全 文 ：植物生理学通讯 第42卷 第5期，2006年10月 937
植物生理学实验课教学改革初探
李小方* 张晓玲 孙越
华东师范大学生命科学学院，上海200062
收稿 2006-03-29 修定 　2006-06-16
资助 华东师范大学主干课程建设(2004-2006)。
* E-mail: xfli@bio.ecnu.edu.cn, Tel: 021-62233582
植物生理学是生物科学专业主干必修课，实
验课教学是植物生理学教学的重要组成部分。随
着生物技术与生命科学的飞速发展，有很多前沿
领域的研究与成果不断渗透进入这一学科，因此
其内容也在不断更新和充实。在这种时代形势
下，对该学科的实验课内容、形式及模式进行更
新、调整或改革以让学生尽可能多地掌握现代生
物学技术，与今后的实际工作中尤其是继续从事
科学研究的要求不脱节，是很多高校同仁的共
识。我校作为一所综合性大学，我们根据本学校
的实际情况，对植物生理实验课教学内容进行了
更新与改革，现就大家关注的几个方面的具体做
法，与同行们切磋。
1 增加分子生物学实验技术
近年来，分子生物学技术有着突飞猛进的发
展，对生命科学的各个领域有着前所未有的推动
和冲击。同样，植物生理学这门一直是发展变化
中的学科也是日新月异，所涉及的各个领域无不
渗透着新技术带来的新进展。这些内容的更新和
充实在本科生的理论课教学中相对容易解决，但
在讲解这些研究成果时，都离不开介绍相应的研
究技术和手段。如何把常用的能反映学科发展趋
势的分子生物学技术贯穿在植物生理学的实验课教
学中，让学生也能触摸到新技术的内涵，是许多
从事植物生理学教学工作的教师都曾经和正在思考
的问题。如以重组 DNA 为核心的实验技术有很多
种，如果单纯从实验技术角度出发设计实验内
容，例如 D N A 或 R N A 的提取、纯化以及 P C R，
就变成了简单的生化实验或分子生物学实验，与
植物生理学联系不大。如果选择与植物生理学联
系紧密的植物转基因技术，则又限于教学时数和
实验的长周期性也不现实。基于植物生理学中不
论是植物的生长发育和分化，还是植物应对环境
因素的变化，从源头上讲，都涉及不同基因的表
达调控这一现实，对此我们在实验课教学中增加
了2个实验：(1)植物组织中DNA 的提取与肌动蛋
白基因(actin)的 PCR 扩增，这一实验内容涉及
D N A 的提取、纯化、凝胶电泳检测、引物设计
和PCR扩增技术；(2)渗透胁迫时植物中胁迫蛋白
的表达测定，从传统的实验教学来说，逆境生理
中通常是测定脯氨酸或甜菜碱的积累或膜透性变化
等生理指标。在理论课上，大家都知道逆境生理
领域有很多研究成果，其中比较突出的是特异性
逆境蛋白的形成。此项实验一般都从基因转录调
控入手，采用 RT-PCR 技术检测渗透胁迫下，胁
迫蛋白 RD29 基因(在多种逆境条件下表达都明显
上调) 的表达变化，这是胁迫的分子标记
(Narusaka等2003)，此类实验往往是在前一个实
验技术基础上，继续进行植物 RNA 的提取分离、
电泳检测、反转录，再次 PCR 扩增 RD29 基因，
后以扩增的 actin 基因作为电泳上样量一致的标
样，比较渗透胁迫与对照 RD29 基因的表达差异。
同时让学生比较以 DNA 为模板和以反转录产物为
模板PCR扩增的actin基因大小差异，让学生从自
己的实验结果中进一步理解基因中内含子的存在。
这2个实验在1次实验课上都无法完成，应分2次
完成，第 1 个实验在第 1 次课中完成 DNA 的电泳
检测，而后在第 2 次课中进行 PCR 及 PCR 结果电
泳检测，这其中有很多时间是等待，所以我们在
第2次课中又同时安排了渗透胁迫下脯氨酸含量的
测定。同样，第 2 个实验在第 1 次课中完成 RNA
的电泳检测，而后在第 2 次课中进行 RT-PCR 和
电泳检测 RT-PCR 的结果，在第 2 次课中同时安
排耗时较短的“胁迫时膜透性的变化测定”，这
教学园地 Teaching
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样既增加了相应的常用分子生物学实验技术，同
时也没有删减原来的生理指标的测定内容，课堂
时间紧凑了很多。学生们对逆境下的植物结构、
生理以及基因表达多个层面上的变化有了深入的认
识，更重要的是掌握了逆境生理的研究方法。由
于拟南芥的全基因组测序已经完成，所以这 2 个
实验都选用拟南芥，网上有很多相关的资源，可
以保证得到实验结果，因此教学效果很好。
2 建立多层次实验体系
传统的实验教学体系多以理论教学为主，学
生掌握的是孤立的实验技术，枯燥乏味，缺少兴
趣和能动性。在这次教学改革中我们企图建立一
个具有基础性、综合性和研究性实验内容的多层
次实验体系，但对以理论教学内容为主的实验课
体系也没有完全摒弃，如光合作用一章中有很多
值得做的实验内容，仍然沿用原来的模式。同时
也增加新的模式，即根据不同问题而设立不同的
实验模块，如逆境条件下植物的生理生化变化、
水势变化、膜透性变化和解剖学结构变化。这样
我们就把原来孤立测定蛋白质、糖含量、水势大
小、膜透性、气孔开度几个独立的实验技术串联
了起来，让学生学会如何针对具体的生理问题而
进行研究，同时又增强了学生的主动学习、综合
问题、设计实验，以及动手、创新、发现与分
析解决问题的能力。
3 开辟实验室外的“实践课”
植物生理学起源于生产实践，又能动地为
农、林、园艺等生产服务。该学科的许多研究
成果已不断转化为现代生产力，尤其体现在现代
集约化的农业生产中。我们为此增加“参观现代
化农业设施”这一课堂外的教学内容，让学生感
知理论在现代化建设中的应用。上海孙桥现代农
业开发区是以现代农业为主的园区。在这个园区
中，有很多设施体现了植物生理学理论和现代生
物学技术的结合，如该园从荷兰引进的全自动可
控温室栽培设施，它是全自动化控制番茄、青
椒、黄瓜等植物生长的营养、CO2 等因素，能够
有效地将外界环境的不良影响控制到最低程度，
从而提高农业生产效率，在这样的环境中生长的
植物可高达几十米，生长周期可以长达 1 年。这
些理论的应用基础则是来自于植物生理学中光合作
用、矿质营养以及营养和衰老的关系。这样获得
的直观体验可极大地丰富课堂教学的内容，开阔
学生的眼界，使学生从中可直观地了解理论是怎
样在生产中体现的，同时也让学生懂得学有所
用，从而增加他们对理论知识学习的动力，让学
生对将来的就业之路多一些思考和准备。
总之，实验课教学改革涉及多个方面，改革
的内容和尺度由于各校的实际情况不同而可能有很
大不同，我们在这方面的工作也仅刚刚起步，尚
处于摸索阶段，我们的目标是不断摸索出学生满
意和符合植物生理学科发展要求的实验课程内容。
参考文献
Narusaka Y, Nakashima K, Shinwari ZK, Sakuma Y, Furihata T,
Abe H, Narusaka M, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K
(2003). Interaction between two cis-acting elements, ABRE
and DRE, in ABA-dependent expression of Arabidopsis
rd29A gene in response to dehydration and high-salinity
stresses. Plant J, 34: 137~148