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第一章　光合作用1

第一节　光合作用的结构基础：叶绿体的超微结构3

一、叶绿体的结构3

二、类囊体4

第二节　光合膜超分子蛋白复合体6

一、光系统Ⅱ（PSⅡ）6

二、光系统Ⅰ（PSⅠ）9

三、细胞色素b6f蛋白复合体（Cytb6f）10

四、腺苷三磷酸合成酶（ATP合酶）11

第三节　光合作用的原初光能转化过程12

一、光能的吸收与传递12

二、光合作用的原初光化学反应及光合电子传递17

三、光合放氧及光合磷酸化18

第四节　光合作用的CO2同化过程20

一、C3途径（Calvin环）21

二、C4途径27

三、光合产物的合成、运输和分配33

第二章　光合作用与产量之间的关系43

第一节　光合速率与产量呈正相关45

第二节　光合速率与产量不呈相关47

第三节　光合速率与产量呈负相关48

第三章　大豆高光效育种的遗传基础53

第一节　大豆品种（系）间光合速率的差异及其稳定性54

一、大豆品种（系）间光合速率的差异54

二、大豆品种（系）间光合速率差异的相对稳定性55

第二节　大豆有性杂交后代叶片光合速率的遗传控制56

一、F1世代表观光合速率优势状况57

二、F2APR在群体中分布和广义遗传力58

三、互交组合表观光合速率的表现59

第三节　叶绿体光合器性状的遗传控制61

一、光合膜蛋白超分子复合体的遗传控制61

二、CO2同化关键酶的遗传控制61

三、大豆叶绿素含量的遗传控制62

四、大豆希尔反应活性的遗传控制63

第四节　C3和C4途径光合酶活性F1代优势状况63

第四章　大豆高光效育种的生理生化基础65

第一节　高效受光态势的株型66

一、大豆高产理想型的生理特性67

二、特异高产株型的创新68

第二节　大豆叶片及叶绿体结构特点70

一、大豆叶片的结构特点70

二、大豆叶绿体超微结构73

第三节　高光效大豆叶片的光合作用特性75

一、高光效大豆不同生育时期光合速率变化75

二、高光效大豆的光—光合作用曲线76

三、高光效大豆的CO2—光合作用曲线76

四、高光效大豆的光饱和点和CO2补偿点77

五、与光合作用相关的其他生理性状78

第四节　高光效大豆叶绿体的光能吸收、传递和转化82

一、不同大豆品种叶绿体的光能吸收82

二、光合单位（PSU）密度89

三、光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心的综合活力89

第五节　高光效大豆光合碳同化特点101

一、光合作用暗反应的C3与C4途径酶活性101

二、C3与C4途径关键酶活性表达与光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心光化学活性及光合速率的关系104

三、光合产物的积累和分配105

第五章 高光效大豆的光抑制和耐光氧化特性及生理机制111

第一节　不同大豆品种的光抑制特点112

第二节　光抑制的分子机理114

一、快恢复的光抑制114

二、慢恢复的光抑制117

第三节　大豆品种（系）耐光氧化特性及与产量的关系120

一、不同大豆品种（系）不同生育期的耐光氧化特性120

二、不同大豆品种（系）耐光氧化的基因型差异及其与产量的关系124

三、不同年代育成的大豆品种耐光氧化差异124

第六章　C3作物的C4同化——一个长期被忽略的类似C4途径130

第一节　C3植物中的C4途径酶系统131

一、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）131

二、NADP—苹果酸脱氢酶（NADP-MDH）132

三、NADP—苹果酸酶（NADP-ME）132

四、丙酮酸磷酸二激酶（PPDK）132

五、碳酸酐酶（CA）133

第二节　C3植物中C4途径酶活性表达133

一、环境因子的影响133

二、生长发育的影响134

三、不同基因型作物叶片中C4途径酶活性表达136

四、C3植物非叶器官的C4途径酶活性表达139

第三节 C3植物的类似C4途径及初级CO2浓缩机制141

一、C3植物中的类似C4途径141

二、大豆叶片及非叶器官的类似C4途径及初级CO2浓缩机制142

三、C3作物细胞内浓缩CO2微循环系统145

第四节　大豆类似C4途径运转与光系统Ⅱ（PSⅡ）光化学功能的关系146

第五节　C3植物类似C4途径的生化亚型148

一、大豆和水稻类似C4途径的生化亚型148

二、转玉米PEPCase基因未能改变水稻本身的C4亚型途径150

第六节　C3作物类似C4途径酶活性的杂种优势150

一、大豆C3和C4途径酶活性的杂种优势150

二、小麦C3和C4途径酶活性的杂种优势150

三、杂交水稻F1代的光合碳同化酶活性及杂种优势151

第七章　大豆非叶器官的光合作用特性158

第一节　大豆豆荚光合作用体系159

一、豆荚的解剖学结构159

二、豆荚同化组织发育规律161

第二节　大豆非叶器官光合特性164

一、叶绿素和类胡萝卜素165

二、豆荚叶绿体吸收光谱和四阶导数光谱166

三、豆荚的光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心的光化学功能167

四、大豆豆荚和豆荚的叶绿体荧光光谱分析168

五、大豆豆荚叶绿体DCIP光还原活性171

第三节　大豆豆荚光合碳代谢特性171

一、C3途径关键酶RuBPCase活性172

二、C4途径关键酶活性172

三、大豆豆荚C4途径原初产物及其转化效率173

第四节　大豆叶片和非叶器官光合特性比较174

一、色素含量174

二、叶绿体吸收光谱和四阶导数光谱176

三、DCIP光还原活性177

四、光合碳同化酶活性177

第八章　大豆光合作用与根瘤固氮的关系182

第一节　大豆根瘤固氮特性183

一、根瘤菌的形成183

二、根瘤的固氮功能184

第二节　大豆根瘤固氮与光合作用的关系185

一、大豆共生固氮体系的氮代谢特征185

二、大豆—根瘤菌共生固氮体系的光合特性190

三、大豆—根瘤菌共生固氮体系的光合作用对固氮的影响194

第三节　大豆根瘤固氮对产量的影响194

一、共生固氮占大豆总氮量的比例194

二、共生固氮对大豆产量的影响195

三、共生固氮对大豆品质的影响196

第九章　大豆产量界限与高光效育种高产理论197

第一节　大豆产量界限198

一、中国大豆生产现状及展望198

二、提出作物产量界限背景206

三、作物产量界限推算207

四、大豆产量界限低于禾本科作物玉米的生理原因225

第二节　作物高产理论演变233

一、作物高产理论233

二、通过作物育种计划的高产理论233

三、通过作物栽培技术的高产理论234

四、作物高产理论历史回顾239

第三节　大豆高光效育种的高产理论242

一、高光效高产品种242

二、最大限度截获光能的群体结构242

三、满足品种和群体结构充分发挥潜力的土壤条件243

四、大豆高光效品种（种质）产量潜力表达253

五、大豆高光效育种的高产理论254

第四节　作物高产理论展望255

一、作物高产理论研究进展255

二、作物高产理论研究展望259

第十章　C3作物大豆的遗传改进266

第一节　大豆高光效育种269

一、作物高光效育种回顾269

二、大豆高光效育种理论275

三、大豆高光效育种途径与方法276

四、结语298

第二节　大豆的C3与C4光合碳同化酶基因的修饰300

一、Rubisco的修饰和改造300

二、Rubisco活性酶的基因工程301

三、糖代谢的调节302

四、启动和改造C3作物自身的C4途径酶基因302

第三节　转基因植物研究305

一、作物分子育种概述305

二、作物分子标记辅助育种312

三、转基因植物研究320

四、结语325