农林类各专业本科.docx

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农林类各专业本科

农林类各专业（本科）

植物生理学教学大纲

四川农业大学农学院

二00四年五月

前言

本教学大纲是根据1998年公布的《四川农业大学普通本科教学计划制定方案》和高等院校面向21世纪教学改革的要求，组织有关教师对本校原《植物生理学教学大纲》（1992年）认真讨论、修改后写成的。

新大纲力求提高起点、更新内容、丰富教学形式，使植物生理学的教学更好地适应教学改革、科学技术与农业生产发展的要求。

按照四川农大新教学计划所采取的“三台阶”课程设置（即通识基础段、专业类群基础段、专业教育段）和“强化实践”、“重视素质与创新能力”的要求，植物生理学定位于第二台阶，并由原来一门课程分为两门课程即植物生理学和植物生理学实验。

植物生理学（原理论讲授部分）由60学时削减为45学时，植物生理实验则由30学时增加到36学时。

因此，及时地对原有教学大纲、教材、教学内容和方法进行修改、改革是十分必要的。

在编写本教学大纲时，我们参考了本校相关课程的教学大纲以及华中农业大学等兄弟院校的《植物生理学教学大纲》，深受启发，谨此向同行们致谢。

本大纲将在使用中进一步修订完善。

四川农业大学农学院植物生理课程组

二00四五月十日

植物生理学教学大纲

一、课程的性质与任务

植物生理学是研究植物生命活动基本规律的学科，是农林院校所有植物生产类专业的必修专业基础课。

学习本课程的学生应具备生物学、物理学、无机及分析化学、有机化学和生物化学的基础。

通过本课程的教学，将使学生认识植物生命活动的规律及其与环境的关系，掌握与植物生产有密切联系的植物生理学基本理论和基础知识，并引导学生将所学理论知识运用于农业生产实践和科学研究，训练其综合分析的能力与创新能力，促进学生素质的提高。

二、本大纲改革要点

课程总学时45，2.5学分。

鉴于学时数减少、反映学科发展的新内容急待补充，以及本课程与相关课程原有教学内容的重复交叉等诸多问题，编写本大纲时，我们作了以下几方面的改革。

1、部分内容改教师讲授为学生自学。

通过布置思考题引导学生自学，并以课堂提问或抽查方式了解学生掌握情况。

2、删减与相关课程重复的内容。

在我校生物学系列课程教学改革课题组统筹下，经相关课程教师协商分工，删减了重复的内容，如细胞结构功能和生长发育中与植物学重复部分；矿质营养中与农业化学重复部分；细胞化学成分与呼吸作用中与生物化学重复的部分，以及可放在植物生理实验课中讲解的内容，如叶绿素理化性质、光合作用测定方法等。

3、增加反映学科前沿和农业科技进步有关内容的简介。

如矿质营养研究中补充无土栽培、设施栽培；新发现的植物激素和激素作用的信号转导系统；植物组织培养应用；以及光合作用、发育生理、逆境生理研究的新进展等。

4、根据大纲要求选择或编写教材，尽可能采用近年后出版的教材。

教师应结合教学内容广泛阅读有关文献，并适当向学生推荐参考资料和加强课堂讲授效果，积极改进教学方法，并充分利用直观教学手段。

绪论0.5学时

植物生理学的定义、任务及其与现代农业的关系；学习植物生理学的方法。

自学：

植物生理学发展史。

第一章植物的水分关系5学时

重点和难点：

水势与植物细胞的吸水；蒸腾作用与气孔开闭机理；

合理灌溉

第一节水在植物生活中的重要性（自学）

第二节植物细胞对水分的吸收

水势的概念；植物细胞的吸水方式；相邻细胞间的水分移动。

第三节植物根系对水分的吸收

根系的吸水方式与动力；土壤条件对根系吸水的影响

第四节蒸腾作用

蒸腾作用的生理意义；气孔开闭机理；蒸腾作用的指标及影响因素。

第五节植物体内水分的运输

水分在植物体内的运输途径；水分运输的动力。

第六节合理灌溉的生理基础

作物的需水规律；灌溉的生理指标。

第二章植物的矿质营养4学时

重点与难点：

必需元素的生理作用；植物细胞吸收矿质的机理；

矿质在植物体内的运输与分配。

第一节植物的必需元素

植物的必须元素及其确定方法；必须矿质元素的生理作用及典型缺素症

第二节植物对矿质元素的吸收

植物吸收矿质的特点；细胞吸收矿质的机理；根系吸收矿质的过程；影响根系吸收矿质的因素（自学）；地上部对矿质的吸收（根外追肥）（自学）。

第三节矿质在植物体内的运输

矿质元素运输形式：

途径与速度；矿质元素在植物体内的分配与再利用。

第四节施肥的生理基础

作物的需肥规律；缺肥诊断；合理施肥与作物优质高产。

第三章光合作用7学时

重点和难点：

光合作用的机理；影响光合作用的外部因素、提高

光合作物光能利用率。

第一节光合作用的重要性与光合作用进化

光合作用重要性（讨论）；光合作用的进化。

第二节叶绿体与叶绿体色素

叶绿体的结构与功能；叶绿体色素的光化学性质。

第三节光合作用的机理

原初反应；电子传递与光合磷酸化；碳同化（C3、C4、CAM途径）；光合产物蔗糖、淀粉的形成。

第四节光呼吸

光呼吸的概念与生化过程；光呼吸的生理意义；C3、C4、C3-C4中间型植物的光合特性；C2与C3环的调节。

第五节光合作用的生理生态

影响光合作用的内部因素（自学）；环境因素对光合作用的影响；限制因子定律。

第六节提高作物的光能利用率

作物的光能利用率及其计算；作物光能利用与产量和品质的关系；提高作物光能利用率的途径与措施。

第四章植物的呼吸作用5学时

重点与难点：

植物呼吸多途径的生理意义；影响呼吸作用的因素；

呼吸作用在农业生产中的应用。

第一节呼吸作用的概念及生理意义

呼吸作用的概念；呼吸作用的生理意义

第二节高等植物呼吸代谢的多样性

植物呼吸多途径的特点及其生理意义；糖分解代谢的多途径；电子传递多途径；末端氯化酶的多样性；呼吸作用的调节（简述）。

第三节呼吸作用的指标及影响因素

呼吸商的概念及意义；呼吸强度（速率）及其影响因素

第四节呼吸作用知识在农业生产中的应用

种子、果实、幼苗呼吸作用的调控

第六章植物体内同化物的运输分配2学时

重点与难点：

植物体内同化物运输系统及分配规律；同化物分配

与作物的优质高产。

第一节植物体内同化物运输的系统

短距离（胞间、胞内）运输途径；长距离（器官间）运输途径；

第二节同化物运输机理

同化物运输形式与速率；运输机理——“压力流动学说”、“收缩蛋白学说”。

第三节植物体内同化物运输分配及其调控

同化物分配规律；同化物分配调控与产量；影响同化物运输的因素（自学）。

第七章植物细胞的信号转导2学时

教学重点和难点

重点：

细胞第二信使Ca2+/CaM在信号转导中的作用

难点:

1．G蛋白参与的跨膜信号转换;

2．IP3/DAG双信号转导系统

第一节信号与受体结合

一、信号

化学信号（chemicalsignals）

物理信号（physicalsignal）

二、受体在信号转导中的作用

细胞表面受体

蛋白

第二节跨膜信号转换

跨膜信号转换（transmenbranetransduction）:

信号与细胞表面的受体结合后，通过受体将信号转导进入细胞内的过程。

G蛋白跨膜信号转换

G蛋白（Gprotein）的全称为异三聚体GTP结合蛋白（heterotrimericGTPbindingprotein），它具有GTP酶的活性，由（31-46kD）、（约36kD）和（7-8kD）三种亚基组成。

亚基上氨基酸残基的酯化修饰作用将G蛋白结合在细胞膜面向胞质溶胶的一侧。

第三节细胞内信号转导形成网络

植物中的的第二信使，主要是cAMP、cGMP、DAG、IP3、Ca2+等。

一、Ca2+/CaM在信号转导中的作用

钙离子

植物细胞中Ca2+的运输系统

钙调素

CaM结合，引起CaM构象改变。

而活化的CaM又与靶酶结合，使靶酶活化而引起生理反应。

目前已知有十多种酶受Ca2+-CaM的调控，如多种蛋白激酶、NAD激酶、H+-ATPase、Ca2+-ATP酶、Ca2+通道等。

在以光敏色素为受体的光信号传导过程中Ca2+-CaM的信号系统也起着重要的调节作用。

生长素、光、摩擦等都可引起CaM基因活化，使CaM含量增加。

二、IP3/DAG在信号转导中的作用

IP3作为信号分子，在植物中它的主要作用靶为液泡，IP3作用于液泡膜上的受体后，可影响液泡膜形成离子通道，使Ca2+从液泡这一植物细胞中重要的贮钙体中释放出来，引起胞内Ca2+浓度提高，从而启动胞内Ca2+信号系统来调节和控制一系列的生理反应。

DAG的受体是蛋白激酶C（PKC），在一般情况下，质膜上不存在自由的DAG。

在有DAG、Ca2+时，磷脂与PKC分子相结合，PKC激活，使某些酶类磷酸化，导致细胞反应；

三、信号转导中的蛋白质可逆磷酸化

蛋白质磷酸化以及去磷酸化是分别由一组蛋白激酶（proteinkinase）和蛋白磷酸酯酶（proteinphosphatase）所催化的，它们是上述的几类胞内信使进一步作用的靶酶，也即胞内信号通过调节胞内蛋白质的磷酸化或去磷酸化过程而进一步转导信号。

胞内信号通过调节胞内蛋白质的磷酸化或去磷酸化过程而进一步转导信号

（一）蛋白激酶

钙依赖型蛋白激酶

（二）蛋白磷酸酯酶

第八章植物生长物质6学时

重点与难点：

植物激素的生物合成、植物激素的作用机理、植物

细胞内信号转导系统、生长调节剂的应用

第一节生长素类

生长素的发现；生长素的种类与分布；生长素的生物合成、代谢与运输；生长素的生理效应；细胞内信号转导系统与生长素作用机理；生长素类调节剂的应用。

第二节赤霉素

赤霉素的发现、种类与分布（自学）；赤霉素的生物合成；赤霉素的生理效应及作用机理；赤霉素类调节剂的应用。

第三节细胞分裂素类

细胞分裂素的发现（自学）；细胞分裂素的分子结构特点，体内分布和运输；细胞分裂素的生理作用与作用机理；细胞分裂素类调节剂的应用。

第四节脱落酸

脱落酸的发现（自学）；脱落酸的化学结构与生物合成；脱落酸的生理作用及作用机理。

第五节乙烯

乙烯的发现（自学）；乙烯的生物合成与调节；乙烯的生理作用与作用机理；乙烯释放剂的应用。

小结：

五类激素间相互作用。

第六节新发现的植物激素

油菜素内酯；多胺；三十烷醇；天然生长抑制物质。

第七节其它植物生长调节剂及其应用

生长抑制剂；生长延缓剂；植物生长发育化学调控的评价。

第九章光形态建成3学时

重点和难点

重点：

光敏色素的化学性质和生理作用

难点：

光敏色素的化学性质

第一节光敏色素的发现和分布

1.光敏色素的发现

2.光敏色素的分布

第二节   光敏色素的化学性质和光化学转换

1.光敏色素的化学性质

光敏色素生色团是一长链状的4个吡咯环，与胆色素的胆绿素结构相似，相对分子质量为612，具有独特的吸光特性。

光敏色素有两种类型：

红光吸收型（Pr）和远红光吸收型（Pfr），两者的光学特性不同。

（1）两种类型光敏色素的吸收光谱不同：

Pr的吸收高峰在660nm，

Pfr的吸收高峰在730nm。

（2）Pr和Pfr在不同光谱作用下可以相互转换。

（3）Pfr是生理激活型，Pr是生理失活型。

2.光敏色素的生物合成

3.光敏色素基因和分子多型性

光敏色素蛋白质的基因是多基因家族。

拟南芥中至少存在5个基因：

PHYA，PHYB，PHYC，PHYD，PHYE。

4.光敏色素的光化学转换

Pr和Pfr在小于700nm的各种光波下都有不同程度的吸收，有相当多的重叠。

在活体中，这两种类型的光敏色素是平衡的。

这种平衡决定于光源的光波成分。

1）总光敏色素

Ptot＝Pr＋Pfr。

2）光稳定平衡

第三节       光敏色素的生理作用和反应类型

1.光敏色素的生理作用

高等植物中一些由光敏色素控制的反应

1.种子萌发

6.小叶运动

11.光周期

16.叶脱落

2.弯钩张开

7.膜透性

12.花诱导

17.块茎形成

3.节间伸长

8.向光敏感性

13.子叶张开

18.性别表现

4.根原基起始

9.花色素形成

14.肉质化

19.单子叶植物叶片展开

5.叶分化和扩大

10.质体形成

15.偏上性

20.节律现象

第四节光敏色素的作用机理

自学

第五节蓝光和紫外光反应

1.蓝光反应

蓝光反应有效波长是蓝光和近紫外光，蓝光受体也被称为蓝光/近紫外光受体（BlueUV-Areceptor）

有两种：

隐花色素（cryptochrome）、向光素（phototropin）

隐花色素的生理作用：

2.紫外光反应

紫外光-B对植物的整个生长发育和代谢都有影响，其受体还不清楚。

在一些作物上，如小麦、大豆、玉米等，能使植株矮化、叶面积减小、导致干物质积累下降等。

第十章植物的营养生长4学时

重点与难点：

植物生长的相关性、植物组织培养及其应用

第一节生长、分化与发育的概念

第二节种子萌发

种子萌发的条件（除光以外，自学）；种子萌发的生理生化变化；种子的休眠。

第三节植物的生长与分化

细胞的生长和分化；组织与器官的分化；植物生长的周期性与生长分析（自学）；植物生长的相关性；植物的生长运动。

第四节植物组织培养

植物组织培养的概念与一般程序；植物组织培养的应用（辅以幻灯片和现场参观）。

第十一章植物的生殖生理4学时

重点和难点：

光周期诱导和低温诱导；光敏素及其生理作用；成花生理在农业上的应用。

光周期现象的概念；植物光周期反应类型；光周期诱导生理；光敏素及其作用；光周期现象在生产上的应用。

第十一章植物的逆境生理4学时

重点与难点：

逆境的概念；低温、干旱、大气污染为代表的逆境

对植物的伤害机制及植物的抗性机制。

第一节逆境生理概述

研究逆境生理的意义；逆境与植物抗逆性的概念；各种逆境对植物的普遍伤害；逆境引起的膜相变与自由基伤害学说。

第二节冷害和冻害

冷害与冻害的概念；冷害机理与植物的抗冷性；冻害机理与植物的抗冻性。

第三节热害、旱害与涝害

高温对植物的伤害；旱害机理与植物抗旱性；涝害与植物耐涝（湿）性。

第四节盐害

盐害及植物的耐盐性。

第五节病害

病原物对植物的侵袭危害机理；植物抗病生理。

第六节大气污染

主要有害气体对植物的伤害及伤害机理；植物在环境保护中的作用。