植物生理学实验课程.doc

-/ 《植物生理学实验》课程大纲 一、课程概述 课程名称（中文）：植物生理学实验 （英文）：Plant Physiology Experiments 课程编号：18241054 课程学分：0.8 课程总学时：24 课程性质：专业基础课 前修课程：植物学、生物化学、植物生理学 二、课程内容简介 植物生理学是农林院校各相关专业的重要学科基础课，是学习相关后续课程的必要前提，也是进行农业科学研究和指导农业生产的重要手段和依据。本实验课程紧密结合理论课学习内容，加深学生对理论知识的理解。掌握植物生理学的实验技术、基本原理以及研究过程对了解植物生理学的基本理论是非常重要的。本大纲体现了植物生理学最实用的技术方法。实验内容上和农业生产实践相结合，加强学生服务三农的能力。实验手段和方法上，注重传统、经典技术理论与现代新兴技术的结合，提高学生对新技术、新知识的理解和应用能力。 三、实验目标与要求 植物生理学实验的基本目标旨在培养各专业、各层次学生有关植物生理学方面的基本研究方法和技能，包括基本操作技能的训练、独立工作能力的培养、实事求是的科学工作态度和严谨的工作作风的建立。开设植物生理学实验课程，不仅可以使学生加深对植物生理学基本原理、基础知识的理解，而且对培养学生分析问题、解决问题的能力和严谨的科学态度以及提高科研能力等都具有十分重要的作用。 要求学生实验前必须预习实验指导和有关理论，明确实验目的、原理、预期结果，操作关键步骤及注意事项；实验时要严肃认真专心操作，注意观察实验过程中出现的现象和结果；及时将实验结果如实记录下来；实验结束后，根据实验结果进行科学分析，完成实验报告。 四、学时分配 植物生理学实验课学时分配 实验项目名称 学时 实验类别 备注 植物组织水势的测定 3学时 验证性 叶绿体色素的提取及定量测定 3学时 验证性 植物的溶液培养及缺素症状观察 3学时 验证性 植物呼吸强度的测定 3学时 设计性 红外CO2分析仪法测定植物呼吸速率 3学时 设计性 选修 植物生长物质生理效应的测定 3学时 验证性 植物种子生活力的快速测定 3学时 验证性 果实、蔬菜中有机酸含量测定 3学时 设计性 植物抗逆性的鉴定 3学时 设计性 改良半叶法测定植物的光合速率 6学时 综合性 选修 植物生理综合演示实验 3学时 综合、设计性 演示 合计 36学时 注：本实验课程总计0.8学分，合24学时，安排8次实验，其中验证性实验占62.5%，综合性、设计性实验占37.5%。 五、实验内容安排 实验一：植物组织水势的测定（3学时） （一）实验目的 了解植物体不同组织和细胞之间、植物和环境之间水分移动与植物组织水势的关系； 熟悉植物组织水势测定的原理和一般方法； 掌握小液流法测定植物组织水势的基本方法。 （二）实验材料与用品 实验材料：植物叶片。 实验用品：CaCl2或蔗糖溶液、甲烯蓝溶液、试管、带塞离心管、试管架、移液管、洗耳球、洗瓶、标签纸、吸水纸、旋涡混合器、打孔器（φ0.5cm）、塑料垫板、镊子、弯头吸管、超声波清洗机、烘箱、纯水机等。 （三）实验内容与方法 1．配制0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40 molL-1共8种浓度的CaCl2或蔗糖溶液； 2．测定女贞、冬青等功能叶片组织水势； 3．计算植物组织水势； 4．结果分析。 （四）作业 1．测定植物组织水势有何意义？ 2．小液流法测定植物组织水势的优缺点？ 实验二：叶绿体色素的提取及定量测定（3学时） （一）实验目的 了解叶绿素的荧光现象及产生荧光的机理； 熟悉叶绿体色素的提取方法； 掌握分光光度计法测定叶绿体色素含量的基本过程。 （二）实验材料与用品 实验材料：新鲜植物叶片。 实验用品：95％乙醇（或丙酮）、碳酸钙、石英砂、电子天平、组织捣碎机（或研钵、研棒）、剪刀、漏斗、玻棒、烧瓶、量筒、722型分光光度计（或751型或其它精密型）、日光灯、圆形滤纸、吸水纸、擦镜纸等。 （三）实验内容与方法 1．叶绿体色素的提取； 2．叶绿素荧光的观察； 3．分光光度计测定663nm、645nm的吸光值； 4．计算Chla、Chlb的含量及Chla/b的比值。 （四）作业 1．为什么提取叶绿素时干材料一定要用80％的丙酮，而新鲜的材料可以用无水丙酮提取？ 2．叶绿素a、b在蓝紫光区也都有一吸收峰，能否用这一吸收峰波长进行叶绿素a、b的定量测定？ 3．分析比较活体测定的叶绿素含量与提取测定的区别。 实验三：植物的溶液培养及缺素症状观察（3学时） （一）实验目的 了解植物的溶液培养技术在理论、生产上的实际应用； 熟悉植物溶液培养法的原理和基本方法； 掌握植物必需元素的生理作用及典型的缺素症状。 （二）实验材料与用品 实验材料：玉米、蕃茄幼苗。 实验用品：硝酸钾、硫酸镁、磷酸二氢钾、硫酸钾、硫酸钠、磷酸二氢钠、硝酸钠、硝酸钙、氯化钙、硫酸亚铁、硼酸、氯化锰、硫酸铜、硫酸锌、钼酸、盐酸、乙二胺四乙酸二钠（EDTA-Na2）、烧杯、移液管、量筒、微量加液器、试剂瓶、培养缸、纯水机等。 （三）实验内容与方法 1．配制系列溶液培养液：完全液、－N液、－P液、－K液、－Ca液、－Mg液、－Fe液； 2．将玉米苗或番茄幼苗固定在培养瓶中培养3－4个星期； 3．每星期观察植株表现症状，同时补加或更换培养液； 4．记录植株表现的症状并分析。 （四）作业 1．为什么说溶液培养是研究矿物质营养的重要方法？ 2．溶液培养过程中，为什么要打气、补加或更换培养液？ 3．根据实验结果叙述玉米、番茄幼苗缺乏必需元素时所表现的症状并分析原因。 实验四：植物呼吸强度的测定（3学时） （一）实验目的 了解不同组织器官、不同生育期植物呼吸强度的差异； 熟悉呼吸速率在植物生理学研究及农业生产实践等方面的重要作用； 掌握广口瓶法测定植物呼吸强度的基本方法。 （二）实验材料与用品 实验材料：豆芽、黄豆；植物花、叶等不同器官。 实验用品：1/44 molL-1草酸溶液、0.05molL-1 Ba(OH)2溶液酚、酞指示剂、广口瓶测定呼吸装置、三角瓶、电子天平、酸式滴定管、滴定管架等。 （三）实验内容与方法 1．装配广口瓶测定呼吸装置； 2．空白滴定； 3．样品滴定； 4．计算呼吸强度。 （四）作业 1．影响植物呼吸强度的因素有哪些？ 2．在呼吸强度测定中哪些步骤容易出现误差，应当怎样避免？ 3．测定植物呼吸强度有何意义？ 实验五：红外CO2分析仪法测定植物呼吸速率（3学时） （一）实验目的 了解不同组织器官、不同生育期植物呼吸强度的差异； 熟悉呼吸速率在植物生理学研究及农业生产实践等方面的重要作用； 掌握红外线气体分析仪法测定植物呼吸强度的基本方法。它不但快速、准确，而且可将测定信号变为电信号输出，便于仪器的自动化和智能化。 （二）实验主要仪器 实验材料：番茄、桔子、草莓等果实或叶片以及蘑菇等活体植物。 实验仪器：GXH-3051型红外线CO2气体分析仪。 （三）实验内容与方法 1.按说明书要求连接仪器； 2.打开红外仪电源预热； 3.调零与校准； 4.测定； 5.计算呼吸速率。 （四）作业 1.掌握红外线CO2气体分析仪的原理与操作方法。 2.比较不同植物材料、不同生育期呼吸速率的差异。 实验六：植物生长物质生理效应的测定（3学时） （一）实验目的 了解植物激素对各器官的不同效应； 熟悉植物生长素的生理效应； 掌握测定α-萘乙酸（NAA）生理效应的方法。 （二）实验材料与用品 实验材料：小麦种子。 实验用品：饱和漂白粉（或0.1％HgCl2）、10mgL-1萘乙酸(NAA)溶液、恒温培养箱、培养皿、移液管、微量取液器、圆形滤纸(直径与培养皿底内径相同)、尖头镊子、标签纸、纯水机等。 （三）实验内容与方法 1．配制10、1、0.1、0.01、0.001、0.0001及0 PPM 的NAA溶液9mL于将培养皿中，编号； 2．种子消毒，每个培养皿中摆放15粒种子，在暗中恒温箱中培养3天。 3．测定小麦种子萌发的根、芽生长量； 4．记录原始数据并作图分析NAA对各器官的不同效应。 （四）作业 1．你能否根据植物不同器官对生长素反应有所不同的原理，说明一些自然现象？ 2．根据生长素的生理效应，举例说明生长素在生产上的应用。 3．如果需要用植物激素处理以生产无根豆芽，选择哪种激素或生长调节剂？为什么？ 实验七：植物种子生活力的快速测定（3学时） （一）实验目的 了解测定种子生活力对农业生产和种子经营产业的重要性； 熟悉种子生活力检测的基本原理和各种方法的特点； 掌握几种快速鉴定种子生活力的方法。 （二）实验材料与用品 实验材料：小麦种子。 实验用品：0.1％TTC溶液、红墨水溶液、烘箱、培养皿、镊子、单面刀片、垫板(切种子用)、烧杯、棕色试剂瓶、滤纸等。 （三）实验内容与方法 1．浸泡小麦种子：冷水16－20h或温水6－8h； 2．随机取种子2份，每份50粒，用单面刀片沿胚部中线纵切成两半，其中一半用于测定。同时将种子在沸水中煮沸3～5min，取5粒死种子作对照； 3．把切好的种子分别放在培养皿中，一份加TTC溶液，以浸没种子为度，在30～35℃的恒温箱内保温30min。另一份加红墨水溶液，以浸没种子为度，染色10～20min； 4．用自来水反复冲洗，立即观察种胚着色情况，判断种子有无生活力。 （四）作业 1．比较几种快速测定种子生活力方法所测得的结果是否相同？为什么？ 2．实验测得的发芽率与实际发芽率是否一致？为什么？ 3．就你所知，还有哪些快速测定种子生活力的方法？ 实验八：果实、蔬菜中有机酸含量的测定（3学时） （一）实验目的 了解测定果蔬有机酸的意义； 熟悉测定果蔬有机酸方法的一般原理； 掌握果蔬中有机酸含量的测定方法。 （二）实验材料与用品 实验材料：不同发育阶段的苹果、桔子。 实验用品：1%酚酞试剂、0.1 molL-1NaOH、电子天平、研钵、研棒、水浴锅、漏斗、移液管、容量瓶、量筒、三角瓶、碱式滴定管等。 （三）实验内容与方法 1．有机酸提取：热水浸提果实、蔬菜中的有机酸； 2．有机酸含量测定：碱滴定法测定有机酸含量； 3．每组实验设3次重复； 4．结果计算。 （四）作业 1．分析比较不同果实或不同成熟度的果实有机酸含量的差异原因？ 2．为什么说柠檬酸含量是衡量果蔬品质的重要指标之一？ 实验九：植物抗逆性的鉴定（3学时） （一）实验目的 了解细胞膜透性变化在科研上的应用； 熟悉细胞膜系统的结构和功能； 掌握电导率仪法测定植物叶片抗逆性的原理和方法。 （二）实验材料与用品 实验材料：植物叶片。 实验用品：去离子水、DDS-11A型或DDS-11型电导仪、真空泵（附真空干燥器）恒温水浴锅、镊子、剪刀、烘箱、低温冰箱、移液管、烧杯等。 （三）实验内容与方法 1．容器的洗涤； 2．实验材料处理：正常与高温、低温等处理； 3．使用电导率仪测定去离子水的电导率（本底值）和正常、逆境处理叶片的电导率； 4．计算。 （四）作业 1．测定电解质外渗量时，为何要对材料进行真空渗入？测定过程中为何要进行振荡？ 2．细胞受伤后为何透性会变大？透性变大有何害处？ 3．据你所知，还有哪些因素会使细胞透性发生变化？透性增大是否都属反常现象？ 实验十：改良半叶法测定植物的光合速率（6学时） （一）实验目的 了解生态环境因子对光合速率的影响； 熟悉CO2分析仪法、光合仪测定光合速率与改良半叶法的差异； 掌握改良半叶法测定植物光合速率的原理和方法。 （二）实验材料与用品 实验材料：女贞、冬青等植物叶片。 实验用品：石蜡、5％～10％三氯乙酸、、烘箱、打孔器、称量瓶或铝盒、电子天平、剪刀、刀片、热水瓶、纱布、有盖搪瓷盘、纸牌、铅笔等。 （三）实验内容与方法 第一天： 1．选定有代表性的叶片（如不同冠层部位、不同向光面）10张，挂牌编号； 2．根据材料的形态解剖特点选用环割、烫伤和化学环割方法切断韧皮部物质运输； 3．8:00剪取一半叶片，记录时间，另一半叶片则留在植株上进行光合作用； 4．下午4：00取下另一半叶片。将同张叶片的两半对应部位叠在一起，用打孔器在半叶的中部打下同样大小的叶面积，105℃杀青10分钟，80℃烘至恒重。 第二天： 上午，烘干样品； 下午，称样品重、计算结果，做实验总结分析； 最后，完成实验报告。 （四）作业 1.与其它测定光合速率方法相比，改良半叶法测光合速率的优缺点及注意事项。 2.改良半叶法测单子叶植物（如水稻）的光合速率应如何操作？请设计一个试验方案。 3.比较叶片总光合速率与净光合速率测定时的不同之处，说明原因。 实验十一：植物生理学演示实验（3学时） （一）实验目的 以演示实验视频的形式，展现《植物生理学》中水分生理、矿质营养、光合作用机理、呼吸作用机理以及植物成花和衰老等教学内容。 （二）实验素材 植物生理学教学演示实验汇总 项目名称 分属章节 阐述的知识要点 植物吐水现象 水分生理 根系吸水的动力 根系的吸附现象 矿质营养 根系对对矿质元素的吸收 叶绿素荧光现象 光合作用 叶绿素对光的吸收 打顶、打叉 同化物运输 顶端优势、植物激素 果实催熟 植物成熟与衰老 激素、呼吸作用与衰老的关系 丙二醛测定 抗性生理 逆境胁迫对植物生理的影响 （三）实验内容与方法 1.植物吐水现象：以小麦为材料，培养皿发苗一周后，观察壮苗吐水现象。实验所需仪器设备较少，准备周期为7-10天。 2.根系的吸附现象：以小麦为材料，培养皿发苗两周后，观察麦苗根系对甲烯蓝溶液的吸附作用。实验所需仪器设备较少，准备周期为14-16天。 3.叶绿素荧光现象：以菠菜叶片为材料，利用95%乙醇提取高浓度的叶绿素溶液，观察透射光和反射光下溶液颜色的改变。实验所需仪器设备适中，准备周期为2小时。 4.打顶、打叉：以荆芥为材料，培养皿发苗两周后，利用打顶处理，观察侧枝的生长。实验所需仪器设备较少，准备周期为14-16天。 5.果实催熟：以苹果为材料，将有损伤的苹果与青苹果一起密封放置一周，观察青苹果成熟情况。该实验所需费用较高，准备周期为7-10天。 6.丙二醛测定：以不同衰老度的叶片为材料，利用硫代巴比妥酸显色法，测定其丙二醛含量，观察溶液颜色变化。实验所需仪器设备适中，准备周期为2小时。 （四）作业 1．植物根系吸收矿质元素的部位？简述根系吸收矿质元素的主要过程。 2．植物叶绿素荧光是如何产生的？为什么叶绿素荧光被称为植物光合作用的探针？ 3．植物顶端优势的维持和打破在农业生产上有何应用？ 六、考核方式与成绩评定 百分制，满分100分。 考核包括课堂回答问题、到课率、实验过程和结果，以及实验报告。成绩评定到课率占10%，实验过程和结果占30%，回答问题占30%，实验报告占30%。 七、教材及主要参考资料 教材： 赵海泉. 基础生物学实验指导——植物生理学分册，北京：中国农业大学出版社，2008 主要参考资料： 高俊凤. 植物生理学实验指导，北京：高等教育出版社，2006 陈建勋，王晓峰. 植物生理学实验指导（第二版），北京：华南理工大学出版社，2006