本书根据高等农林院校实际和多年教学实践编写而成。实验内容分为基础性实验、综合性实验和研究性实验三部分。基础性实验精选14个实验,涉及植物生理学基本知识和实验技能;6个综合性实验涵盖植物水分生理、矿质营养、光合和呼吸作用以及生长发育生理,每个实验均由多种实验手段和技术组成;研究性实验拟定了5个研究方向,使用单位可根据本校实际选做。本书可作为高等农林院校的生物、农学、园艺、环境等专业本、专科生使用,也可作为相关专业研究生、教师和科研人员的参考书。
植物生理学是研究植物生命活动规律和机制的一门实验科学,是生物科学类、植物生产类相关专业的核心专业基础课程,植物生理学实验是该课程重要的实践性教学环节。通过实验使学生掌握植物生理学的基本测定方法和技术,培养学生的科学研究思维,提高学生分析问题和解决问题的能力,为今后从事科学研究奠定基础。
本教材根据植物生理学实验课程特点和对本科生能力培养要求,分为3章。第一章为实验基本知识和技能,目的是使学生系统学习和掌握实验材料的培养、采集、处理和保存,实验基本操作,实验记录与数据统计分析,实验报告和实验论文撰写的基本要求,以及实验室安全与防范的基本知识。第二章是围绕植物生理学的主要内容,包括水分生理、营养生理、光合作用、呼吸作用和逆境生理等介绍常用的实验方法,使学生较全面地掌握重要的实验技术和原理。第三章是根据植物生理学的主要研究领域,设计了综合性和研究性实验案例,通过解析科研思路,引导学生综合运用所学的理论知识,依据实验目标,制订实验方案和技术路线等,培养学生的科研思维能力和素质。本教材附录中介绍了常见培养基和缓冲液的配制,生物学常用的数据库。本教材配套数字课程的资源与实验体系一体化设计,包括教学课件、实验操作视频、实验结果彩图、拓展文献等,有助于学生提前预习和课后复习,全面掌握植物生理学实验方法在科学研究中的应用,拓展学生的视野,提升其科研能力。
本教材注重理论联系实际,着重加强学生规范操作、分析问题和解决问题能力的培养,既满足了农林、生物类本科专业植物生理学实验教学的需要,也可作为本科生、研究生毕业论文实验及相关科研人员科学研究的参考书。
本教材由青岛农业大学的刘新、刘洪庆、车永梅、柏素花、杨德翠、马倩、赵方贵、侯丽霞、张英昊和张艳萍,山东大学的张伟,山东农业大学的王秀玲负责编写完成。刘新和刘洪庆负责全书的审核;车永梅、柏素花和杨德翠负责数字课程资源的设计和审订。全部编写人员均具有多年从事植物生理学实验教学和研究的实践经验,曾经多次编写此类教材。
鉴于编者的水平有限,编写时间较仓促,本书难免有不足之处,敬请读者和专家指正。
编者
2017年3月20日
第一章 实验基本知识和技能
第一节 实验材料的培养方法
一、溶液培养法
二、培养基培养法
三、土壤培养法
第二节 实验材料的采集、处理与保存
一、植物材料的采集
二、样品的处理和保存
第三节 实验的基本操作
一、玻璃器皿的洗涤
二、移液管和移液器的使用
三、溶液的配制和混匀
第四节 实验记录与数据统计分析
一、实验记录
二、实验图表的制作
三、实验数据的统计分析
第五节 实验报告和实验论文
一、实验报告的内容与要求
二、实验论文的内容与要求
第六节 实验室火灾防范
一、实验室火灾的预防
二、实验室安全消防措施
第二章 基础性实验
第一节 植物水分生理相关指标的测定
实验1 植物组织含水量及水分饱和亏的测定
实验2 植物组织中自由水和束缚水含量的测定
实验3 气孔运动的影响因子及其信号转导机制
I 光照、Co2对气孔运动的影响
Ⅱ K+对气孔开度的影响
Ⅲ ABA等植物激素对气孔关闭的作用
Ⅳ ca2+参与ABA诱导气孔关闭的信号转导
实验4 植物组织水势的测定
I 小液流法、折射仪法
Ⅱ 露点法
第二节 植物营养生理相关指标的测定
实验5 植物溶液培养和缺素培养
实验6 根系活力的测定(TTC法)
实验7 硝酸还原酶活性的测定
实验8 谷氨酰胺合成酶活性的测定
实验9 原子吸收光谱法测定植物体心含量
第三节 植物光合和呼吸作用相关指标的测定
实验10 叶绿体色素的提取、分离、理化性质和定量测定
I 叶绿体色素的提取、分离及理化性质
Ⅱ 叶绿体色素的定量测定
实验11 红外线CO2气体分析仪法测定植物光合速率与呼吸速率
实验12 叶绿素荧光分析技术
实验13 光合作用相关酶活性的测定
I 磷酸烯醇丙酮酸羧化酶活性的测定
Ⅱ 1,5一二磷酸核酮糖羧化酶活性的测定
实验14 多酚氧化酶活性的测定
第四节 植物生长发育相关指标的测定
实验15 花粉活力测定
I 花粉萌发法
Ⅱ TTC法
Ⅲ I2一KI染色法
实验16 种子萌发和活力测定
I TTC法
Ⅱ 染料染色法
实验17 种子萌发时淀粉酶活性的测定
实验18 植物组织培养技术
I 植物组织培养的一般技术
Ⅱ 烟草叶组织培养中的形态发生和器官形成
实验19 植物激素含量的测定(ELTsA法)
第五节 植物抗逆相关生理指标的测定
实验20 植物组织可溶性糖含量的测定
I 蒽酮法
Ⅱ 苯酚法
实验21 维生素c含量的测定
实验22 电导法测定植物细胞膜透性
实验23 超氧化物歧化酶活性的测定
实验24 植物组织过氧化物酶活性的测定
实验25 苯丙氨酸氨裂合酶活性的测定
实验26 几丁质酶活性的测定
实验27 B-1,3一葡聚糖酶活性的测定
实验28 植物体内游离脯氨酸含量的测定
实验29 植物组织中丙二醛含量的测定
实验30 植物组织中氧自由基含量的测定
第三章 综合性和研究性实验案例
案例1 eATP介导H2s诱导的拟南芥气孔关闭过程
案例2 盐胁迫对葡萄光合特性和荧光参数的影响
案例3 油菜素内酯提高番茄幼苗抗冷性的作用机制
案例4 泡囊丛枝菌根真菌通过诱导IAA信号促进植物生长
案例5 盐胁迫下紫花苜蓿幼苗某些生理指标的变化
案例6 苹果异分支酸合酶基因MdICSI的克隆与抗病性分析
附录
一、植物组织培养常用培养基成分组成
二、常用激素及生长调节 物质
三、常用缓冲液的配制
四、生物学常用数据库