高级植物生理学教学大纲(山东农业大学)

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1、高级植物生理学教学大纲第一讲绪论一．植物生理学的定义和研究内容1．生长发育和形态建成2．物质与能量代谢3．信息传递和信号转导二．植物生理学的诞生与发展1．植物生理学的孕育阶段荷兰人海尔蒙的柳枝试验：(90kg土壤；2.27kg柳枝；5年后，柳树重76.7kg，而土壤损失仅几十克)。1771年，光合作用的发现2．植物生理学的诞生与成长阶段从1840年李比希矿质营养学说的建立到19世纪末德国植物生理学家SachsandPfeffer的两部植物生理学专著的问世。3．植物生理学发展、分化与壮大阶段A．农业化学－从植物生理学分化成一门独立学科B．生物化学独立成一门学科

2、；对植物生理学的冲击。分子生物学异军突起。C．卡尔文循环，C4途径和CAM；弄清了光合膜上许多功能性色素蛋白的三维立体结构，将结构与功能的研究推向了微观世界。D．细胞全能性－组织培养，为植物细胞工程和基因工程的大力发展创造了条件。E．光周期现象－光敏色素，调控几十种生理过程。F．关于植物激素的研究，激素测定方法：HPLC和ELISA。J．逆境生理：活性氧，逆境蛋白，如上所述，分子生物学的迅速发展对传统的植物生理学提出了严峻的挑战和机遇；权威性的国际植物生理学评论刊物AnuualReviewofPlantPhysiology从1985年起改为AnnualRev

3、iewofPlantPhysiologyandPlantMolecularBiology，2002年改为AnuualReviewofPlantBiology目前，植物整体生理学的研究正借助现代生物化学和分子生物学的成就而以新的面貌出现，如关于物质如何由源端装入和库端卸出的机理；关于源库之间信息交换的机理；关于物质与信息交换的“高速公路”－维管束结构与功能的研究，都取得了令人瞩目的成就。mRNA的运输－成花素问题的解决等。三．植物生理与农业生产（一）作物产量形成与高产理论50年代掀起的“绿色革命”，改良品种的主要特点是矮杆或半矮杆，株型紧凑，叶片直立，耐肥性强

4、。将高光效特性与其它优良性状结合在一起，形成新的超高产品种。“光合午休”与产量形成期叶片光合功能的早衰。（二）环境生理与作物抗逆性渗透调节的研究。根系化学信号－在北方土层较深厚的地区，通过抗旱品种和栽培措施的综合运用，已能在不进行灌溉的条件下，使小麦每hm2产量达6t以上。（三）设施农业中的作物生理学38“白色革命”。光照不足；CO2不足；温度波动大；土壤营养状况失衡；连作障害；（一）植物生理学与育种学相结合－作物生理育种广谱适应性水稻新品种，既耐强光，又有一定的耐阴性。胚芽鞘长度－耐旱品种；耐土壤脊薄；优良品质；主要的参考文献：1.植物生理学通讯；植物学通

5、报2.《植物生理与分子生物学》，余叔文主编；植物生物化学与分子生物学，科学出版社3.国内学术刊物：中国科学；科学通报；植物生理学报；植物学报；作物学报；中国农业科学；园艺学报；林业科学等1．国外文献（农大图书馆数据库）第二讲光合作用研究进展一．概述(略讲)二．光合作用的气孔限制与非气孔限制1．蒸腾和光合过程中水气与CO2扩散阻力的分析气孔结构；保卫细胞的结构；水气与CO2扩散途径2．扩散阻力与导度的测定原理；与欧姆定律类比3．光合作用的气孔限制与非气孔限制的概念4．气孔限制值的计算5．逆境条件下光合作用的气孔限制与非气孔限制三．光合作用机理（一）叶绿体类囊体

6、膜脂高等植物类囊体膜脂主要有5种：单半乳糖基甘油二酯（monogalatosydiglyceride,MGDG）,双半乳糖基甘油二酯（digalactosydiglceride,DGDG）,磷酸酰甘油（phosphatidylglycerol,PG）,硫代异鼠李糖基甘油二酯（sulphoquinovosyldiglyceride,SQDG）,磷酸酰胆碱（phosphatidylcholine,PC）。与动物细胞膜及植物其他组织细胞膜相比，类囊体膜脂组成有以下几个特点：①主要由不带电荷的糖脂组成，MGDG和DGDG占膜脂的75％。②主要磷脂组分是阴离子脂类PG

7、（约10％）。③含有特有的带负电荷的硫脂SQDG，（约10％）。补：类囊体膜脂的分子生物学研究进展，特别是PG的功能（二）光合色素与色素蛋白复合体1．光合电子转递的顺序：QA和QB是两种特殊结合态的质醌，结合QB的蛋白是许多除草剂的结合位点，如DCMU可以阻断QA向QB传递电子。2．光系统II复合体的结构：它包括三部分，①近侧天线系统－CP43和CP47两个色素蛋白复合体围腰绕PSII。远侧天线系统－主要由LHCII捕光复合体。38②由两个32kD多肽组成的D1－D2蛋白，其中包括着原初供体Yz;P680;Pheo;QA;QB;③由33，23及17kD三种

8、外周多肽以及与放氧有关的锰簇和CI与钙离子组成的水氧