《植物生理学实验》课程教学大纲
课程代码：
课程负责人：李家儒
课程中文名称:植物生理学实验
课程英文名称： Plant Physiology
课程类别：选修
课程学分数：2
课程学时数：36
授课对象：三年级本科生
本课程的前导课程：细胞生物学实验，生物化学实验
一、 教学目的
1.系统进行植物生理学实验基本技能训练，通过植物生理学实验课程教学，进一步加深学生对植物生理学理论的理解；
2．通过综合性、设计性实验与业余科研的形式，逐步培养学生：批判性与创造性的思维能力；提出、分析、解决和评价问题的能力；团队合作精神；有效交流沟通技能；
3．在强调基本技能培养的同时，进一步加强学生创新意识和创造能力的培养。
二、 教学要求
通过基本技能训练要求学生熟练掌握植物生理学实验的基本实验操作技能；通过综合性、设计性实验与自选实验，使学生受到严格、系统的科学训练，进一步强化和提高学生创新意识和创造能力。
综合性、设计性实验部分教学的重点是学生创新意识和能力培养，重视但不强调课题的创新性。
在教学过程中坚持以学生为中心、教师为主导，教师在教学过程中起启发、引导、激励和评价的作用，注重激励和发挥学生的主动性和创造性，加速实现从单向知识传授的验证性实验课程教学模式向关注创新性教育的研究型实验课程教学模式转变。
三、 课程内容与学时分配
课程内容与学时分配表
内 容 |
学 时 |
植物组织自由水和束缚水含量的测定 |
4 |
小液流法测定植物组织水势 |
4 |
植物组织中丙二醛含量的测定 |
4 |
植物抗逆性测定(电导仪法) |
4 |
微量定容测压法测定植物呼吸速率 |
4 |
不同类型植物光合作用速率的测定 |
4 |
8 |
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从选修植物生理学课程的同学中，按照自愿的原则，每班成立若干个植物生理学业余科研小组（每组2－3人），在教师指导下，由各小组自行选定合适的研究课题进行实验研究或加入相关教师科研课题组。 推荐课题： 1、薯蓣皂苷对植物侧根发生的影响； 2、植物开花时间控制； 3、植物性别差异研究； 4、蜜源植物对蜂蜜品质的影响； 5、神农架特色药用植物研究。 要求： 1． 系统查阅相关文献，分析相关研究背景，提交研究方案 2． 按双向选择原则，成立若干业余科研小组，从2008年春季开始进行课题研究 |
4（只包含研究背景分析与实验方案制定时间，不含研究时间） |
第一部分 基本技能训练
实验一 植物组织自由水和束缚水含量的测定
[目的要求]
通过植物组织自由水和束缚水含量的测定，进一步加深学生对植物体内水分存在状态、含水量与植物生命活动的关系，熟悉阿贝折射仪的使用。
[实验原理]
自由水未被细胞原生质体颗粒吸附可以自由移动、蒸发和结冰，也可以作为溶剂；束缚水则被细胞原生质胶体颗粒吸附而不易移动，因而不易蒸发和结冰，不能作为溶剂，也不易被溶质夺取。基于上述特点以及水分依据水势差而移动的原理，将植物组织浸入高浓度（低水势）的糖溶液中一定时间后，自由水可全部扩散到糖液中，组织中便留下束缚水。自由水扩散到糖液后（相当于增加了溶液中的溶剂）便增加了糖液的重量，同时降低了糖液的浓度。测定此降低了的糖液的浓度，再根据原先已知的高浓度糖液的浓度及重量，可求出浓度降低了的糖液的重量。用浓度降低了的糖液的重量减去原来高浓度糖液的重量即为植物组织中的自由水的重量（即扩散到高浓度糖液中的水的质量）。最后用同样的植物组织的总含水量减去此自由水的含量即为植物组织中束缚水的含量。
植物体内自由水和束缚水含量及其比值常与植物的生长及抗性由密切关系。自由水含量较多时，代谢活动较强，生长速度也较快，但抗性往往降低；而束缚水含量多时，则情况相反。所以自由水与束缚水含量是植物抗性生理的一个指标。
[实验内容]
1．植物组织总含水量的测定
2．植物组织自由水含量的测定
3．植物组织中束缚水含量的计算
[实验材料和用品]
1．材料
新鲜植物叶片或其他植物材料。
2．仪器与用具
阿贝折射仪，天平（感量0.1mg和0.1g），烘箱，干燥器，称量瓶，打孔器，烧杯，瓷盘，量筒。
3．试剂
重量百分浓度为30%～35%的蔗糖溶液。
实验二 小液流法测定植物组织水势
[目的要求]
利用简单实验方法及仪器辅助测定植物组织水势，进一步加深对植物水势理论意义的认识和理解。
[实验原理]
将植物组织分别放在一系列浓度递增的溶液中，当找到某一浓度的溶液与植物组织之间水分保持动态平衡时，则可认为此植物组织的水势等于该溶液的渗透势（溶质势）。因溶液的浓度是已知的，可根据公式算出其渗透压，取其负值，为溶液的渗透势（Ψw）（water potential）。
Ψw =ΨΠ =-P =-CRT
[实验内容]
小液流法测定植物组织水势
[实验材料和用品]
1材料
小白菜或其他作物叶片。
2仪器与用具
带塞青霉素小瓶，带有橡皮管的注射针头，镊子，打孔器，培养皿。
3试剂：0.05mol/L、0.10mol/L、0.15mol/L、0.20mol/L、0.25mol/L、0.3mol/L蔗糖溶液；甲烯蓝或次甲基兰。
实验三 植物组织中丙二醛含量的测定
[目的要求]
熟练掌握植物组织中丙二醛含量的测定方法，进一步认识逆境胁迫与植物膜脂过氧化作用的关系。
[实验原理]
植物器官衰老时，或在逆境条件下，往往发生膜脂过氧化作用，丙二醛（malondialdehyde, MDA）是其产物之一，通常利用它作为脂质过氧化指标，表示细胞膜脂过氧化程度和植物对逆境条件反应的强弱。
MDA在高温、酸性条件下与硫代巴比妥酸（TBA）反应，形成在532nm波长处有最大光吸收的有色三甲基复合物，该复合物的吸光系数为155[mmol/(L·cm)]，并且在600nm波长处有最小光吸收。可按公式
A532－A600＝155000×C×L （1）
算出MDA浓度C（
），进一步算出单位重量鲜组织中MDA含量C（）。式中A532和A600分别表示532nm和600nm波长处的吸光度值。L为比色杯厚度（cm）。
需要指出的是，植物组织中糖类物质对MDA－TBA反应有干扰作用。为消除这种干扰，经试验，可用下列公式消除由蔗糖引起的误差。
（2）
式中A450、A532、A600分别代表450nm、532nm和600nm波长下的吸光度值。用公式（2）可直接求得植物样品提取液中MDA的浓度，进一步算出其在植物组织中的含量。
[实验内容]
逆境条件下植物细胞膜脂过氧化作用
[实验材料和用品]
1. 实验材料 受干旱、高温、低温等逆境胁迫的植物叶片或衰老的植物器官。
2．仪器用具：紫外可见分光光度计；离心机；电子天平；10ml离心管；研钵；试管；加样器或刻度吸管；剪刀。
3．试剂：10%三氯乙酸（TCA）；0.6%硫代巴比妥酸；石英砂。
实验四 植物抗逆性测定(电导仪法)
[目的要求]
进一步理解和认识逆境胁迫对植物细胞膜透性的影响，了解电导法在植物逆境生理与抗性育种研究中的应用范围。
[实验原理]
植物细胞膜对维持细胞的微环境和正常的代谢起着重要的作用。在正常情况下，细胞膜对物质具有选择透性能力。当植物收到逆境影响时，如高温或低温，干旱、盐渍、病原菌侵染后，细胞膜遭到破坏，膜透性增大，从而使细胞内的电解质外渗，以至植物细胞浸提液的电导率增大。膜透性增大的程度与逆境胁迫强度有关，因此，电导法目前已成为作物抗性栽培、育种上鉴定植物抗逆性强弱的一个精确而实用的方法。
[实验内容]
不宜温度对植物的伤害。
[实验材料和用品]
1．材料：小麦、女贞等植物叶片。
2．电导仪，天平，温箱，真空干燥器，抽气机，恒温水浴锅，注射器。
3．试剂：NaCl溶液
实验五 微量定容测压法测定植物呼吸速率
[目的要求]
1． 进一步加强学生对呼吸速率及呼吸作用的理解
2． 熟练掌握植物呼吸速率的经典与现代测定技术
3． 培养学生因地制宜，巧妙利用简单仪器解决复杂科学问题的意识与能
力，充分认识科学研究中，研究手段与创新思想的关系，进一步强化学生对创新思维的重要性认识。
[实验原理]
在固定体积并保持恒温的密闭系统中，气体产生或消失的总量，可以利用气体定律计算求得。微量定容测压法是经典的植物呼吸速率测定方法。
[实验内容]
微量定容测压法测定植物呼吸速率
[实验材料和用品]
1． 材料
已萌发的小麦、水稻种子，盆栽植物材料
2．仪器用具
Warburg呼吸计（微量呼吸检压计），移液管，量筒，小镊子，称量瓶，橡皮筋数根，吸水纸
3．试剂
20％KOH、凡士林、Brodie氏溶液等。
实验六 不同类型植物光合作用速率的测定
[目的要求]
进一步加深对C3、C4、CAM植物光合作用的认识
[实验原理]
不同气体分子对红外线辐射能量的吸收不同。在特性波长（4.26μm）下，CO2气体吸收红外线辐射量与CO2气体的浓度呈线性关系。使用4.26μm红外线吸收峰波长的能量作为红外辐射能量。只要测得透过红外光能量（E）的大小，即可知CO2气体浓度。
[实验内容]
[实验材料和用品]
1. 若干种 C3、C4、CAM植物
2. TPS-1光合作用测定系统
实验七 薯蓣皂苷对绿豆侧根发生的影响
[目的要求]
本实验为设计性实验示范。通过本项“薯蓣皂苷对绿豆侧根发生的影响”实验，使学生熟悉科学研究工作的一般过程，对科学研究的严肃性、艰巨性和艺术性有所了解。
[实验原理]
薯蓣皂素是合成甾体激素的理想原料。薯蓣皂苷存在于薯蓣属植物根状茎中。以前认为植物次生代谢代谢产物为末端代谢产物，薯蓣皂苷对植物生长发育有何影响，鲜有研究。
[实验内容]
探索薯蓣皂苷对植物侧根发生的影响
[实验材料和用品]
1.绿豆种子，黄砂， 0.1%的薯蓣皂苷溶液，1‰升汞，蒸馏水，磷酸缓冲液（pH7.0，0.2mol/L）, 石英砂，考马斯亮蓝G-250 溶液,10ul/ml标准牛血清蛋白。
2.直尺，培养盒，10ml量筒，100ml量筒，50ml烧杯， 250ml烧杯，研钵，分光光度计，离心机。
第二部分 综合设计性实验
[目的]
通过综合性、设计性实验的形式，逐步培养学生：批判性与创造性的思维能力；提出、分析、解决和评价问题的能力；团队合作精神；有效交流沟通技能。
[要求]
按照自愿的原则，每班成立若干个植物生理学业余科研小组（每组2－3人），在教师指导下，由各小组自行选定合适的研究课题进行实验研究或加入相关教师科研课题组。
推荐课题：
1、薯蓣皂苷对植物侧根发生的影响；
2、植物开花时间控制；
3、植物性别差异研究；
4、蜜源植物对蜂蜜品质的影响；
5、神农架特色药用植物研究。
要求：
1．系统查阅相关文献，分析相关研究背景，实验设计方案
该项工作作为《植物生理学》理论课作业布置给学生，提前进行；
2．实验设计方案经课堂评议、讨论、完善后，形成研究方案；
3．按双向选择原则，成立若干业余科研小组，从2008年春季开始进行课题研究
四、教材与参考书
教 材：自编教材
参考书：
[1] 中国科学院上海植物生理研究所上海市植物生理学会编，现代植物生理学实验指南，科学出版社出版社，1999
[2] 张志良，瞿伟菁，植物生理学实验指导（第三版），高等教育出版社，2003
五、考核方式
成绩评定以实验报告和研究报告（论文）为依据，同时体现学生的实际动手能力和创新意识水平。