《植物生理学》教学大纲 学时: 学分 面向专业:植物生产类本科各专业 实验学时:27 大纲执笔人:张元湖董新纯 大纲审定人:孟庆伟 说明 1、课程的性质、地位和任务 植物生理学是研究植物生命活动规律的科学。是生命科学主要学科之一,也是植物生产 类各专业的重要专业基础课。绿色植物的生命活动是地球上一切有机物质的根本来源,是太 阳能生物利用的主要途径,并为人类及其它生命活动提供了氧气。所以,高等绿色植物是植 物生理学研究的主要对象,其生命活动是它研究的核心问题和主要内容。在了解植物生命活 动的基本规律后对植物的生长发育进行有效地控制以满足人类的需求。 2、课程教学的基本要求 本大纲适用于植物生产类本科各专业。教学总时数为54学时(实验部分由植物生理实验 课开)。本课程宜安排在学生学完植物学、有机化学、生物化学等有关基础课程之后的第二 学年下学期,内容上注意与中学生物学和大学生物化学、农业化学等课程内容的衔接与分 工,避免不必要的重复。课程教学应力求使学生弄清基本概念,熟练掌握基本内容,了解 植物生命活动的复杂性和整体性。在要求学生掌握基本概念的基础上,应当结合各专业特 点,理论联系实践引导学生学会分析问题和解决问题,努力克服死记硬背个别名词概念和 条文的学习方法。教学方法上,应贯彻少而精、启发式和形象化原则,通过实物、挂图、 幻灯、录像、多媒体、课堂演示及课外实验等多种途径加深学生的印象,提高教学效果。 授课教师除应吃透教材内容外,还应广泛阅读有关参考材料、注意本学科的发展,随时修 改教材中业已过时的内容。并及时介绍生命科学的一些重要进展 课堂教学中以李德全、高辉远主编的《植物生理学》(中国农业科技出版社,2004)为中 文主要教材,以Taiz和 Zeiger主编的“ Plant Physiology-2nded"(1998)为英文版主教材 以李合生、孟庆伟等编著的《现代植物生理学》(高等教育出版社,2002),王忠主编的《植 物生理学》(中国农业出版社,2001)和潘瑞炽、董愚得编著的《植物生理学》第四版(高等 教育出版社,2001年)为参考教材,按照本大纲的内容进行教学。 3、课程教学改革 近年来,国内外出版的植物生理学教材共同的特点是将植物生理与分子生物学、信号 转导等内容引入了教材中,增加3学时 二、大纲内容 绪论(1学时) 植物生理学的定义:研究植物生命活动规律的科学。植物生命活动的概念,营养与代 谢,生长与发育,适应与变异。植物生理学的重要内容。植物生理学的任务,了解植物和 利用植物。植物生理学为农业生产服务,为我国农业现代化服务。植物生理学的学习方法 辩证唯物主义的观点,实践的观点,进化的观点。结合教学对学生提出具体的要求
《植物生理学》教学大纲 学时：54 学分：3 面向专业：植物生产类本科各专业 实验学时：27 大纲执笔人：张元湖 董新纯 大纲审定人：孟庆伟 一、说明 1、 课程的性质、地位和任务 植物生理学是研究植物生命活动规律的科学。是生命科学主要学科之一，也是植物生产 类各专业的重要专业基础课。绿色植物的生命活动是地球上一切有机物质的根本来源，是太 阳能生物利用的主要途径，并为人类及其它生命活动提供了氧气。所以，高等绿色植物是植 物生理学研究的主要对象，其生命活动是它研究的核心问题和主要内容。在了解植物生命活 动的基本规律后对植物的生长发育进行有效地控制以满足人类的需求。 2、 课程教学的基本要求 本大纲适用于植物生产类本科各专业。教学总时数为 54 学时(实验部分由植物生理实验 课开)。本课程宜安排在学生学完植物学、有机化学、生物化学等有关基础课程之后的第二 学年下学期，内容上注意与中学生物学和大学生物化学、农业化学等课程内容的衔接与分 工，避免不必要的重复。课程教学应力求使学生弄清基本概念，熟练掌握基本内容，了解 植物生命活动的复杂性和整体性。在要求学生掌握基本概念的基础上，应当结合各专业特 点，理论联系实践引导学生学会分析问题和解决问题，努力克服死记硬背个别名词概念和 条文的学习方法。教学方法上，应贯彻少而精、启发式和形象化原则，通过实物、挂图、 幻灯、录像、多媒体、课堂演示及课外实验等多种途径加深学生的印象，提高教学效果。 授课教师除应吃透教材内容外，还应广泛阅读有关参考材料、注意本学科的发展，随时修 改教材中业已过时的内容。并及时介绍生命科学的一些重要进展。 课堂教学中以李德全、高辉远主编的《植物生理学》(中国农业科技出版社，2004)为中 文主要教材，以 Taiz 和 Zeiger 主编的“Plant Physiology－2nd ed”(1998)为英文版主教材； 以李合生、孟庆伟等编著的《现代植物生理学》（高等教育出版社，2002），王忠主编的《植 物生理学》(中国农业出版社，2001)和潘瑞炽、董愚得编著的《植物生理学》第四版(高等 教育出版社，2001 年)为参考教材，按照本大纲的内容进行教学。 3、 课程教学改革 近年来，国内外出版的植物生理学教材共同的特点是将植物生理与分子生物学、信号 转导等内容引入了教材中，增加 3 学时。 二、大纲内容 绪论（1 学时） 植物生理学的定义：研究植物生命活动规律的科学。植物生命活动的概念，营养与代 谢，生长与发育，适应与变异。植物生理学的重要内容。植物生理学的任务，了解植物和 利用植物。植物生理学为农业生产服务，为我国农业现代化服务。植物生理学的学习方法： 辩证唯物主义的观点，实践的观点，进化的观点。结合教学对学生提出具体的要求
第一章:植物的水分代谢(6学时) 第一节:水在植物生命活动中的重要性 水对植物生命活动及在农业生产中的重要性。水是宝贵的自然资源;水资源的匮乏与 水质保护。植物水分代谢的概念,水的吸收、运转与散失;研究植物水分生理的意义。水 在植物体内的存在状态:自由水、束缚水及其与生命活动的关系。水的生理作用 第二节:植物细胞对水分的吸收 吸涨作用,吸水的重要方式。水势的物理化学概念;扩散与渗透;植物细胞是一个渗 透系统;植物细胞水势的组成及其相互关系;细胞间水分的移动。水势与“土壤一植物- 大气连续系统”的概念。植物体水分平衡 第三节:植物根系对水分的吸收 根系吸水的主要部位,根系吸水的动力,主动吸水的动力一一根压及其产生的机理 被动吸水的动力一蒸腾拉力。影响吸水的外界条件 第四节:植物的燕腾作用 蒸腾作用的概念及其生理意义;蒸腾作用的表示方法。蒸腾作用的方式一一气孔蒸腾 与角质蒸腾。蒸腾作用的气孔调节,小孔扩散作用;气孔运动的机理,淀粉一一糖互变学 说,钾离子学说和苹果酸代谢学说;膜片钳技术;细胞骨架与气孔运动。影响气孔运动的 因素。蒸腾作用的途径,蒸腾作用动力与阻力的分析。影响蒸腾的外界条件及内部因素; 蒸腾作用的人工调节。 第五节:植物体内水分的向上运输 植物体内水分的运输,水分运输的途径与速度,共质体运输与质外体运输。水分沿导 管上升的动力,内聚力学说 第六节合理灌溉的生理基础 合理灌溉的生理基础。合理灌溉増产的原因。水分利用效率机作物的需水规律。合理 灌溉的指标。节水灌溉:喷灌与滴灌及其效益。节水农业与早作农业 本章重点、难点:1.水势及植物细胞对水分的吸收 2.根压及其产生的机理 3.气孔运动的机理 建议教学方法:贯彻少而精、启发式和形象化原则,通过幻灯、录像、多媒体等途径 加深学生的印象,提高教学效果。 思考题:1.利用质璧分离现象可以解决哪些问题 2.简述气孔开闭的机理。 3.植物主动吸水的机理 第二章植物的矿质营养(5学时) 第一节:植物必需的矿质元素。 植物体内的元素,植物的必需的矿质元素和确定方法,植物必需元素的生理功能及缺 症,植物缺素的诊断,植物的有益元素和有害元素。必需元素的意义。 第二节:植物体对矿质元素的吸收及运转
第一章：植物的水分代谢（6 学时） 第一节：水在植物生命活动中的重要性 水对植物生命活动及在农业生产中的重要性。 水是宝贵的自然资源；水资源的匮乏与 水质保护。植物水分代谢的概念，水的吸收、运转与散失；研究植物水分生理的意义。水 在植物体内的存在状态：自由水、束缚水及其与生命活动的关系。水的生理作用。 第二节：植物细胞对水分的吸收 吸涨作用，吸水的重要方式。水势的物理化学概念；扩散与渗透；植物细胞是一个渗 透系统；植物细胞水势的组成及其相互关系；细胞间水分的移动。水势与“土壤一植物一 大气连续系统”的概念。植物体水分平衡。 第三节：植物根系对水分的吸收 根系吸水的主要部位，根系吸水的动力，主动吸水的动力一一根压及其产生的机理； 被动吸水的动力一蒸腾拉力。影响吸水的外界条件。 第四节：植物的蒸腾作用 蒸腾作用的概念及其生理意义；蒸腾作用的表示方法。蒸腾作用的方式一一气孔蒸腾 与角质蒸腾。蒸腾作用的气孔调节，小孔扩散作用；气孔运动的机理，淀粉一一糖互变学 说，钾离子学说和苹果酸代谢学说；膜片钳技术；细胞骨架与气孔运动。影响气孔运动的 因素。蒸腾作用的途径，蒸腾作用动力与阻力的分析。影响蒸腾的外界条件及内部因素； 蒸腾作用的人工调节。 第五节：植物体内水分的向上运输 植物体内水分的运输，水分运输的途径与速度，共质体运输与质外体运输。水分沿导 管上升的动力，内聚力学说。 第六节 合理灌溉的生理基础 合理灌溉的生理基础。合理灌溉增产的原因。水分利用效率机作物的需水规律。合理 灌溉的指标。节水灌溉：喷灌与滴灌及其效益。节水农业与早作农业。 本章重点、难点：1．水势及植物细胞对水分的吸收 2．根压及其产生的机理 3．气孔运动的机理 建议教学方法：贯彻少而精、启发式和形象化原则，通过幻灯、录像、多媒体等途径 加深学生的印象，提高教学效果。 思考题：1．利用质壁分离现象可以解决哪些问题？ 2．简述气孔开闭的机理。 3．植物主动吸水的机理。 第二章 植物的矿质营养（5 学时） 第一节：植物必需的矿质元素。 植物体内的元素，植物的必需的矿质元素和确定方法，植物必需元素的生理功能及缺 素症，植物缺素的诊断，植物的有益元素和有害元素。必需元素的意义。 第二节：植物体对矿质元素的吸收及运转
根系吸收矿质元素的特点,植物细胞膜与离子跨膜运转,离子跨细胞膜的运输机制 第三节:植物根系吸收矿质元素的过程 根系吸收矿质元素的区域,根系吸收矿质元素的过程,影响根系吸收矿质元素的因素, 植物地上部对矿质元素的吸收,矿质元素在植物体内的运输与分配 第四节:植物的氮素同化 植物的氮源,硝酸盐的还原,亚硝酸的还原,氨态氮的同化。 第五节:合理施肥的生理基础 施肥增产的生理原因一一改善光合性能、调节有机营养、改善生态条件。作物的需肥规 律。合理施肥的指标。提高肥效的措施 本章重点、难点:1.植物细胞对矿质元素的主动吸收 2.植物吸收矿质元素的特点 3.硝酸盐的还原 建议教学方法:贯彻少而精、启发式和形象化原则,通过幻灯、录像、多媒体等途径 加深学生的印象,提高教学效果。 思考题:1.植物细胞吸收矿质元素的方式有哪些? 2.设计两个实验,证明根系吸收矿质元素是主动的生理过程。 3.简述植物吸收矿质元素的特点 第三章植物的光合作用(12学时 光合作用的概念及其重要性。光合作用的早期研究。 第一节:叶绿体和叶绿体色素 叶绿体的结构及成分。叶绿体色素的种类、化学结构及其在叶绿体内的排列。叶绿体色 素的光学特性一一吸收光谱、荧光与磷光现象。叶绿素的生物合成,影响叶绿素形成的条件。 第二节:光合作用的机理 光合作用机理概述。光反应和暗反应的概念及发现。光合作用的三大步骤一一光能的吸 收与运转、电子传递与光合磷酸化、碳的同化。光合作用中能量和物质的转变。 原初反应的性质、特点及其反应方程,光合作用单位的概念。电子传递与光合磷酸化 两个光系统的发现与特点,希尔反应与氧的释放,光合链(Z链)与电子传递,光合磷酸化作 用及其类型,同化力的形成,ATP酶。 CO2的同化、C3途径、C4途径、景天酸代谢(CAM途径)、光合作用的产物。 第三节:光呼吸 光呼吸及其测定方法。光呼吸的生化历程,C2循环。光呼吸的生物学意义。C3、C4与 CAM植物光合作用的比较:叶片解剖结构、碳同化效率、光呼吸、水分利用效率。C4与CAM 植物的适应意义,C3-C4中间型植物。 第四节:影响光合作用的因素 外界条件对光合速率的影响。光强与光合速率,需光量曲线(光一光合曲线),光补偿点 与光饱和点。阳性植物与阴性植物。光质对光合作用的影响。CO2及O2浓度与光合速率
根系吸收矿质元素的特点，植物细胞膜与离子跨膜运转，离子跨细胞膜的运输机制。 第三节：植物根系吸收矿质元素的过程 根系吸收矿质元素的区域，根系吸收矿质元素的过程，影响根系吸收矿质元素的因素， 植物地上部对矿质元素的吸收，矿质元素在植物体内的运输与分配。 第四节：植物的氮素同化 植物的氮源，硝酸盐的还原，亚硝酸的还原，氨态氮的同化。 第五节：合理施肥的生理基础 施肥增产的生理原因一一改善光合性能、调节有机营养、改善生态条件。作物的需肥规 律。合理施肥的指标。提高肥效的措施。 本章重点、难点：1．植物细胞对矿质元素的主动吸收 2．植物吸收矿质元素的特点 3．硝酸盐的还原 建议教学方法：贯彻少而精、启发式和形象化原则，通过幻灯、录像、多媒体等途径 加深学生的印象，提高教学效果。 思考题：1．植物细胞吸收矿质元素的方式有哪些？ 2．设计两个实验，证明根系吸收矿质元素是主动的生理过程。 3．简述植物吸收矿质元素的特点。 第三章 植物的光合作用（12 学时） 光合作用的概念及其重要性。光合作用的早期研究。 第一节：叶绿体和叶绿体色素 叶绿体的结构及成分。叶绿体色素的种类、化学结构及其在叶绿体内的排列。叶绿体色 素的光学特性一一吸收光谱、荧光与磷光现象。叶绿素的生物合成，影响叶绿素形成的条件。 第二节：光合作用的机理 光合作用机理概述。光反应和暗反应的概念及发现。光合作用的三大步骤一一光能的吸 收与运转、电子传递与光合磷酸化、碳的同化。光合作用中能量和物质的转变。 原初反应的性质、特点及其反应方程，光合作用单位的概念。电子传递与光合磷酸化， 两个光系统的发现与特点，希尔反应与氧的释放，光合链(Z 链)与电子传递，光合磷酸化作 用及其类型，同化力的形成，ATP 酶。 CO2的同化、C3途径、C4途径、景天酸代谢(CAM途径)、光合作用的产物。 第三节：光呼吸 光呼吸及其测定方法。光呼吸的生化历程，C2循环。光呼吸的生物学意义。C3、C4与 CAM植物光合作用的比较：叶片解剖结构、碳同化效率、光呼吸、水分利用效率。C4与CAM 植物的适应意义，C3—C4中间型植物。 第四节：影响光合作用的因素 外界条件对光合速率的影响。光强与光合速率，需光量曲线(光一光合曲线)，光补偿点 与光饱和点。阳性植物与阴性植物。光质对光合作用的影响。C02及O2浓度与光合速率
CO2饱和点和CO2补偿点,CO2扩散阻力的分析,光合作用的气孔限制与非气孔限制。温度、 矿质元素、水分状况对光合速率的影响。不同外界因素的相互作用,利用限制因子的概念 分析光合作用与外界环境条件的关系。光合日变化及光合午休。光抑制与破坏防御及影响 因素 第五节:光合作用与作物生产 植物对光能的利用。光能利用率的概念及其计算,光能利用率的理论值与农业生产中的 实际值。光能利用率低的原因。改善光合性能是提高光能利用率增加产量的根本途径,作物 光合性能的概念,光合性能分析 本章重点、难点:1.光合作用的机理 2.外界条件对光合速率的影响 3.C3、C4与CAM植物光合作用的比较 建议教学方法:贯彻少而精、启发式和形象化原则,通过幻灯、录像、多媒体等途径 加深学生的印象,提高教学效果。 思考题:1.光合作用的全过程大致分为哪三大步骤? 2.光合磷酸化有几个类型?其电子传递有什么特点? 3.C4植物比C植物哪个光呼吸低?是什么原因造成的? 第四章植物的呼吸作用(2学时) 第一节:呼吸作用概述 呼吸作用的概念及其生理意义。 第六节:影响呼吸作用的内外因素 第七节:呼吸作用与农业生产 与作物栽培、粮食及果疏等农产品贮藏,与作物抗病的关系。 本章重点、难点:1.果实呼吸跃变 2.外界条件对呼吸速率的影响 建议教学方法:贯彻少而精、启发式和形象化原则,通过幻灯、录像、多媒体等途径 加深学生的印象,提高教学效果 思考题:1.果实呼吸跃变的原因是什么?果实贮藏过程中可以采取哪些措施来调节呼 吸跃变? 2.外界条件对呼吸速率的影响 第五章植物体内同化物的运输分配及信号转导(6学时) 第一节:有机物运输的概况 植物体内有机物的运输与分配,运输的途径、方向、速度与形式。 第二节:有机物运输的机理 有机物在源端的装载,有机物在库端的卸出,有机物运输的动力。压力流动学说:收 缩蛋白学说;细胞质泵动学说。 第三节:有机物的分配
CO2饱和点和CO2补偿点，CO2扩散阻力的分析，光合作用的气孔限制与非气孔限制。温度、 矿质元素、水分状况对光合速率的影响。不同外界因素的相互作用，利用限制因子的概念 分析光合作用与外界环境条件的关系。光合日变化及光合午休。光抑制与破坏防御及影响 因素。 第五节：光合作用与作物生产 植物对光能的利用。光能利用率的概念及其计算，光能利用率的理论值与农业生产中的 实际值。光能利用率低的原因。改善光合性能是提高光能利用率增加产量的根本途径，作物 光合性能的概念，光合性能分析。 本章重点、难点：1．光合作用的机理 2．外界条件对光合速率的影响 3．C3、C4与CAM植物光合作用的比较 建议教学方法：贯彻少而精、启发式和形象化原则，通过幻灯、录像、多媒体等途径 加深学生的印象，提高教学效果。 思考题：1．光合作用的全过程大致分为哪三大步骤? 2．光合磷酸化有几个类型?其电子传递有什么特点? 3．C4植物比C3植物哪个光呼吸低?是什么原因造成的？ 第四章 植物的呼吸作用（2 学时） 第一节：呼吸作用概述 呼吸作用的概念及其生理意义。 第六节：影响呼吸作用的内外因素 第七节：呼吸作用与农业生产 与作物栽培、粮食及果疏等农产品贮藏，与作物抗病的关系。 本章重点、难点：1．果实呼吸跃变 2．外界条件对呼吸速率的影响 建议教学方法：贯彻少而精、启发式和形象化原则，通过幻灯、录像、多媒体等途径 加深学生的印象，提高教学效果。 思考题：1．果实呼吸跃变的原因是什么？果实贮藏过程中可以采取哪些措施来调节呼 吸跃变？ 2．外界条件对呼吸速率的影响 第五章 植物体内同化物的运输分配及信号转导 (6 学时) 第一节：有机物运输的概况 植物体内有机物的运输与分配，运输的途径、方向、速度与形式。 第二节：有机物运输的机理 有机物在源端的装载，有机物在库端的卸出，有机物运输的动力。压力流动学说；收 缩蛋白学说；细胞质泵动学说。 第三节：有机物的分配
有机物的分配的方向、特点,生长中心及其转移,“源”与“库”的概念及其相互关系。 影响有机物分配的内部因素,有机物分配与产量形成。 第四节:有机物运输与分配的调控 影响有机物运输与分配的因素及调控。代谢调节,激素调节,环境因素对同化物运输 的影响。 第五节:植物体内的信号转导 细胞信号转导的概念,参与细胞信号转导的主要因子。化学信号,物理信号,胞间信 号的传递。受体,光信号受体、激素受体、植物细胞受体样激酶,受体与信号的感受:G蛋 白。钙信号系统,肌醇磷脂信号系统,环核苷酸信号系统,蛋白质的磷酸化与去磷酸化。 本章重点、难点:1.有机物在源端的装载机理 2.压力流动学说 3.“源”与“库”的概念及其相互关系 4.跨膜信号的转换 胞内信号转导 建议教学方法:贯彻少而精、启发式和形象化原则,通过幻灯、录像、多媒体等途径 加深学生的印象,提高教学效果。 思考题:1.有机物质是如何装入韧皮部的? 2.何谓压力流动学说?实验依据是什么? 3.有机物质的分配与产量的关系如何? 4.G蛋白参与的细胞信号转导的作用机制 5.胞内信号转导因子的作用机制 第六章:植物生长物质(5学时) 植物生长物质、植物激素、植物生长调节剂的概念,植物激素的作用特点。 第一节:生长素类 生长素的发现与生物鉴定,生长素在植物体内的分布、运输、合成和代谢,生长素的 生理效应与作用机理,人工合成的类似生长素物质及其作用 第二节:赤霉素类 赤霉素的发现、结构和分布,赤霉素的生物合成和代谢,赤霉素的生理效应、作用机 理及在生产中的应用。 第三节:细胞分裂素类 细胞分裂的发现、结构与分布,细胞分裂素的作用方式,细胞分裂素的生物合成与代 谢,细胞分裂素的生理作用和应用。 第四节:脱落酸 脱落酸的发现、结构与分布,脱落酸的作用方式,脱落酸的生物合成与代谢,脱落酸 的生理功能和应用。 第五节:乙烯
有机物的分配的方向、特点，生长中心及其转移，“源”与“库”的概念及其相互关系。 影响有机物分配的内部因素，有机物分配与产量形成。 第四节：有机物运输与分配的调控 影响有机物运输与分配的因素及调控。代谢调节，激素调节，环境因素对同化物运输 的影响。 第五节： 植物体内的信号转导 细胞信号转导的概念，参与细胞信号转导的主要因子。化学信号，物理信号，胞间信 号的传递。受体，光信号受体、激素受体、植物细胞受体样激酶，受体与信号的感受；G 蛋 白。钙信号系统，肌醇磷脂信号系统，环核苷酸信号系统，蛋白质的磷酸化与去磷酸化。 本章重点、难点：1．有机物在源端的装载机理 2．压力流动学说 3．“源”与“库”的概念及其相互关系 4．跨膜信号的转换 5．胞内信号转导 建议教学方法：贯彻少而精、启发式和形象化原则，通过幻灯、录像、多媒体等途径 加深学生的印象，提高教学效果。 思考题：1．有机物质是如何装入韧皮部的？ 2．何谓压力流动学说？实验依据是什么？ 3．有机物质的分配与产量的关系如何？ 4．G 蛋白参与的细胞信号转导的作用机制 5．胞内信号转导因子的作用机制 第六章：植物生长物质（5 学时） 植物生长物质、植物激素、植物生长调节剂的概念，植物激素的作用特点。 第一节：生长素类 生长素的发现与生物鉴定，生长素在植物体内的分布、运输、合成和代谢，生长素的 生理效应与作用机理，人工合成的类似生长素物质及其作用。 第二节：赤霉素类 赤霉素的发现、结构和分布，赤霉素的生物合成和代谢，赤霉素的生理效应、作用机 理及在生产中的应用。 第三节：细胞分裂素类 细胞分裂的发现、结构与分布，细胞分裂素的作用方式，细胞分裂素的生物合成与代 谢，细胞分裂素的生理作用和应用。 第四节：脱落酸 脱落酸的发现、结构与分布，脱落酸的作用方式，脱落酸的生物合成与代谢，脱落酸 的生理功能和应用。 第五节：乙烯