[农学]1水分生理.ppt
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1、植 物 生 理 学 Plant Physiology,陈 瑛,科学教育101,教学计划 周次 内容 课时 1 诸论、水分代谢 2 2 水分代谢 实验1、2 水势及渗透势测定 2+4 3 植物的矿质营养 2 4 植物的矿质营养 实验3 植株中铁含量测定 2+3 5 植物的光合作用 2 6 植物的光合作用 2 7 植物的光合作用 实验4、5 叶绿素提取及测定 2+6 8 植物的光合作用、植物体内有机物的运输与分配 2 9 植物的呼吸作用、信号传导 2 10 植物的生长物质 2 12 植物的生长物质 实验6 淀粉酶测定及考试 2+3 13 植物的生长生理 2 14 植物的生长生理 2 15 植物的生
2、殖生理 2 16 植物的成熟和衰老生理 2 17 植物的逆境生理 2 18 考 试,联系方式:办公室 B507 13105758682,理论课32学时 + 实验课16学时,理论课内容与形式的改革 内容分三块: 教师精讲:课程核心及不易理解的内容、知识应用。 自主学习:课程中基础、易理解,能自学的内容。 学生讨论:中学中涉及的内容 较新或有不同理解的内容。 在保障学科体系完整性的基础上,对中学生物教学中的内容,作重点安排。,教师精讲内容 章节 内容 1水分生理 水势概念及计算、细胞对水的吸收、蒸腾作用、 合理灌溉的生理基础 2矿质营养 必需元素作用及缺乏症、细胞对矿质元素吸收、 合理施肥的生理基
3、础 3光合作用 叶绿体色素、原初反应、电子传递光合磷酸化、 碳同化 4呼吸与代谢 呼吸商、有机物代谢 5信号传导 胞外信号传递、跨膜信号转换、胞内信号转导 6生长物质 五大类激素的种类、作用机理 7生长和运动 光敏素和光形态建成、种子萌发的外界条件 8生殖生理 春化作用特征、代谢、机理、光周期类型、 特征、机理 9成熟和衰老 植物衰老、器官的脱落,自主学习内容 章节 内容 1水分生理 根系吸水、植物体内水分的运输 2矿质营养 根系对矿质元素的吸收、运输与分配 3光合作用 概念意义、外界条件影响、运输与分配 4呼吸与代谢 影响呼吸作用的因素 5信号传导 蛋白质可逆磷酸化 6生长物质 其他天然的植
4、物生长物质 7生长和运动 植物的生长和运动、相关性 8生殖生理 幼年期特点、花器官形成及生理 9成熟和衰老 种子的成熟、果实的成熟 10抗性生理 逆境类型、损伤机理,同学讲解内容 第1组 水分生理 (学号1-6) (1)请结合中学课本内容,讲讲水的存在状态及对植物的作用。 (2)水的特殊理化性质的应用和对植物的影响。 (3)水孔蛋白的理解及研究进展 (4)根系吸水途径及凯氏带慨念 (5)中学课本“叶的蒸腾作用和结构”一节内容中你能设计哪些实验来证明蒸腾作用?需有详细操作说明。 (6)影响水分结冰和蒸发速度的因素有哪些?日常生活中有哪些现象和应用?,第2组 矿质营养 (学号7-10) (1)请设
5、计证明植物需要哪些营养成分的实验,需图例说明,求简务实。 (2)土壤中元素存在形式有哪些?植物是否均能吸收?说明原理及应用。 (3)如何合理施肥? (4)中学生物实验中天竺葵的应用。要点:性质、种植、可用于哪些实验,如何应用,其他替代植物。,第3组 光合作用 (学号11-16) (1)做一个初中科学书上的光合作用的实验,说明过程与关键点。 (2)可设计哪些实验来证明光合作用的原料与产物是什么? (3)光合色素的提取有哪些方法?分离可用哪些试剂?各有什么优缺点? (4)植物是如何进行光合磷酸化的? (5) 三类碳同化途径的比较与研究进展 (6)影响光合作用的因素有哪些?如何用实验证明?,第4组
6、有机物运输分配、呼吸、信号传导 (学号17-21) (1)试结合初中教材对光合作用与呼吸作用进行比较(可略深化)。 (2)伴胞在物质运输中的作用 (3)韧皮部运输的机理 (4)中药杜仲是如何生产的,杜仲树可以不断剥皮吗? (5)动植物信号传导的比较,第5组 生长物质、生长和运动(学号22-26) (1)初中和高中生物课中均有“生长素的发现”内容,讲解时如何区别与联系? (2)如何从生长素发现的历史来说明科学素养的培养?如何在初中科学课上简要介绍生长素的其他作用? (3)植物为什么会进行向光性运动?有哪些新研究进展? (4)请介绍自然界中存在的生理钟现象。 (5)结合初中教材,讲讲种子的结构、萌
7、发过程、萌发条件。,第6组 生殖生理、成熟和衰老、抗性生理 (学号27-30) (1)作为一个果农,如何提高产量和质量? (2)如何调节花卉的花期?试举三种花卉加以说明。 (3)植物衰老机理研究 (4)植物抗冷性抗热性机理与应用 (5)植物抗旱性抗涝性机理与应用,说明 1:按学号分组,小组内自行确定主讲题目,每人一题,组内成员一起讨论所有题目。 2:每章提前布置讨论内容及主讲团队,确定具体讲述时间。 3:每人讲解时间为5-7分钟。 4:除给主讲者打分外,整个小组表现好差也略有增减分,以鼓励团队精神。 5:其他小组成员须提问、建议和反驳,根据提问、建议和反驳的合理性与深度给提问者个体打分。,网络
8、教学 http:/ 总成绩=期末考试成绩(40%)+ 实验成绩(30%) + 主讲成绩(10%)+小论文成绩(5%) + 提问成绩(5%) + 平时作业成绩(10%) 注1:实验共5个,加最后考试,每个实验满分为5分。成绩依据是实验报告、平时操作、设计部分的合理性和操作结果。 注2:平时作业在网上完成,自动打分统计。学完一章做一章内容,所有网上作业完成后才有资格参加期末考试。,教材与参考书 植物生理学(第六版)潘瑞炽主编,高教出版社,2008年 植物生理学刘佃林主编,北京大学出版社,2007年 现代植物生理学(第二版)李合生主编,高教出版社, 2006年 植物生理学王宝山主编,科学出版社,20
9、04年 植物生理学武维华主编,科学出版社,2003年 植物生理学王忠主编,中国农业出版社,2000年 植物生理生化实验原理和技术(第二版),王学奎主编, 高教出版社,2008年 植物生理学实验指导(第三版)张志良主编,高教出版社, 2003年 植物生理学实验张立军、樊金娟主编,中国农大出版社, 2007年,植物生理学网上作业有关规定 章节 水分矿质光合呼吸有机物激素生长生殖成熟衰老逆境 选题数 30 25 40 30 20 20 20 15 允许答题 时间(分)60 50 80 60 40 40 40 30 答题最 后日期 3.31 4.15 5.15 5.31 6.15 6.20 6.20
10、6.20,概念:植物生理学是研究植物生命活动规律及其与外界环境关系的科学。,当今世界面临的五大危机: 人口、粮食、能源、资源、环境,目前农业急需解决的六大问题: 碳的增收、水分的增收、营养物质的增收、植物寄生物的防治、不良环境对植物的影响及植物发育过程。,当今世界面临的环境问题: 气候变暖、臭氧层破坏和损耗、酸雨污染、土壤荒漠化、水资源危机、森林植被破坏、生物多样性锐减、海洋资源破坏和污染、持久性有机污染物的污染。,第一章 水分生理,植物对水分的需要自学和讨论 植物细胞对水分的吸收* 根系吸水和水分运输自学和讨论 蒸腾作用* 合理灌溉的生理基础*,第一节植物对水分的需要,一、植物的含水量及存在
11、状态 二、植物体内水分存在的状态 自由水/束缚水 三、水的生理作用,第二节 植物细胞对水分的吸收,一、水势的概念 二、植物细胞的水势 三、水势的测定 四、植物细胞对水分的吸收*,?,溶质势,孤立体系:与环境不发生能量、物质交换 封闭体系:与环境之间只发生能量交换 开放体系:与环境之间既有能量又有物质交换,一、水势的概念,1、自由能:G=U+PV+TS,G0,说明自由能增加,须从外界获得能量才能进行; G=0,系统处于动态平衡。,可见自由能的变化是判断系统能否自动进行反应的标准。,2、化学势 j= G (nj)t p nj,在物理化学中,化学势是用来描述体系中组分发生化学反应的本领及转移的潜在能
12、力,用表示。表示在等温等压和其他组分不变的情况下,加入1 mol j而引起的体系总自由能的变化。即G。简单讲即1 mol j所具有的自由能为j的化学势,但并非j=G/mol。 单位:J/mol,Z=0 相对值,以一定大气压和一定温度下纯水化学势作对比标准。 水的化学势=体系中水的化学势与纯水的化学势之差值。 纯水化学势绝对值不易测得,定为0。 j 化学势单位?,3、水的化学势 j=j0+RTlnaj+ZjFE+Vj,mP+mjgh,J/mol,4、水势w = w- w0 = w Vw Vw,以纯水w0在一定大气压,一定温度下化学势作标准,一偏摩尔体积水和一偏摩尔纯水之间的化学势差,即 水势为偏
13、摩尔水的化学势差。,w = w/Vw = (牛顿cm/mol)/(cm3/mol) = 牛顿/cm2, 此为压力单位 1帕(Pa)=牛顿/m2 1大气压(atm)=1.013105 Pa=1.013巴=0.1013MPa,3、 p压力势:是由于压力作用使细胞水势发生的变化。,2、 g重力势:是因重力作用而引起的水势变化。,二、植物细胞的水势,w=s+p+m+g,1、 m 衬质势:是细胞的胶体物质、细胞壁和毛细管吸附水,使自由水含量减少而降低的水势值。,主要体现时期?,4、 s 溶质势(或称渗透势)即细胞液水势。,溶液,水,渗透计示意图,s= - i c R T,i-解离系数 c-摩尔浓度(mo
14、l/L) R 气体常数(0.082Latm/molK) T 绝对温度 例:0,1M蔗糖溶液其 s= -110.082273= -22.4atm 1M NaCl溶液其 s= -1.810.082273= -40.3atm,等摩尔溶液=等渗溶液?,渗透计,A细胞,s= -10atm,p= 4atm,wa= -6atm B细胞,s= -6atm, p= 3atm,wb= -3atm 水流向?,将A放入= -2atm溶液中,B放入=-5atm溶液中 如果体积不变:,A:w=? s=? p=? B:w=? s=? p=? 水流向?,如果A细胞体积增为二倍,B细胞增加10%:,根据s=-icRT=-im/
15、v RT, s1V1=s2V2,或写成1V1=2V2。,A:w=? s=? p=? B:w=? s=? p=? 水流向?,几种常见化合物水溶液的水势范围 溶液 w (MPa) 纯水 0 海水 -2.50 1mol/L蔗糖 -2.29 1mol/L KCl -4.08,常见植物叶片的渗透势和水势值 品种 渗透势/MPa 水势/MPa 小麦 -1.00-1.40 -0.30-0.60 玉米 -0.90-1.10 -0.40-0.90 高梁 -1.20-1.80 -0.60-0.90 向日葵 -1.90 棉花 -1.30 -0.20-0.60 杨树 -2.10 -0.20-0.50 柳树 -3.60
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