植物生理学综合设计实验(2013级)课件

植物生理学综合设计实验联系人：钟蕾联系方式-mail:zhonglei2000@163.comQQ:2840928094植物生理学综合设计实验联系人：钟蕾联系方式：1590701主要内容一、课程意义二、课程体系三、教学方案四、基础理论五、实验内容六、参考资料主要内容2一、课程意义2006年4月9日“中国科学与人文论坛”主题报告会上：“高等教育应重视学生个性发展，保护开发他们的好奇心，以人为本，发挥主动性。应让学生在就学期间参与科研，培养他们的科学创新的潜能”。一、课程意义2006年4月9日“中国科学与人文论坛”主3“自主创新关键在人才，培养人才关键在教育。创新教育观念和模式，深化教育改革，培养具有创新精神和实践能力的各类人才”“自主创新关键在人才，培养人才关键在教育。创新教育观念和模式4

“要促进学生全面发展，坚持能力为重。优化知识结构，着力提高学习能力、实践能力、创新能力，提高综合素质，……”。“要促进学生全面发展，坚持能力为重。优化知识结5

提高教学质量，“要高度重视实践环节，提高学生实践能力。要大力加强实验、实习、实践和毕业设计(论文)等实践教学环节”提高教学质量，“要高度重视实践环节，提高学6学生在教师的指导下，借助于实验设备和实验手段，选择适当方法，将预定实验对象的某些属性呈现出来，进而揭示实验对象的本质，加深对所学知识的理解和对新知识的探索，获得感知、真知，促使智能发展。实验教学的实质自主性交互性情景性直观性实践性综合性探索性启发性创新性协作性集体性科学性实验教学的特点(相对于课堂理论教学)学生在教师的指导下，借助于实验设备和实验手段，选7★培养学生综合判断能力、创造能力和独立工作能力的重要途径★高等教育教学过程中实践性教学环节的重要组成部分★抽象与具体、理论与实践相结合的过程。实验教学的重要性实验教学的目标▲使学生掌握基本的实验技能，提高实验能力▲培养学生树立严肃认真的科学实验作风▲加深对理论知识的理解、综合运用知识、开拓创新★培养学生综合判断能力、创造能力和独立工作能力的重要途径实8总学时/学分理论课实验课实验课考查方式80/4.05030不单独考查，常作为平时成绩。64/4.040/2.524/1.5单独考查，单独记学分附属部分转变为独立课程管理方式改变教研室江西农业大学国家植物生产实验中心总学时/学分理论课实验课实验课考查方式80/4.05030不9二、课程体系内容学时人数/组类型性质基本理论实验室守则1必选试剂配制、仪器的原理与使用植物生理实验的基本过程1必选科技数据库与文献检索1必选数据分析与生物统计、报告撰写实验部分植物叶片气孔运动的调节84综合可选矿质元素对植物的作用84综合可选植物利用光能的生理基础84综合可选植物生长发育的激素调控84综合可选种子生理84综合可选植物的成花诱导84综合可选植物衰老的生理反应与防御84综合可选植物对逆境的生理响应84综合可选突变体的抗性筛选、分子鉴定及表型分析84创新可选二、课程体系内容学时人数/组类型性质基10实验项目教学内容时间安排植物生理学实验基础理论网络资源自学结合教师释疑（第10周）植物利用光能的生理基础（8学时）综合实验一(第11周)植物对逆境的生理响应（8学时）综合实验二(第13周)矿质元素对植物的作用（8学时）综合实验三(第15周)实验项目教学内容时间安排植物生理学实验基础理论网络资源自学结11如何开展综合实验提出科学假设，如“病虫害植株叶片叶绿素含量、光合速率低于正常叶片”及“缺氮植株叶片氮素含量、硝酸还原酶活力低于正常叶片”等；根据本组设计思路对实验材料进行进行干旱、涝害、缺素（需水培）、重金属污染等处理，或选择好病虫害材料；通过具体的实验过程取上述处理与对照材料进行相关指标测定获得结果；对实验结果做出正确的解释与分析，证实或推翻以上假设。如何开展综合实验提出科学假设，如“病虫害植株叶片叶绿素含量12实验观测(1)外观形态：处理前后，观察植物的生长发育，如叶面积、株高、叶色、发育时期和开花结实等。(2)解剖结构：处理前后，用显微镜观察植物解剖结构或细胞超微结构的变化。(3)生理过程：光合速率、呼吸速率、蒸腾速率、根系吸收活力和物质运输速率等。(4)物质含量和酶活性：如糖、蛋白质、核酸、激素、叶绿素、水分(水势)含量的变化和目标酶活性变化。实验观测131.不同植物种类或同一植物的不同品种2.改变植物生长发育的环境条件3.通过调节某个生理过程的强度（1）施用激素类物质(包括促进剂和抑制剂)（2）外源加入某种物质（3）转基因

如何进行实验处理1.不同植物种类或同一植物的不同品种如何进行实验处理14如何进行实验材料种植可以利用各班“班级试验田”培育玉米、烟草、萝卜、黄瓜等农作物小苗，实验开始前一、两周移植至学生寝室阳台，每组选取生育进度相同材料若干盆，根据本组设计思路进行干旱、涝害、缺素（需水培）、重金属污染等处理，各综合实验均取处理与相应对照材料进行相关指标测定，最后可总结形成小论文“干旱（缺素）处理对某某作物生长发育的影响”。如何进行实验材料种植可以利用各班“班级试验田”培育玉米、烟草15三、教学方案1实验分组（1）按照合作学习理论，由学习委员统筹将学生按不同性别及不同能力分成若干个小组（每组4人，如植保1301班共10组），组合名单由学习委员于开课前3天上交任课老师。（2）因相关测定进行同时（上、下午）在309、310实验室各需2位同学制作标准曲线，综合实验二、三共需16人次，采取自愿原则从各小组抽取人员完成，名单需提前确定并与分组情况同时上交任课老师。三、教学方案1实验分组16三、教学方案2教学组织（1）实验前按组进行实验设计，根据本组设计思路及实验室安排按照样品需要量分上、下午自行进行样品采集（实验当天上午八点及下午两点半前，特殊实验设计除外）；（2）上午在310实验室提问环节结束（9点左右）后，1～5组在310实验室进行指标①测定，6～10组在309实验室进行指标②测定；（3）下午在310实验室集中小结之后各组更换实验室（即1～5组在309实验室，6～10组在310实验室）进行测定；（4）测定相关指标同时（上下午）在309、310实验室分别由2组同学制作当次实验标准曲线。三、教学方案2教学组织17同学制作标准曲线同学制作标准曲线183教学设计方案1教师课堂随机提问同学课堂检查“预习报告”后针对当次实验内容随机提问同学（有的针对实验目的意义，有的考察实验原理，更多对于实验设计、实验步骤的具体设问），问题的提出按照网络资源提前公布的预习思考题的顺序，只是对于同学不按学号顺序，每人一题，难易不等，单独回答，现场评分。3教学设计方案1教师课堂随机提问同学193教学设计方案2学生参与讲课教师针对实验目的意义、实验原理，尤其是实验设计、实验步骤分组设问作为“学生参与讲课”的提纲，课堂检查“预习报告”后由学生当场抽签决定具体讲课内容，每组讲完均由教师更正或补充完善。3教学设计方案2学生参与讲课203教学设计方案3教师课堂分组提问同学教师针对实验目的意义、实验原理，尤其是实验设计、实验步骤分组设问，课堂检查“预习报告”后由学生当场抽签决定回答问题组次；教师按照预习思考题顺序提问全班同学，一旦同学答复对某题有疑问，请抽到该组问题的同学回答，教师点评并将有关知识点补充完善，同时评分。3教学设计方案3教师课堂分组提问同学21教师课堂分组提问同学教师课堂分组提问同学224植物生理学实验的基本过程实验设计：合理，充分估计和降低误差。样品采集：代表性和典型性。制备样品：提取、分离、纯化。分析测定：选择合适的方法和技术。数据处理：最大限度的挖掘数据信息。实验报告：规范、简洁、完整5实验报告

实验前撰写预习报告

实验中详尽记录过程

实验后完善报告内容4植物生理学实验的基本过程5实验报告23如何进行实验预习载体1.教师课件及预习思考题2.其他网络资源动力1.实验材料的种植与处理2.教师课堂随机提问同学3.学生参与讲课4.教师课堂分组提问同学如何进行实验预习载体24如何撰写实验报告预习报告言简意赅表述实验原理、实验材料、实验设计、实验步骤等几部分，并设计制作好实验结果记录表格；结果记录规范、简明扼要，可与预习报告使用不同颜色笔，便于区分、更正；结果分析对于一个综合实验中处理与对照之间及两个指标相互关系的描述，可用倍数或百分数表示。如何撰写实验报告预习报告256植物生理学实验考核体系综合实验一、二、三评分标准（百分制）：预习报告：充分体现实验设计，20分提问环节：随机提问，个别回答，10分操作规范：水浴、测定等，10分实验态度：仪器、试剂整理等，10分标准曲线：本人10分，同组成员2分环境卫生：各组台面及地面，10分实验报告：数据记录整理及结果分析30分实验理论10分，每个综合实验各30分，共计100分。6植物生理学实验考核体系实验理论10分，每个综合实验各30261.基本原则2.基本方法3.基本过程

四、基础理论1.基本原则四、基础理论271基本原则◆生命活动的基础是物理和化学过程，任何生命活动机理都可用物理和化学的方法来研究，用化学的和物理的原理来解释，没有独立于物理、化学过程之外的生命过程。◆

结构和功能的统一，没有分子、细胞组织、器官和植物整体的结构，也就没有功能，因此要将结构和功能统一起来研究。◆

微观与宏观的统一，要将分子—细胞器—组织—器官—植物体—群体各个水平的研究结合起来。1基本原则◆生命活动的基础是物理和化学过程，任何生命活动281.1充分准备试验前准备越充分，受益越多。充分预习实验内容，明确实验目的意义和有关的实验技能，合理进行实验设计并确定实验方案。实验时带上课本，以便解答实验中遇到的问题。开始实验前，考虑一下可能出现的安全问题及应采取的预防措施。认真聆听教导，记下重点，必要时调整一下实验方案。实验过程中要保持桌面整洁。尽快完成实验报告并按时上交。尽快补做遗漏的实验，最好在下次实验之前补上。1.1充分准备试验前准备越充分，受益越多。291.2基本要求(1)记录实验结果A.活页装订的A4纸记事夹(灵活方便但易丢失)或记事本(没有线条、空白的比较好)B.准备一支质量较好的HB铅笔或活动铅笔记录原始数据或绘制图表等(便于修改)C.油性记号笔(玻璃器皿上做标记)D.优质的精细绘图/写字表用于图表定稿E.完好的透明直尺绘图(边缘不能破损)F.定时器1.2基本要求(1)记录实验结果30(2)计算器A.优先选用干电池供电的计算器，要具备基本的数学或科学运算功能。B.最好先是整个数学运算过程，便于追踪查询错误C.最好不要选用复杂的计算器1.3健康与安全

时刻谨记一切实验工作都必须在安全条件下进行，将对自己和他人的危害降低到最小。(2)计算器1.3健康与安全时刻谨记一切实验工作都必31实验室工作的基本原则保证熟悉如何处理着火事故(安全出口、启动报警器等)所有实验室应告知万一发生事故在哪可找到急救时刻穿着保护衣——整洁的实验服(扣好纽扣)、防护镜严禁在实验室吸烟、饮食，以免吸入或误食污染物使用移液管时，不要用嘴，应用洗耳球小心使用玻璃仪器了解危险化学药品的警告标志使用危险化学药品用最小剂量，要在通风橱中操作操作时有条理，干净利落，考虑严密，避免事故发生每次实验完毕要进行彻底清理实验室工作的基本原则保证熟悉如何处理着火事故(安全出口、启动32植物生理学综合设计实验(2013级)课件33

2.1计数分析法2.2测试分析法2.3细胞学方法2.4分子生物学方法2.5其他方法

2基本方法2.1计数分析法2基本方法34计数分析法是一种简单实用的方法，它通过对植物不同的生长状态、不同的生命活动或不同处理下植物的响应情况进行直接的观察、测量、计数来描述结果，或者经过一定的统计分析来得出适宜的结论。此外，计数分析法在植物的生长发育、植物激素的生物测试、春化作用、光周期诱导等研究中也广为应用。

2.1计数分析法计数分析法是一种简单实用的方法，它通过对植物不同的生长状态、352.2测试分析法仪器分析实质上是物理和物理化学分析。其中，光学分析技术中的分光光度法尤其是可见光分光光度法(或比色法)应用最为普遍，它多以化学变化过程中待测组分与试剂反应发生颜色的消长，通过仪器检测即可得知某组分的含量。植物组织中多种组分如糖、可溶性蛋白质、脂肪、维生素及各种营养元素、各种酶的活性等都可应用该方法进行定量测定。2.2测试分析法36光学/谱分析法是指在光(或其它能量)的作用下，通过测量物质产生的吸收光、散射光或发射光的波长和强度来进行分析的方法。1.紫外-可见吸收光谱分析2.红外吸收光谱分析3.核磁共振波谱分析5.原子发射光谱分析4.原子吸收光谱分析6.激光拉曼光谱分析7.分子发光分析光学/谱分析法光学/谱分析法是指在光(或其它能量)的作用下，通过测量物质产37(1)紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200～400nm(近紫外区)，可用于结构鉴定和定量分析。(2)可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400～800nm，主要用于有色物质的定量分析。(3)红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围2.5～1000um,主要用于有机化合物结构鉴定。(1)紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200～438朗伯—比耳定律布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系(A∝b)；1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系(A∝c)；二者的结合称为朗伯—比耳定律，其数学表达式为：A＝lg(I0/It)=εbc朗伯—比耳定律39植物生理学综合设计实验(2013级)课件40植物生理学综合设计实验(2013级)课件41植物生理学综合设计实验(2013级)课件42植物生理学综合设计实验(2013级)课件43植物生理学综合设计实验(2013级)课件44电化学分析：应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性质来测定物质组成及含量的分析方法称为电化学分析或电分析化学。重要特征(1)直接通过测定电流、电位、电导、电量等物理量,在溶液中有电流或无电流流动的情况下，来研究、确定参与反应的化学物质的量。(2)依据测定电参数分别命名各种电化学分析方法：如电位、电导分析法；(3)依据应用方式不同可分为：直接法和间接法。

电化学分析：应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性45植物生理学综合设计实验(2013级)课件46植物生理学综合设计实验(2013级)课件47植物生理学综合设计实验(2013级)课件48电化学分析法的特点(1)灵敏度、准确度高，选择性好被测物质的最低量可达到10-12mol/L数量级。(2)电化学仪器装置较为简单，操作方便直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析。(3)应用广泛传统电化学分析：无机离子的分析；有机电化学分析；药物分析；活体分析；元素形态分析：可得到许多有用的信息。电化学分析法的特点(1)灵敏度、准确度高，选择性好492.3细胞学方法(1)细胞形态结构的观察方法(2)细胞化学方法(3)细胞组分的生化分离分析方法(4)标记与示踪技术(5)细胞生物工程技术2.3细胞学方法50▼细胞生理学技术

膜电位检测技术细胞内外存在电位差(20~100mV)称为膜电位，膜电位的变化反应了细胞的生理变化。细胞膜电位：细胞膜电压，是指细胞膜内外之间的电势差。静息电位：指细胞在没有受到外来刺激时，细胞膜内、外侧所存在的电位差去极化：静息电位减小甚至消失的过程。超射值：膜内电位由零到反极化顶点的数值。复极化：去极化、反极化后恢复到极化的过程。▼细胞生理学技术51用微电极测定膜电势的示意图一个玻璃电极插入到要研究的细胞内，另一个插入电解液作为参比，微电极和电压计相连，此电压计能测量细胞和溶液间的电势差。典型细胞的膜电势通常为-240～-60MV。放大部分显示微电极的构造及与其被测细胞的相连。微电极中有导电的盐溶液用微电极测定膜电势的示意图52(2)膜片钳位记录技术1976年德国马普生物物理研究所Neher和Sakmann创建膜片钳技术(patchclamprecordingtechnique)。这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜单一的或多个的离子通道分子活动的技术。获得1991年度的诺贝尔生理学与医学奖。膜片钳技术是用玻璃微电极吸管把只含1-3个离子通道、面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引封接起来，由于电极尖端与细胞膜的高阻封接，在电极尖端笼罩下的那片膜事实上与膜的其他部分从电学上隔离，因此，此片膜内开放所产生的电流流进玻璃吸管，用一个极为敏感的电流监视器(膜片钳放大器)测量此电流强度，就代表单一离子通道电流。(2)膜片钳位记录技术53A.测定原理与装置：a.测定原理图，在玻璃微电极尖端截取的膜片上，如有开放的离子通道时，离子通过通道进入微电极，产生的电流经放大器放大后，由监视器显示或由记录仪记录；b.测定装置，示安装玻璃微电极的装置，有吸引接口和信号输出接口；B.通道开闭时的电流输出记录图，仅通过一个离子通道时的膜电流情况，只有在通道开时才能测到电流。A.测定原理与装置：a.测定原理图，在玻璃微电极尖端截取的膜542.4分子生物学方法以分子生物学为基础的基因克隆和重组技术是现代生物技术的核心。其主要内容包括目的基因的定位、克隆、表达和分离纯化等，与之相关的常规技术有：核酸的分离、纯化；限制性内切酶的使用；核酸凝胶电泳技术；载体的构建；核酸的体外连接；目的基因转化；核酸探针标记技术；分子杂交；PCR技术及DNA序列分析等等。2.4分子生物学方法55分子杂交分子杂交562.5其他方法计算机专家系统技术被广泛应用于植物生长和代谢进程的模拟，已研制出能够根据症状确定缺素症并推测施肥方案的植物营养诊断与施肥专家系统以及能够根据底物浓度与时间确定代谢进程的虚拟细胞；计算机图像处理技术也被应用于进行相关测定，如叶面积扫描测定系统和根长测定系统以及蛋白质和核酸等生物大分子结构的可视化；生物信息学的很多方法被大量应用于序列比对、基因克隆等很多方面。2.5其他方法57LI-3000C便携式叶面积仪LI-3000C便携式叶面积仪58植物生理学综合设计实验(2013级)课件59CFImager叶绿素荧光成像系统CFImager叶绿素荧光成像系统60适用于各种型号的IMGING-PAMIMAG-CMMultiControlUnitMaxi-10x13cmMini-24x32mmMicro-3.5x4.5mmMicroscopy-130x150μm适用于各种型号的IMGING-PAMIMAG-CMMaxi-612.5其他方法人造卫星提供微重力条件也被用于植物生理学研究。例如，沉降系数差异很大且来源于不同植物的原生质体在卫星上更容易融合，神州系列运载火箭就曾成功地进行过上述实验。利用遥感技术可实现对大区域种植的农作物病虫害情报、营养状况、生育期以及产量等方面的情况进行收集、分析和预测。2.5其他方法62植物生理学综合设计实验(2013级)课件633.1植物材料的种类和采集3.2样品测定前处理和保存3.3待测样品的提取、分离和纯化3.4样品的测定及分析3.5实验数据处理和统计分析3.6实验报告3基本过程3.1植物材料的种类和采集3基本过程643.1植物材料的种类和采集根据来源可划分为天然的植物材料(如植物的根、茎、叶等)和人工培养的植物材料(如杂交后代材料、突变体、愈伤组织等)两大类；按水分状况、生理状态可划分为新鲜植物材料和干材料两大类。3基本过程

3.1植物材料的种类和采集3基本过程

653.1植物材料的种类和采集要根据实验目的分别采集植株的不同部位，如根、茎、叶、果实，不能将各部位样品随意混合。其次，植物材料的采集还具有适时性，即在植物不同生长发育阶段，或各种处理前后，适时采样分析。此外，在操作和处理过程中还要防止样品变质和污染。3.1植物材料的种类和采集66原始样品的取样法随机取样：在实验区(或大田)中随机确定取样点，取样点的数目视田块的大小和样品需要量而定。对角线取样：可在实验区按对角线选定五个取样点，然后在每个点上随机取一定数量的样株，或在每个取样点上按规定的面积从中采取样株。原始样品的取样法67平均样品取样混合取样法：一般颗粒状(如种子等)或已碾磨成粉末状的样品可以采取混合取样法进行。将供采取样品的材料铺在平面上成为均匀的一层，按照对角线划分为四等分。取对角的两份为进一步取样的材料，而将其余的对角两份淘汰。再把留下的两份样品充分混合后重复上述方法取样。反复操作，每份均淘汰50％的样品，直至所取的样品达到所要求的数量为止。平均样品取样68平均样品取样法按比例取样法：有些材料在生长不均等的情况下，应将原始样品按不同类型的比例选取平均样品。例如块根、块茎材料选取平均样品时，应按大、中、小不同类型的样品的比例取样，然后再将每一个样品纵切剖开，每个切取1/4、1/8或1/16，混在一起组成平均样品。在采取果实的平均样品时，一般选数株果树为代表，即使是从同一株果树上取样，也应考虑到果枝在树冠上的各个不同方位和部位以及果实体积的大、中、小和成熟度上的差异，按各相关的比例取样混合成平均样品。平均样品取样法69取样地点取样地点一般在距田埂或地边一定距离的株行取样，或在特定的取样区内取样。取样点的四周不应有缺株的现象。取样数量应根据分析项目数量、样品制备处理要求，重复测定次数等需要，采集足够数量的样品。新鲜样品可按含水分80％～90％计算所需样品量。选取平均样品的数量应当不少于供分析用样品的两倍。取样时期在植物的不同生育时期先调查植物的生育状况并区分为若干类型，按各种类型株所占的百分比，采取相应数目的样株作为平均样品。

取样地点703.2样品测定前处理和保存采回新鲜样品后，全植株样品应按根、茎、叶、种子等分开。净化：新鲜样品从田间或实验地取回时，常沾有泥土等杂质，应用柔软的湿布擦净，不应用水冲洗。杀青：为了保持样品化学成分不发生转变和损耗，务必及时终止样品中酶的活动，这就需要将样品置于110℃的烘箱中杀青15～20min。烘干：样品经过杀青之后，应立即降低烘箱的温度，维持在70～80℃直到样品烘干至恒重为止，一般样品所需时间大约为一天。3.2样品测定前处理和保存713.2样品测定前处理和保存测定植物材料内易挥发、转化和降解的物质，如酚类、亚硝酸盐等，测定营养成分如维生素、氨基酸、糖、植物碱等，应使用新鲜样品。此外，测定植物中激素含量和酶的活性，也需要用新鲜样品。取样时应注意保鲜，取样后应立即进行待测组分提取，也可采用液氮冷冻保存或冷冻真空干燥法得到干燥的样品，放在超低温冰箱中保存备用。3.2样品测定前处理和保存723.2样品测定前处理和保存一般种子的平均样品清除杂质后要进行磨碎，在磨碎样品前后都应当清洁磨粉机内部，过筛后混合均匀，贮存于磨口玻塞的广口瓶中，并随即贴上标签，注明采集地点、实验处理、采样日期和采样人姓名等。油料作物种子如需要测定其含油量时，不宜使用粉碎机，应将样品放在研钵磨碎或用组织捣碎机捣碎，也可用切片机切成薄片作为分析样品。3.2样品测定前处理和保存7301:55:11要求：提取过程中待测组分不受损失，不被污染，全部转变成适宜测定的形式。提取前应用适宜方法匀浆后再提取待测成分。方法：水浸提是常见的，一切可在水中溶解的物质都可采用该法。酸浸提：有些物质用水浸提时不能完全溶解或耗时较长，如土壤缓效钾待测液的制备。有机溶剂浸提：有些样品组分不溶于水而溶于有机溶剂，先将待测成份浸提出来再进行分析测定，常用的有机溶剂有乙醇、乙醚、石油醚等。3.3待测样品的提取、分离与纯化待测组分的提取10:30:21要求：提取过程中待测组分不受损失，不被污染，74待测组分的分离纯化A.盐析：向含有待测组分的粗提取液中加入高浓度中性盐达到一定的饱和度，使待测组分沉淀析出的过程。蛋白质、酶、多糖、核酸等都可用盐析技术进行沉淀分离。盐析法在等电点时效果最好，但蛋白质沉淀中含有大量无机盐，这些无机盐需用透析等方法除去。盐析中使用的中性盐种类很多，如硫酸铵、硫酸镁、氯化钠、醋酸钠等，最常用的是选用纯度较高的或重结晶的硫酸铵，因其溶解度大，受温度影响小，不易引起蛋白质变性，价格便宜。待测组分的分离纯化A.盐析：向含有待测组分的粗提取液中加入75B.透析：利用具有一定选择透性的过滤介质进行物质的分离纯化，用于分离大小不同的分子。透析膜只允许小分子通过，而阻止大分子通过。例如分离和纯化皂甙、蛋白质、多肽、多糖等时，可用透析法以除去无机盐、单糖、双糖等杂质。C.色谱分离：植物样品提纯的重要方法，特别是高效液相色谱分离技术对样品的提纯更为重要。如利用色谱分离技术可从芦荟中获得乙酰化甘露聚糖、芦荟素等活性成分的纯品。利用离子交换层析，具有快速、高分辨率和重现性好的特点。D.其他方法：离心法、过滤法、结晶法、沉淀法、萃取法等可使待测物质得到一定程度的分离纯化。B.透析：利用具有一定选择透性的过滤介质进行物质的分离纯化7601:55:11浓缩与干燥浓缩：通过对水或溶剂的吸收或透析等方法，使低浓度溶液变为高浓度溶液的过程称为浓缩。实验室中最常用的是吸收浓缩法，即通过向溶液中投入吸收剂(如聚乙二醇、聚丙烯酰胺干凝胶等)，直接吸收溶液中的水分，使溶液浓缩。

其次是膜分离技术，它包括3种：反渗透、纳滤、超滤。反渗透主要对溶液中离子进行膜分离。纳滤用于糖溶液的浓缩，单糖的精制及各种提取液的浓缩。超滤主要浓缩溶液的生物大分子。常用减压浓缩法对不耐热的生物大分子及生物物品进行浓缩。10:30:21浓缩与干燥浓缩：通过对水或溶剂的吸收或透析等77B.干燥：干燥就是将潮湿的固体或液体中的水或溶剂清除的过程。植物生理学研究中最常用的干燥方法是真空干燥法(减压干燥法)和冷冻真空干燥法(升华干燥法)。前者适用于不耐高温、易氧化物质的干燥和保存，其真空度越高，溶液沸点越低，蒸发越快；后者适用于蛋白质、酶、激素等各类生物物质的干燥保存，可保持其天然结构与活力。

B.干燥：干燥就是将潮湿的固体或液体中的水或溶剂清除的过程783.4样品的测定及分析重量分析法：是测定样品组分的一种简便方法，常用的有蒸馏法(烘干法)和沉淀法。滴定分析法(容量分析法)：酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法等。

金属元素分析中，常采用络合滴定分析法是EDTA滴定，EDTA可与金属离子形成稳定的络合物，其颜色与游离指示剂不同，因而它能指示滴定过程中金属离子的浓度变化情况。钙、镁、硫、钠等测定常采用的这种方法。氧化还原滴定法：高锰酸钾法，重铬酸钾法，碘法，溴酸钾法等。3.4样品的测定及分析重量分析法：是测定样品组分的一种简便7901:55:11重量分析和容量分析由于分析时间太长，有时不能达到及时指导生产的作用，同时在灵敏度方面亦达不到要求。现代的植物生理实验同样越来越多地依赖于仪器分析方法。

仪器分析方法是现代植物生理学实验中应用非常广泛的技术，它能达到重量分析和容量分析所不能达到的灵敏度，特别适用于植物体中微量物质的检测。10:30:22重量分析和容量分析由于分析时间太长803.5实验数据处理和统计分析做好实验记录是进行实验结果处理和分析的前提收集数据是收集实验中准确、完整的原始数据整理数据是将原始数据系统化和条理化，便于计算统计指标和进行统计分析，目前往往通过计算机完成已整理的数据可用简明的表格或图形来表达统计分析结果的大小、变化及分布情况和相互关系等分析数据的目的是计算有关指标，反映数据综合特征，揭示数据的内在联系和规律3.5实验数据处理和统计分析做好实验记录是进行实验结果处理813.6实验报告01:55:11实验中观察到的现象、结果及原始数据，应及时地直接记在报告册上，绝对不可以用单片纸做记录或草稿。写实验报告应以事实为根据，尽量用自己的语言表述。实验结束后，应迅速整理和总结实验经过，使用统一印制的实验报告册撰写实验报告，当次上交。3.6实验报告10:30:22实验中观察到的现象、结果及原82植物生理学综合设计实验(2013级)课件83植物生理学综合设计实验(2013级)课件8401:55:11对实验结果部分，应根据实验目的将一定实验条件下获得的实验结果和数据进行整理、归纳、分析和对比，并尽量总结成各种图表。另外，还应针对实验结果进行必要的说明和分析，实验中有哪些现象，发现了哪些规律，将实验结果与理论结果相对照，解释它们间存在的差异及测量误差分析等等。讨论部分可包括：实验方法或操作技术中存在的问题，影响实验的因素；对实验设计的认识、体会和建议等。通常分条进行讨论。10:30:22对实验结果部分，应根据实验目的将一定851植物叶片气孔运动的调节2矿质元素对植物的作用3植物利用光能的生理基础4植物生长发育的激素调控5种子萌发的生理调控6植物的成花诱导7植物衰老的生理反应与防御8植物对逆境的生理响应9突变体的抗性筛选、分子鉴定及表型分析五、实验内容1植物叶片气孔运动的调节五、实验内容861植物叶片气孔运动的调节1.1光、暗对叶片气孔运动的影响1.2水分、CO2、K+、Ca2+对气孔运动的影响1.3植物激素对气孔运动的影响1.4保卫细胞内K+变化的观察2矿质元素对植物的作用2.1植物的溶液培养与矿质元素缺乏症2.2硝酸还原酶活性测定√2.3植物体内硝态氮含量的测定√1植物叶片气孔运动的调节2矿质元素对植物的作用87综合设计实验2矿质元素对植物的作用实验设计（1）比较不同N素形式(NO3-、NH4+、尿素)对NR活性的诱导作用及植物体内硝态氮含量的影响；（2）探讨光照、温度、pH对NR活性的影响；（3）不同种类还原糖对NR活性的影响；（4）比较不同植物及同一植物不同器官和不同生长时期NR活性及硝态氮含量的差异；（5）探讨不同土壤条件下硝态氮含量的差异。综合设计实验2矿质元素对植物的作用实验设计883植物利用光能的生理基础

3.1叶绿体色素的提取及定量测定√3.2叶绿体色素的分离及理化性质观察√3.3改良半叶法测定叶片光合速率3.4红外线二氧化碳分析仪法测定植物光合速率、呼吸速率和CO2-Pn曲线4植物生长发育的激素调控

4.1生长素类物质对根、芽生长的影响4.2促进不定根形成3植物利用光能的生理基础4植物生长发育的激素调控89综合设计实验3植物利用光能的生理基础实验设计提取和测定叶绿体色素(叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)含量，用光合仪测定植物光合速率，比较不同植物的光合特性：（1）C3、C4和CAM植物；（2）木本和草本植物；（3）阳生和阴生植物；（4）不同颜色植物；（5）同一种植物在不同环境、不同处理或不同生长时期等光合特性。综合设计实验3植物利用光能的生理基础实验设计905种子萌发的生理调控

5.1植物种子生活力快速测定5.2光对烟草种子和莴苣种子发芽的影响5.3谷物种子萌发时淀粉酶活性的测定5.4赤霉素对α-淀粉酶诱导合成的影响6植物的成花诱导

6.1植物春化现象的观察6.2植物光周期现象的观察5种子萌发的生理调控6植物的成花诱导917植物衰老的生理反应与防御

7.1植物细胞膜脂过氧化作用的测定7.2超氧化物歧化酶活性(SOD)的测定7.3植物组织中过氧化氢酶(CAT)活性测定7.4抗坏血酸过氧化物酶(AsA-POD)活性的测定7.5植物体内氧自由基的测定和清除7植物衰老的生理反应与防御928植物对逆境的生理响应8.1植物体内游离脯氨酸含量的测定√8.2蒽酮法测定植物组织中可溶性糖的含量√8.3电导率仪法测定离体植物叶片的抗逆性√8.4电导率仪法测定活体植物根系的抗逆性9突变体的抗性筛选、分子鉴定及表型分析

9.1突变体的抗性筛选9.2突变体的分子鉴定9.3突变体的表型分析8植物对逆境的生理响应9突变体的抗性筛选、分子鉴定及表93综合设计实验8植物对逆境的生理响应实验设计要求学生在植物材料的种植过程设置逆境与正常条件形成对照（可设置旱涝、冷热及盐碱等逆境条件），分析逆境对植物生长的影响：（1）形态上的测定，如株高、根系生长、地上部和地下部的鲜/干重、叶色变化(测定叶绿色含量)等。（2）植物生理活动的变化，测定细胞膜透性、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、根系活力、相关抗性酶活性(SOD、CAT、POD)等，其中细胞膜透性、可溶性糖含量及游离脯氨酸含量为主要考察内容。综合设计实验8植物对逆境的生理响应实验设计941.李玲主编.《植物生理学模块实验指导》.科学出版社.20092.邹琦主编.《植物生理学实验指导》.中国农业出版社.20003.张志良瞿伟菁主编.《植物生理学实验指导》（第三版).高等教育出版社.20034.王学奎主编.《植物生理生化实验原理和技术》（第2版）.高等教育出版社.2006

5.孙群胡景江主编.《植物生理学研究技术》.西北农林科技大学出版社.2006六、参考资料1.李玲主编.《植物生理学模块实验指导》.科学出版社.295植物生理学综合设计实验(2013级)课件96植物生理学综合设计实验(2013级)课件97植物生理学综合设计实验(2013级)课件98植物生理学综合设计实验(2013级)课件99植物生理学综合设计实验(2013级)课件100植物生理学综合设计实验(2013级)课件101植物生理学综合设计实验(2013级)课件102植物生理学综合设计实验联系人：钟蕾联系方式-mail:zhonglei2000@163.comQQ:2840928094植物生理学综合设计实验联系人：钟蕾联系方式：159070103主要内容一、课程意义二、课程体系三、教学方案四、基础理论五、实验内容六、参考资料主要内容104一、课程意义2006年4月9日“中国科学与人文论坛”主题报告会上：“高等教育应重视学生个性发展，保护开发他们的好奇心，以人为本，发挥主动性。应让学生在就学期间参与科研，培养他们的科学创新的潜能”。一、课程意义2006年4月9日“中国科学与人文论坛”主105“自主创新关键在人才，培养人才关键在教育。创新教育观念和模式，深化教育改革，培养具有创新精神和实践能力的各类人才”“自主创新关键在人才，培养人才关键在教育。创新教育观念和模式106

“要促进学生全面发展，坚持能力为重。优化知识结构，着力提高学习能力、实践能力、创新能力，提高综合素质，……”。“要促进学生全面发展，坚持能力为重。优化知识结107

提高教学质量，“要高度重视实践环节，提高学生实践能力。要大力加强实验、实习、实践和毕业设计(论文)等实践教学环节”提高教学质量，“要高度重视实践环节，提高学108学生在教师的指导下，借助于实验设备和实验手段，选择适当方法，将预定实验对象的某些属性呈现出来，进而揭示实验对象的本质，加深对所学知识的理解和对新知识的探索，获得感知、真知，促使智能发展。实验教学的实质自主性交互性情景性直观性实践性综合性探索性启发性创新性协作性集体性科学性实验教学的特点(相对于课堂理论教学)学生在教师的指导下，借助于实验设备和实验手段，选109★培养学生综合判断能力、创造能力和独立工作能力的重要途径★高等教育教学过程中实践性教学环节的重要组成部分★抽象与具体、理论与实践相结合的过程。实验教学的重要性实验教学的目标▲使学生掌握基本的实验技能，提高实验能力▲培养学生树立严肃认真的科学实验作风▲加深对理论知识的理解、综合运用知识、开拓创新★培养学生综合判断能力、创造能力和独立工作能力的重要途径实110总学时/学分理论课实验课实验课考查方式80/4.05030不单独考查，常作为平时成绩。64/4.040/2.524/1.5单独考查，单独记学分附属部分转变为独立课程管理方式改变教研室江西农业大学国家植物生产实验中心总学时/学分理论课实验课实验课考查方式80/4.05030不111二、课程体系内容学时人数/组类型性质基本理论实验室守则1必选试剂配制、仪器的原理与使用植物生理实验的基本过程1必选科技数据库与文献检索1必选数据分析与生物统计、报告撰写实验部分植物叶片气孔运动的调节84综合可选矿质元素对植物的作用84综合可选植物利用光能的生理基础84综合可选植物生长发育的激素调控84综合可选种子生理84综合可选植物的成花诱导84综合可选植物衰老的生理反应与防御84综合可选植物对逆境的生理响应84综合可选突变体的抗性筛选、分子鉴定及表型分析84创新可选二、课程体系内容学时人数/组类型性质基112实验项目教学内容时间安排植物生理学实验基础理论网络资源自学结合教师释疑（第10周）植物利用光能的生理基础（8学时）综合实验一(第11周)植物对逆境的生理响应（8学时）综合实验二(第13周)矿质元素对植物的作用（8学时）综合实验三(第15周)实验项目教学内容时间安排植物生理学实验基础理论网络资源自学结113如何开展综合实验提出科学假设，如“病虫害植株叶片叶绿素含量、光合速率低于正常叶片”及“缺氮植株叶片氮素含量、硝酸还原酶活力低于正常叶片”等；根据本组设计思路对实验材料进行进行干旱、涝害、缺素（需水培）、重金属污染等处理，或选择好病虫害材料；通过具体的实验过程取上述处理与对照材料进行相关指标测定获得结果；对实验结果做出正确的解释与分析，证实或推翻以上假设。如何开展综合实验提出科学假设，如“病虫害植株叶片叶绿素含量114实验观测(1)外观形态：处理前后，观察植物的生长发育，如叶面积、株高、叶色、发育时期和开花结实等。(2)解剖结构：处理前后，用显微镜观察植物解剖结构或细胞超微结构的变化。(3)生理过程：光合速率、呼吸速率、蒸腾速率、根系吸收活力和物质运输速率等。(4)物质含量和酶活性：如糖、蛋白质、核酸、激素、叶绿素、水分(水势)含量的变化和目标酶活性变化。实验观测1151.不同植物种类或同一植物的不同品种2.改变植物生长发育的环境条件3.通过调节某个生理过程的强度（1）施用激素类物质(包括促进剂和抑制剂)（2）外源加入某种物质（3）转基因

如何进行实验处理1.不同植物种类或同一植物的不同品种如何进行实验处理116如何进行实验材料种植可以利用各班“班级试验田”培育玉米、烟草、萝卜、黄瓜等农作物小苗，实验开始前一、两周移植至学生寝室阳台，每组选取生育进度相同材料若干盆，根据本组设计思路进行干旱、涝害、缺素（需水培）、重金属污染等处理，各综合实验均取处理与相应对照材料进行相关指标测定，最后可总结形成小论文“干旱（缺素）处理对某某作物生长发育的影响”。如何进行实验材料种植可以利用各班“班级试验田”培育玉米、烟草117三、教学方案1实验分组（1）按照合作学习理论，由学习委员统筹将学生按不同性别及不同能力分成若干个小组（每组4人，如植保1301班共10组），组合名单由学习委员于开课前3天上交任课老师。（2）因相关测定进行同时（上、下午）在309、310实验室各需2位同学制作标准曲线，综合实验二、三共需16人次，采取自愿原则从各小组抽取人员完成，名单需提前确定并与分组情况同时上交任课老师。三、教学方案1实验分组118三、教学方案2教学组织（1）实验前按组进行实验设计，根据本组设计思路及实验室安排按照样品需要量分上、下午自行进行样品采集（实验当天上午八点及下午两点半前，特殊实验设计除外）；（2）上午在310实验室提问环节结束（9点左右）后，1～5组在310实验室进行指标①测定，6～10组在309实验室进行指标②测定；（3）下午在310实验室集中小结之后各组更换实验室（即1～5组在309实验室，6～10组在310实验室）进行测定；（4）测定相关指标同时（上下午）在309、310实验室分别由2组同学制作当次实验标准曲线。三、教学方案2教学组织119同学制作标准曲线同学制作标准曲线1203教学设计方案1教师课堂随机提问同学课堂检查“预习报告”后针对当次实验内容随机提问同学（有的针对实验目的意义，有的考察实验原理，更多对于实验设计、实验步骤的具体设问），问题的提出按照网络资源提前公布的预习思考题的顺序，只是对于同学不按学号顺序，每人一题，难易不等，单独回答，现场评分。3教学设计方案1教师课堂随机提问同学1213教学设计方案2学生参与讲课教师针对实验目的意义、实验原理，尤其是实验设计、实验步骤分组设问作为“学生参与讲课”的提纲，课堂检查“预习报告”后由学生当场抽签决定具体讲课内容，每组讲完均由教师更正或补充完善。3教学设计方案2学生参与讲课1223教学设计方案3教师课堂分组提问同学教师针对实验目的意义、实验原理，尤其是实验设计、实验步骤分组设问，课堂检查“预习报告”后由学生当场抽签决定回答问题组次；教师按照预习思考题顺序提问全班同学，一旦同学答复对某题有疑问，请抽到该组问题的同学回答，教师点评并将有关知识点补充完善，同时评分。3教学设计方案3教师课堂分组提问同学123教师课堂分组提问同学教师课堂分组提问同学1244植物生理学实验的基本过程实验设计：合理，充分估计和降低误差。样品采集：代表性和典型性。制备样品：提取、分离、纯化。分析测定：选择合适的方法和技术。数据处理：最大限度的挖掘数据信息。实验报告：规范、简洁、完整5实验报告

实验前撰写预习报告

实验中详尽记录过程

实验后完善报告内容4植物生理学实验的基本过程5实验报告125如何进行实验预习载体1.教师课件及预习思考题2.其他网络资源动力1.实验材料的种植与处理2.教师课堂随机提问同学3.学生参与讲课4.教师课堂分组提问同学如何进行实验预习载体126如何撰写实验报告预习报告言简意赅表述实验原理、实验材料、实验设计、实验步骤等几部分，并设计制作好实验结果记录表格；结果记录规范、简明扼要，可与预习报告使用不同颜色笔，便于区分、更正；结果分析对于一个综合实验中处理与对照之间及两个指标相互关系的描述，可用倍数或百分数表示。如何撰写实验报告预习报告1276植物生理学实验考核体系综合实验一、二、三评分标准（百分制）：预习报告：充分体现实验设计，20分提问环节：随机提问，个别回答，10分操作规范：水浴、测定等，10分实验态度：仪器、试剂整理等，10分标准曲线：本人10分，同组成员2分环境卫生：各组台面及地面，10分实验报告：数据记录整理及结果分析30分实验理论10分，每个综合实验各30分，共计100分。6植物生理学实验考核体系实验理论10分，每个综合实验各301281.基本原则2.基本方法3.基本过程

四、基础理论1.基本原则四、基础理论1291基本原则◆生命活动的基础是物理和化学过程，任何生命活动机理都可用物理和化学的方法来研究，用化学的和物理的原理来解释，没有独立于物理、化学过程之外的生命过程。◆

结构和功能的统一，没有分子、细胞组织、器官和植物整体的结构，也就没有功能，因此要将结构和功能统一起来研究。◆

微观与宏观的统一，要将分子—细胞器—组织—器官—植物体—群体各个水平的研究结合起来。1基本原则◆生命活动的基础是物理和化学过程，任何生命活动1301.1充分准备试验前准备越充分，受益越多。充分预习实验内容，明确实验目的意义和有关的实验技能，合理进行实验设计并确定实验方案。实验时带上课本，以便解答实验中遇到的问题。开始实验前，考虑一下可能出现的安全问题及应采取的预防措施。认真聆听教导，记下重点，必要时调整一下实验方案。实验过程中要保持桌面整洁。尽快完成实验报告并按时上交。尽快补做遗漏的实验，最好在下次实验之前补上。1.1充分准备试验前准备越充分，受益越多。1311.2基本要求(1)记录实验结果A.活页装订的A4纸记事夹(灵活方便但易丢失)或记事本(没有线条、空白的比较好)B.准备一支质量较好的HB铅笔或活动铅笔记录原始数据或绘制图表等(便于修改)C.油性记号笔(玻璃器皿上做标记)D.优质的精细绘图/写字表用于图表定稿E.完好的透明直尺绘图(边缘不能破损)F.定时器1.2基本要求(1)记录实验结果132(2)计算器A.优先选用干电池供电的计算器，要具备基本的数学或科学运算功能。B.最好先是整个数学运算过程，便于追踪查询错误C.最好不要选用复杂的计算器1.3健康与安全

时刻谨记一切实验工作都必须在安全条件下进行，将对自己和他人的危害降低到最小。(2)计算器1.3健康与安全时刻谨记一切实验工作都必133实验室工作的基本原则保证熟悉如何处理着火事故(安全出口、启动报警器等)所有实验室应告知万一发生事故在哪可找到急救时刻穿着保护衣——整洁的实验服(扣好纽扣)、防护镜严禁在实验室吸烟、饮食，以免吸入或误食污染物使用移液管时，不要用嘴，应用洗耳球小心使用玻璃仪器了解危险化学药品的警告标志使用危险化学药品用最小剂量，要在通风橱中操作操作时有条理，干净利落，考虑严密，避免事故发生每次实验完毕要进行彻底清理实验室工作的基本原则保证熟悉如何处理着火事故(安全出口、启动134植物生理学综合设计实验(2013级)课件135

2.1计数分析法2.2测试分析法2.3细胞学方法2.4分子生物学方法2.5其他方法

2基本方法2.1计数分析法2基本方法136计数分析法是一种简单实用的方法，它通过对植物不同的生长状态、不同的生命活动或不同处理下植物的响应情况进行直接的观察、测量、计数来描述结果，或者经过一定的统计分析来得出适宜的结论。此外，计数分析法在植物的生长发育、植物激素的生物测试、春化作用、光周期诱导等研究中也广为应用。

2.1计数分析法计数分析法是一种简单实用的方法，它通过对植物不同的生长状态、1372.2测试分析法仪器分析实质上是物理和物理化学分析。其中，光学分析技术中的分光光度法尤其是可见光分光光度法(或比色法)应用最为普遍，它多以化学变化过程中待测组分与试剂反应发生颜色的消长，通过仪器检测即可得知某组分的含量。植物组织中多种组分如糖、可溶性蛋白质、脂肪、维生素及各种营养元素、各种酶的活性等都可应用该方法进行定量测定。2.2测试分析法138光学/谱分析法是指在光(或其它能量)的作用下，通过测量物质产生的吸收光、散射光或发射光的波长和强度来进行分析的方法。1.紫外-可见吸收光谱分析2.红外吸收光谱分析3.核磁共振波谱分析5.原子发射光谱分析4.原子吸收光谱分析6.激光拉曼光谱分析7.分子发光分析光学/谱分析法光学/谱分析法是指在光(或其它能量)的作用下，通过测量物质产139(1)紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200～400nm(近紫外区)，可用于结构鉴定和定量分析。(2)可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400～800nm，主要用于有色物质的定量分析。(3)红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围2.5～1000um,主要用于有机化合物结构鉴定。(1)紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200～4140朗伯—比耳定律布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系(A∝b)；1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系(A∝c)；二者的结合称为朗伯—比耳定律，其数学表达式为：A＝lg(I0/It)=εbc朗伯—比耳定律141植物生理学综合设计实验(2013级)课件142植物生理学综合设计实验(2013级)课件143植物生理学综合设计实验(2013级)课件144植物生理学综合设计实验(2013级)课件145植物生理学综合设计实验(2013级)课件146电化学分析：应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性质来测定物质组成及含量的分析方法称为电化学分析或电分析化学。重要特征(1)直接通过测定电流、电位、电导、电量等物理量,在溶液中有电流或无电流流动的情况下，来研究、确定参与反应的化学物质的量。(2)依据测定电参数分别命名各种电化学分析方法：如电位、电导分析法；(3)依据应用方式不同可分为：直接法和间接法。

电化学分析：应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性147植物生理学综合设计实验(2013级)课件148植物生理学综合设计实验(2013级)课件149植物生理学综合设计实验(2013级)课件150电化学分析法的特点(1)灵敏度、准确度高，选择性好被测物质的最低量可达到10-12mol/L数量级。(2)电化学仪器装置较为简单，操作方便直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析。(3)应用广泛传统电化学分析：无机离子的分析；有机电化学分析；药物分析；活体分析；元素形态分析：可得到许多有用的信息。电化学分析法的特点(1)灵敏度、准确度高，选择性好1512.3细胞学方法(1)细胞形态结构的观察方法(2)细胞化学方法(3)细胞组分的生化分离分析方法(4)标记与示踪技术(5)细胞生物工程技术2.3细胞学方法152▼细胞生理学技术

膜电位检测技术细胞内外存在电位差(20~100mV)称为膜电位，膜电位的变化反应了细胞的生理变化。细胞膜电位：细胞膜电压，是指细胞膜内外之间的电势差。静息电位：指细胞在没有受到外来刺激时，细胞膜内、外侧所存在的电位差去极化：静息电位减小甚至消失的过程。超射值：膜内电位由零到反极化顶点的数值。复极化：去极化、反极化后恢复到极化的过程。▼细胞生理学技术153用微电极测定膜电势的示意图一个玻璃电极插入到要研究的细胞内，另一个插入电解液作为参比，微电极和电压计相连，此电压计能测量细胞和溶液间的电势差。典型细胞的膜电势通常为-240～-60MV。放大部分显示微电极的构造及与其被测细胞的相连。微电极中有导电的盐溶液用微电极测定膜电势的示意图154(2)膜片钳位记录技术1976年德国马普生物物理研究所Neher和Sakmann创建膜片钳技术(patchclamprecordingtechnique)。这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜单一的或多个的离子通道分子活动的技术。获得1991年度的诺贝尔生理学与医学奖。膜片钳技术是用玻璃微电极吸管把只含1-3个离子通道、面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引封接起来，由于电极尖端与细胞膜的高阻封接，在电极尖端笼罩下的那片膜事实上与膜的其他部分从电学上隔离，因此，此片膜内开放所产生的电流流进玻璃吸管，用一个极为敏感的电流监视器(膜片钳放大器)测量此电流强度，就代表单一离子通道电流。(2)膜片钳位记录技术155A.测定原理与装置：a.测定原理图，在玻璃微电极尖端截取的膜片上，如有开放的离子通道时，离子通过通道进入微电极，产生的电流经放大器放大后，由监视器显示或由记录仪记录；b.测定装置，示安装玻璃微电极的装置，有吸引接口和信号输出接口；B.通道开闭时的电流输出记录图，仅通过一个离子通道时的膜电流情况，只有在通道开时才能测到电流。A.测定原理与装置：a.测定原理图，在玻璃微电极尖端截取的膜1562.4分子生物学方法以分子生物学为基础的基因克隆和重组技术是现代生物技术的核心。其主要内容包括目的基因的定位、克隆、表达和分离纯化等，与之相关的常规技术有：核酸的分离、纯化；限制性内切酶的使用；核酸凝胶电泳技术；载体的构建；核酸的体外连接；目的基因转化；核酸探针标记技术；分子杂交；PCR技术及DNA序列分析等等。2.4分子生物学方法157分子杂交分子杂交1582.5其他方法计算机专家系统技术被广泛应用于植物生长和代谢进程的模拟，已研制出能够根据症状确定缺素症并推测施肥方案的植物营养诊断与施肥专家系统以及能够根据底物浓度与时间确定代谢进程的虚拟细胞；计算机图像处理技术也被应用于进行相关测定，如叶面积扫描测定系统和根长测定系统以及蛋白质和核酸等生物大分子结构的可视化；生物信息学的很多方法被大量应用于序列比对、基因克隆等很多方面。2.5其他方法159LI-3000C便携式叶面积仪LI-3000C便携式叶面积仪160植物生理学综合设计实验(2013级)课件161CFImager叶绿素荧光成像系统CFImager叶绿素荧光成像系统162适用于各种型号的IMGING-PAMIMAG-CMMultiControlUnitMaxi-10x13cmMini-24x32mmMicro-3.5x4.5mmMicroscopy-130x150μm适用于各种型号的IMGING-PAMIMAG-CMMaxi-1632.5其他方法人造卫星提供微重力条件也被用于植物生理学研究。例如，沉降系数差异很大且来源于不同植物的原生质体在卫星上更容易融合，神州系列运载火箭就曾成功地进行过上述实验。利用遥感技术可实现对大区域种植的农作物病虫害情报、营养状况、生育期以及产量等方面的情况进行收集、分析和预测。2.5其他方法164植物生理学综合设计实验(2013级)课件1653.1植物材料的种类和采集3.2样品测定前处理和保存3.3待测样品的提取、分离和纯化3.4样品的测定及分析3.5实验数据处理和统计分析3.6实验报告3基本过程3.1植物材料的种类和采集3基本过程1663.1植物材料的种类和采集根据来源可划分为天然的植物材料(如植物的根、茎、叶等)和人工培养的植物材料(如杂交后代材料、突变体、愈伤组织等)两大类；按水分状况、生理状态可划分为新鲜植物材料和干材料两大类。3基本过程

3.1植物材料的种类和采集3基本过程

1673.1植物材料的种类和采集要根据实验目的分别采集植株的不同部位，如根、茎、叶、果实，不能将各部位样品随意混合。其次，植物材料的采集还具有适时性，即在植物不同生长发育阶段，或各种处理前后，适时采样分析。此外，在操作和处理过程中还要防止样品变质和污染。3.1植物材料的种类和采集168原始样品的取样法随机取样：在实验区(或大田)中随机确定取样点，取样点的数目视田块的大小和样品需要量而定。对角线取样：可在实验区按对角线选定五个取样点，然后在每个点上随机取一定数量的样株，或在每个取样点上按规定的面积从中采取样株。原始样品的取样法169平均样品取样混合取样法：一般颗粒状(如种子等)或已碾磨成粉末状的样品可以采取混合取样法进行。将供采取样品的材料铺在平面上成为均匀的一层，按照对角线划分为四等分。取对角的两份为进一步取样的材料，而将其余的对角两份淘汰。再把留下的两份样品充分混合后重复上述方法取样。反复操作，每份均淘汰50％的样品，直至所取的样品达到所要求的数量为止。平均样品取样170平均样品取样法按比例取样法：有些材料在生长不均等的情况下，应将原始样品按不同类型的比例选取平均样品。例如块根、块茎材料选取平均样品时，应按大、中、小不同类型的样品的比例取样，然后再将每一个样品纵切剖开，每个切取1/4、1/8或1/16，混在一起组成平均样品。在采取果实的平均样品时，一般选数株果树为代表，即使是从同一株果树上取样，也应考虑到果枝在树冠上的各个不同方位和部位以及果实体积的大、中、小和成熟度上的差异，按各相关的比例取样混合成平均样品。平均样品取样法171取样地点取样地点一般在距田埂或地边一定距离的株行取样，或在特定的取样区内取样。取样点的四周不应有缺株的现象。取样数量应根据分析项目数量、样品制备处理要求，重复测定次数等需要，采集足够数量的样品。新鲜样品可按含水分80％～90％计算所需样品量。选取平均样品的数量应当不少于供分析用样品的两倍。取样时期在植物的不同生育时期先调查植物的生育状况并区分为若干类型，按各种类型株所占的百分比，采取相应数目的样株作为平均样品。

取样地点1723.2样品测定前处理和保存采回新鲜样品后，全植株样品应按根、茎、叶、种子等分开。净化：新鲜样品从田间或实验地取回时，常沾有泥土等杂质，应用柔软的湿布擦净，不应用水冲洗。杀青：为了保持样品化学成分不发生转变和损耗，务必及时终止样品中酶的活动，这就需要将样品置于110℃的烘箱中杀青15～20min。烘干：样品经过杀青之后，应立即降低烘箱的温度，维持在70～80℃直到样品烘干至恒重为止，一般样品所需时间大约为一天。3.2样品测定前处理和保存1733.2样品测定前处理和保存测定植物材料内易挥发、转化和降解的物质，如酚类、亚硝酸盐等，测定营养成分如维生素、氨基酸、糖、植物碱等，应使用新鲜样品。此外，测定植物中激素含量和酶的活性，也需要用新鲜样品。取样时应注意保鲜，取样后应立即进行待测组分提取，也可采用液氮冷冻保存或冷冻真空干燥法得到干燥的样品，放在超低温冰箱中保存备用。3.2样品测定前处理和保存1743.2样品测定前处理和保存一般种子的平均样品清除杂质后要进行磨碎，在磨碎样品前后都应当清洁磨粉机内部，过筛后混合均匀，贮存于磨口玻塞的广口瓶中，并随即贴上标签，注明采集地点、实验处理、采样日期和采样人姓名等。油料作物种子如需要测定其含油量时，不宜使用粉碎机，应将样品放在研钵磨碎或用组织捣碎机捣碎，也可用切片机切成薄片作为分析样品。3.2样品测定前处理和保存17501:55:11要求：提取过程中待测组分不受损失，不被污染，全部转变成适宜测定的形式。提取前应用适宜方法匀浆后再提取待测成分。方法：水浸提是常见的，一切可在水中溶解的物质都可采用该法。酸浸提：有些物质用水浸提时不能完全溶解或耗时较长，如土壤缓效钾待测液的制备。有机溶剂浸提：有些样品组分不溶于水而溶于有机溶剂，先将待测成份浸提出来再进行分析测定，常用的有机溶剂有乙醇、乙醚、石油醚等。3.3待测样品的提取、分离与纯化待测组分的提取10:30:21要求：提取过程中待测组分不受损失，不被污染，176待测组分的分离纯化A.盐析：向含有待测组分的粗提取液中加入高浓度中性盐达到一定的饱和度，使待测组分沉淀析出的过程。蛋白质、酶、多糖、核酸等都可用盐析技术进行沉淀分离。盐析法在等电点时效果最好，但蛋白质沉淀中含有大量无机盐，这些无机盐需用透析等方法除去。盐析中使用的中性盐种类很多，如硫酸铵、硫酸镁、氯化钠、醋酸钠等