现代生物学实验（四）— 植物生物学实验教案 课程名称: 植物生物学实验 英文名称: Experiment of Plant Biology 课程编号:学科类通修课程 课程学时：108 学时 课程学分：3 学分 教师姓名: 王文卿，徐虹，张红心 前导课程：植物生物学、植物生理学、细胞生物学、生物化学、遗传学 教学方式: 实验及技术理论讲授 考试方式: 平时考核＋笔试＋实验操作考试 教学目标和要求： 教学目的与任务：加深理解和记忆相关理论课所学习的理论知识，进一步增强生物学 观点和环境意识；同时通过实验提高学生动手和独立工作的能力，培养学生敢想敢为和认真 严谨的科学素质；还要求学生应掌握植物生物学研究经典实验的设计原理、步骤和实验中所 应用的仪器的结构和操作方法，最终达到学生能利用生物学系现有相关的仪器设备，运用新 技术新方法，独立完成植物生物学相关领域基础研究的全过程，为学生顺利进入毕业论文训 练打好基础。同时，本课程是学生再大学期间的最后一次实验课，规范操作、纠正不良实验 室习惯始终贯穿于本实验教学的整个过程。 通过本实验的学习，要求学生基本掌握植物生物学研究经典实验的设计原理，步骤， 和实验中所应用的仪器的结构和操作方法，最终达到学生能独立利用生物学系现有的相关仪 器设备，规范实验操作和改进不良习惯，运用实验中学习的技术和方法，从设计、实验、直 至撰写论文，独立完成植物生物学相关领域基础研究的全过程，为学生顺利进入毕业论文训 练打好基础。 主要内容： 本实验课本着提高学生实践能力的宗旨，利用录象和多媒体课件等现代化教学手段，综 合概括实验教学内容，在尽可能保留了经典的植物形态解剖及系统分类，植物叶片光合速率 和叶绿素含量测定等部份验证性实验以及组织培养等基础实验的基础上，还就日常生活中遇 到“鲜花保鲜”这一综合性问题进行了尝试研究，此外又以校园土壤调查为题让学生进行了 一次从实验设计开始，经样品的采集、处理与分析，最后写出实验报告的植物生态环境因子 调查研究全过程的训练，力求把经典的实验内容与前沿的实验技术有机的结合起来，多方面 培养，提高学生独立科学研究的能力，为学生顺利进入相关学科毕业论文训练打好基础。 主要教学方法：实验技术及理论讲授、实验为主，课件教学为辅；指导与学
现代生物学实验（四）— 植物生物学实验教案 课程名称: 植物生物学实验 英文名称: Experiment of Plant Biology 课程编号:学科类通修课程 课程学时：108 学时 课程学分：3 学分 教师姓名: 王文卿，徐虹，张红心 前导课程：植物生物学、植物生理学、细胞生物学、生物化学、遗传学 教学方式: 实验及技术理论讲授 考试方式: 平时考核＋笔试＋实验操作考试 教学目标和要求： 教学目的与任务：加深理解和记忆相关理论课所学习的理论知识，进一步增强生物学 观点和环境意识；同时通过实验提高学生动手和独立工作的能力，培养学生敢想敢为和认真 严谨的科学素质；还要求学生应掌握植物生物学研究经典实验的设计原理、步骤和实验中所 应用的仪器的结构和操作方法，最终达到学生能利用生物学系现有相关的仪器设备，运用新 技术新方法，独立完成植物生物学相关领域基础研究的全过程，为学生顺利进入毕业论文训 练打好基础。同时，本课程是学生再大学期间的最后一次实验课，规范操作、纠正不良实验 室习惯始终贯穿于本实验教学的整个过程。 通过本实验的学习，要求学生基本掌握植物生物学研究经典实验的设计原理，步骤， 和实验中所应用的仪器的结构和操作方法，最终达到学生能独立利用生物学系现有的相关仪 器设备，规范实验操作和改进不良习惯，运用实验中学习的技术和方法，从设计、实验、直 至撰写论文，独立完成植物生物学相关领域基础研究的全过程，为学生顺利进入毕业论文训 练打好基础。 主要内容： 本实验课本着提高学生实践能力的宗旨，利用录象和多媒体课件等现代化教学手段，综 合概括实验教学内容，在尽可能保留了经典的植物形态解剖及系统分类，植物叶片光合速率 和叶绿素含量测定等部份验证性实验以及组织培养等基础实验的基础上，还就日常生活中遇 到“鲜花保鲜”这一综合性问题进行了尝试研究，此外又以校园土壤调查为题让学生进行了 一次从实验设计开始，经样品的采集、处理与分析，最后写出实验报告的植物生态环境因子 调查研究全过程的训练，力求把经典的实验内容与前沿的实验技术有机的结合起来，多方面 培养，提高学生独立科学研究的能力，为学生顺利进入相关学科毕业论文训练打好基础。 主要教学方法：实验技术及理论讲授、实验为主，课件教学为辅；指导与学
生的设计性实验、自主性实验相结合。 使用教材 : 《植物生物学实验指导》 2005 自编教材 参考书及其它: 1.叶庆华、曾 定、陈振端编著，植物生物学，厦门大学出版社 2002 2.林加涵、魏文铃、彭宣宪编著， 现代生物学实验，高等教育出版社 2002 实验项目 实验一 植物的组织培养 实验二 植物的遗传转化 实验三 植物体内 GUS 基因的检测 实验四 环境样品的采集、处理与分析(以土壤为例) 实验五 植物光合作用及其对环境因子的反应 实验七 叶绿体色素的提取、分离及其理化性质的鉴定 实验八 叶绿素含量的测定 实验九 丙二醛的测定在鲜花保鲜中的应用 实验十 超氧物歧化酶活性测定 实验十一 徒手切片法及被子植物形态结构 实验十二 徒手切片法及被子植物形态结构 实验十三 被子植物形态结构与环境的关系 实验十四 被子植物形态结构与环境的关系 模 块 1：植物形态结构与环境的关系 教学要求： 1．掌握植物徒手切片的技术及基本要领 2. 了解植物标本采集、制作及鉴定的基本过程 3．促使学生利用周围一切可以利用的资源，解决问题 4．了解植物形态解剖技术在现代生物学、生态学及环境科学中的应用 教学学时：21 学时 讲授的内容： 1．植物形态解剖学的在现代生物学、生态学和环境科学中的应用； 2．植物切片技术（包括徒手切片、滑走切片机、旋转切片机及超薄切片技
生的设计性实验、自主性实验相结合。 使用教材 : 《植物生物学实验指导》 2005 自编教材 参考书及其它: 1.叶庆华、曾 定、陈振端编著，植物生物学，厦门大学出版社 2002 2.林加涵、魏文铃、彭宣宪编著， 现代生物学实验，高等教育出版社 2002 实验项目 实验一 植物的组织培养 实验二 植物的遗传转化 实验三 植物体内 GUS 基因的检测 实验四 环境样品的采集、处理与分析(以土壤为例) 实验五 植物光合作用及其对环境因子的反应 实验七 叶绿体色素的提取、分离及其理化性质的鉴定 实验八 叶绿素含量的测定 实验九 丙二醛的测定在鲜花保鲜中的应用 实验十 超氧物歧化酶活性测定 实验十一 徒手切片法及被子植物形态结构 实验十二 徒手切片法及被子植物形态结构 实验十三 被子植物形态结构与环境的关系 实验十四 被子植物形态结构与环境的关系 模 块 1：植物形态结构与环境的关系 教学要求： 1．掌握植物徒手切片的技术及基本要领 2. 了解植物标本采集、制作及鉴定的基本过程 3．促使学生利用周围一切可以利用的资源，解决问题 4．了解植物形态解剖技术在现代生物学、生态学及环境科学中的应用 教学学时：21 学时 讲授的内容： 1．植物形态解剖学的在现代生物学、生态学和环境科学中的应用； 2．植物切片技术（包括徒手切片、滑走切片机、旋转切片机及超薄切片技
术） 3．现场演示徒手切片 4 以自己的研究内容（红树植物叶片及茎的形态特征植物淹水时间之间的 关系）为例，介绍植物形态解剖技术的应用 实验项目： 1．植物标本的采集，制作、鉴定 2．徒手切片，观察，数据采集 3．数据统计分析，结果分析 应学习的技术和方法：样品采集时候对植物生境的详细记录、植物制片技术、 徒手切片 应学习的仪器使用方法：显微镜、测微尺、图象分析系统 教学的重点和难点： 1．学生对于这种教学模式的接受程度如何？怎么样充分发挥学生的自由想 象力？ 2．多数同学没有学过生物统计学，数据的处理与分析面临一定困难 3．对于如何在显微镜下采集数据，采集什么数据，部分同学可能会心里没 有底 难点的解决办法： 1．多与学生沟通、交流。实验计划、实验报告批改后与每组学生有面对面 交流 2．细心进行现场指导 3．一定安排时间，对实验过程、实验报告进行总结 模块 1 模 块 2：植物的组织培养和遗传转化 教学要求： 1．掌握植物组织培养和遗传转化实验的基本原理及相关技术进展。 2 独立完成所有实验项目。 3．熟悉无菌操作要求，初步掌握无菌操作技术。 4．了解所学技术、方法在植物学和遗传学等研究中的应用
术） 3．现场演示徒手切片 4 以自己的研究内容（红树植物叶片及茎的形态特征植物淹水时间之间的 关系）为例，介绍植物形态解剖技术的应用 实验项目： 1．植物标本的采集，制作、鉴定 2．徒手切片，观察，数据采集 3．数据统计分析，结果分析 应学习的技术和方法：样品采集时候对植物生境的详细记录、植物制片技术、 徒手切片 应学习的仪器使用方法：显微镜、测微尺、图象分析系统 教学的重点和难点： 1．学生对于这种教学模式的接受程度如何？怎么样充分发挥学生的自由想 象力？ 2．多数同学没有学过生物统计学，数据的处理与分析面临一定困难 3．对于如何在显微镜下采集数据，采集什么数据，部分同学可能会心里没 有底 难点的解决办法： 1．多与学生沟通、交流。实验计划、实验报告批改后与每组学生有面对面 交流 2．细心进行现场指导 3．一定安排时间，对实验过程、实验报告进行总结 模块 1 模 块 2：植物的组织培养和遗传转化 教学要求： 1．掌握植物组织培养和遗传转化实验的基本原理及相关技术进展。 2 独立完成所有实验项目。 3．熟悉无菌操作要求，初步掌握无菌操作技术。 4．了解所学技术、方法在植物学和遗传学等研究中的应用
教学学时：24 学时 讲授的内容： 1．各实验的基本原理，操作步骤和注意事项。 2．培养基的主要成分和种类以及配制的基本原则。 3． 各种不同灭菌方法的原理和操作步骤。 4．培养材料的选择和灭菌以及外植体接种的详细步骤和注意事项。 5．共培养基和 GUS 检测液配制步骤。 6．遗传转化技术进展。 7，根癌农杆菌介导的遗传转化的基本原理和技术要点。 8．GUS 检测的基本原理和操作步骤。 实验项目： 1．胡萝卜和水稻组织培养。 2．胡萝卜愈伤组织遗传转化。 3． GUS 检测。 应学习的技术和方法：胡萝卜材料选择，MS 培养基配制，湿热灭菌法，无菌操 作，X-Gluc 的配制法，农杆菌介导的遗传转化方法。 应学习的仪器使用方法：高压灭菌锅，超净工作台，普通离心机，台称，分析天 平，电磁炉，酸度测定仪、光照培养箱， 恒温摇床。 教学的重点和难点： 1．本实验将使用三个实验室，实验过程中， 学生的实验进度不一致，这 将给实验教学的组织方面带来困难， 2．讲授部分难点是遗传转化的原理以及实验操作中注意的具体事项。 3．仪器的正确使用及安全注意事项。 4．与植物生理学，分子遗传学等理论课的对接。 难点的解决办法： 4．该讲的讲深、讲透，反复强调实验过程中的安全注意事项。 5．细心进行现场指导
教学学时：24 学时 讲授的内容： 1．各实验的基本原理，操作步骤和注意事项。 2．培养基的主要成分和种类以及配制的基本原则。 3． 各种不同灭菌方法的原理和操作步骤。 4．培养材料的选择和灭菌以及外植体接种的详细步骤和注意事项。 5．共培养基和 GUS 检测液配制步骤。 6．遗传转化技术进展。 7，根癌农杆菌介导的遗传转化的基本原理和技术要点。 8．GUS 检测的基本原理和操作步骤。 实验项目： 1．胡萝卜和水稻组织培养。 2．胡萝卜愈伤组织遗传转化。 3． GUS 检测。 应学习的技术和方法：胡萝卜材料选择，MS 培养基配制，湿热灭菌法，无菌操 作，X-Gluc 的配制法，农杆菌介导的遗传转化方法。 应学习的仪器使用方法：高压灭菌锅，超净工作台，普通离心机，台称，分析天 平，电磁炉，酸度测定仪、光照培养箱， 恒温摇床。 教学的重点和难点： 1．本实验将使用三个实验室，实验过程中， 学生的实验进度不一致，这 将给实验教学的组织方面带来困难， 2．讲授部分难点是遗传转化的原理以及实验操作中注意的具体事项。 3．仪器的正确使用及安全注意事项。 4．与植物生理学，分子遗传学等理论课的对接。 难点的解决办法： 4．该讲的讲深、讲透，反复强调实验过程中的安全注意事项。 5．细心进行现场指导
6．提供相关的阅读参考书。 7．课前预习， 课堂提问。 8．师生互相讨论的方法解决实验中出现的具体问题。 模 块 3：切花保鲜和采后生理 教学要求： 1. 要求学生能运用已学的知识进行实验设计和独立的实验操作。 2. 掌握切花保鲜、SOD 和 MDA 测定的原理及方法。 3. 掌握对实验数据进行科学统计分析的方法。 教学学时：24 学时 讲授的内容： 1. 切花保鲜的基本原理。 2. 实验设计时要考虑和注意的几个重要问题, 如选择实验材料和保鲜液的 基本原则；材料预处理、保鲜液配制和保鲜过程中的注意事项；生理指 标测定过程的设计；实验数据的统计分析和结果讨论。 3．生理指标 SOD 和 MDA 测定的基本原理，操作步骤和注意事项。 4. 设计性实验报告的撰写。 实验项目： 4．实验材料的预处理 5．保鲜液的配制和保鲜的日常管理 6．SOD 和 MDA 的测定 应学习的技术和方法： 材料选择法，组织破碎法，称量法，离心技术，比色法。 应学习的仪器使用方法： 普通离心机，分析天平，水浴锅，光照培养箱、分光光度计
6．提供相关的阅读参考书。 7．课前预习， 课堂提问。 8．师生互相讨论的方法解决实验中出现的具体问题。 模 块 3：切花保鲜和采后生理 教学要求： 1. 要求学生能运用已学的知识进行实验设计和独立的实验操作。 2. 掌握切花保鲜、SOD 和 MDA 测定的原理及方法。 3. 掌握对实验数据进行科学统计分析的方法。 教学学时：24 学时 讲授的内容： 1. 切花保鲜的基本原理。 2. 实验设计时要考虑和注意的几个重要问题, 如选择实验材料和保鲜液的 基本原则；材料预处理、保鲜液配制和保鲜过程中的注意事项；生理指 标测定过程的设计；实验数据的统计分析和结果讨论。 3．生理指标 SOD 和 MDA 测定的基本原理，操作步骤和注意事项。 4. 设计性实验报告的撰写。 实验项目： 4．实验材料的预处理 5．保鲜液的配制和保鲜的日常管理 6．SOD 和 MDA 的测定 应学习的技术和方法： 材料选择法，组织破碎法，称量法，离心技术，比色法。 应学习的仪器使用方法： 普通离心机，分析天平，水浴锅，光照培养箱、分光光度计
教学的重点和难点： 1． 这是一个以学生为主的设计实验模块，所以实验教学的组织方面将 会遇到困难，尤其是在保鲜配方的准备和保鲜的日常管理方面。 2． 讲授部分的难点是实验的总体设计和细节考虑如何有效的串联，如 何使设计具有科学性。 3．实验操作过程的重点和难点是对 SOD 和 MDA 测定原理的理解。 7．如何对数据进行统计分析和得出科学结论。 难点的解决办法： 9． 预先检查设计报告，及时指出问题和不足。 10．对不同方法的原理和应用进行深入浅出的讲解并辅以图片加以说明。 11．细心进行现场指导。 12．进行实验总结，以实例说明实验中存在的问题和不足。 模块 4 模 块 4：叶绿体色素的提取、分离、含量测定和理化性质的鉴 定 教学要求： 1. 掌握叶绿体色素提取、分离的相关技术和方法。 2. 掌握叶绿体色素的理化性质。 3. 掌握叶绿素 a 和叶绿素 b 的含量测定方法及其光谱特性。 教学学时：10 学时 讲授的内容： 1．材料的选择, 分离提取不同色素分子的基本思路和原则。 2．各实验的基本原理，操作步骤和注意事项
教学的重点和难点： 1． 这是一个以学生为主的设计实验模块，所以实验教学的组织方面将 会遇到困难，尤其是在保鲜配方的准备和保鲜的日常管理方面。 2． 讲授部分的难点是实验的总体设计和细节考虑如何有效的串联，如 何使设计具有科学性。 3．实验操作过程的重点和难点是对 SOD 和 MDA 测定原理的理解。 7．如何对数据进行统计分析和得出科学结论。 难点的解决办法： 9． 预先检查设计报告，及时指出问题和不足。 10．对不同方法的原理和应用进行深入浅出的讲解并辅以图片加以说明。 11．细心进行现场指导。 12．进行实验总结，以实例说明实验中存在的问题和不足。 模块 4 模 块 4：叶绿体色素的提取、分离、含量测定和理化性质的鉴 定 教学要求： 1. 掌握叶绿体色素提取、分离的相关技术和方法。 2. 掌握叶绿体色素的理化性质。 3. 掌握叶绿素 a 和叶绿素 b 的含量测定方法及其光谱特性。 教学学时：10 学时 讲授的内容： 1．材料的选择, 分离提取不同色素分子的基本思路和原则。 2．各实验的基本原理，操作步骤和注意事项
3．色素不同分离方法的原理和应用。 4 分析色素光谱特性的几种方法比较。 实验项目： 1. 叶绿体色素的提取 2. 叶绿体色素理化性质的观察 3. 叶绿体色素的分离 4. 叶绿素 a 和叶绿素 b 的含量测定及其光谱特性分析 应学习的技术和方法： 组织破碎法，容量分析法，萃取技术、层析技术，分光光度法。 应学习的仪器使用方法： 普通离心机，台称，分析天平，分光光度计。 教学的重点和难点： 1. 讲授部分的难点是原理方法的介绍。 2. 实验过程中的正确操作。 3. 与理论课的对接。 难点的解决办法： 1.进行详细的讲解辅以必要的现场演示。 2.细心进行现场指导。 3.提供相关的阅读参考书。 模 块 5：环境样品的采集、预处理、分析 教学要求： 1．基本掌握采集实验样品时应该注意的问题 2. 掌握样品分析测试的基本流程，影响分析准确性的主要因素
3．色素不同分离方法的原理和应用。 4 分析色素光谱特性的几种方法比较。 实验项目： 1. 叶绿体色素的提取 2. 叶绿体色素理化性质的观察 3. 叶绿体色素的分离 4. 叶绿素 a 和叶绿素 b 的含量测定及其光谱特性分析 应学习的技术和方法： 组织破碎法，容量分析法，萃取技术、层析技术，分光光度法。 应学习的仪器使用方法： 普通离心机，台称，分析天平，分光光度计。 教学的重点和难点： 1. 讲授部分的难点是原理方法的介绍。 2. 实验过程中的正确操作。 3. 与理论课的对接。 难点的解决办法： 1.进行详细的讲解辅以必要的现场演示。 2.细心进行现场指导。 3.提供相关的阅读参考书。 模 块 5：环境样品的采集、预处理、分析 教学要求： 1．基本掌握采集实验样品时应该注意的问题 2. 掌握样品分析测试的基本流程，影响分析准确性的主要因素
3．以标准样为考核依据，规范实验操作 4．实验操作细节的重要性 教学学时：21 学时 讲授的内容： 1．环境样品采集过程中的注意事项； 2．影响分析测试准确性的主要因素 3．分析测试质量控制 实验项目： 1. 林地或草地天然样品的采集 2. 样品的预处理、保存 3. 标准曲线的制作、标准样的使用 应学习的技术和方法：分析测试质量控制方法、 应学习的仪器使用方法：烘箱、粉碎机、分样筛、微波消解系统、分光光度计、 天然采样器 教学的重点和难点： 1．学生对实验过程中面临的问题缺乏思想准备 2．细节决定一切，对细节的强调 3．怎么杜绝交叉污染 难点的解决办法： 1. 多与学生沟通、交流。 2. 开始实验前老师与每组学生有面对面交流，仔细修改、完善实验计划。 3. 细心进行现场指导 4. 一定安排时间，对实验过程、实验报告进行总结 模 块 6：植物光合作用与环境的关系 （模块 5 的备选实验） 教学要求： 1．掌握植物光合作用测定的基本原理 2. 初步掌握便携式光合作用仪、叶绿素荧光仪的功能及基本操作
3．以标准样为考核依据，规范实验操作 4．实验操作细节的重要性 教学学时：21 学时 讲授的内容： 1．环境样品采集过程中的注意事项； 2．影响分析测试准确性的主要因素 3．分析测试质量控制 实验项目： 1. 林地或草地天然样品的采集 2. 样品的预处理、保存 3. 标准曲线的制作、标准样的使用 应学习的技术和方法：分析测试质量控制方法、 应学习的仪器使用方法：烘箱、粉碎机、分样筛、微波消解系统、分光光度计、 天然采样器 教学的重点和难点： 1．学生对实验过程中面临的问题缺乏思想准备 2．细节决定一切，对细节的强调 3．怎么杜绝交叉污染 难点的解决办法： 1. 多与学生沟通、交流。 2. 开始实验前老师与每组学生有面对面交流，仔细修改、完善实验计划。 3. 细心进行现场指导 4. 一定安排时间，对实验过程、实验报告进行总结 模 块 6：植物光合作用与环境的关系 （模块 5 的备选实验） 教学要求： 1．掌握植物光合作用测定的基本原理 2. 初步掌握便携式光合作用仪、叶绿素荧光仪的功能及基本操作
3．影响植物光合作用的主要因素 教学学时：21 学时 讲授的内容： 1．光合作用测定方法及基本原理； 2．植物光合作用测定技术在携带生物学中的应用 3．以自己的研究成果为例，光合作用的主要影响因素 实验项目： 1. 同一植物不同部位叶片光合作用参数的测定 2. 不同生境同一植物光合作用参数的测定 应学习的技术和方法：光合作用测定技术及方法 应学习的仪器使用方法：便携式光合作用仪（CIRAS）、便携式荧光仪（PAM2100） 教学的重点和难点： 1．仪器数量有限，只能安排少数同学 2．仪器操作比较复杂，可以测定参数、指标很多，各参数的生物学意义的 掌握 3．影响植物光合作用的主要因素 难点的解决办法： 1. 控制学生人数 2. 充分利用研究生，并让部分同学参予老师的科研项目 3. 细心进行现场指导
3．影响植物光合作用的主要因素 教学学时：21 学时 讲授的内容： 1．光合作用测定方法及基本原理； 2．植物光合作用测定技术在携带生物学中的应用 3．以自己的研究成果为例，光合作用的主要影响因素 实验项目： 1. 同一植物不同部位叶片光合作用参数的测定 2. 不同生境同一植物光合作用参数的测定 应学习的技术和方法：光合作用测定技术及方法 应学习的仪器使用方法：便携式光合作用仪（CIRAS）、便携式荧光仪（PAM2100） 教学的重点和难点： 1．仪器数量有限，只能安排少数同学 2．仪器操作比较复杂，可以测定参数、指标很多，各参数的生物学意义的 掌握 3．影响植物光合作用的主要因素 难点的解决办法： 1. 控制学生人数 2. 充分利用研究生，并让部分同学参予老师的科研项目 3. 细心进行现场指导