植物生理学090105.docx

1、植物生理学090105植物生理学课程（090105）教学大纲 一、课程基本信息 课程中文名称: 植物生理学课程代码： 090105学分与学时：4.5学分 94学时(其中理论课4学分、72学时；实验课0.5学分、22学时)课程性质：专业必修 授课对象：生物教育专业 二、课程教学目标与任务 植物生理学是研究植物生命生命活动规律的科学，通过本课程的学习使学生对植物生命活动的基本规律和机理有比较全面、系统的认识，牢固掌握植物生理学的基本概念、知识和原理，并将这些知识和理论应用于生产实践，分析和解决有关植物生理学的一般问题，为生命科学的发展和农业生产服务。 三、学时安排 课程内容与学时分配表章节内容学时

2、绪论2第1章植物的水分代谢8第2章植物的矿质营养8第3章植物的光合作用12第4章植物的呼吸作用6第5章植物细胞的信号转导2第6章植物生长物质10第7章植物的光形态建成2第8章植物的生长生理6第9章植物的生殖生理8第10章植物的成熟和衰老生理4第11章植物的逆境生理2第12章植物分子生物学和植物生理2合计72四、课程教学内容与基本要求 绪论教学目的：通过教学，使学生掌握植物生理学的定义、内容和任务，了解植物生理学的发展和现状，了解植物生理学与其他学科的关系。 基本要求：理解植物生理学的概念和内容。了解植物生理学的发展历程。掌握学习植物生理学的方法。领会植物生理学的真正含义。重点与难点：植物生理学

3、的概念和内容 教学方法：讲授法主要内容： 一、植物生理学的概念和内容二、植物生理学的产生和发展简史三、植物生理学的学习方法四、对植物生理学的展望第一章 植物的水分代谢教学目的：通过教学，使学生了解水分的生理作用和植物对水分的吸收与运转过程、途经及动力，理解气孔运动的机理，了解植物的需水规律，并使学生通过本章的学习能用水分代谢的知识解决生产实践中的具体问题。基本要求：理解渗透性吸水、水势、渗透作用、细胞质壁分离、蒸腾拉力、根压、蒸腾作用、蒸腾速率、蒸腾效率、蒸腾系数等基本概念。了解水分在植物生命活动中的作用。掌握根系吸水的方式、动力、蒸腾作用的指标及作物的需水规律。领会农业生产中合理灌溉能增产的

4、原因。重点与难点：自由能、化学势、水势的基本概念，气孔开关的机理。 教学方法：讲授法主要内容： 第一节 水分与植物的生命活动一、水的某些理化特性二、植物的含水量三、水分在体内存在的状态：束缚水、自由水 四、水分在植物生命活动中的重要性第二节 植物细胞对水分的吸收一、水势的概念与水的迁移过程二、植物细胞的水势组成三、植物细胞吸水的方式四、水分的跨膜运送与水孔蛋白五、细胞间水分的移动第三节 植物根系对水分的吸收一、土壤中的水分和土壤水势二、植物根系吸水的部位三、根系吸水的途径四、根系吸水的动力：根压和蒸腾拉力五、影响根系吸水的外部因素：土壤水分状况；土壤温度；溶液浓度第四节 植物体内水分向地上部的

5、运输一、植物体内水分运输的途径及速度二、水分运输的动力第五节 蒸腾作用一、蒸腾作用的意义二、蒸腾作用进行的部位与方式三、气孔蒸腾四、蒸腾作用的指标及影响因素第六节 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、节水灌溉与节水农业四、合理灌溉增产的原因第二章 植物的矿质营养教学目的：通过教学，使学生了解植物必需元素的概念、种类及其生理作用，熟悉常见的缺素症，掌握植物根吸收矿质元素的特点，理解生物固氮作用、硝酸还原作用，了解作物的需肥规律，帮助学生解决生产中植物矿质营养方面的问题。基本要求：理解矿质营养、植物必需元素、营养缺乏症、单盐毒害、离子拮抗、平衡溶液、根外营养等基本概念。了解

6、合理施肥的生理基础、合理施肥的形态及生理指标、叶片施肥的优点及其注意事项。掌握根系吸收矿质元素的方式、矿质元素在植物体内的运输、分配和再分配等问题。领会合理施肥能增产的原因。 重点与难点：植物必需的矿质元素及其生理作用，植物细胞对矿质元素的吸收。 教学方法：讲授法主要内容：第一节 植物必须的矿质元素一、植物体内的元素二、植物必需的矿质元素及其生理作用 第二节 植物细胞对矿质元素的吸收一、被动运输二、主动运输三、胞饮作用第三节 植物体对矿质元素的吸收一、根系对矿质元素的吸收二、环境因子对根系吸收矿质元素的影响三、植物叶片对矿质元素的吸收第四节 矿物质在植物体内的运输与分配一、矿质元素在植物体内的

7、运输二、矿质元素在植物体内的分配第五节 植物运动无机养料的同化一、氮素的同化二、硫酸盐的同化三、磷酸盐的同化第六节 合理施肥的生理基础和意义一、作物的需肥规律二、合理施肥的指标三、合理施肥与现代农业第三章 植物的光合作用教学目的：通过教学，使学生了解叶绿体的结构，叶绿体色素的成分、性质及功能，理解光合作用的机理，掌握光呼吸的概念，理解光呼吸的过程及意义，认识C3和C4植物的不同，了解影响光合作用的内外条件。基本要求：理解光合作用、光反应、暗反应、光合磷酸化、卡尔循环、C4途径、CAM途径、光呼吸、CO2补偿点、光补偿点、光饱和现象等基本概念。了解叶绿体的基本结构及叶绿体色素的化学和光学特性。掌

8、握光合作用的机理及提高植物光能利用的途径。领会植物的光合作用在自然界的作用。重点与难点：光合作用的机理及提高光能利用率提高作物产量的途径。教学方法：教授法主要内容： 第一节 光合作用的概念及其重要性一、光合作用的概念及重要性第二节 叶绿体及其叶绿体色素一、叶绿体的形态结构和成分二、叶绿体色素及其理化性质三、叶绿素的形成及其条件第三节 光合作用的机理一、光合作用的原初反应二、电子传递和光合磷酸化三、碳素同化第四节 光呼吸一、光呼吸的现象与定义二、光呼吸的生物化学过程三、光呼吸的生理功能第五节 影响光合作用的因素一、光合作用的指标二、外界因素对光合速率的影响三、内部因素对光合作用的影响第六节 植物

9、对光能的利用一、植物的光能利用率二、提高作物对光能利用率的途径三、光合产物的运输、分配及调控第四章 植物的呼吸作用教学目的：通过教学，使学生了解呼吸作用在植物体生命活动中的意义，掌握呼吸作用的类型及其生化过程，理解氧化磷酸化机理，了解影响呼吸作用的内外因素以及调控呼吸作用在生产实践中的应用。基本要求：理解呼吸作用、有氧呼吸、无氧呼吸、糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径、电子传递链、氧化磷酸化、P/O比、呼吸速率、呼吸商等基本概念。了解影响呼吸作用的内外因素以及调控呼吸作用在生产实践中的应用。掌握呼吸作用的类型及其生化过程、氧化磷酸化的机理。领会呼吸作用知识在生产中的应用。重点与难点：呼吸代谢的多

10、样性教学方法：讲授法主要内容： 第一节 呼吸作用的概念、指标一、呼吸作用的概念二、呼吸作用的指标第二节 植物的呼吸代谢的多样性和意义一、呼吸途径的多样性二、电子传递系统的多样性三、末端氧化系统的多样性四、呼吸作用的生理意义第三节 呼吸作用的调节、控制及光合作用的关系第四节 影响呼吸作用的因素一、影响呼吸作用的因素二、内部因素对呼吸作用的影响三、外界条件对呼吸作用的影响第五节 呼吸作用与农业生产一、呼吸作用和作物的栽培 二、呼吸作用与农产品的贮藏第五章 植物细胞的信号转导教学目的：通过教学，使学生了解植物感受、传导环境刺激的分子途径，了解信号传导在植物生长中的调控作用。基本要求：理解信号的概念及

11、类型。了解细胞内信号转导网络。掌握植物感受、传导环境刺激的分子途径。领会信号转导植物发育过程中的调控作用。重点与难点：植物感受、传导环境刺激的分子途径教学方法：讲授法主要内容： 第一节 信号的概念及类型第二节 信号的跨膜转换一、受体二、G蛋白与跨膜信号转换第三节 胞内信号分子和第二信使系统一、环核苷酸信号系统二、钙信号系统三、磷脂酰脂醇信号系统四、蛋白质的可逆磷酸化第六章 植物生长物质教学目的：通过教学，使学生了解植物激素与生长调节剂的概念及其生理效应，了解各种激素的作用机理及其合成过程，掌握解各种激素间的相互作用以及植物激素和植物生长调节剂在农业生产中的应用。基本要求：理解植物激素、植物生长

12、调节剂、极性运输、顶端优势等基本概念。了解植物激素在植物体的分布与运输的基本特征。掌握植物激素和植物生长调节剂的生理作用。领会植物生长调节剂的使用注意事项。重点与难点：植物激素的生理作用及作用机理教学方法：讲授法 主要内容： 第一节 生长素类一、生长素的发现二、生长素的种类及其化学结构三、生长素的分布、存在形式和运输四、生长素的生物合成和降解五、生长素的生理作用六、生长素的作用机理第二节 赤霉素类一、赤霉素的发现和化学结构二、赤霉素的分布和运输三、赤霉素的生物合成四、赤霉素的生理作用及应用五、赤霉素的作用机理第三节 细胞分裂素类一、细胞分裂素的发现二、细胞分裂素的种类和化学结构三、细胞分裂素的

13、生物合成、运输和代谢四、细胞分裂素的生理作用五、细胞分裂素的作用机理第四节 乙烯一、乙烯的发现与分布二、乙烯的生物合成及其调节三、乙烯的代谢与运输四、乙烯的生理作用及其应用五、乙烯作用机理第五节 脱落酸一、脱落酸的化学结构、分布与运输二、脱落酸的生物合成和代谢三、脱落酸的生理作用四、脱落酸的作用机理第六节 植物激素间的相互关系一、不同激素间的比值对生理效应的影响二、不同激素间的拮抗作用对生理效应的影响三、不同激素间代谢的相互关系对生理效应的影响四、不同激素间的连锁作用对生长发育的调控第七章 植物的光形态建成教学目的：通过教学，使学生了解光敏色素的发现和分布，理解光敏色素的化学性质及光化学转换，

14、理解光敏色素的生理作用及作用机理。基本要求：理解光形态建成、光受体的概念，了解光敏色素的发现过程、在植物体内的分布及作用。掌握讲授光敏色素的结构及作用机理，领会光敏色素的应用。重点与难点：光受体、光敏色素的作用机理教学方法：讲授法 主要内容： 第一节 光受体一、光敏色素 二、隐花色素三、紫外光-B受体第二节 光形态建成一、光与种子萌发二、光与营养生长第八章 植物的生长生理教学目的：通过教学，使学生了解植物生长的基本规律及特性，了解种子休眠的意义和种子休眠的原因，掌握解除种子休眠的方法及延长种子寿命的措施，理解植物运动的机理。 基本要求：理解生长、种子休眠、后熟作用、根冠比、生长最适温度等基本概

15、念。了解种子休眠的原因及解除办法、种子萌发的生理变化。掌握地上部分和地下部分相关性、主茎与侧枝的相关性、营养生长与生殖生长的相关性。领会植物生长的人工调控。重点与难点：植物生长的相关性和周期性教学方法：讲授法 主要内容： 第一节 种子的萌发一、种子萌发的概念二、种子的寿命和活力三、影响种子萌发的外界条件四、种子萌发时的生理生化变化第二节 细胞的生长和分化一、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 植物的组织培养一、组织培养的概念和类型二、植物组织培养的原理三、植物组织培养的方法四、组织培养的应用第四节 植物的生长一、植物生长的周期性二、影响植物生长的外界条件第五节 植物的运动

16、一、地下部与地上部的相关二、主茎与侧枝的相关三、营养生长和生殖生长的相关四、植物的极性与再生第六节 植物的运动一、向性运动二、感性运动三、生理钟第九章 植物的生殖生理教学目的：通过教学，使学生了解低温和光周期对植物开花的影响，理解植物成花诱导的生理生化基础和光敏素在成花中的作用，掌握春化作用和光周期理论在农业上的应用以及各种因素对花芽分化的影响。基本要求：掌握春化作用、光周期现象、短日照植物、长日照植物等基本概念。了解影响植物花芽分化、性别分化的内外因素信。掌握低温和光周期对植物开花的影响、 花芽分化的ABC模型。领会生产中调控花芽分化和性别分化应采取的管理措施。重点与难点：春化作用、光周期、

17、花器官发育的基因控制和ABC模型 教学方法：讲授法主要内容： 第一节 幼年期与花熟状态第二节 春化作用一、春化作用的发现二、春化作用的的条件三、春化作用的时间和部位 四、春化作用的传导五、春化作用的生理、生化变化六、春化作用的机理第三节 光周期一、光周期现象的发现二、光周期反应类型三、光周期刺激的感受和传导 四、光周期诱导五、光敏色素和花诱导第四节 光周期诱导开花的假说一、成花素假说二、开花抑制物假说三、光敏色素假说四、碳氮比理论第五节 春化和光周期理论在生产实践中的应用一、春化处理二、引种 三、控制花期 四、调节营养生长和生殖生长第六节 花器官形成及性别分化一、花器官形成的形态和生理变化二、

18、花器官发育的基因控制和ABC模型 三、影响花器官形成的外界条件四、植物性别分化第七节 授粉和受精生理一、花粉的生理生化特点二、柱头的生活能力三、花粉和柱头的相互识别四、受精前后雌蕊的生理生化变化第十章 植物成熟和衰老生理教学目的：通过教学，使学生理解种子成熟时主要有机物的变化，理解果实成熟时的生理生化变化；了解衰老时的生理生化变化，了解种子休眠的原因和破除方法，了解植物器官脱落的原因。基本要求：掌握果实成熟、呼吸跃变期、植物衰老、离层等基本概念。了解植物激素对器官脱落的影响。掌握种子、果实成熟过程中的生理变化。领会控制植物衰老和器官脱落的途径。重点与难点：种子、果实成熟时的生理变化，种子的休眠

19、。 教学方法：讲授法主要内容： 第一节 种子的发育和成熟生理一、种子的发育过程二、种子发育过程中主要有机物质的变化三、其它生理变化 四、种子发育过程中的基因表达五、影响种子成熟和化学成分的外界因素第二节 果实的发育和成熟生理一、果实生长的特点二、果实发育成熟时的生理生化变化第三节 植物的休眠生理一、种子的休眠原因二、休眠的人工调节第四节 植物的衰老生理一、植物衰老的类型与生物学意义二、植物衰老时的生理生化变化 三、影响衰老的外界因素四、植物衰老的机制第五节 器官脱落生理一、器官脱落的类型及生物学意义二、官脱落的机理三、影响器官脱落的外界因素四、器官脱落的人工调节 第十一章 植物的抗性生理教学目

20、的：通过教学，使学生了解逆境胁迫下植物的一般生理变化，理解干旱、水涝、寒冷、盐分过多、环境污染对植物的伤害，掌握提高植物抗旱、抗寒、抗盐的措施。基本要求：掌握逆境、抗性、渗透调节、交叉适应、冷害、冻害、生理干旱、环境污染等基本概念。了解植物对不同逆境的抗性机理。掌握提高植物抗逆性的途径。领会环境污染对植物的危害、植物对环境的保护作用。重点与难点：逆境下的形态与代谢变化，植物对逆境的生理适应主要内容： 第一节 植物逆境生理通论第二节 寒害与植物的抗寒性第三节 抗热与植物的抗热性第四节 旱害与植物的抗旱性第五节 涝害与植物的抗涝性第六节 盐害与植物的抗盐性第七节 病害与植物的抗病性第八节 虫害与植

21、物的抗虫性第九节 环境污染与植物抗性第十节 活性氧与植物的抗逆性第12章 植物分子生物学与植物生理（本章为自学内容）五、课程教学方式与考核方式 1.教学方式：以课堂讲授为主，辅以实践教学、课后作业、小论文等。2.考核方式：闭卷考试 六、参考教材及教学参考资料 参考教材：王宝山，植物生理学(第2版)，科学出版社，2007.7教学参考资料： 1 潘瑞炽，植物生理学(第6版)，高等教育出版社,2008.62 郝建军，植物生理学(第1版),化学工业出版社，2005.8七、实验教学内容与要求一、实验教学目的与基本要求通过本课程的实验，使学生掌握植物生理学最基本的基础知识与基本技能，训练学生对所学知识和实

22、验技术的综合运用能力、对实验的独立工作能力、对实验结果的综合分析能力，并对学生进行初步的科学研究训练。二、实验内容与基本要求（一）实验项目一览序号实验项目名称学时实验类型实验类别每组人数实验室1植物细胞渗透势的测定、植物组织水势的测定及蒸腾强度的测定4验证型、综合型必做4植物生理学实验室2植物的缺素培养3验证型 必做4植物生理学实验室3植物根系对离子的选择吸收、植物的单盐毒害3验证型必做4植物生理学实验室4光合作用的必要条件、光合作用的产物、光合强度的测定3验证型必做4植物生理学实验室5叶绿体色素的提取与分离、叶绿素a和b含量的测定4验证型、综合型必做4植物生理学实验室6植物呼吸速率的测定 2

23、验证型必做4植物生理学实验室7生长素对根、芽生长的影响3设计型 必做4植物生理学实验室合计 22（二）实验内容及要求实验一 植物细胞渗透势的测定、植物组织水势的测定及蒸腾强度的测定一、实验目的和要求：学会以质壁分离法测定植物组织水势的方法，了解质壁分离现象；学会以小液流法测定植物组织水势的方法，学习测定蒸腾强度的方法。二、仪器设备：显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、指形管等。 三、实验材料：洋葱、正在生长的植物等。四、教学方法：实验法五、实验内容提要： 质壁分离法测定植物组织水势：选有色素的洋葱鳞片撕取内表皮投入不同浓度的蔗糖溶液中制作临时装片镜检找到等渗浓度计算。 小液流法测定植物组织水势

24、：将植物材料放入不同浓度的11ml蔗糖溶液中30分钟后各浓度的糖液中加少许甲烯蓝使溶液变为蓝色用毛细滴管吸取甲组蓝色糖液少许插入同浓度的糖液中部，放出一滴液流，观察蓝色液流的升降动向找到等渗浓度计算。 蒸腾强度的测定：氯化钴纸的准备钴纸标准化用镊子将钴纸放入特制的弹簧夹中，立即记时，观察钴纸的颜色变化，待钴纸变为粉红色时，记下钴纸变色的时间，钴纸的面积即为叶片的面积，据此可计算蒸腾强度。 六、注意事项与安全要求实验二 植物的缺素培养一、实验目的和要求：学习砂基培养的基本方法，为无土栽培奠定基础，加深对植物矿质营养的理解。 二、仪器设备：天平、培养缸(塑料杯)、石英砂、量筒、 烧杯、移液管等。

25、三、实验材料：小麦幼苗等四、教学方法：实验法五、实验内容提要：材料准备配制缺元素培养液培养观察植株症状表现明显后换成完全培养液观察植株病症是否减轻以至消失。六、注意事项与安全要求实验三 植物根系对离子的选择吸收、植物的单盐毒害一、实验目的和要求：掌握根系对不同离子的吸收量是不同的，了解生理酸盐、生理碱性盐，掌握植物生长中单一的盐溶液中对植物的伤害及防止措施，为农业上合理施肥提供依据。二、仪器设备：移液管、三角瓶、烧杯等。三、实验材料：小麦幼苗等。四、教学方法：实验法五、实验内容提要：植物根系对离子的选择吸收：培育根系完好的小麦植株分别培养于盛有不同盐溶液的三角瓶中室温下23小时取出植株测定溶液

26、的pH值实验结果。六、注意事项与安全要求实验四 光合作用的必要条件、光合作用的产物、光合强度的测定一、实验目的和要求：了解光合作用过程需要光和二氧化碳并放出氧气的过程，学会用改良半叶法来测定植物的光合强度。二、仪器设备：天平、干燥箱、称量瓶、小烧杯、打孔器、剪刀、镊子、广口瓶、三脚架等。三、实验材料：盆栽植物一串红、大田生长的植物等。四、教学方法：实验法。五、实验内容提要： 光合作用需光试验：将盆栽串红置于黑暗温暖处3天取黑纸一张，中央剪一个五星的空心，把双层纸用曲别针夹在叶片上植物在阳光下照射3小时取下处理的叶片置于95%的酒精烧杯中加热煮沸至叶绿素完全溶解到酒精中取出用水冲冼加碘液比较见光

27、部分和遮光部分的淀粉含量。光合作用需二氧化碳试验：取无淀粉的两叶片分别置于盛KOH溶液和水的两广口瓶中叶柄浸中水中，叶片部分露在外面再将这两个小烧杯分别放在两个广口瓶中阳光照射3小时检查淀粉的含量。光合作用放氧试验：把金鱼藻放在盛水的烧杯中将漏斗扣在金鱼藻上面再在漏斗颈上套一个充满清水的试管移到光下气泡充满试管1/2以上时用拇指把试管口堵住取出迅速把快要熄灭的火柴放在试管口立刻猛烈燃烧。光合强度的测定：在田间选定有代表性的植株叶片20张破坏叶柄的韧皮部剪下对称叶片的一半5小时后再依次剪下另一半片叶烘干称重计算。六、注意事项与安全要求实验五 叶绿体色素的提取与分离、叶绿素a和b含量的测定一、实验

28、目的和要求：学习叶绿体色素的提取方法，观察叶绿素的荧光现象，学习用分光光度计测定叶绿素含量的方法。二、仪器设备：研钵、漏斗、试管、剪刀、培养皿等。 三、实验材料：菠菜等。四、教学方法：实验法。五、实验内容提要 叶绿体色素的提取与分离：取鲜叶剪碎研磨至糊状过滤将过滤残渣堆于纸芯四周层析观察结果。叶绿素及类胡萝卜素的分离：取2.5ml叶绿素提取液95%乙醇稀释一倍再加1.5ml20%的甲醇溶液再加入5ml苯沿管壁慢慢加入1ml蒸馏水结果观察。叶绿素荧光现象的观察：取叶绿素溶液在直射光下绿色，反射光下深红色。叶绿素a和b含量的测定：取鲜叶2.5g放入研钵加10ml 95乙醇和丙酮的混合液（以下简称混

29、合液）研成均浆过滤到25ml容量瓶混合液定容至25ml测定吸光度计算。六、注意事项与安全要求实验六 植物呼吸速率的测定一、实验目的和要求：学会用小篮子法测定植物呼吸强度，了解在不同条件下植物呼吸强度的差异。 二、仪器设备：天平、滴定管、广口瓶、干燥管等。三、实验材料：干燥的、发芽的小麦种子。四、教学方法：实验法五、实验内容提要：取广口瓶四个瓶口用带孔的橡皮塞塞紧孔中插碱石灰的干燥管四瓶中均加入0.05mol/L的Ba(OH)2溶液20ml称取3g小麦干种子并数其粒数，再数的发芽种子两份，分别挂于三瓶塞子下的钩上将发芽种子的瓶放在3540水浴锅中另三瓶放于室温下30分钟后每瓶加入酚酞指示剂2滴草酸溶液分别滴定计算。六、注意事项与安全要求实验七 生长素对根、芽生长的影响一、实验目的和要求：了解不同浓度的生长素对根、芽生长的作用。 二、仪器设备：培养皿、移液管、恒温箱等。三、实验材料：小麦种子。四、教学方法：实验法。五、实验内容提要：取培养皿七套编号在1号至6号培养皿内加入10、1、0.1、0.001、 0.001、0.0001ppm6种浓度的萘乙酸溶液第七号培