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《植物生理学》课程教学大纲课程名称：植物生理学课程类别：专业选修课适用专业：生物技术考核方式：考试总学时、学分：32学时 2 学分其中实验学时：0 学时一、课程教学目的《植物生理学》是生物技术专业四年制本科学生开设的一门专业必修课，内容主要是讲授植物生命活动的基本代谢生理（包括物质代谢和能量代谢）、生长发育生理以及对不良环境的反应。
通过本课程的学习，使学生对植物生命活动的基本规律要有全面、系统的认识，并能运用所学植物生理学的知识去观察、解释和分析自然界中有关植物生命活动的现象，明确植物生理学研究的内容和任务，了解植物生理学发展简史，掌握本学科发展的前沿动态和特点以及有效的学习方法。
通过本课程的学习，为本专业学生的继续深造及将来的教育教学、科研和生产实践打下坚实的基础。
通过本课程的学习，使学生具备以下素质和能力：1. 通过植物生理学理论课的学习，具备绿色发展的意识、平衡施肥和环境保护等意识。
2. 应用植物生理学的相关知识和技术，发展现代农业、现代园林、设施农业、现代植物工厂、现代植物制药厂等的创新意识和创新能力。
3. 掌握植物生理学的基本理论，获得相关的教育教学能力，能够运用相关知识服务于中小学教育工作或进一步的科研工作及解决实际生活、生产中的植物生理学涉及的相关问题的能力。
4. 通过小组讨论和合作研究，掌握相关知识资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关专业知识信息的基本方法，具有及时了解本学科前沿发展动态的能力；具备批判性思维、终生学习意识等。
二、课程教学要求通过学生学习，要求掌握植物的水分代谢、矿质营养、光合作用、有机物运输、植物激素、光的形态建成、植物的营养生长期与生殖生长的生理、植物的成熟与衰老生理，以及对多种逆境的抗性生理和抗病生理等的基本概念与机理机制。
三、先修课程无机及分析化学、有机化学、植物学、生物化学、细胞生物学等。
四、课程教学重、难点课程重点：植物水分生理、矿质营养、光合作用、植物激素、抗逆生理通论。
植物生理学电子教案第一章：植物细胞的结构和功能1.1 植物细胞的基本结构细胞壁细胞膜细胞质细胞核1.2 植物细胞的特殊结构叶绿体液泡中心体质体1.3 植物细胞的生理功能细胞膜的功能细胞核的功能叶绿体的功能液泡的功能第二章：植物的生长和发育2.1 植物生长的基本过程细胞分裂细胞伸长细胞分化种子发芽幼苗生长成熟植物2.3 植物生长的环境因素光照温度水分养分第三章：植物的营养吸收和运输3.1 植物的营养需求水分养分（氮、磷、钾等）光照温度3.2 植物的营养吸收根系吸收叶片吸收3.3 植物的营养运输维管束的运输系统韧皮部的运输系统第四章：植物的生殖和繁殖有性生殖无性生殖4.2 植物的繁殖结构雄性生殖器官（花药、花粉）雌性生殖器官（子房、卵细胞）4.3 植物的繁殖过程花粉管的形成和生长受精过程种子的形成和成熟第五章：植物的适应和逆境反应5.1 植物对环境的适应光合作用的调节呼吸作用的调节水分的调节养分的调节5.2 植物的逆境反应干旱盐分低温病虫害5.3 植物的逆境适应机制抗氧化系统渗透调节物质基因表达的调节第六章：植物的激素和生长调节6.1 植物激素的种类和功能激素的定义和作用细胞分裂素（CK）生长素（IAA）赤霉素（GA）脱落酸（ABA）乙烯（ETH）6.2 植物激素的合成和运输激素合成的途径激素的运输机制激素的信号传导6.3 植物生长调节的应用促进植物生长的应用控制植物生长的应用调节植物发育的应用第七章：植物的光合作用和呼吸作用7.1 光合作用的原理和过程光合作用的定义和意义光合色素的结构和功能光反应和暗反应CO2的固定和还原7.2 呼吸作用的原理和过程呼吸作用的定义和意义有氧呼吸和无氧呼吸能量的释放和利用呼吸作用与光合作用的关系7.3 光合作用和呼吸作用的应用提高植物光合作用的效率促进植物生长的应用节能减排的应用第八章：植物的生态生理学8.1 植物与环境的相互作用植物与光照的关系植物与水分的关系植物与养分的关系植物与生物的关系8.2 植物的生态适应性植物对环境的适应机制植物的生态位植物的生态多样性8.3 植物的生态生理学研究方法实验方法观测方法模型方法第九章：植物的生理生态与应用9.1 植物生理生态在农业中的应用改良土壤质量提高作物产量和品质病虫害防治9.2 植物生理生态在环境保护中的应用植物修复技术植物对环境污染的指示作用植物在气候变化中的作用9.3 植物生理生态在其他领域的应用植物生理生态在园艺学中的应用植物生理生态在生物学研究中的应用植物生理生态在生物技术中的应用第十章：植物生理学研究的进展与展望10.1 植物生理学研究的最新进展基因组学和转录组学在植物生理学中的应用蛋白质组学和代谢组学在植物生理学中的应用植物生理学在分子水平上的研究进展10.2 植物生理学研究的挑战与机遇植物生理学面临的挑战植物生理学的新机遇10.3 植物生理学的发展前景植物生理学在科学研究中的重要性植物生理学在解决全球性问题中的作用植物生理学在人类社会发展中的贡献重点和难点解析重点环节1：植物细胞的结构和功能细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等基本结构的定义和作用是教学重点。
植物生理学教案教案标题：植物生理学教学目标：1. 了解植物生理学的基本概念和重要性。
2. 掌握植物的生长和发育过程以及与环境因素的关系。
3. 理解植物的营养需求和光合作用过程。
教学重点：1. 植物的生长和发育过程。
2. 植物对环境因素的反应和适应能力。
3. 植物的营养需求和光合作用的原理。
教学准备：1. 教学资料：教科书、课件、多媒体设备等。
2. 实验设备：显微镜、植物生长箱等。
3. 实验材料：植物样本、培养基等。
教学过程：一、导入（5分钟）利用引人入胜的故事或实例，向学生介绍植物生理学的重要性和应用领域。
二、知识讲解（15分钟）1. 植物的生长和发育过程：种子萌发、幼苗生长、成株发育等。
2. 植物对环境因素的反应和适应能力：光、温度、水分、土壤矿质等。
3. 植物的营养需求和光合作用的原理：养分吸收、运输和利用过程。
三、实验演示（20分钟）1. 示范种子萌发实验：使用显微镜观察种子的发育过程。
2. 示范温度对植物生长的影响实验：设置不同温度条件下的植物生长箱，观察植物的生长情况。
3. 示范养分供应对光合作用的影响实验：在不同营养培养基上培养植物，观察光合作用的效果。
四、讨论与总结（10分钟）与学生进行讨论，回答他们对实验中观察到的现象和原理的疑问。
总结重点概念和实验结果。
五、拓展延伸（10分钟）引导学生思考和探究植物生理学在农业、园艺、药学等领域的应用，展示相关案例或实践经验。
六、作业布置（5分钟）要求学生完成相关阅读和实验报告，以巩固所学内容并培养科学思维能力。
教学反思：教学过程中应注意实验的设计和操作，确保实验过程的安全和有效性。
同时，适时调整教学方法，激发学生的兴趣和参与度。
植物生理学电子教案第一章：植物细胞生理1.1 细胞结构与功能植物细胞的基本结构细胞膜的功能细胞器的功能1.2 细胞代谢光合作用呼吸作用蒸腾作用1.3 细胞信号传导植物激素的作用细胞信号传导途径第二章：植物生长发育2.1 种子萌发种子萌发的过程影响种子萌发因素2.2 植物生殖有性生殖与无性生殖花的结构与授粉2.3 植物生长与发育细胞分裂与伸长器官发生的调控第三章：植物营养与矿物质代谢3.1 植物营养吸收与运输根系吸收营养的过程营养在植物体内的运输3.2 矿物质代谢主要矿物质元素的功能矿物质的循环与平衡3.3 植物营养与肥料有机肥料的使用化学肥料的使用第四章：植物光合作用与呼吸作用4.1 光合作用光合作用的过程光合作用的调控4.2 呼吸作用呼吸作用的过程呼吸作用的调控4.3 光合与呼吸的关系光合与呼吸的相互影响植物产量与光合呼吸的关系第五章：植物激素与生长发育调控5.1 植物激素的作用生长素的调控作用赤霉素的调控作用细胞分裂素的调控作用脱落酸的调控作用5.2 植物生长发育的调控激素间的相互作用植物生长发育的调控机制5.3 植物激素的应用植物生长调节剂的应用激素在农业生产中的应用第六章：植物逆境生理6.1 逆境类型与植物响应非生物逆境（如干旱、盐害、低温）生物逆境（如病虫害、杂草竞争）6.2 植物抗逆机制渗透调节物质的作用抗氧化系统的功能基因表达的调控6.3 植物逆境育种与栽培抗逆品种的选育逆境下的栽培管理技术第七章：植物生殖生理7.1 花的发育与授粉花器官的形成与发育授粉与受精过程7.2 种子形成与萌发种子形成的生理机制种子萌发的生理需求7.3 果实发育与成熟果实的形成与发育果实的成熟生理第八章：植物生物技术8.1 植物组织培养愈伤组织的诱导与分化植物繁殖的新技术8.2 基因工程在植物中的应用植物基因转化的方法转基因植物的安全性讨论8.3 植物生物反应器植物生物反应器的概念植物生物反应器的应用前景第九章：植物生理学实验技术与方法9.1 基本实验技术样品的采集与处理显微镜观察技术色谱分析技术9.2 现代分析技术光谱分析技术质谱分析技术生物传感技术9.3 实验数据处理与分析实验数据的整理统计分析方法图形绘制与表达第十章：植物生理学在农业中的应用10.1 植物生理学与作物栽培优化作物生长环境提高作物产量与品质10.2 植物生理学与农业可持续发展保护性耕作与土壤健康农业生态系统的管理10.3 植物生理学在农业科研中的应用研究植物抗逆机制创制新品种与新技术重点和难点解析重点环节1：植物细胞生理中的细胞代谢光合作用、呼吸作用和蒸腾作用的机理和调控是植物细胞生理的核心内容，需要重点掌握。
《植物生理学》课程教学大纲Plant Physiology执笔者：王惠珍审核人：曹毅刘家友卢博彬编写日期：2017年8月二、课程简述植物生理学是园艺专业的一门重要基础课。
植物生理学是研究植物生命活动规律的科学。
通过本课程的学习，使学生系统地了解植物的生命活动是在水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用等基本代谢的基础上，表现出种子萌发、生长、运动、开花、结果等生长发育过程。
学习并掌握基本的实验方法，掌握一定的操作技能，为进一步学习后续课程打好基础。
在本课程的学习中，要求学生掌握水分吸收、散失和矿物质吸收、同化的规律；深刻理解光合作用的机理和光合与植物生产的关系；了解植物呼吸的多样性和调控呼吸与植物生产的关系；掌握植物生长物质的生理作用和应用；了解植物生长、生殖的过程及外界条件对这些过程的影响。
深刻理解生命活动是相互联系、相互依赖和相互制约的；并注意与其他学科的联系，并能理论联系实际，运用理论于生产实践，满足人类的需要。
理解植物生命活动的实质就是物质代谢、能量转换和信息传递。
四、考核方式及成绩评定（一）考核目标（二）考核方式闭卷考试。
（三）成绩评定总评成绩由平时成绩和期末考试成绩综合评定。
1、平时成绩占总成绩40%（其中，实验30%，考勤等课堂表现10%），2、期末考试成绩占60%。
五、课程内容、重点和难点及教学方法与手段七、课程教材及主要参考资料（一）教材[1] 潘瑞炽. 植物生理学（第7版）. 北京：高等教育出版社, 2012.（二）主要参考书目[1] 王忠.植物生理学.北京：中国农业出版社, 2009.[2] 王金发.细胞生物学. 北京：科学出版社, 2003.[3] 李合生.现代植物生理学. （第2版）北京：高等教育出版社, 2006.八、其他说明本课程教学大纲尚需说明的事项，如习题或作业的内容和要求等。
第八章植物的营养生长教学时数：6学时左右。
教学目的与要求：使学生了解植物从种子萌发到花芽分化（进入生殖生长）之前营养生长阶段的生理及形态变化过程；掌握植物生长的规律及植物运动的类型与机理；使学生了解光形态建成的概念，光形态建成与光合作用的关系与区别，光敏色素的发现与分布；掌握光敏色素的化学性质和光化学转换，光敏色素在光形态建成过程中的反应，光敏色素的生理作用及作用机理，蓝光和紫外光反应；达到理论联系实际，应用本章的理论去指导生产实践，例如适时播种、正确采取相应的农业管理措施等，解决农、林、果、蔬及花卉生产中实际问题。
教学重点：光敏色素的发现与分布；光敏色素的化学性质和光化学转换；光敏色素在光形态建成过程中的反应；光敏色素的生理作用及作用机理；蓝光和紫外光反应。
教学难点：光敏色素在光形态建成过程中的反应；光敏色素的生理作用及作用机理。
本章主要阅读文献资料：1.吴国芳等编：《植物学》（第二版），高等教育出版社。
2.王镜岩主编：《生物化学》（第三版），高等教育出版社。
3.王宝山主编：《植物生理学》，科学出版社，2004年版。
4.宋叔文、汤章城主编：《植物生理与分子生物学》，科学出版社，1998年（第二版）。
本章讲授内容：第一节种子的萌发种子萌发的概念A.从植物生理学的角度：成熟的植物种子在适宜的条件下，胚根伸出种皮即为种子萌发。
B.从生产实践的角度：成熟的植物种子在适宜的条件下，形成一株独立生活幼苗的过程。
一、种子的休眠1.种子休眠的概念与意义休眠（dormancy）是植物的整体或某一部分生长暂时停顿的现象，是植物抵制和适应不良自然环境的一种保护性的生物学特性。
包括被迫休眠与生理休眠。
2.种子休眠的原因1）种皮（果皮）的限制作用2）种子未完成后熟作用形态后熟型－－胚未完全发育生理后熟型－－种子内部的有机物质和植物激素尚未完成转化。
3）抑制物质的存在3.种子休眠的解除方法机械破损、层积处理、温度处理、化学处理、清水冲洗、物理因素二、种子的寿命种子从发育成熟到丧失生活力所经历的时间为种子的寿命（seed longevity）。
包括短命种子、中命种子、长命种子。
种子的寿命不仅与其遗传特性有关，而且受贮藏条件（温度、水分、氧气、仓虫和微生物）的影响。
自然条件下：柳树种子12h内有发芽能力，杨树种子30～40天，多数栽培作物的种子1～数年。
据报道，种子寿命在10年以上的有700多种，100年以上的有60多种，500年以上的有20多种。
我国辽宁普兰店泥炭土层中发现的莲子，经14C测定，证明已有1000年之久。
1967年加拿大人曾报道，在北美地区的旅鼠洞中发现了20多粒北极羽扇豆种子，经14C测定寿命至少为1万年。
在播种试验中，有6粒发芽并长成植株。
要延长种子的寿命，必须将种子的代谢活动降到尽可能低的水平，使其长期处于休眠状态。
种子的贮藏条件：A：本身含水量低；B：环境条件：低温、干燥、缺氧。
三、种子的萌发1.种子萌发的外界条件种子萌发必需的主要外界条件：足够的水分，充分的氧气，适宜的温度，光照或黑暗。
1）水分对植物种子萌发的影响①软化种皮易透氧，易于胚根突破种皮；②使细胞质转变为溶胶状态，增加代谢活动；③促进可溶性物质向幼嫩的器官运输：A.提供呼吸底物；B.形成新的结构物质。
豆类种子萌发时的吸水量大于禾谷类种子。
例如：豌豆种子萌发时吸水量占原干重的186%；蚕豆为157%；大豆120%；水稻30～40%；小麦47～60%。
2）氧气对植物种子萌发的影响种子萌发时伴随着强烈的代谢活动和物质运输，有氧呼吸是提供能量和物质的基本保证。
一般农作物的种子萌发时需要环境中含氧量在10%以上。
含脂肪较多的种子（如：棉花、花生等）萌发时比淀粉种子（如：小麦、水稻等）要求更多的氧气。
在农业生产中应注意播种的深度和天气的变化等。
3）温度对植物种子萌发的影响种子萌发时一系列活跃的代谢活动均在酶的催化下完成，酶的活力与温度关系密切。
影响种子萌发的温度有三个基点：最高温度、最低温度、最适温度。
种子萌发的最适温度是指在最短的时间内，种子萌发达到最高百分率的温度。
最高和最低温度分别是种子萌发的极限温度，低于最低或高于最高温度时种子不能萌发。
植物因原产地不同，种子萌发时对温度的要求不同。
掌握植物种子萌发时的温度三基点，是决定适宜播种期的主要依据之一。
4）光和黑暗对植物种子萌发的影响需光种子（light seed）：必须在光照下才能萌发的种子。
如莴苣、烟草、山药、拟南芥等。
需暗（嫌光）种子（daik seed）：必须在黑暗处才能萌发的种子。
如瓜类、茄子、番茄、苋菜等。
多数高等植物的种子萌发时对光无严格要求。
需光种子：R促进萌发、R－FR抑制萌发、R－FR－R促进萌发。
需暗种子：R抑制萌发；FR和黑暗促进萌发。
光敏色素Pfr/Ptot高时，促进需光种子萌发抑制需暗种子萌发；Pfr/Ptot低时促进需暗种子萌发抑制需光种子萌发。
GA和CTK可代替光照或红光的效应，促进需光种子在暗处萌发，该效应不能被远红光逆转。
2.种子萌发的生理生化变化1）种子的吸水种子萌发吸水的三个阶段I急剧吸水，为吸胀作用（Ψw=Ψm）；II吸水停止，细胞内外水分达动态平衡；III胚根长出后的重新迅速吸水，为渗透吸水（Ψw=Ψs+Ψp）。
2）呼吸作用的变化I急剧吸水――无氧呼吸为主。
II吸水停止――无氧呼吸为主。
III胚根长出后的重新迅速吸水――有氧呼吸为主。
3）酶的形成种子萌发时酶的形成有两个来源：①从已存在的束缚态的酶释放或活化而来如：β-淀粉酶、磷酸酯酶、支链淀粉糖苷酶（R-酶）等。
②通过核酸控制的蛋白质的重新合成而来如：α-淀粉酶、脂肪酶、硝酸还原酶等。
如何判断和证明酶的来源：①从酶表现出活力的时间来判断：束缚态释放或活化而来的酶表现出活力较早，而新合成的酶表现出活力较晚。
②用RNA或蛋白质合成抑制剂（放线菌素-D或氯霉素）处理：不能抑制β-淀粉酶等酶的活力，但能强烈抑制α-淀粉酶等酶的活力。
③用14C标记氨基酸发现：标记物可掺入到α-淀粉酶等酶中，但不能掺入到β -淀粉酶等酶中。
4）有机物的转变未萌发的种子:胚乳或子叶中贮藏着大量的多糖（淀粉等）、脂肪和蛋白质等大分子物质。
种子萌发时:胚乳或子叶中贮藏的大分子有机物在酶的作用下水解为小分子有机物运到胚中，供胚发育为幼苗。
①淀粉的转变A.淀粉的水解淀粉（直链/支链）在α-淀粉酶（1.4键,内切）、β-淀粉酶（1.4键,外切）、R-酶（1.6键）的水解下→麦芽糖（麦芽糖酶）→葡萄糖→蔗糖（运输形式）→胚呼吸底物（供能）、合成新的有机物。
B.淀粉的磷酸解G n+Pi（淀粉磷酸化酶）→ G n-1+ G-1-P→葡萄糖→蔗糖（运输形式）→胚呼吸底物（供能）、合成新的有机物。
②脂肪的转变脂肪→甘油→磷酸甘油→DHAP（EMP逆反应）→蔗糖脂肪→脂肪酸（β-氧化）→乙酰CoA（乙醛酸循环）→蔗糖蔗糖（运输形式）→胚（呼吸底物、供能、合成新的有机物）。
③蛋白质的转变种子萌发过程中子叶或胚乳中的蛋白质水解为氨基酸，主要以酰胺形式运输→胚（呼吸底物、供能、合成新的有机物）。
种子萌发过程中有机物的转变经历三个环节：水解→运输→重建5）植物激素的变化种子萌发初期（吸水阶段）生长素由束缚态转变而来，然后可由色氨酸合成生长素。
GA在种子吸水后含量迅速增加，诱导糊粉层细胞合成α-淀粉酶、蛋白酶和核酸酶等水解酶。
由于核酸酶活力的提高使核酸水解，为CTK的合成提供原料，并使核酸中的CTK释放出来。
上述三类植物激素均对胚细胞的生长起促进作用，有利于种子的萌发。
第二节植物生长的细胞学说基础植物体的发育以细胞的发育为基础。
细胞发育过程：细胞分裂（数目的增加）；细胞伸长（体积的扩大）；细胞分化（形成各种组织和器官）一、细胞的分裂生理植物细胞分裂的三种方式：丝分裂（直接分裂）；有丝分裂；减数分裂（形成生殖细胞特有，产生单倍体细胞）有丝分裂是高等植物增加细胞数目的主要方式。
二、细胞的伸长生理茎尖和根尖的分生细胞具有细胞分裂机能，可以不断形成新细胞，其中大多数新细胞过渡到细胞伸长期。
伸长期细胞的主要特点：1.呼吸作用增强2.核酸、蛋白质和壁物质的含量明显增加3.液泡的出现进入伸长期的细胞，先逐渐出现许多小液泡，然后小液泡合并成一个大液泡，这是细胞体积迅速增大的重要原因之一。
4.某些酶的活力加强三、细胞分化的生理细胞分化（cell differentiation）是指由分生组织的细胞形成不同形态和不同功能细胞的过程。
1.细胞分化的理论基础细胞的全能性（toiptency），1902年Haberlandt（德国）提出：植物体的每一个细胞都携带着一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。
在一个成熟的已分化的植物细胞中，通常仅有5～10%的基因处于活化状态，即90%以上的遗传信息没有表达。
细胞分化的基本问题就是：一个具有全能性的细胞，是通过什么方式使大部分遗传信息不再表达的。
2.内外因素对细胞分化的影响1）内因：极性是分化的第一步极性（polarity）：是指植物器官、组织或细胞形态学的两个极端在形态结构、物质组成和生理生化上的差异。
多细胞的高等植物，合子的第一次分裂就是不均等的，可见没有极性就没有分化。
极性一旦形成就十分稳定，一般很难逆转。
例如：在利用茎段扦插进行植物的营养繁殖时，应防止倒插，因为植物形态学的上端易长芽，下端则易于生根。
2）外因①植物生长物质的影响例如：培养基中营养物质和植物生长物质的种类和配比能显著影响愈伤组织再分化的方向。
②光的影响光可促进输导组织、机械组织等的分化。
光对花芽的分化也有重要的作用。
③糖浓度的影响丁香髓细胞培养：糖（G或S）浓度高形成韧皮部；糖浓度低形成木质部；糖浓度中等水平时二者均形成且中间有形成层四、组织培养(tissue culture)1.组织培养的概念组织培养(tissue culture)是指在无菌条件下，分离并在培养基中培养离体植物组织、器官或细胞的技术。
通常将植物离体的被培养的部分称为外植体(explant)。
外植体的培养称为初代培养。
进行初代培养的操作称为接种。
当外植体发育到一定阶段后，为了达到某种培养目的需要将材料转接到新的培养基中进行继续培养，这一操作过程称为转移。
转移后的继续培养称为继代培养。
2.组织培养的理论依据和优点1）组织培养的理论依据植物细胞的全能性。
2）组织培养的优点研究被培养部分在不受植物体其他部分干扰下的生长和分化规律，并可用各种培养条件影响其生长和分化。
3）组织培养的特点取材少，可人为控制培养条件，周期短等。
3.组织培养的过程1）根据培养对象和目的选用合适的培养基培养基的成分：A.无机营养（包括植物必需的大量和微量元素，均以盐的形式加入。
