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1、1植物生理学教案绪 论 一、授课题目（教学章、节或主题）：一、 了解植物生理学的定义、内容和任务二、 了解植物生理学的产生和发展三、 了解植物生理学的展望二、教学器材与工具： 多媒体设施、黑板与笔三、 教学目的、要求（例如识记、理解、简单应用、综合应用等层次）：1、了解植物生理学的定义、内容和任务；了解植物生理学的产生和发展；了解植物生理学的展望四、 重点:重点讲授植物生理学的定义和任务，植物生理学的产生和发展和植物生理学的展望。五、难点：培养学生学习植物生理学的兴趣，引起学生的重视。六、教学过程设计要求阐明对教学基本内容的展开及教学方法与手段的应用、讨论、作业布置。七、教学方法：利用课件结合
2、板书介绍植物生理学的定义和任务。八、基本内容：一、植物生理学的定义、内容和任务(difinition,content and tasks of plant physiology)（一）植物生理学的定义和内容植物生理学（Plant Physiology）是研究植物生命活动规律的科学。植物的生命活动内容大致可分为生长发育与形态建成、物质与能量转化、信息传递和信号转导等 3 个方面。生长发育（growth and development）是植物生命活动的外在表现。生长是指增加细胞数目和扩大细胞体积而导致植物体积和重量的增加。发2育是指细胞不断分化，形成新组织、新器官，即形态建成（morphogene
3、sis）,具体表现为种子萌发，根、茎、叶生长，开花、结实、衰老死亡等过程。物质与能量转化是生长发育的基础。而物质转化与能量转化又紧密联系，构成统一的整体，统称为代谢（metabolism） 。植物代谢包括对水分和养分的吸收和利用，碳水化合物的合成和代谢等。绿色植物的光合作用将无机物 CO2 和H2O 合成碳水化合物的同时，将太阳能转变为化学能，贮存于碳水化合物中，这就完成物质转化（material transformation）和能量转化（energy transformation）步骤。信息传递（message transportation）和信号转导（signal transduction
4、）是植物适应环境的重要环节。植物“感知”环境信息的部位与发生反应的部位可能是不同的，这就存在信息感受部位将信息传递到发生反应部位的过程，即所谓信息传递。而所谓信号转导是指单个细胞水平上，信号与受体结合后，通过信号转导系统，产生生理反应。（二）植物生理学的任务(Tasks)植物生理学的任务是研究和了解植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机理，并将这些研究成果应用于一切利用植物生产的事业中。由此可见，植物的生长发育是农业生产和林业生产的中心过程，它为畜牧业和水产业提供了有机物质基础；水土保持和环境净化与植物生长有密切关系；植物合成的生物碱、橡胶、鞣质等又是工业原料或药物的有效成分。我们认识了植
5、物的生理、生化过程和本质，就可以合理地利用光、气、水、土资源，发展农（林）业生产，保护和改造自然环境，为加快社会主义建设和实现农业现代化服务。二、植物生理学的产生和发展(Generation and development)植物生理学的发展大致可分为 3 个时期。第一时期是植物生理学的孕育时期（从 16 世纪至 17 世纪） 。荷兰的 Van Helmont（1577-1644）是最早进行植物生理学实验的学者，他进行柳树枝条试验，探索植物长大的物质来源。其后，英国的 S. Hales（1672-1761）研究蒸腾，从理论上解释水分吸收与运转的道理。英国的 J. Priestley（1733-1
6、804）发现老鼠在密封钟罩内不久即死，老鼠与绿色植物一起放在钟罩内则不死。荷兰的 J. Ingenhousz（1730-1799 ）接着了解到绿色植物在日光下才能清洁空气，初步建3立起空气营养的观念。第二时期是植物生理学的奠基与成长时期（从 18 世纪至 19 世纪） 。法国的G. Boussingault（1802-1899）建立砂培实验法，并开始以植物为对象进行研究工作。德国的 J. von Liebig（1803-1873）提出施矿质肥料以补充土壤营养的消耗，成为利用化学肥料理论的创始人。德国的 J. Von Sachs（1832-1897）对植物的生长、光合作用和矿质营养做了许多重要实
7、验，促使植物生理学形成一个完整的体系。他于 1882 年编写了植物生理学讲义 ，他的弟子 W. Pfeffer 在1904 年出版了植物生理学 ，标志着植物生理学作为一门学科的诞生，因此Sachs 被称为植物生理学的奠基人，Sachs 和 Pfeffer 被称为植物生理学的两大先驱。这个时期自然科学的三大发现细胞学说、进化论和能量守恒学说对植物生理学的发展也产生了深远的影响，如光合作用中光能转换为化学能，并以有机物形式贮存起来（能量守恒） 。第三时期是植物生理学发展的时期（从 20 世纪至今） 。随着物理学和化学的成就以及研究仪器与方法的改进，使得分析结果更加精细和准确。在这个时期，植物生理学
8、的各个方面都有突破性的进展。例如，基于植物细胞全能性的概念，成功地进行细胞培养和组织培养，形成完整的植株，在生产上发挥很大的作用；光合作用中光、暗反应、光呼吸，C 3、C 4 和 CAM 途径的发现，把光合作用研究推向了崭新阶段；生长发育过程中的光周期和光敏色素的发现，为调控植物生长发育打下理论基础；钙和钙调素的深入研究，了解到了细胞内功能的调节机理；各种植物生长物质的发现和合成，能更有效地控制植物的生长发育，提高产量。我国植物生理学起步较晚，发展又缓慢。钱崇澍（1883-1965）1917 年在国际刊物上公开发表“钡，锶及铈对水绵的特殊作用”论文，又在各大学讲授植物生理学，他是我国植物生理学
9、的启业人。30 年代初是我国植物生理学教学和研究的起始期。李继侗（1892-1961） 、罗宗洛（1899-1978）和汤佩松（1903-2001）等先后回国，在大学任教，建立实验室，进行科学研究，为我国的植物生理学奠定了基础,他们三人是我国植物生理学的奠基人。解放前，由于从事植物生理学研究的队伍小，设备差，加上颠沛流离，发展极慢。解放后，尽管有一些曲折，但植物生理学还是有较大的发展，具体表现在研究和教学机构剧增，队伍迅速扩大，研究成果众多，其中比较突出的有：殷宏章等的作物群体生理4研究，沈允钢等证明光合磷酸化中高能态存在的研究，汤佩松等首先提出呼吸的多条途径的论证，娄成后等深入研究细胞原生质
10、的胞间运转，等等。这些研究在国际上都是较早发现或提出的。近年来，组织培养和细胞培养研究迅速开展，特别在花药和花粉培养、单倍体育种方面做了大量工作，成绩显著。三、植物生理学的展望(Future)近二、三十年，植物生理学的发展有 4 大特点：1研究层次越来越宽广 由于科学发展，植物生理学研究水平从个体水平深入到器官、组织、细胞、细胞器一直到分子水平，向微观方向发展；另一方面，根据生态平衡、农林生产需要，则从个体水平扩展到群体、群落水平向宏观方向发展。从分子水平角度去研究植物生理成为一个潮流，并取得了引人注目的成就，有关这方面的文章迅速增多。美国出版的植物生理学年评（Annual Review of
11、 Plant Physiology）从 1988 年开始改为植物生理学和植物分子生理学年评 （Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology） ，这样易名，就反映了这种潮流。然而，宏观的群体水平研究也不容忽视，因为防止环境污染、保持生态平衡和提高农林生产等问题，都需要从宏观方面研究环境和植物的相互影响、植物（作物）成为群体时的生理生化变化等。2学科之间相互渗透 随着科学发展，学科与学科之间相互渗透、相互借鉴的现象越来越多。植物生理学要不断引进相关学科新的概念、新的方法以增强本学科的活力，解决理论问题和实际问题。随着分子
12、生物学拟南芥，水稻等模式植物基因组全序列测序工作的完成，植物生理学在植物个体、组织器官、细胞及分子水平上，研究它们的生命活动及其调控机理。从学科间的相互关系上看，植物生理学正是基因水平与性状表达之间的“桥梁” 。3理论联系实际 植物生理学虽是一门基础学科，但其任务是运用理论于生产实践，满足人类的需要。植物生理学的研究成果对一切以植物生产为对象的事业，有普遍性和指导性的作用。例如，对农业、林业和海洋业的植物，植物生理学不只是为它们的栽培和育种提供理论依据，而且不断提供新的和有效的手段，为进一步提高产量和改良品质以及综合利用作出贡献。新的植物生长物质的发现和合成，应用于调节作物和果树的生长发育，获
13、得丰产，就是其中5一例。4研究手段现代化 由于数学、物理和化学等学科的发展，实验技术越来越细致，仪器设备越来越精密和自动化。层析、电泳、分级离心、放射性同位素示踪、分光光度计等已是实验室的基本设备或必须掌握的技术。气相色谱仪、高效液相色谱仪、质谱仪、电子显微镜等仪器的应用逐渐普遍；分析仪与电脑配合，可以自动地分析蛋白质中各种氨基酸的含量和序列，以及其他物质等。研究手段的现代化，使研究数据精确可靠，而且获得速度快，大大促进了植物生理学的发展。由此可见，植物生理学在社会主义建设中和在实现农业现代化过程中的任务非常艰巨。任重道远，我们要勇挑重担。当前我国植物生理学在国民经济建设中的主要任务是：1深入
14、基础理论研究 植物生理学的基础理论研究是探索植物生命活动的本质。过去许多例子说明，基础理论问题一旦突破，往往产生超出预期的效果,会给农业生产带来革命性的变化。例如，由于细胞培养、组织培养的研究成功，为遗传育种、植物繁殖提供了新技术。基础理论研究既要吸收国外的成就，又要有自己的特色；既要了解其作用机理，又要探讨其调节控制。2大力开展应用基础研究和应用研究 在部分力量从事重大基础理论研究的同时，要有较多人力、物力从事应用基础研究和应用生产研究，使科学技术迅速转化为生产力。植物生理学是指导科学种田的理论基础，光合、水分、矿质、抗性、呼吸、生长发育和有机物运输等都与提高作物产量，改善产品品质有直接关系
15、。针对我国西部干旱，沙漠化，应用植物生理研究成果，种草植树，以植物为先锋，保土防沙，改造大自然。植物生理学应与农业各学科合作，针对当地生产存在的问题，进行研究，解决问题，促进农业现代化。小结(Conclutions)植物生理学是研究生命活动规律的科学。它的内容可分为生长发育与形态建成、物质与能量转化、信息传递和信息转导等 3 个方面。植物生理学的任务是将研究成果应用于一切植物生产事业中。植物生理学的发展起源于农业生产活动。随着物理、化学的发展，植物生理学亦有较大的突破。植物生理学的发展大致可分为孕育时期、奠基与成长时期、发展时期等 3 个时期。近二、三十年来，植物生理学发展有 4 大特点:（1
16、 ）研究层次越来越宽广；6（2）学科之间相互渗透；（3）理论联系实际；（4）研究手段现代化。作业和讨论：1、植物生理学的定义是什么？根据你所知的事实，举例分析讨论之。2、为什么说“植物生理学是农业的基础学科”？3、有些学生反映：“植物生理学是一门引人入胜但不易学好的课程” ，你同意这种看法吗？为什么？7第一章 植物的水分生理(Water physiology of plant)一、授课题目（教学章、节或主题）：1、了解植物的含水量，植物体内水分存在状态和水分在植物生命活动中的作用 2、掌握植物细胞对水分的吸收方式：扩散，集流，渗透作用。 3、掌握植物根系对水分的吸收途径、动力和影响根系吸水的土壤条件 。4、蒸腾作用的生理意义和部位，气孔蒸腾的机理，影响蒸腾的外、内条件 二、教学器材与工具： 多媒体设施、黑板与笔三、教学目的、要求（例如识记、理解、简单应用、综合应用等层次）：让学生掌握植物体水分生理过程及合理灌溉的生理基础。四、
