《植物营养分子生物学基础》教学大纲

一、基本信息

课程名称		植物营养分子生物学基础				课程编号	ARGE4208
英文名称		Molecular biology  for plant nutrition				课程类型	专业选修课
总学时	36	其中：理论学时		36	实验学时		实践学时
学分	2	预修课程	生物化学，植物营养学			适用对象	农业资源与环境专业
课程简介 （200字左右）		《植物营养分子生物学基础》课程内容（1）讲解植物分子生物学基本理论和基础知识（2）讲解植物分子生物学领域的基本研究方法和技术，其中包括植物转基因所需的植物组织培养技术  （3）介绍植物分子生物学基础知识和基本技能在植物养分吸收利用机理研究的应用，包括其必要性、研究现状以及取得的研究成果。目的是为学生进一步利用分子生物学手段深入研究植物养分吸收利用机理打下坚实基础。

二、教学目标及任务  

通过本课程的教学，使学生掌握植物分子生物学的基础知识和基本理论，了解植物分子生物学的基本研究方法与手段，为学生进一步利用分子生物学手段深入研究植物养分吸收利用机理打下坚实基础。

三、学时分配  

教学课时分配

章节	章节内容	讲课	实验	实践	合计
绪论	一、引言 二、植物分子生物学与植物营养分子生物学简史 三、植物营养分子生物学基础课程内容及特点 四、植物营养分子生物学展望	2			2
第一章  基础分子生物学知识	第一节 植物基因组的特点及多样性 (2学时)	2			2
	第二节   DNA的复制、转录、修复和重组（6学时） 一、染色体与DNA的结构 二、DNA的复制 三、DNA的重组 四、RNA的转录 五、启动子与转录起始 六、原核生物与真核生物mRNA的特征比较 七、终止与终止子 八、内含子的剪接、编辑及化学修饰	6			6
	第三节   蛋白质的生物合成（4学时） 一、mRNA及遗传密码---三联子 二、tRNA 三、核糖体 四、蛋白质的合成 五、蛋白质的运转	4			4
	第四节  基因表达的调控（4学时） 一、原核基因表达调控 二、真核细胞的基因结构 三、顺式作用元件与基因调控 四、反式作用因子对转录调控 五、其他水平的基因调控	4			4
第二章 植物分子生物学研究方法	第一节 重组DNA技术发展史上的重大事件 第二节 DNA操作技术 第三节基因克隆的主要载体系统 第四节基因的分离与鉴定 第五节植物组培及转基因技术。	8			8
第三章 植物离子运输蛋白的分子生物学研究方法与策略	第一节 植物根系对离子的吸收：从生理水平到分子水平的研究 第二节 研究植物运输蛋白的策略	2			2
第四章 作物氮素吸收利用分子生物学	第一节  硝酸盐离子运输蛋白 第二节 铵盐离子运输蛋白 第三节作物氮素吸收利用分子生物学研究进展	2			2
第五章 作物磷酸盐吸收利用分子生物学	第一节 作物根系发育对植物缺磷逆境的响应机制 第二节 磷酸盐运输蛋白 第三节 作物磷酸盐吸收利用分子生物学研究进展 第四节 作物与菌根菌共生体---菌根	4			4
第六章 作物钾及其它离子吸收利用分子生物学	第一节  钾离子运输蛋白 第二节  其它离子运输蛋白 第三节  钾及其它离子吸收利用分子生物学研究进展	2			2
合计		36			36

 

四、教学内容及教学要求 

 

绪论 (2学时)

教学要求：使学生了解植物营养分子生物学的研究内容，特点及研究现状。

 

第一章  基础分子生物学知识 (16学时)

第一节 植物基因组的特点及多样性 (2学时)

习题要点：常见模式植物基因组的大小，基因组大小与植物遗传背景复杂性的关系。

第二节DNA的复制、转录、修复和重组（6学时）

习题要点：DNA复制、转录的过程和机制，DNA修复和重组的生物学意义。

本节重点、难点：

阐明DNA及染色体结构，核小体和组蛋白的调控，转录过程中RNA的种类及小RNA的发现及生物学意义。

第三节 蛋白质的生物合成（4学时）

习题要点：蛋白质的生物合成过程，蛋白质加工与运输及其生物学意义。

本节重点、难点：

蛋白质一级序列的单个氨基酸突变以及在植物营养生物学中的相关研究进展；蛋白质二级结构及蛋白互作机制以及在在植物营养生物学中的相关研究进展；蛋白质三级结构及蛋白晶体结构以及在在植物营养生物学中的相关发现。

第四节 基因表达的调控（4学时）

习题要点：基因表达调控的主要方式和特点。原核生物和真核生物基因表达调控的区别。

本节重点、难点：

   以植物IAA合成，代谢，共价修饰，降解为例阐明基因表达的正负调控，及基因调控的网络关系。

本章重点、难点：DNA复制、转录的过程，基因表达调控的特点。

本章教学要求：本章要求学生掌握植物基因组概念、理解DNA重组以及基因表达调控的特点及生物学意义。

 

第二章  植物分子生物学的一般研究方法 (8学时)

第一节 重组DNA技术发展史上的重大事件(1学时)

第二节 生物信息学知识简介 (1学时)

习题要点：生物信息学的研究内容及其意义。

第三节 目的基因的分离，克隆及检验 (1学时)

习题要点：基因克隆的一般方法及步骤。

第四节 基因表达和功能研究的一般方法 (3学时)

习题要点：基因表达研究的方法，包括正向遗传学、反向遗传学研究的原理以及蛋白功能研究的方法。

第五节 植物组培及转基因技术(2学时)

习题要点：了解植物组培及转基因技术

本章重点、难点：重点为基因克隆即表达研究的一般步骤及方法。难点是生物信息学的应用。

本章教学要求：本章要求学生掌握植物分子生物学的基本研究方法与技术。

 

第三章 植物离子运输蛋白的分子生物学研究方法与策略（2学时）

第一节 植物根系对离子的吸收：从生理水平到分子水平的研究；高亲和运输蛋白与低亲和运输蛋白

习题要点：高亲和及低亲和运输蛋白的区别。

第二节 研究植物运输蛋白的策略

习题要点：研究植物运输蛋白的方法。

本章重点：研究植物运输蛋白的方法。

本章难点：高亲和及低亲和运输蛋白的区别。

 

第四章 作物氮素吸收利用分子生物学（2学时）

第一节  硝酸盐离子运输蛋白

习题要点：硝酸盐运输蛋白的种类及特点。

第二节 铵盐离子运输蛋白

习题要点：铵盐运输蛋白的种类及特点。

第三节 作物氮素吸收利用分子生物学研究进展

习题要点：了解作物氮素吸收利用分子生物学研究进展。

本章重点：硝酸盐，铵盐离子运输蛋白的种类和特点。

本章难点：硝酸盐，铵盐离子运输蛋白对氮缺乏的响应机制及作物氮素吸收利用分子生物学研究进展。

本章教学要求：本章要求学生掌握作物氮运输蛋白的种类及特性。

 

第五章 作物磷酸盐吸收利用分子生物学（4学时）

第一节 作物根系发育对作物缺磷逆境的响应机制

习题要点：作物根系发育对植物缺磷逆境的响应机制。

第二节 磷酸盐运输蛋白

习题要点：了解磷酸盐运输蛋白的种类；掌握高亲和磷酸盐转运蛋白的特性。

第三节 作物磷酸盐吸收利用分子生物学研究进展

习题要点：了解作物磷酸盐吸收利用分子生物学研究进展。

第四节 作物与菌根菌共生体---菌根

习题要点：作物菌根对磷酸盐吸收的作用及菌根增加植物磷酸盐吸收的机理。

本章重点：作物磷酸盐运输蛋白的种类及特点。

本章难点：作物磷运输蛋白对磷缺乏的响应机制及植物磷酸盐吸收利用分子生物学研究进展。

本章教学要求：本章要求学生掌握作物磷酸盐运输蛋白的种类及特性。

 

第六章 作物钾及其它离子吸收利用分子生物学（2学时）

第一节 钾离子运输蛋白

习题要点：钾离子运输蛋白的种类及特点

第二节 其它离子运输蛋白

习题要点：其它盐类运输蛋白的种类及特点。

第三节  钾及其它离子吸收利用分子生物学研究进展

本章重点：作物钾运输蛋白的种类及特点。

本章难点：作物钾运输蛋白对钾缺乏的响应机制。

本章教学要求：本章要求学生掌握作物细胞膜上钾离子运输蛋白的种类及特性。

五、考核方式及要求  

考核方式：课程论文。

六、推荐教材及教学参考书 

参考书：

《植物生理与分子生物学》（第4版）陈晓亚，薛红卫 编，高等教育出版社

《植物营养分子生物学及信号转导》印莉萍//黄勤妮//吴平 编著 科学出版社2006年，标准书号：ISBN 7-03-016695-7。

《Molecular Biology of The Cell》 Bruce Alberts et al 5th edition 2008 ISBN9 78-0-8153-4105

 

大纲修订人：范晓荣，孙淑斌

大纲审定人：李荣

修订日期：2015年4月14日