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：     汉族专科               

适用专业：   作物生产技术             

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：      起登凤                

 

 

 

2012年5月12日

教务处印制

 

 

 

 

《植物生理生化》教学大纲

一、基本信息

1、课程中文名称：植物生理生化

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

3、课程编号：012303

4、课程类别：学科基础课

5、课程性质：必修课

6、适用层次：汉族专科

7、适用专业：作物生产技术

8、开课时间：第3学期

9、总学时：70（理论课：52学时；实验课：18学时）

10、学分：4.5学分

二、课程教育目标

    植物生理生化是一门重要的专业基础课。通过教学，使学生掌握基础生物化学、植物生理学的基本理论和基本知识。基础生物化学的内容包括构成生命有机体的基本物质（蛋白质、核酸、酶）的组成、结构和功能，植物生理学的内容包括水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用等基本代谢以及在此基础上表现出来的植物营养器官的生长、开花、受精、果实和种子的成熟等生长发育过程、植物逆境生理。通过本课程的教学，总的目的和要求是使学生：1、了解植物生理生化的基本内涵及其所研究的主要内容；2、了解构成生命有机体的基本物质（如蛋白质、核酸、酶等）的组成、结构和功能；3、了解植物体内的物质代谢与能量代谢的基本情况和过程；了解这些代谢过程之间的相互关系；4、了解植物生长发育的基本规律，理解外界条件对植物生长发育进程的影响；5、了解植物逆境种类及其对植物的危害，理解植物抗逆性的生理基础，掌握提高植物抗逆性的原理、途径和方法。6、通过实验教学，使学生掌握研究植物生命活动的基本方法和基本技能，培养学生观察问题和分析问题的能力，以及提高理论联系实际、掌握解决农业生产中的实际问题的途径和方法。

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：通过教学，使学生掌握植物生理学和生物化学的概念；了解植物生理生化的研究内容、发展简史及在农业生产上的贡献及应用前景。

教学重点：生物化学和植物生理学的概念。

教学难点：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：蛋白质的化学组成、分子结构、生物学功能及主要的性质；核酸的化学组成、分子结构、生物学功能及主要的性质；酶的催化特点及影响因素。

教学要求：通过教学，使学生了解蛋白质和核酸的化学组成和分子结构；掌握蛋白质和核酸的生物学功能和主要性质；掌握酶的催化特点，理解影响酶活性的因素。

教学重点：蛋白质和核酸的生物学功能、主要性质、酶的催化特点以及影响酶活性的因素。

教学难点：蛋白质和核酸的分子结构，影响酶活性的因素。

第二章 植物的水分代谢

教学内容：水在植物生命活动中的作用，植物细胞对水分的吸收；植物根系对水分的吸收；蒸腾作用；植物体内的水分运输；合理灌溉的生理基础。

教学要求：通过教学，使学生了解水分在植物生命活动中的生理生态作用、水分存在状态及其与代谢和抗逆性的关系；掌握细胞的吸水方式、水势的概念、细胞水势构成及变化、细胞之间以及细胞与环境之间水分的移动；了解水分的跨膜运输、根系吸水的区域、途径、吸水方式及动力、影响根系吸水的土壤因素；掌握蒸腾作用的概念、生理意义、衡量指标、蒸腾部位及方式、小孔扩散律；了解水分运输的途径以及水分沿导管上升的动力；理解作物的需水规律、合理灌溉的指标及灌溉方法。

教学重点：水势的概念、构成以及合理灌溉的生理基础。

教学难点：水势的概念、构成和根系吸水的动力及水分沿导管上升的动力。

第三章 植物的矿质和氮素营养

教学内容：植物体内的必需元素；植物细胞对溶质的吸收；植物对矿质元素的吸收和运输；氮素同化；合理施肥的生理基础。

教学要求：通过教学，使学生掌握植物必需元素的概念、确定方法及标准、种类、N、P、K等肥料三要素的生理作用及其缺乏病症；了解细胞吸收矿质元素的方式及跨膜转运、根系吸收矿质元素的区域、途径、过程；掌握根系吸收矿质元素的特点以及影响根系吸收矿质元素的因素；了解叶面营养及其优点、注意事项；理解矿质元素运输的形式、途径以及矿质元素在植物体内的分布和重复利用；了解硝态氮的同化和铵态氮的同化；理解作物施肥的规律、合理施肥的指标。

教学重点：N、P、K等肥料三要素的生理作用和合理施肥的生理基础。

教学难点：植物细胞对矿质元素的吸收方式以及缺素诊断。

第四章 植物的光合作用

教学内容：光合作用的意义；叶绿体及其色素；光合作用的机制；光呼吸；影响光合作用的因素；光合作用与作物产量。

教学要求：通过教学，使学生掌握光合作用的概念、意义及衡量指标；理解叶绿体的结构与成分、叶绿体色素的结构、种类及性质； 了解叶绿体的生物合成及其影响因素；掌握光合作用的三大步骤即原初反应、电子传递和光合磷酸化、碳同化的概念、发生的部位、能量转化的方式，了解电子传递途径及光合磷酸化的机制，了解碳同化的途径及过程；掌握光呼吸的概念、发生的细胞器及生理意义，了解光呼吸的生化历程；了解影响光合作用的因素；掌握光能利用率的概念，理解光能利用率低的原因和提高光能利用率的途径。

教学重点：光合作用的机制和光合作用与作物产量。

教学难点：光合作用机理。

第五章 植物的呼吸作用

教学内容：呼吸作用的概念及意义；植物的呼吸代谢途径；影响呼吸作用的因素；呼吸作用于农业生产。

教学要求：通过教学，使学生掌握呼吸作用的概念、类型、及意义，了解糖酵解、发酵作用、三羧酸循环、戊糖磷酸途径；掌握呼吸链的概念、组成、氧化磷酸化的概念，了解氧化磷酸化的机理；掌握抗氰呼吸及生理意义；了解末端氧化酶系统的多样性；了解影响呼吸作用的因素；理解呼吸作用与农业生产的关系。

教学重点：植物的呼吸代谢途径，呼吸作用于作物生产的关系。

教学难点: 植物的呼吸代谢途径与氧化磷酸化机理。

第六章 植物体内同化物的运输与分配

教学内容：植物体内同化物的运输；有机物运输的机制；有机物的分配；影响有机物运输与分配的环境因素。

教学要求：通过教学，使学生了解同化物运输的途径、方向、速度、形式；理解韧皮部装载和卸出的概念、途径及机理、同化物在韧皮部运输的机理；掌握代谢源和代谢库的概念、同化物分配规律、影响同化物分配的内在因素、同化物的再分配，了解影响同化物分配的环境因素；理解学习本章的目的是利用源库理论进行有效的人工干预，促使同化物向经济器官运输、分配，以获得较多的经济产量。

教学重点：同化物分配规律以及源库理论与作物产量。

教学难点：韧皮部装载和卸出以及同化物在韧皮部运输的机理。

第七章 植物生长物质

教学内容：生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、脱落酸、乙烯、其他植物生长物质、植物生长调节剂在农林生产中的应用。

教学要求：通过教学，使学生掌握植物生长物质、植物激素和植物生长调节剂的概念以及生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯五大类激素的生理作用，了解五大类植物激素在植物体内的分布、代谢、运输及存在状态，理解植物生长调节剂及其在农林生产上的应用。

教学重点：五大类激素的生理作用。

教学难点：五大类激素的结构特点。

第八章 植物的生长生理

教学内容：植物的生长、分化和发育的概念；细胞发育与组织培养；种子萌发；环境因素对植物生长的影响；植物生长的周期性；植物生长的相关性；植物的运动。

教学要求：通过教学，使学生掌握植物生长、分化、发育、种子萌发、种子活力、种子生活力的概念，掌握植物生长的基本规律即周期性、相关性、极性、再生性、无限性的表现及在生产上的应用；了解细胞发育三个时期的特点；掌握组织培养的原理，了解其过程及应用、了解种子萌发过程的生理生化变化和影响种子萌发的内外条件；了解环境因素对植物生长的影响；了解植物的运动。

教学重点：组织培养的原理，植物生长的基本规律。

教学难点：顶端优势的机理、光敏色素的结构、性质及在需光种子萌发及植物光形态建成中的作用。

第九章 植物的生殖、成熟、衰老和脱落生理

教学内容：春化作用、光周期现象、光敏素在植物成花诱导中的作用、花器官形成及性别表现、授粉受精生理、种子成熟时的生理生化变化、果实的生长和成熟时的生理生化变化、植物的衰老、器官的脱落。

教学要求：通过教学，使学生了解植物从营养生长转向生殖生长需具备的内外条件；掌握春化作用的概念、类型、条件、感受时期和部位、刺激传导以及春化作用在农业生产上的应用，掌握脱春化作用的概念，了解春化作用的机理；掌握光周期现象的概念、类型、光周期诱导、临界日长、临界暗长以及光周期理论在在农业生产上的应用，了解成花诱导机理及光敏色素在开花中的作用；了解成花启动和花器官形成时的形态变化和生理生化变化，了解植物的性别分化类型；了解花粉的形态构造、营养成分、柱头的形态结构和类型，理解花粉和柱头的相互识别、花粉的萌发和花粉管的伸长、授粉受精过程的生理生化变化；掌握种子和果实成熟时的生理生化变化，理解果实生长曲线；掌握休眠的概念、种子休眠的类型、生理休眠的原因及打破方法；掌握衰老的概念、类型，了解衰老的意义及衰老时的生理生化变化。 掌握脱落的概念及类型，理解脱落的意义、脱落的细胞学和生物化学过程；了解影响植物器官脱落的内外条件及器官脱落的调控。

教学重点：春化作用与光周期现象；种子和果实成熟时的生理生化变化；种子生理休眠的原因及打破方法。

教学难点：春化作用的机理；成花诱导机理；影响植物器官脱落的内外条件及器官脱落的调控。

第十章 植物的逆境生理

教学内容：抗性生理通论；植物的抗寒性；植物的抗旱性；植物的抗盐性。

教学要求：通过教学，使学生掌握逆境的概念、植物抗逆性的概念及类型，了解逆境的种类、逆境下植物的生理生化变化、生物膜与植物的抗逆性的关系、逆境蛋白与植物的抗逆性的关系，掌握渗透调节的概念，了解渗透调节物质以及渗透调节与植物的抗逆性的关系、植物激素与抗逆性的关系以及交叉适应与植物的抗逆性的关系；掌握寒害的概念、类型，了解冷害时植物的生理生化变化及冷害的机理；掌握冻害的概念及类型，理解冻害的机制；掌握抗寒锻炼的概念及低温时植物的适应性生理生化变化；理解提高植物抗寒性的措施；掌握干旱的概念及类型，了解干旱对植物生理过程的影响及干旱的机理，掌握植物的抗旱性的概念、抗旱类型，理解抗旱植物的形态特点、生理特点以及提高植物抗旱性的途径；掌握盐害及抗盐性的概念，了解盐分过多对植物的危害及抗盐机制，理解提高植物抗盐性的途径。

教学重点：低温对植物的伤害及其机制,抗寒锻炼过程中发生的适应性变化;干旱对植物的伤害及其机制,植物对干旱的适应性变化;盐分过多对植物的伤害及其机制,植物对盐害的适应性变化及抗盐性;渗透调节、交叉适应与植物的抗逆性的关系。

教学难点：植物的抗旱、抗寒及抗盐机制。

2、实验课教学内容与要求

实验是植物生理生化课程的重要组成部分，因此，学生应参加实验环节，了解植物生理的主要测试技术，在教师的指导下，独立操作，完成实验内容并用所学的知识，综合分析，写出实验报告，解释有关现象并讨论实验结果。

实验一 植物组织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。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。

实验内容：采用蒽酮比色法测定植物组织中可溶性糖的含量，用手持糖量计测定植物组织中可溶性固形物含量，比较两种方法的结果。

实验二 植物组织水势的测定——小液流法

实验目的与要求：掌握用小液流法测定植物组织水势的原理、方法以及注意事项，掌握渗透势的计算公式，了解测定水势的实际意义。

实验内容：采用小液流法测定植物叶组织水势，更好地理解水势的概念及判断水分流动方向的依据。

实验三 植物体内硝酸还原酶活性的测定——活体法

实验目的与要求：掌握活体法测定植物体内硝酸还原酶活性的实验原理及步骤，比较离体法与活体法的优缺点。

实验内容：学习活体法测定植物体内硝酸还原酶活性，了解测定硝酸还原酶活性的实际应用意义。

     实验四 植物光合速率的测定——改良半叶法

实验目的与要求：掌握改良半叶法的实验原理、操作步骤以及注意事项；计算出光合速率并与半叶法进行比较。

实验内容：用改良半叶法测定植物的光合速率，并与传统半叶法进行比较。了解光合产物的运输途径以及光合作用与作物产量的关系。

实验五 叶绿体色素的定性测定

实验目的与要求：学会叶绿体色素的提取、分离方法并掌握其原理，巩固有关叶绿素理化性质的知识，能够解释荧光现象产生的原因。

实验内容：用丙酮或乙醇等有机溶剂提取叶绿体色素，按纸层析的方法分离四种色素，并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。

实验六 植物呼吸速率的测定——广口瓶法

实验目的与要求：掌握广口瓶法测定呼吸速率的原理及实验步骤，了解呼吸速率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。

实验七 生长素类物质对小麦根芽生长的影响

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：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，验证生长素在低浓度时促进生长、高浓度时抑制生长的双重特性以及不同器官对生长素的敏感程度不同的特性。

实验八 种子生活力的快速测定——TTC法、BTB法和红墨水法

实验目的与要求：了解测定种子生活力的实践意义，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、红墨水法快速测定种子的生活力。

实验九 植物体内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指标的意义。

实验内容：用磺基水杨酸法提取植物组织中游离脯氨酸，在酸性条件下将其与茚三酮反应，测定其含量，比较盐培与水培条件下脯氨酸含量的差异。

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					1
第一章	植物细胞的化学基础 、结构与功能	8	2				10
第二章	植物的水分代谢	5	2				7
第三章	植物的矿质和氮素营养	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	同化物的运输与分配	4					4
第七章	植物生长物质	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、衰老和脱落生理	8					8
第十章	植物的逆境生理	3	2				5
	合计	52	18				70

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、推荐相应的参考书。

六、相关联的课程

1、先修课程：植物学、有机化学、无机及分析化学

2、后续课程：栽培学、土壤肥料学、遗传学、育种学、生物统计等

七、教材与教学参考书

1、推荐教材：植物生理生化，王三根主编，北京：中国农业出版社，2008；

2、教学参考书：

1）植物生理生化，孟繁静主编，北京：中国农业出版社，1995；

2）基础生物化学（第2版），郭蔼光主编，北京：高等教育出版社，2009；

3）植物生理学（第6版），潘瑞炽主编，北京：高等教育出版社，2008；

4）植物生理学，张继澍编，北京：高等教育出版社，2006；

5）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年。

八、考核

1、考核方式：闭卷

2、本课程的总成绩组成及结构比例：

期末总评成绩由两部分组成，即：平时成绩+期末考试成绩。其中，平时成绩占30％-40%；期末考试成绩占60%-70％。