许多现代植物学的原理。[4]他的两个主要著作《 植物历史》和《植物本原》是古代和中世纪的植物学的重要组成部分,其后的17个世纪一直占重要的地位。[5][4][6]1世纪希腊医生迪奥科里斯的著作《植物志》(De Materia Medica),是一本共5卷的药草百科全书,对其后的1500多年有广泛的影响。[7]中世纪的伊斯兰世界的著作包括 Ibn Wahshiyya英语Ibn WahshiyyaNabatean Agriculture Abū Ḥanīfa Dīnawarī英语Abū Ḥanīfa DīnawarīBook of Plants Ibn Bassal英语Ibn BassalThe Classification of Soils。13世纪早期, Abu al-Abbas al-Nabati英语Abu al-Abbas al-Nabati Ibn al-Baitar英语Ibn al-Baitar也有植物学的著作[8][9][10]

早期的现代植物学

Crantz的Classis cruciformium, 1769

德国医生莱昂哈特·福克斯是三位德国植物学之父之一,其余两位是奥托·布伦费尔斯 希罗宁姆斯·博克英语Hieronymus Bock[11][12]

瓦列里乌斯·科达斯英语Valerius Cordus在1546年所写的Dispensatorium药典中的经典著作。[13]康拉德·格斯纳 尼可拉斯·卡尔培柏英语Nicholas Culpeper也写了药用植物的著作。乌利塞·阿尔德罗万迪被认为是“自然历史之父”,他的研究内容包括植物。1665年,罗伯特·胡克從樹皮切了一片軟木薄片,並放到自己發明的顯微鏡觀察到了细胞[14]1690年约翰·雷首次给物种下定义,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。[5]1735年,卡尔·林奈出版了《自然系统》一书,在这本书中,林奈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。[15][16]

随着植物解剖学植物形态学及生命周期的知识的发展,人们意识到植物间的亲缘不止是林奈所描述的那样。 米歇尔·阿丹森英语Michel Adanson(1763), 安托万·罗兰·德朱西厄(1789)和奥古斯丁·彼拉姆斯·德堪多(1819)所提出的分类系统调整得到广泛的接受。进化论中的自然选择概念的提出,使人们开始了植物的进化关系和系统发育分类的研究。[17][18]

馬蒂亞斯·雅各布·施萊登1838年发表了《植物发生论》(Grundzuge der Wissenschaftlichen),书中指出细胞是植物的结构单位,这本书对植物学有很大的影响。[19] 卡尔·路德维希·韦尔登诺分析了 种子散布与分布,植物种群,地质历史的影响之间的联系,并开创了植物地理学. 1831年罗伯特·布朗发现了细胞核.[20]

现代植物学

近30多年来,分子生物学和近代技术科学,以及数学、物理学、化学的新概念和新技术被引入到植物学领域,植物学科在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[21]。当今相当多的新知识都是从研究模式植物而来的,如拟南芥。这种十字花科的杂草物种是最早的基因组测序植物之一。水稻基因组相对较小,同时國際水稻基因定序工程也把它定为重要的谷物//单子叶植物模型[22]。 另一个草物种二穗短柄草也是一个有助理解遗传学,细胞学和分子生物学的实验模型[23]。 对其他重要的商业主粮如小麦, 玉米, 大麦, 黑麦御谷大豆都有基因组测序。其中部分植物对基因组测序是一个挑战,因为他们的染色体中有两个以上的单倍体[註 1]。另外,一种绿色水藻 莱茵衣藻英语Chlamydomonas reinhardtii作为模式生物,给细胞生物学提供了重要的知识[24]