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《植物生理学（811）》大纲
第一部分理论教学
一、内容提要
植物生理学是研究植物生命活动规律，揭示植物生命现象本质的科学。
植物的生命活动是在水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用等基本代谢的基础上，表现出种子的萌发、营养器官的生长、开花、受精、果实和种子的成熟等生长发育过程。
通过该课程的学习，可让学生系统掌握研究植物生命活动规律及其调控的方法和技术，学会用严谨的科学实验手段认识和分析生命现象和规律，创造性地调控植物生理功能，培养学生将植物生理学理论与相关基础课程理论相结合、并灵活应用于生物技术、生物科学和农学研究和实践中的能力。
二、选用教材
授课教材：
潘王忠植物生理学（第二版）.北京:
中国农业出版社,2009
参考教材：
潘瑞炽主编.植物生理学（第7版）.北京:
高等教育出版社出版,2012
三、教学内容
（一）绪论
1植物生理学的定义和研究内容
2植物生理学的产生和发展
3植物生理学与农业生产
重点：
植物生理学的定义和任务，植物生理学的产生和发展和植物生理学与农业生产。
难点：
植物生理学的定义。
思考题：
1、为什么说“植物生理学是农业的基础学科”？
2、随着生命科学的发展，植物生理学的发展趋势将如何？
3、植物生理学的定义是什么？
（二）第一章植物细胞的结构与功能
1植物细胞概述
1.1高等植物细胞的特点
1.2原生质的性质
2细胞壁
2.1细胞壁的结构与功能
2.2胞间连丝的结构与功能
3生物膜
3.1生物膜的化学组成与结构特点
3.2生物膜的功能
4植物细胞亚微结构
4.1植物细胞内的基本结构
4.2微膜系统
4.3微梁系统
4.4微球系统
4.5植物细胞结构与功能的统一
重点：
生物膜的化学组成与结构特点；植物细胞亚微结构
难点：
植物细胞亚微结构
思考题：
1、生物膜结构上的特点与其功能有什么联系？
2、细胞的微膜系统、微梁系统和微球系统有何联系？
（三）第二章植物的水分代谢
1谁在植物生命活动中的作用
1.1水分子的结构
1.2水与植物生命活动有关的理化性质
1.3植物的含水量
1.4植物体内水分存在的状态
1.5水分在植物生命活动中的作用
2植物细胞对水分的吸收
2.1水势的概念
2.2含水体系的水势组分
2.3水的移动
2.4植物细胞的吸水
2.5细胞间的水分移动
3植物根系对水分的吸收
3.1根系吸水的部位
3.2根系吸水的途径
3.3根系吸水的机理
3.4影响根系吸水的土壤条件
4蒸腾作用
4.1蒸腾作用的生理意义、部位和指标
4.2气孔蒸腾
4.3影响蒸腾作用的条件
5植物体内水分的运输
5.1水分运输的途径和速度
5.2水分在植物体内上升的机制
6合理灌溉的生理基础
6.1合理灌溉增产的原因
6.2作物的需水规律
6.3合理灌溉的指标
6.4灌溉方式
重点：
水势，细胞的水势，细胞吸水的方式，根系吸水的途径和动力，水分运输的途径和动力，气孔运动的机理，合理灌溉。
难点：
细胞的水势和根系吸水的途径和机理，气孔运动的机理。
思考题：
1、讨论水势、渗透势、压力势和衬质势在细胞吸水过程中的作用。
2、分析根系吸水的途径和动力？
3、植物叶片气孔运动机制如何？
4、利用细胞质壁分离和质壁分离复原的实验可解决哪些问题？
（四）第三章植物的矿质与氮素营养
1植物体内的必需元素
1.1植物体内的元素
1.2植物必需元素及其确定方法
1.3植物必需元素的生理作用
1.4元素的重复利用与作物的缺素诊断
2植物细胞对溶质的吸收
2.1被动吸收
2.2主动吸收
3植物体对矿质元素的吸收和利用
3.1植物吸收矿质元素的特点
3.2根系对矿质元素的吸收
3.3影响根系吸收矿质元素的因素
3.4地上部对矿质元素的吸收
3.5矿质元素在植物体内的运输和利用
4植物对氮、硫、磷的同化
4.1氮的同化
4.2硫的同化（自学）
4.3磷的同化（自学）
5合理施肥的生理基础
5.1作物需肥特点
5.2施肥指标
5.3发挥肥效的措施
6植物的无土栽培
6.1无土栽培的种类和设施
6.2无土栽培的营养液
6.3无土栽培的优点
重点：
植物必需的矿质元素及生理功能，植物细胞对矿质元素的吸收方式和机理，矿质元素在植物体内的运输和分布，植物对氮的同化过程，合理施肥的生理基础。
难点：
生物膜的基本结构，植物细胞对矿质元素的吸收方式和机理，氮在植物体内的同化过程
思考题：
1、植物进行正常的生命活动需要哪些矿质元素？
如何用实验方法证明植物生长需要这些元素？
2、试述植物叶片将硝态氮同化为氨基酸的过程。
3、植物对水分和矿质的吸收有什么关系？
是否完全一致？
4、植物细胞通过哪些方式来吸收溶质以满足正常生命活动的需要？
5、简述生物膜的结构特点和特性？
（五）第四章植物的光合作用
1光合作用的概念和意义
1.1光合作用的概念
1.2光合作用的意义
2叶绿体和光合色素
2.1叶绿体
2.2光合色素
3光合作用的机理
3.1原初反应
3.2电子传递与光合磷酸化
3.3碳同化
4影响光合作用的因素
4.1光合速率和光合生产力
4.2影响光合速率的内部因素
4.3影响光合速率的外部因素
5光合效率与作物生产
5.1光能利用率
5.2提高作物产量的途径
重点：
重点讲授光合作用的总反应式和重要性，叶绿体的结构和功能；光合色素的化学与光学特性，光合作用的原初反应、电子传递与光合磷酸化和碳同化的过程，光呼吸的途径和生理功能，C3、C4、CAM植物的光合特性，影响光合作用的因素。
难点：
叶绿体的结构和功能，光合色素的化学特性，光合作用的原初反应、电子传递与光合磷酸化和碳同化的过程，C3、C4、CAM植物的光合特性差别。
思考题：
1、光合作用的O2是如何产生的，
2、从光呼吸的代谢途径看来，光呼吸有什么意义？
3、为什么说“光合作用是地球上最重要的化学反应”？
4、简述光合作用的过程以及光反应与暗反应的关系。
5、论述环境因素对光合作用的影响？
6、C3、C4、CAM植物的光合特性有何区别？
（六）第五章植物的呼吸作用
1呼吸作用的概念和生理意义
1.1呼吸作用的概念
1.2呼吸作用的生理意义
2植物的呼吸途径
2.1糖酵解
2.2酒精发酵和乳酸发酵
2.3三羧酸循环
2.4戊糖磷酸途径
2.5乙醛酸循环
2.6乙醇酸氧化途径
3电子传递与氧化磷酸化
3.1呼吸链
3.2氧化磷酸化
3.3末端氧化酶系统
4呼吸代谢的调控（自学）
4.1能荷调节
4.2巴斯德效应和糖酵解的调节
4.3三羧酸循环的调节
4.4腺苷酸能荷的调节
4.5电子传递和氧化磷酸化的调控
5呼吸作用的指标和影响因素
5.1呼吸作用的指标
5.2影响呼吸速率的内部因素
5.3影响呼吸速率的环境因素
6呼吸作用和农业生产
6.1呼吸作用与栽培管理
6.2呼吸作用与种子储藏
6.3呼吸作用与果蔬储藏
重点：
呼吸作用的概念和生理意义，光合作用与呼吸作用的关系，植物呼吸代谢的多样性及其与环境的关系，影响呼吸作用的因素；呼吸作用原理在作物栽培和粮食贮藏中的应用。
难点：
植物呼吸代谢的多样性（包括呼吸代谢途径、呼吸链电子传递系统、末端氧化酶）及其与环境的关系。
思考题：
1、植物的光合作用与呼吸作用的有什么关系？
2、在粮食、果疏的贮藏中，为了保质保鲜，可采用哪些方法调控其呼吸作用。
3、请设计一个证明植物具有呼吸作用的实验。
4、植物呼吸作用有哪些途径？
5、用很低浓度的氰化物和叠氮化合物或高浓度的CO处理植物，植物很快会发生伤害，试分析该伤害的原因是什么？
（七）第六章同化物的运输和分配
1植物体内物质的运输系统
1.1短距离运输系统
1.2长距离运输系统
2韧皮部的物质运输
2.1韧皮部中的运输物质
2.2同化物的运输方向和运输量
3韧皮部运输的机理
3.1韧皮部装载
3.2韧皮部运输
3.3韧皮部卸出
4同化物的配置（自学）
4.1光合细胞中同化物的配置
4.2库细胞中同化物的配置
5同化物的分配及其控制
5.1源库特点和相互关系
5.2同化物的分配及其影响因素
5.3同化物的再分配与再利用
重点：
本章重点讲授植物体内有机物运输的途径、速率和溶质种类，有机物在韧皮部装载和韧皮部卸出的过程，有机物在韧皮部运输的机理，同化物的分配方向。
难点：
有机物在韧皮部装载和卸出的过程；有机物在韧皮部运输的机理。
思考题：
1、目前被普遍公认的有机物运输的机制假说是哪一个？
其要点是什么？
2、植物体内同化物的分配有何规律？
3、研究韧皮部运输机理研究方法有哪些？
（八）第七章植物细胞的细胞信号转导
1植物细胞信号转导概述
1.1信号的概念和类型
1.2受体的概念和类型
1.3植物细胞信号转导的概念和特性
2植物细胞信号转导过程
2.1信号感知和跨膜转换
2.2胞内信号传导
2.3细胞的生理生化反应
3植物细胞信号转导的事例
3.1蓝光诱导气孔开放的信号转导
3.2干旱诱导脱落酸合成及脱落酸介导的信号转导
3.3植物对病原微生物侵染的信号转导
重点：
细胞的信号与受体结合的过程，跨膜信号的转导过程，以及细胞内信号转导形成网络的过程。
难点：
跨膜信号的转导过程；细胞内信号转导形成网络的过程，蛋白质可逆磷酸化。
思考题：
1、细胞信号转导包括那些过程？
2、蛋白质可逆磷酸化在细胞信号转导中有何作用？
（九）第八章植物生长物质
1植物生长物质的概念和研究方法
1.1植物生长物质的概念和种类
1.2植物生长物质的检测方法
2生长素类
2.1生长素的发现和种类
2.2生长素的分布和代谢
2.3生长素的生理效应
2.4生长素的作用机理
3赤霉素类
3.1赤霉素的发现和种类
3.2赤霉素的生物合成和运输
3.3赤霉素的生理效应
3.4赤霉素的作用机理
4细胞分裂素类
4.1细胞分裂素的发现和种类
4.2细胞分裂素的运输和代谢
4.3细胞分裂素的生理效应
4.4细胞分裂素的作用机理
5脱落酸
5.1脱落酸的发现和结构特点
5.2脱落酸的分布和代谢
5.3脱落酸的生理效应
5.4脱落酸的作用机理
6乙烯
6.1乙烯的发现和结构特点
6.2乙烯的生物合成和运输
6.3乙烯的生理效应
6.4乙烯的作用机理
7油菜素内酯
7.1油菜素内酯的发现和种类
7.2油菜素内酯的合成和分布
7.3油菜素内酯的生理效应
7.4油菜素内酯的作用机理
8其他植物生长物质
7.1茉莉酸类
7.2水杨酸
7.3多胺类
7.4其他
9植物生长物质在农业生产上的应用
9.1植物激素间的相互关系
9.2植物生长调节剂在生产上的应用
9.3应用生长调节剂的注意事项
重点：
植物激素的结构、种类、生物合成与代谢过程、生理作用、作用机理及应用，植物生长调节剂的种类、结构、作用机理。
难点：
植物激素的生物合成与代谢过程和作用机理。
思考题：
1、列表比较五大类植物激素的生理效应。
2、在调控植物的生长发育方面，五大类植物激素之间在哪些方面表现出增效作用或颉颉作用？
3、农业上常用的生长调节剂有哪些？
在作物生产上有哪些应用？
4、根尖和茎尖的薄壁细胞有哪些特点与生长素的极性运输是相适应的？
（十）第九章植物的光形态建成与运动
1光敏色素与光形态建成
1.1光敏色素的发现和分布
1.2光敏色素的化学性质和光化学转换
1.3光敏色素的生理作用和反应类型
1.4光敏色素的作用机理
2蓝光受体和蓝光反应
2.1蓝光受体
2.2蓝光反应
2.3紫外光反应
3植物的运动
3.1向性运动
3.2感性运动
3.3近似昼夜节奏——生物钟
重点：
光敏色素发现、光敏色素的分布；光敏色素的化学性质及光化学转换；光敏色素的生理作用和反应类型；光敏色素的作用和作用机理。
难点：
光敏色素的化学性质及光化学转换；光敏色素的作用机理；植物的向性运动。
思考题：
1、什么是光形态建成？
它与光合作用有何不同？
2、光敏色素的光化学转换是如何进行的？
光敏色素有何生理作用？
3、蓝光和紫外光对植物生长有什么调节作用？
（十一）第十章植物的生长生理
1生长发育的概念与控制
1.1生长、分化和发育的概念
1.2植物生长发育的特点
1.3植物生长发育的控制
2植物细胞的分裂、生长与分化
2.1植物细胞的分裂
2.2植物细胞的生长
2.3植物细胞的分化
2.4植物程序性细胞死亡
3植物的组织培养
3.1组织培养的概念和类型
3.2组织培养的原理和特点
3.3组织培养的基本方法
3.4组织培养的应用
4植物体的生长与分化
4.1植物胚胎的发生
4.2种子的萌发
4.3根尖的构造和分化
4.4茎尖的构造和分化
4.5叶的发生和分化
4.6植物的极性与再生
5植物生长分析
5.1植物的生长分析
5.2生长大周期与生长曲线
5.3植物生长的相关性
5.4植物生长的周期性
6环境因素对植物生长的影响
6.1物理因子
6.2化学因子
6.3生物因子
重点：
种子萌发的外界条件和生理生化变化；细胞分裂的生理、细胞伸长的生理和细胞分化的生理；植物细胞程序性死亡；植物营养器官的生长特性和影响营养器官生长的条件，植物器官生长的相关性；植物生长的向性运动和感性运动。
难点：
细胞分裂的生理，细胞伸长的生理和细胞分化的生理，植物细胞程序性死亡，植物生长相关性的原因。
思考题：
1、试述光照对植物生长的影响。
2、为什么植物具有向光性和向重力性生长？
3、营养生长和生殖生长的相关性表现在哪些方面？
如何协调以达到栽培上的目的？
4、生长素是如何促进细胞生长的？
5、何谓植物细胞程序性死亡？
（十二）第十一章植物的成花生理
1春化作用
1.1春化作用的条件
1.2春化作用的机理
1.3春化作用在农业生产中的作用
2植物成花的光周期诱导
2.1植物光周期现象的发现和反应类型
2.2光周期诱导的机理
2.3光周期理论在农业生产上的应用
3花器官发育和性别表现
3.1茎尖分生组织的分化
3.2花器官发育所需的条件
3.3花器官发育的遗传分析
3.4性别分化
重点：
植物花发育的过程，植物的春化作用与光周期现象，花器官发育的基因调控与影响条件。
难点：
植物花发育的过程，植物的春化作用和光周期现象，花器官发育的基因调控。
思考题：
1、如何用实验证明植物感觉低温和光周期的部位？
2、为什么说光敏色素在植物的成花诱导中起重要作用？
3、根据所学生理学知识，简要说明从远方引种要考虑哪些因素才能成功？
4、论述植物花器官发育的ABC模型。
（十三）第十二章植物的生殖和衰老生理
1受精生理
1.1花粉和雌蕊的构造
1.2花粉萌发及其影响因素
1.3双受精过程及其影响因素
2种子的发育
2.1胚的发育
2.2胚乳的发育
2.3种子发育过程中的生理生化变化
3果实的发育和成熟
3.1果实的生长
3.2单性结实
3.3果实的成熟生理
4植物的休眠
4.1种子的休眠
4.2芽休眠
5衰老与脱落
5.1植物的衰老
5.2植物器官的脱落
重点：
花粉萌发和花粉管伸长，自交不亲和性；种子、果实成熟时的生理生化变化；种子的休眠和调控；植物的衰老的原因、植物器官脱落的细胞及生化变化。
难点：
自交不亲和，果实的呼吸跃变，种子休眠的调控，植物的衰老和植物器官的脱落的机理。
思考题：
1、试比较种子萌发和种子成熟时的生理生化变化
2、肉质果实成熟期间在生理生化上有哪些变化？
3、试述植物激素在种子休眠和植物衰老、脱落过程中的作用。
（十四）第十三章植物的抗性生理
1抗性生理通论
1.1逆境和植物的抗逆性
1.2逆境下植物的形态与生理变化
1.3植物对逆境的生理适应
2植物的抗寒性
2.1冷害与植物的抗冷性
2.2冻害与植物的抗冻性
3植物的抗热性（自学）
3.1热害及其表现
3.2植物抗热性的生理基础
3.3提高植物抗热性的途径
4植物的抗旱性与抗涝性
4.1旱害与植物的抗旱性
4.2涝害与植物的抗涝性
5植物的抗盐性
5.1盐害
5.2植物抗盐性的生理基础
5.3提高植物抗盐性的途径
6植物的抗病性与抗虫性（自学）
6.1病害与植物的抗病性
6.2虫害与植物的抗虫性
7环境污染与植物抗性
7.1大气污染
7.2水体污染和土壤污染
7.3提高植物抗污染能力与环境保护
重点：
植物抗性生理通论；植物的抗冷性、植物的抗冻性、植物的抗旱性、植物的抗涝性、植物抗盐性的生理过程。
难点：
植物对逆境的生理生化反应，逆境伤害植物的机理，植物对逆境的适应。
思考题：
1、生物膜在植物抗逆胁迫中有何作用？
2、冷害是怎样伤害植物的？
3、为什么脱落酸在交叉适应中起作用？
4、提高植物抗逆性的途径？
第二部分实验教学
一、实验目的及要求
植物生理学实验帮助学生验证、巩固和加深对植物生理学基础理论的理解和认识，使学生学会恒温水浴锅、真空泵、分光光度计、电导率仪、光合仪等多种仪器的操作使用,熟练掌握硝酸还原酶、光合速率、可溶性糖、游离脯氨酸等重要的植物生理指标的测定方法。
通过植物生理学实验的教学，培养学生严谨的科学态度和缜密的思维方式，提高学生动手操作、观察问题、发现问题、分析问题和解决问题的能力，锻炼学生开展科学研究和撰写科学论文的能力。
二、教材及参考书
（一）教材
邹琦.植物生理学实验指导.北京:
中国农业出版社,2000
（二）参考书
[1]李合生.植物生理生化实验原理和技术.北京:
高等教育出版社,2000
[2]张志良,瞿伟菁.植物生理学实验指导（第三版）.北京:
高等教育出版社,2003
[3]李玲.植物生理学模块实验指导.北京:
科学出版社,2009
三、实验项目与内容提要
项目名称
内容摘要
实验类型
计划
学时
每组
人数
主要仪器
及配套数
项目类型
演示性
验
证
性
综合性
设计性
必做
选做
植物组织水势的测定
了解植物组织中水分状况的另一种表示方法及用于测定的方法
√
3
2
打孔器40
√
植物体内硝酸还原酶活力的测定
学习分光光度计等仪器的使用并熟悉硝酸还原酶活性测定的方法
√
3
2
打孔器40、电子天平4、真空泵2、恒温箱2、分光光度计4
√
叶绿体色素的提取、分离及理化性质
了解叶绿体色素提取分离的原理以及它们的光学特性在光合作用中的意义
√
3
2
恒温水浴锅4、康维皿40
√
叶绿体色素的定量测定
熟悉在未经分离的叶绿体色素溶液中测定叶绿素a和b的方法及其计算
√
3
2
电子天平4、恒温水浴锅4、分光光度计4
√
植物叶片光合速率的测定
用改良半叶法及光合仪测定光合速率，并对结果进行比较分析，以了解不同种类植物的光合作用强弱。
√
√
5
2
打孔器40、恒温干燥箱1、万分之一电子天平1
√
植物组织中可溶性糖含量的测定
用蒽酮法测定可溶性糖含量
√
3
2
电子天平4、恒温水浴锅4、分光光度计4
√
植物体内游离脯氨酸含量测定
用水合茚三酮法测定植物体内游离脯氨酸含量
√
3
2
电子天平4、恒温水浴锅4、分光光度计4
√
生长素类物质对根芽生长的影响
研究不同浓度生长素类物质对植物体不同部位生长的促进和抑制作用
√
4
2
培养皿40套（7副为一套）
√
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）
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