塔里木大学

课程教学大纲

 

 

课程名称：   植物生理生化             

适用层次：     汉族本科               

适用专业：  农业资源与环境            

完成单位：   植物学教研室             

编写人员：刘明、王海珍、起登凤、韩占江

执 笔 人：      王海珍                

 

 

 

2012年5月12日

教务处印制

 

 

 

 

《植物生理生化》课程教学大纲

一、基本信息

1、课程名称：植物生理生化

2、课程英文名称：Plant Physiology and Biochemistry  

3、课程编号：011193                

4、课程类别：学科基础课   

5、课程性质：必修课      

6、适用层次：汉族本科

7、适用专业：农业资源与环境、     

8、开课学期：资环（第4学期）

9、学时：72学时（理论课52学时，实验课20学时）

10、学分：4.5学分

二、课程教育目标

《植物生理生化》是研究植物生命活动基本规律及其机理的一门科学。它运用物理学、化学和生物学的技术与方法，研究提示植物的物质代谢、能量转变、形态建成、信息传递、类型变异的综合过程及与环境条件的关系。本课程是高等农业院校植物生产类专业的必修或选修的重要专业基础课程。

通过这门课程的学习，要使学生系统掌握植物生命活动的内在规律及其与环境条件的关系，并为某些生理生化指标的测定打下技术方法及实际操作的扎实基础。培养学生具有运用植物生理学知识解决实际问题的能力。要求在讲清基本要领与基本理论的基础上，重点突出，难点讲透，适当介绍有关理论的最新进展情况，注意理论联系实际，以利学生综合素质和创造力的培养。

三、教学内容与要求

1、理论课教学内容与要求

绪论 

教学内容：植物生理学、生物化学的概念、研究内容、发展简史及在农业生产上的贡献及应用前景。

教学要求：通过绪论的讲授使学生初步了解生物化学与植物生理学的关系，植物生理学的研究内容、发展简史及研究热点，培养学生学习的兴趣，掌握学习植物生理生化正确的学习方法，重视理论与实践相结合。

教学重点：生物化学与植物生理学的关系。

第一章  植物细胞的化学基础、结构与功能

教学内容：构成生命的基本化学物质蛋白质、核酸的化学组成、基本分子结构、生物学功能及主要性质；生物催化剂酶的特点及性质。

教学要求：了解组成细胞的基本生物分子，掌握蛋白质的生物学功能、化学组成、层次结构，了解其主要性质；了解核酸的基本组成、结构及生物学功能；掌握生物催化剂酶的特点、性质及影响其活性的因素；掌握原生质的胶体性质；对于植物细胞的亚显微结构与功能,因为有些内容植物学讲过，可以略微复习回顾。

教学重点：重点讲授蛋白质的结构和功能、酶的催化特点及影响因素。

教学难点：蛋白质的层次结构、DNA的双螺旋结构与功能、酶的作用机理、细胞的亚显微结构与功能的关系。

第二章  植物的水分代谢

教学内容：水分的生理生态作用、水分在植物体内的存在状态及与代谢、抗性强弱的关系；细胞吸水的方式、水势的概念、细胞水势的组成及变化、根系吸水的区域、途径、方式与动力，土壤状况对根系吸水的影响；蒸腾作用的概念、意义、指标、方式；气孔蒸腾的特点及机理、影响蒸腾的因素；水分运输的途径、动力与速度；合理灌溉的生理基础。

教学要求：通过本章教学，使学生对植物的水分代谢过程有基本的了解。了解水分的生理生态作用、了解细胞吸水的方式；掌握水势的概念、细胞水势的构成；了解根系吸水的部位、方式及动力、水分运输的途径；了解蒸腾作用概念、生理意义，部位及指标，掌握气孔蒸腾的特点及气孔运动的机理；了解水分运输的途径、合理灌溉的指标、方法及作物的需水规律。

教学重点：水势的概念、细胞的水势构成与变化、根系对水分的吸收方式及气孔蒸腾的特点。

教学难点：根压产生的机理、气孔运动的机理。

 

第三章  植物的矿质与氮素营养  

教学内容：植物必需元素的概念、确定方法及标准、种类；必需矿质元素主要的生理功能及其缺素症；植物缺素症诊断的基本步骤；矿质元素的吸收方式及跨膜运转、根系吸收矿质元素的部位、过程及特点；根外营养及其优点；矿质元素的吸收形式及在植物体内的运输与分配；氮素同化；合理施肥的生理基础。

教学要求：通过本章教学，使学生了解植物必需元素种类及其作用，缺素症及其诊断方法；植物细胞吸收矿质元素的方式，掌握离子跨膜转运的方式及机制、理解植物根系吸收养分的过程、特点以及根外营养的意义；理解硝态氮、氨态氮在植物体内的同化过程；了解作物需肥的特点及合理施肥的指标、提高肥效的措施、合理施肥增产的原因。

教学重点：必需元素N、P、K的生理作用、植物对矿质元素的吸收方式及特点。

教学难点：离子跨膜转运的方式及机制、缺素症诊断的方法。

教学建议：必需元素的生理作用引导学生自学。幻灯片演示缺素症状。

第四章  植物的光合作用   

教学内容：光合作用的概念、生理意义、指标；叶绿体结构与功能、光合色素种类及其性质；叶绿素的生物合成及其影响因素；光合作用机理；光呼吸的概念、生化过程及生理意义；影响光合作用的因素；光合作用与产量形成的关系、光能利用率不高的原因及提高途径。

教学要求：通过光合作用的讲授，使学生了解光合作用的基本过程以及能量吸收转变过程的情况；掌握光合作用机理、光合碳同化的基本生化途径以及不同碳同化类型植物的特性；理解光呼吸的含义、基本生化途径和可能的生理意义；掌握影响光合作用的因素，了解植物光合性能与作物产量形成的关系及提高产量的方法，掌握提高光能利用率的途径与措施。

教学重点：应放在讲清基本概念和光合作用的基本过程。C3、C4及CAM植物光合生理特性；影响光合作用的内、外部因素；植物对光能的利用与生物产量的关系。

教学难点：光合作用的机理、光合磷酸化机理

教学建议：光合作用机理的讲授要突出重点，理清思路。二氧化碳的同化以C₃途径为重点，对比讲解C₄、CAM途径；机理的讲解采用幻灯片或挂图教学。

第五章  植物的呼吸作用

教学内容：呼吸作用的概念、类型及生理意义；呼吸代谢途径多样性表现；抗氰呼吸及生理意义、氧化磷酸化、呼吸代谢的调控、影响呼吸作用的因素；呼吸作用与农业生产的关系。

教学要求：了解呼吸作用的重要意义、呼吸代谢途径的多样性表现及生理意义；掌握基本概念，了解影响呼吸作用的因素，呼吸作用与农业生产的关系。

教学重点：呼吸代谢途径的多样性表现及意义。

教学难点：难点是氧化磷酸化机理。

教学建议：呼吸作用与农业生产（自学）

第六章  植物体内有机物的运输与分配

教学内容：植物体内物质运输的一般规律、有机物的运输系统；同化物运输的形式、方向和速度；韧皮部的装载、卸出的途径及机理、同化物运输的机理；源、库、流的概念及其关系、同化物运输分配的规律及影响因素。

教学要求：了解物质在维管束中运输的一般规律，同化物运输的形式、方向、速度；韧皮部的装载、卸出途径与运输机理；掌握源、库、流的概念及之间的关系、同化物分配的基本规律及源库理论在农业生产上的应用。

教学重点：压力流动学说内容及其评价；有机物的分配规律和特点；源-库理论及其对农业生产的指导意义。

教学难点：韧皮部的装载和卸出、韧皮部运输的机理。

第七章  植物激素与生长调节物质

教学内容：植物生长物质、植物激素、植物生长调节剂的概念；五大激素生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯的发现、化学结构、分布、运输及代谢、五大激素的生理作用及其相互关系；植物生长调节剂的种类及其在农业生产上的应用。

教学要求：了解植物生长物质的种类、结构、分布及运输特点；熟知植物激素和生长调节剂各自的主要生理作用，了解激素间的相互关系；掌握植物生长调节剂在农业生产上应用技术及注意事项。

教学重点：五大激素的主要生理作用、生长调节剂的种类及在生产上的应用。

教学难点：植物激素的作用机理及相互关系。

第八章  植物的生长生理  

教学内容：生长、发育、分化的概念；种子萌发的内外条件、种子萌发的生理生化变化；生长的细胞学基础、组织培养的原理和基本过程；植物生长的基本规律、影响生长的环境条件、光形态建成、植物运动。

教学要求：掌握生长、发育、分化的概念，了解细胞各发育时期的特点、组织培养的理论基础和基本过程；理解种子萌发的条件及萌发时的生理生化变化；掌握植物生长的基本规律及其在生产中的应用；了解影响植物生长的环境条件、光受体（光敏色素）与光形态建成的关系、植物运动的表现形式。

教学重点：生长的细胞学基础、生长的相关性、光敏素与光形态建成的关系。

教学难点：影响分化的因素、光敏素的作用机理、

第九章  植物的生殖、成熟与衰老、脱落  

教学内容：植物从营养生长转向生殖生长的内外条件、春化作用、光周期现象、植物的光周期反应类型，春化作用及光周期理论在农业生产上的应用；光敏色素与成花诱导的关系、植物的花芽分化与性别表现；授粉受精的生理基础、种子与果实生长发育成熟过程中的生理生化变化、种子休眠的概念、类型及原因、衰老与脱落的概念、类型、生理学意义及其机理。

教学要求：了解植物春化作用的概念、类型、条件、感受时期、部位，春化作用的机制、生理生化变化，掌握春化作用的应用；了解植物光周期现象及其反应类型、光周期诱导、光期与暗期的作用、光周期感受的部位、传导；掌握光周期理论的应用；了解光敏色素在成花诱导的作用、植物的花芽分化与性别表现、花器官形成的条件及影响因素；了解花粉、柱头的特点、花粉与柱头识别的物质基础、授粉受精的生理生化变化；掌握种子和果实在成熟过程中的生理生化变化，了解影响成熟的内外因素；掌握种子和芽的休眠原因并了解其调控方法；了解衰老的概念、类型、意义、生理生化变化及衰老的调控；器官脱落的概念、意义、类型、离层与脱落、脱落的调控。

教学重点：春化作用和光周期理论的应用；种子和果实成熟的生理生化变化。

教学难点：春化作用的机理、光周期诱导的机理、光敏色素在成花诱导中的作用、衰老的机制与调控。

第十章  植物的逆境生理

教学内容：逆境与植物的抗逆性、植物的抗寒性、抗旱性、抗盐性。

教学要求：掌握逆境生理中的一些基本概念、了解逆境的种类及各种逆境条件下植物的一般生理生化变化及提高植物抗逆性的途径。理解低温、干旱和盐碱对植物的伤害以及植物抗逆的机理，掌握提高植物抗逆性的具体途径

教学重点：低温、干旱对植物造成的伤害及植物的抗寒、抗旱性；植物交差适应的基础。

教学难点：逆境对植物造成伤害的机制。

2、实验课教学内容与要求

实验一、植物组织中可溶性糖含量的测定－蒽酮法

实验目的与要求：掌握蒽酮法测定可溶性糖含量的实验原理、具体操作步骤及注意事项。掌握溶质势计算公式。

实验内容：采用蒽酮比色法测定植物组织中可溶性糖的含量，了解测定可溶性糖含量对于研究植物碳水化合物代谢、评价其营养状况、衡量农产品品质等的重要意义。

实验二、游离脯氨酸含量的测定－磺基水杨酸法

实验目的与要求：掌握游离脯氨酸测定的原理及实验步骤，了解脯氨酸含量作为衡量植物抗逆性和育性指标的重要意义。

实验内容：学习磺基水杨酸法提取植物组织中游离脯氨酸，并在酸性条件下与茚三酮反应测定其含量，比较盐培与水培条件下脯氨酸的含量。

实验三、植物组织水势的测定－小液流法

实验目的与要求：掌握实验的基本原理、具体操作步骤及注意事项。掌握溶质势的计算公式。

实验内容：采用经典的实验方法小液流法测定植物叶组织水势，更好的理解水势的概念及判断水分流动的依据。

实验四、硝酸还原酶活性的测定－活体法

实验目的与要求：掌握活体法测定硝酸还原酶活性的实验原理、基本操作步骤及注意事项，比较离体法与活体法的优缺点。

实验内容：采用活体法测定植物体内硝酸还原酶的活性。了解NR的一些性质及在植物氮素代谢中的关键地位。

实验五、叶绿体色素的定性及定量测定

I、叶绿体色素的提取、分离及理化性质

实验目的与要求：学会叶绿体色素的提取、分离方法，掌握纸层析的原理和叶绿素的理化性质，能够解释荧光现象。

实验内容：丙酮或乙醇提取叶绿体色素，纸层析法分离四种色素；验证叶绿素的取代反应和皂化反应，观察叶绿素的荧光现象。

II、叶绿体色素的定量测定－公式法

实验目的与要求：掌握公式法测定不同色素含量的原理及实验步骤，了解色素的性质及含量对于植物光合作用的影响。

实验内容：分光光度计测定叶绿体色素提取液不同波长的光密度值，利用公式法计算不同色素的含量。

实验六、光合速率的测定－改良半叶法

实验目的与要求：掌握改良半叶法的实验原理及操作步骤、注意事项；与半叶法进行比较，计算光合产物的转运速率。

实验内容：采用经改良过的半叶法测定植物的光合速率，与传统半叶法进行比较，了解影响光合作用的因素，光合产物的运输途径及对产量的影响。

实验七、呼吸强度的测定－广口瓶法

实验目的与要求：掌握广口瓶法测定呼吸强度的原理及实验步骤，了解呼吸强度作为衡量植物代谢强度指标的意义。

实验内容：学习广口瓶法（小篮子法）测定发芽小麦种子的呼吸强度。

实验八、生长素类物质对根芽生长的影响

实验目的与要求：掌握生长素类物质促进生长的特点：低浓度促进生长，高浓度抑制生长；不同器官对生长素的敏感程度不同：根>芽>茎。确定促进和抑制小麦根芽生长的NAA浓度范围。

实验内容：使用不同浓度的生长素类物质萘乙酸（NAA）溶液处理小麦的种子，观察小麦根芽生长情况，了解不同浓度NAA对根、芽的促进和抑制作用。

实验九、种子生活力的快速测定

实验目的与要求：掌握BTB、TTC和红墨水法测定种子生活力的实验原理及步骤，比较三种方法的优缺点。

实验内容：利用溴麝香草酚蓝（BTB）法、氯化三苯基四氮唑（TTC）法、红墨水法等三种方法快速测定种子的生活力。

     实验十、逆境对植物生理生化指标的影响 （综合性实验）

实验目的与要求：掌握KMnO₄  滴定法、愈创木酚氧化法、考马斯亮蓝G250染料结合法测定CAT、POD及可溶性蛋白质含量的原理及实验步骤；了解CAT、POD作为保护酶对于植物抗逆性的重要意义、可溶性蛋白质含量作为衡量植物代谢强度指标的意义。

实验内容：KMnO₄ 滴定法测定过氧化氢酶（CAT）活性、愈创木酚氧化法测定过氧化物酶（POD）活性、考马斯亮蓝G250染料结合法测定可溶性蛋白质含量。

四、学时分配

章节	主要内容	各个教学环节学时分配						备注
		理论	实验	习题	讨论	其它	小计
	绪论	1	0				1
第一章	细胞的化学基础、结构与功能	8	4				12
第二章	植物的水分代谢	5	2				7
第三章	植物的矿质与氮素营养	4	2				6
第四章	植物的光合作用	6	4				10
第五章	植物的呼吸作用	5	2				7
第六章	有机物的运输与分配	4	0				4
第七章	植物激素与生长调节物质	4	2				6
第八章	植物的生长生理	4	2				6
第九章	植物的生殖成熟及衰老、脱落	8	0				8
第十章	植物的逆境生理	3	2				5
合计		52	20				72

 

各章实验安排表：（20学时）

五、作业、练习的安排与要求

1、每章布置相应的复习思考题。

2、安排适当的课外阅读书目。

六、相关联的课程：

1、先修课程：植物学、无机及分析化学、有机化学。

2、各专业相关专业课程：如作物栽培学、植物营养与施肥、植物病理学、果树栽培、经济林栽培、园林植物栽培养护等。

七、教材与教学参考书

1、建议理论教材：

植物生理生化，王三根主编，北京：中国农业出版社.2008

实验教材：

植物生理生化实验原理和技术（第2版），王学奎主编，北京：高等教育出版社，2006

植物生理生化实验指导，邹琦编，北京：中国农业出版社，1995

2、建议参考书：

现代植物生理学第2版，李合生主编，北京：高等教育出版社，2006

植物生理学，张继澍主编，北京：高等教育出版社，2006.1

植物生理学，王忠主编，北京：中国农业出版社，2000.2

植物生理学（第6版），潘瑞炽主编，北京：高等教育出版社，2008

植物生理学通讯、植物分子与生理学报；植物生理学教学网、生物谷

八、考核

1、考核方式：闭卷笔试

2、成绩评定：平时成绩 30%～40%＋期末成绩60％～70%。