植物生理学教学大纲.docx
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植物生理学教学大纲
《植物生理学》课程教学大纲
课程编码：
060255
课程性质：
专业必修课
教学对象：
园林本科
学时学分：
54学时（理论36学时，实验18学时）3学分
编写单位：
编写人：
审定人：
编写时间：
2012年7月
一、课程说明
1、课程简介
植物生理学是研究植物生命活动基本规律，揭示植物与环境相互作用关系的一门科学。
它以数理化、生物化学、植物学等课程为基础，又是园林和生物科学等专业的专业基础课和主干课。
2、教学目的要求
使学生掌握植物生理学的基本概念、基础理论、基本技能，了解植物体内主要代谢活动机理，掌握植物与环境进行物质和能量交换的基本原理，植物形态建成的生理基础以及植物生长发育的基本规律。
深刻了解环境对植物生命活动的影响和植物对逆境的抗性以及该领域的最新发展动态。
了解一些主要植物生理指标的测定方法和进行植物分析的基本技术和原理，用植物生理的基本理论知识来分析、讨论实验结果，提高学生的动手能力。
3、教学重点难点
（1）植物细胞生理掌握植物细胞的基本结构，了解各种细胞器、生物膜的超微结构，掌握其生理功能特点以及植物细胞原生质的特性，植物细胞全能性和植物信号传导的意义。
（2）代谢生理掌握呼吸代谢的主要途径，光合作用的机理（包括C3、C4和CAM的代谢途径），植物对水分的吸收、运输、蒸腾的基本理论，掌握离子吸收、运转的基本规律和矿质元素的生理作用，理解同化物运输分配规律。
（3）生长发育生理了解植物生长发育的基本规律，掌握植物激素的主要生理作用，植物生长、成花、开花、结实和衰老的主要生理机制。
（4）环境生理了解正常环境条件与植物的相互关系以及逆境（干旱、水涝、极端高低温和大气污染等）引起植物异常生理变化的规律，掌握提高植物抗逆性的可能方法。
植物生理是在生产实践中发展起来的，人们在生产中采用各种栽培耕作措施，目的在于调节植物与环境的关系，满足植物高产、优质的要求，诸如：
通过溶液培养，了解植物正常生长发育必需的矿质元素，为合理施肥打下理论基础；对植物一生中生态需水与生理需水的测定，为制定合理灌溉方案和适时、适量、高质、高效地灌溉提供理论依据；
对植物激素和生长调节剂的研究，在防止器官脱落、插条生根、促进萌发、防止倒伏、控制休眠、调节生长、安全贮藏等方面起着积极作用；
春化作用和光周期现象的发现，对栽培引种和良种培育做出重大贡献；
植物组织培养的研究和应用，植物细胞全能性的基础理论，为育种工作开辟了新的途径；
掌握呼吸作用的基本规律，为种子萌发，防止烂秧，以及农产品贮藏提供了合理而有效措施；
光合作用的研究，为合理密植，合理间种套作，合理利用光能和高光效培育良种提供了理论依据；
通过对高温、低温、干旱、水涝、盐碱、有毒物资（工业废气、废水、废渣）污染以及病、虫危害等逆境对植物伤害的研究，可在人们的干预下，提高作物对环境的抗性；
4、教学手段及教学方法建议
本课程进行课堂教学所运用的主要教学手段和方法是以ppt理论讲授为主。
教学中应在讲授理论知识时，应侧重重点教学。
（1）采用多媒体为主，结合日常的案例引导学生运用理论知识解决实际问题。
（2）以讲解课程内容为主，适当采用提问方式，对于前期课程已经阐明的关键性的名词术语进行提问，以加强知识的连续性，引导讨论。
5、考核方式
考试课
6、选用教材
潘瑞炽主编，植物生理学，高等教育出版社，第七版；2012年
7、教学参考书
[1]李合生等编，现代植物生理学（面向二十一世纪课程教材），高等教育出版社，2012年，第二版；
[2]王忠主编，《植物生理学》，中国农业出版社，2008年10月
[3]庞士铨,植物逆境生理学基础，东北林业大学出版社，1990
[4]曹仪植，宋占午主编。
植物生理学，兰州大学出版社，1998
[5]张继澍主编,植物生理学,世界用书出版公司，1999
8、教学环节及学时安排（根据本课程实际情况填写）
根据学院规定，每一学期，考试课程按18周，考查课程按17周安排课程教学。
课程学时分配表
章次
教学内容
讲授课
学时数
讨论（习题）课
学时数
绪论
0.5
第一章
水分代谢
4
第二章
矿质代谢
4
第三章
植物的光合作用
6
第四章
植物体内有机物的运输
1.5
第五章
呼吸作用
4
第六章
植物生长物质
4
第七章
光形态建成
1
第八章
植物的生长生理
3
第九章
植物的生殖生理
3
第十章
成熟和衰老
2
第十一章
抗逆生理
3
总计
36
二、教学内容
绪论
一、植物生理学的定义、内容和任务
二、植物生理学的产生和发展
三、植物生理学的展望
第一章 植物的水分生理
1、教学目标
通过本章学习，明确植物的一切正常生命活动，必须在细胞含水充足的状况下才能进行。
没有水就没有生命，在农业生产上，水是决定收成有无的重要因素之一，懂得“有收无收在于水”的道理。
了解：
水分在植物生命活动中的重要性，植物体内水分运输和分配状况，蒸腾作用的生理意义及其影响因素。
理解：
细胞和根系对水分吸收的机理及其影响因素，作物的需用水规律。
掌握：
水势和根压的概念，气孔蒸腾原理及气孔开闭机理；合理灌溉的生理基础。
2、本章重点
水势；气孔蒸腾原理；蒸腾作用的生理意义及其影响因素
3、本章难点
水势；气孔蒸腾原理及气孔开闭机理；合理灌溉的生理基础
4、本章思考题及实训题目
（1）将植物细胞分别放在纯水和1mol·L蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压力势、水势及细胞体积各会发生什么变化？
（2）设计一个证明植物具有蒸腾作用的实验装置。
5、讲授内容
第一节植物对水分的需要
一、植物的含水量
二、植物体内水分存在的状态
三、水分在植物生命活动中的作用
第二节植物细胞对水分的吸收
一、扩散
二、集流
三、渗透作用
第三节植物根系对水分的吸收
一、根系吸水的途径：
共质体途径；质外体途径
二、根系吸水的动力：
主动吸水：
伤流、吐水、产生根压的机理。
被动吸水：
蒸腾拉力
三、影响根系吸水的土壤条件
土壤温度、土壤通气条件、土壤溶液浓度。
第四节蒸腾作用
一、蒸腾作用的生理意义和部位
二、气孔蒸腾：
气孔的结构、大小、数目及分布、气孔运动、气孔蒸腾过程与小孔定律，
气孔开闭的机理。
三、影响蒸腾作用的内、外条件：
温度、空气湿度、风速、光强等。
第五节植物体内水分的运输
一、水分运输的途径
二、水分运输的速度
三、水分沿导管或管胞上升的动力
第六节合理灌溉的生理基础
一、作物的需水规律
二、合理灌溉的指标
三、灌溉的方法
四、合理灌溉增产的原因
第二章植物的矿质元素
1、教学目标
本章学习植物体内必需矿质元素，这些矿质元素的生理功能和研究方法，植物对氮素的同化和合理施肥的生理基础。
了解：
植物必需矿质元素的生理功能和缺素症状；影响根系吸收矿质元素的因素。
理解：
植物吸收矿质元素的特点和吸收。
掌握：
植物必需矿质元素的种类；植物必需矿质元素的研究方法，施肥的生理学基础。
2、本章重点
植物吸收矿质元素的特点和吸收；必需矿质元素的生理功能和缺素症状
3、本章难点
植物必需矿质元素的研究方法，施肥的生理学基础
4、本章思考题及实训题目
（1）无土栽培在农业生产上有哪些应用？
（2）自然界或栽种作物过程中，叶子出现红色，为什么？
5、讲授内容
第一节植物体内的必需矿质元素
一、植物体内的元素
二、植物体内的必需矿质元素
三、作物缺乏矿质元素的诊断
第二节植物细胞对矿质元素的吸收
一、生物膜
二、细胞吸收溶质的方式和机制
第三节植物体对矿质元素的吸收
一、根部对溶液中矿质元素的吸收过程
二、根部对被土粒附着的矿质元素的吸收
三、影响根部吸收矿质元素的条件
温度、土壤通气、土壤溶液浓度、土壤pH值、微生物的活动
四、植物地上部分对矿质元素的吸收
第四节矿物质在植物体内的运输和分布
一、矿物质运输的形式、途径和速率
二、矿物质在植物体内的分布
第五节植物对氮、硫、磷的同化
一、氮的同化
二、硫的同化
三、磷酸盐的同化
第六节合理施肥的生理学基础
一、作物施肥的规律
根据不同作物的特点施肥；按作物不同生育期施肥；施肥中的养分配化。
二、合理追肥的指标
三、发挥肥效的措施
第三章植物的光合作用
1、教学目标
本章介绍了光合作用的意义、叶绿体的结构、光合作用机理、光呼吸、影响光合速率的外界条件以及光合作用与作物产量的关系。
了解：
光合作用概念和意义，参与光合作用的色素，影响光合速度的外界条件。
理解：
光合色素的理化特性，光合作用的化学过程。
掌握：
光合作用与作物产量的关系。
2、本章重点
光合作用的化学过程
3、本章难点
光合作用与作物产量的关系
4、本章思考题及实训题目
（1）如何证明叶绿体是光合作用的细胞器？
（2）如何证明光合作用中释放的O2来源于水？
（3）如何证明光合电子传递由两个光系统参与，并接力进行？
5、讲授内容
第一节光合作用的重要性
一、光合作用的概念；
二、光合作用的意义；
三、光合作用量的指标：
光合强度（光合速率）、光合生产率。
第二节叶绿体及叶绿体色素
一、叶绿体的结构及成分；
二、光合色素的化学性质
叶绿体色素的种类、结构和化学性质；
三、光合色素的光学特性。
四、叶绿素的形成
第三节光合作用的机制
一、原初反应
二、电子传递和光合磷酸化
三、碳同化
四、光合作用的产物
第四节光呼吸
一、光呼吸的途径
二、光呼吸的生理功能
第五节影响光合作用的因素
一、内部因素
二、外部因素
光照强度：
光饱和点、光补偿点；二氧化碳浓度：
二氧化碳饱和点、二氧化碳补偿点；温度；水分；矿质元素。
第六节植物对光能的利用
一、植物对光能的利用率；
二、提高光能利用率的途径；
第四章呼吸作用
1、教学目标
本章学习呼吸作用的概念和它的生理意义；呼吸作用量的指标；有氧呼吸的过程；影响呼吸速率的因素以及呼吸知识在农业上的应用。
了解：
呼吸作用的生理意义，有氧呼吸的过程、影响呼吸速率的因素。
理解：
什么是呼吸作用、呼吸底物、呼吸速率。
掌握：
呼吸作用的主要类型，呼吸知识在农业上的应用。
2、本章重点
有氧呼吸的过程，呼吸知识在农业上的应用
3、本章难点
呼吸作用的主要类型
4、本章思考题及实训题目
（1）简述氧化磷酸化的机理。
（2）呼吸作用与光合作用有何区别与联系？
（3）EMP途径产生的丙酮酸可能进入哪些反应途径？
5、讲授内容
第一节呼吸作用的概念和生理意义
一、呼吸作用的概念
二、呼吸作用的生理意义
第二节植物的呼吸代谢途径
一、糖酵解
二、发酵作用
三、三羧酸循环
四、磷酸戊糖途径
第三节电子传递与氧化磷酸化
一、呼吸链
二、氧化磷酸化
三、末端氧化酶系统
四、线粒体外的末端氧化酶
第四节呼吸过程中能量的贮存和利用
一、贮存能量
二、利用能量
三、光合作用和呼吸作用的关系
第五节呼吸作用的调节和控制
一、巴斯德效应和糖酵解的调节
二、三羧酸循环的调节
三、腺苷酸能荷的调节
第六节影响呼吸作用的因素
一、呼吸速率和呼吸商
二、内部因素对呼吸速率的影响
三、外部条件对呼吸速率的影响
温度、水分、氧气和二氧化碳；有毒物质；创伤和机械刺激。
第七节呼吸作用与农业生产
一、呼吸作用与作物栽培
二、呼吸作用与粮食贮藏
三、呼吸作用与果蔬贮藏
第五章植物体内有机物的代谢
1、教学目标
本章学习脂类及一些次生物质的代谢及有机物代谢间的联系。
2、本章重点
萜类；酚类
3、本章难点
生物碱；细胞工程与基因工程
4、本章思考题及实训题目
生物体内存在哪些与日常生活相关的次生代谢产物？
5、讲授内容
第一节植物的初生代谢和次生代谢
第二节类萜
一、萜类的种类
二、萜类的生物合成
第三节酚类
一、酚类的种类
二、酚类的生物合成
三、简单酚类
四、木质素
五、类黄酮类
六、鞣质
第四节含氮次生化合物
一、生物碱
二、含氰苷
第五节植物次生代谢的基因工程
一、花卉育种
二、农作物性状改良
三、药用植物的细胞工程与基因工程
第六章植物体内有机物的运输
1、教学目标
了解植物体内物质运输的途径与特色，理解物质运输的机制。
2、本章重点
物质运输的途径、机制
3、本章难点
同化产物的再分配
4、本章思考题及实训题目
有机物的运输机制与水分是否相同？
5、讲授内容
第一节有机物运输的途径、速率和溶质种类
一、途径运输
二、运输方向
三、运输的速率和溶质种类
第二节韧皮部装载
一、韧皮部装载的途径
二、不同糖分的韧皮部装载
第三节韧皮部卸出
一、同化产物卸出途径
二、依赖代谢进入库细胞
第四节韧皮部运输的机制
第五节同化产物的分布
一、配置
二、分配
第七章细胞信号转导
1、教学目标
了解植物对各种刺激作出的反应机理，以及结构机制。
2、本章重点
3、本章难点
Ca2+/CaM在信号转导中的作用
4、本章思考题及实训题目
植物细胞内钙离子浓度变化是如何完成的？
5、讲授内容
第一节信号与受体结合
一、信号
二、受体在信号转导中的作用
第二节跨膜信号转换
第三节细胞内信号转导形成网络
一、Ca2+/CaM在信号转导中的作用
二、IP3/DAG在信号转导中的作用
三、信号转导中的蛋白质可逆磷酸化
第八章植物的生长物质、
1、教学目标
本章学习生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等植物内源激素的发现、分布、代谢、生理效应和植物生长调节剂及其应用。
要求了解：
植物激素和生长调节剂的概念和生理作用。
理解：
植物内源激素的生理效应。
掌握：
植物生长调节剂及其应用。
2、本章重点
植物内源激素的生理效应
3、本章难点
植物生长调节剂及其应用
4、本章思考题及实训题目
2.
（1）植物生长调节剂在农业生产中应用在哪些方面？
应注意些什么？
（2）植物在生长过程中，体内的激素含量变化与生长状态有何联系？
（3）植物除了受到生长素的影响外，也能受到其它激素的作用，那么赤霉素对植物有哪些作用呢？
5、讲授内容
第一节生长素类
一、生长素的种类和化学结构
二、生长素在植物体内的分布与运输
三、生长素的生物合成和降解
四、生长素的信号转导途径
五、生长素的生理作用和应用
促进生长、促进插条不定根的形成、调运养分、向性及其他生理效应
六、人工合成的生长素类及其应用
第二节赤霉素类
一、赤霉素的结构和种类
二、赤霉素的
三、赤霉素的生物合成
四、赤霉素的信号转导途径
五、赤霉素的生理作用及应用
促进茎的伸长生长、诱导开花、打破休眠、促进雄花分化及其它生理效应。
第三节细胞分裂素类
一、细胞分裂素的化学结构和种类
二、细胞分裂素的分布和运输
三、细胞分裂素的生物合成和代谢
四、细胞分裂素的信号转导途径
五、细胞分裂素的生理作用和应用
促进细胞分裂、促进芽的分化、促进侧芽发育、延迟叶片衰老、打破种子休眠等。
第四节乙烯
一、乙烯的分布、生物合成和代谢
二、乙烯的信号转导途径
三、乙烯的生理作用和应用
改变生长习性、催熟果实、促进脱落、促进开花和增多雌花及其他生理效应.
第五节脱落酸
一、脱落酸的化学结构和分布
二、脱落酸的生物合成、代谢和运输
三、脱落酸的信号转导途径
四、脱落酸的生理作用
促进休眠、促进气孔关闭、增强坑逆性、抑制生长、促进脱落等。
第六节其它天然植物生长物质
一、油菜素内酯
二、多胺
三、茉莉酸
四、水杨酸
第七节植物生长抑制物质
一、生长抑制剂
二、生长延缓剂
第九章光形态建成
1、教学目标
了解光对植物生长发育的影响，掌握光控发育中光受体的结构与功能特征。
2、本章重点
光敏色素
3、本章难点
光敏色素的生理作用
4、本章思考题及实训题目
（1）光敏色素有什么功能？
（2）蓝光和紫外光对植物生长有什么调节作用？
5、讲授内容
第一节光敏色素的发现、分布和性质
一、光敏色素的发现
二、光敏色素的分布
三、光敏色素的化学性质及光化学转换
第二节光敏色素的生理作用和反应类型
一、光敏色素的生理作用
二、光敏色素的反应类型
第三节光敏色素的作用机制
第四节蓝光和紫外光反应
一、蓝光反应
二、紫外光反应
第十章植物的生长生理
1、教学目标
本章主要学习植物生长分化和发育的基本概念；细胞的生长与分化和植株的分化；生长和生长分析；种子萌发与幼苗生长；植物生长的相关性以及植物生长的周期性与生长相关的问题。
了解：
植物生长分化和发育的基本概念，种子萌发所需环境条件。
理解：
植物生长的相关性和周期性。
植物组织培养的原理。
了解植物运动的特点，掌握引起植物运动的原因。
2、本章重点
种子萌发与幼苗生长；种子萌发所需环境条件
3、本章难点
植物运动的原因
4、本章思考题及实训题目
（1）顶端优势的原理在树木、果树和园林植物生产上有何应用？
（2）为什么植物具有向光性和向重力性？
5、讲授内容
第一节种子萌发
一、影响种子萌发的环境条件：
水分、温度、氧气和光照
二、种子萌发中的生理生化变化
三、种子的寿命
第二节细胞生长
一、细胞分裂的生理
二、细胞伸长的生理
三、细胞分化的生理
第三节程序性细胞死亡
一、程序性细胞死亡发生的种类
二、程序性细胞死亡的特征和基因调控
三、程序性细胞死亡的生化变化和诱导因子
四、程序性细胞死亡机制
第四节植物的生长
一、营养器官的生长特征
二、影响营养器官生长的条件
三、营养生长与生殖生长的相关。
第五节植物的运动
一、向性运动
二、感性运动
三、生理钟
第十一章植物的生殖生理
1、教学目标
本章学习植物从营养生长转变为生殖生长的内部条件和环境条件，春化作用与光周期现象，种子与果实的发育和成熟。
了解：
植物从营养生长转变为生殖生长的内部条件。
掌握：
春化作用和光周期现象，它们在农业上的应用。
2、本章重点
春化作用与光周期现象
3、本章难点
营养生长转变为生殖生长的内部条件
4、本章思考题及实训题目
.
（1）外界何种条件对成花和受精作用不利？
（2）为什么晚造的水稻品种不能用于早造种植？
5、讲授内容
第一节幼年期
一、幼年期的特征
二、提早成熟
第二节春化作用
一、春化作用的条件
二、春化作用的时间、部位和刺激传导
三、春化作用的生理生化变化
第三节光周期现象
一、植物光周期反应类型
二、临界日长
三、光周期刺激的感受和传导
四、光周期诱导
五、光对暗期中断
六、开花化学刺激物
七、春化和光周期理论在农业上的应用
第四节花器官形成及其生理
一、成花诱导的多因子途径
二、花形态发生中的同源异形基因和ABC模型
三、花生长发育所需的条件
四、植物的性别分化
第五节受精生理
一、花粉寿命和贮存
二、柱头的生活能力
三、外界条件对授粉的影响
四、花粉萌发和花粉管伸长
五、受精用雌蕊的代谢变化
六、自交不亲和性
第十二章植物的成熟和衰老生理
1、教学目标
本章学习种子与果实的发育和成熟,植物的休眠,衰老与脱落。
了解种子与果实发育和成熟的内外部条件。
掌握种子和果实在发育和成熟过程中的生理生化特点。
2、本章重点
种子与果实的发育和成熟,植物的休眠,衰老与脱落
3、本章难点
种子和果实在发育和成熟过程中的生理生化特点
4、本章思考题及实训题目
.
（1）植物种子成熟后给予适宜的外界条件，种子能否萌发？
（2）果实成熟有有何特征？
我们怎么知道果实的品质好不好？
5、讲授内容
第一节种子成熟时的生理生化变化
一、主要有机物的变化
二、其他生理变化
三、外界条件对种子成熟和化学成分的影响
第二节果实成熟时的生理生化变化
一、果实的生长
二、呼吸骤变
三、肉质果实成熟时的色香味变化
四、果实成熟时蛋白质和激素的变化
第三节种子和延存器官的休眠
一、种子休眠的原因和破除
二、休眠与植物激素
三、延存器官休眠的打破和延长
第四节植物的衰老
一、衰老时的生理生化变化
二、影响衰老的条件
三、植物衰老的原因
第五节植物器官的脱落
一、环境因子对脱落的影响
二、脱落与植物激素
第十三章植物的抗性生理
1、教学目标
本章学习逆境的概念、种类；讨论植物的抗寒性、抗热性、抗旱性、抗涝性，也介绍了环境污染对植物的影响。
通过本章学习，要求：
了解：
研究抗性生理的意义，抗寒性抗旱性的种类，各种逆境条件如寒冷、干旱、高温、水涝、及环境污染对植物的伤害。
理解：
种逆境伤害的原因、植物对逆境的适应和抵抗力。
掌握：
提高植物抗性的途径与方法，利用植物保护环境的意义。
2、本章重点
植物的抗寒性、抗热性、抗旱性、抗涝性
3、本章难点
提高植物抗性的途径与方法
4、本章思考题及实训题目
（1）植物处于环境胁迫时，体内发生何种生理生化变化？
（2）植物衰老时有哪些具体表现？
（3）生物膜在各种抗性中有什么特点？
5、讲授内容
第一节抗性生理通论
一、逆境对植物的伤害
二、植物对逆境的适应
三、提高作物抗性的生理措施
第二节植物的抗冷性
一、冷害过程的生理生化变化
二、冷害的机制
三、影响冷害的内外条件
第三节植物的抗冻性
一、植物对冻害的生理适应
二、内外条件对植物抗冻性的影响
三、冻害的机制
四、抗冻基因和抗冻蛋白
第四节植物的抗热性
一、高温对植物的危害
二、内外条件对耐热性的影响
三、热激蛋白
第五节植物的抗旱性
一、干旱对植物的伤害
二、作物抗旱性的形态、生理特征
三、提高作物抗旱性的途径
第六节植物的抗涝性
一、涝害对植物的伤害
二、植物对涝害的适应
第七节植物的抗盐性
一、盐胁迫对植物的伤害
二、植物对盐胁迫的适应
第八节植物的抗病性
一、病原微生物对作物的伤害
二、作物对病原微生物的抵抗
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