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绪论1

植物生理学的研究内容和任务1

植物生理学的产生与发展3

新世纪植物物理学的展望6

学习植物物理学的要求和方法9

思考题10

参考文献10

1 植物细胞的亚显微结构与功能11

1.1 细胞壁12

1.1.1 细胞壁的化学组成13

1.1.2 细胞壁的亚显微结构14

1.1.3 细胞壁的功能16

1.2 原生质体17

1.2.1 细胞膜17

1.2.2 胞基质22

1.2.3 内膜系统23

1.2.4 细胞骨架24

1.2.5 细胞器25

1.2.6 细胞核28

1.2.7 液泡29

1.3 胞间连丝30

1.3.1 胞间连丝的亚显微结构30

1.3.2 胞间连丝的功能30

1.4 细胞信号转导31

1.4.1 胞外刺激信号传递31

1.4.2 跨膜信号转换33

1.4.3 类受体信号转导34

1.4.4 类受体激酶38

1.5 植物细胞全能性及其基因表达39

1.5.1 植物细胞全能性39

1.5.2 植物细胞基因的结构及其表达调控39

本章内容提要43

思考题43

参考文献44

2 植物的呼吸作用45

2.1 呼吸作用的概念及其生理意义45

2.1.1 呼吸作用的概念45

2.1.2 呼吸作用的生理意义46

2.2 呼吸代谢途径的多样性47

2.2.1 糖酵解48

2.2.2 无氧呼吸49

2.2.3 三羧酸循环51

2.2.4 戊糖磷酸途径54

2.2.5 乙醛酸循环55

2.2.6 乙醇酸氧化途径58

2.3 电子传递与氧化磷酸化58

2.3.1 电子传递链59

2.3.2 氧化磷酸化62

2.3.3 呼吸链电子传递途径的多样性64

2.3.4 末端氧化系统的多样性65

2.3.5 抗氰呼吸及其生理意义67

2.4 呼吸代谢能量的贮存和利用70

2.4.1 呼吸代谢能量的贮存70

2.4.2 呼吸代谢能理的利用71

2.5 呼吸代谢与物质转化71

2.5.1 呼吸代谢与氨基酸合成71

2.5.2 呼吸代谢与脂肪代谢71

2.5.3 呼吸代谢与植物激素合成72

2.5.4 呼吸代谢与细胞壁结构物质的形成72

2.6 呼吸作用的调节73

2.6.1 糖酵解的调节73

2.6.2 丙酮酸的氧分解的调节73

2.6.3 戊糖磷酸途径的调节73

2.6.4 电子传递途径的调节74

2.6.5 能荷调节74

2.7 呼吸作用的指标及影响因素75

2.7.1 呼吸作用的指标75

2.7.2 呼吸商的影响因素75

2.7.3 呼吸速率的影响因素76

2.8 呼吸作用与农业生产78

2.8.1 种子的呼吸与贮藏78

2.8.2 果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏80

本章内容提要82

思考题82

参考文献83

3 植物的光合作用85

3.1 光合作用的早期研究85

3.2 光合色素86

3.2.1 光合色素的结构与性质87

3.2.2 光合色素的吸收光谱89

3.2.3 光合色素的荧光现象和磷光现象90

3.2.4 叶绿素的生物合成及其与环境条件的关系92

3.3 光合作用的机制94

3.3.1 原初反应94

3.3.2 电子传递与光合磷酸化97

3.3.3 碳同化103

3.3.4 光呼吸110

3.3.5 光合作用的产物114

3.4 同化物的运输与分配116

3.4.1 同化物运输的途径116

3.4.2 同化物运输的形式118

3.4.3 同化物运输的方向和速度118

3.4.4 同化物在源端的装载120

3.4.5 同化物的库端的卸出121

3.4.6 同化物在韧皮部运输的机制122

3.4.7 同化物的分配124

3.4.8 同化物的分配与产量的关系126

3.4.9 同化物运输与分配的调控127

3.5 影响光合作用的因素129

3.5.1 外部因素对光合作用的影响129

3.5.2 内部因素对光合作用的影响136

3.6 光合作用与作物生产137

3.6.1 光能利用率137

3.6.2 提高作物产量的途径138

本章内容提要140

思考题141

参考文献143

4 植物的水分代谢144

4.1 水分的物理化学性质144

4.1.1 水的组成和结构144

4.1.2 水泊物理化学性质145

4.2 水分在植物生命活动中的作用146

4.2.1 植物体内的含水量146

4.2.2 水对植物的生理作用147

4.2.3 水对植物的生态作用147

4.2.4 植物体内水分存在的状态148

4.3 化学势、水势148

4.3.1 自由能与化学势148

4.3.2 水的化学势与水势149

4.4 植物细胞对水分的吸收151

4.4.1 植物细胞的渗透性吸水151

4.4.2 植物细胞的吸胀吸水155

4.4.3 植物细胞的代谢性吸水155

4.4.4 水分的跨膜运送与水通道蛋白156

4.5 土壤的水分与土壤水势157

4.5.1 土壤中水分的基本性质157

4.5.2 土壤水势158

4.5.3 土壤中水分的移动158

4.6 植物根系对水分的吸收159

4.6.1 根部吸水的区域159

根系吸水方式及其动力160

4.6.3 根系吸水阻力162

4.6.4 影响根系吸水的因素162

4.7 蒸腾作用164

4.7.1 蒸腾作用的概念及生理意义164

4.7.2 蒸腾作用的部位及度量164

4.7.3 气孔蒸腾作用166

4.7.4 影响蒸腾作用的因素172

4.8 植物体内的水分运输174

4.8.1 水分运输的途径174

4.8.2 水分沿导管或管胞上升的动力175

4.9 合理灌溉的生理基础与意义176

4.9.1 植物的水分平衡176

4.9.2 作物的需水规律177

4.9.3 合理灌溉的指标178

4.9.4 合理灌溉增产的原因179

4.9.5 节水灌溉与节水农业179

本章内容提要181

思考题182

参考文献183

5 植物的矿质营养184

5.1 植物矿质营养的早期研究184

5.2 研究植物矿质营养的方法185

5.2.1 灰分分析185

5.2.2 溶液培养法185

5.3 植物必需的矿质元素及其生理作用188

5.3.1 植物必需元素的标准和分类188

5.3.2 植物必需矿质元素的生理作用及缺素症190

5.4 有益元素与稀土元素193

5.4.1 有益元素193

5.4.2 稀土元素194

5.5 植物细胞对矿质元素的吸收195

5.5.1 电化学势梯度与离子转移195

5.5.2 扩散作用被动吸收197

5.5.3 膜传递蛋白与离子转运198

5.5.4 胞饮作用206

5.6 植物根系对矿质元素的吸收206

5.6.1 根系吸收矿质元素的特点207

5.6.2 根系吸收矿质元素的过程208

5.6.3 外界条件对根部吸收矿物质的影响210

5.7 叶片营养213

5.8 矿物质在植物体内的运输与分配214

5.8.1 矿物质的植物体内的运输214

矿物质的植物体内的分配216

5.9 氮素的同化216

5.9.1 生物固氮217

5.9.2 硝酸盐的代谢还原219

5.9.3 氨态氮的同化221

5.10 合理施肥的生理基础与意义223

5.10.1 作物的需肥特点223

5.10.2 合理施肥的指标224

5.10.3 合理施肥的作物增产226

本章内容提要227

思考题229

参考文献229

6 植物生长物质231

6.1 植物生长物质的概念和种类231

6.2 植物激素的发现和化学结构232

6.2.1 生长素类的发现和化学结构232

6.2.2 赤霉素类的发现和化学结构233

6.2.3 细胞分裂素类的发现和化学结构234

6.2.4 脱落酸的发现和化学结构237

6.2.5 乙烯的发现和化学结构237

6.3 植物激素的代谢和运输238

6.3.1 吲哚乙酸的代谢和运输238

6.3.2 赤霉素类的代谢和运输242

6.3.3 细胞分裂素类的代谢和运输245

6.3.4 脱落酸的代谢和运输247

6.3.5 乙烯的代谢和运输249

6.3.6 植物激素代谢的相互关系251

6.4 植物激素的生理作用252

6.4.1 生长素类的生理作用253

6.4.2 赤霉素类的生理作用256

6.4.3 细胞分裂素类的生作用258

6.4.5 乙烯的生理作用261

6.4.6 植物激素生理作用的相互关系262

6.5 植物激素的作用机制263

6.5.1 植物激素的作用的模式264

6.5.2 植物激素结合蛋白264

6.5.3 植物激素对基因表达的调控264

6.5.4 植物激素作用机制的典例265

6.6 其他天然的植物生长物质268

6.6.1 油菜素甾体类268

6.6.2 多胺270

6.6.3 茉莉酸类270

6.6.4 水杨酸类272

6.6.5 玉米赤霉烯酮273

6.7 植物生长调节剂及其合理应用273

6.7.1 植物生长调节剂的类型273

6.7.2 植物生长调节剂的农业上的应用276

6.7.3 植物生长调节剂的合理应用277

本章内容提要279

思考题281

参考文献281

7.1 种子的萌发283

7.1.1 种子的萌发的概念283

7.1.2 种子的生活力与活力283

7.1.3 影响种子萌发的外界条件284

7.1.4 种子萌发时的生理生化变化286

7.1.5 种子预处理和种子萌发的调节290

7.2 植物细胞的生长和分化291

7.2.1 细胞的分裂291

7.2.2 细胞的伸长293

7.2.3 细胞的分化294

7.3 植物组织培养的原理、技术及其应用294

7.3.1 植物组织培养的原理295

7.3.2 植物组织培养的技术条件295

7.3.3 植物组织培养的生产实践上的应用298

7.4 植物生长的周期性299

7.4.1 植物的生长曲线和生长大周期299

7.4.2 植物生长的温周期性300

7.4.3 植物生长的季节周期性300

7.5 植物生长的相关性301

7.5.1 地下部和地上部的相关301

7.5.2 主茎和侧枝以及主根与侧根的相关302

7.5.3 营养生长与生殖生长的相关305

7.5.4 植物的极性与再生306

7.6 外界条件对植物生长的影响306

7.6.1 温度对植物生长的影响306

7.6.2 水分对植物生长的影响307

7.6.3 光对植物生长的影响307

7.7 光形态建成与光受体308

7.7.1 光敏色素的发现和分布309

7.7.2 光敏色素的分子结构311

7.7.3 光敏色素的基因及其表达调控313

7.7.4 光敏色素与光形态建成314

7.7.5 光敏色素的作用机制314

7.7.6 隐花色素316

7.7.7 紫外光-B受体316

7.8 植物的运动317

7.8.1 向性运动317

7.8.2 感性运动320

7.8.3 近似昼夜节奏—生物钟322

本章内容提要323

思考题324

参考文献325

8 植物的生殖生理326

8.1 幼年期与花熟状态326

8.2 成花诱导生理327

8.2.1 春化作用327

8.2.2 光周期332

8.2.3 植物生长物质与花诱导346

8.2.4 春化和光周期理论在生产实际中的应用348

8.3 成花启动和花器官形成生理349

8.3.1 成花启动和花器官形成的形态及生理生化变化349

8.3.2 影响花器官形成的条件351

8.3.3 植物的性别分化351

8.3.4 花器官的发育的基因控制353

8.4 受精生理354

8.4.1 花粉和柱头的生活力354

8.4.2 花粉和柱头的相互识别356

8.4.3 花粉管的伸长359

8.4.4 受精过程中雌蕊的生理生化变化360

8.4.5 无融合生殖361

本章内容提要364

思考题365

参考文献365

9 植物的成熟和衰老生理367

9.1 种子的发育和成熟生理367

9.1.1 种子的发育及其基因表达367

9.1.2 种子发育过程中有机物质的变化369

9.1.3 种子成熟过程中其他生理变化371

9.1.4 外界条件下种子成分成熟过程的影响372

9.2 果实的生长和成熟生理373

9.2.1 果实的生长特点374

9.2.2 果实成熟时的生理生化变化374

9.3 植物的休眠生理376

9.3.1 种子休眠的原因和破除376

9.3.2 种子和延存器官休眠的调节378

9.4 植物的衰老生理378

9.4.1 植物衰老的类型和意义378

9.4.2 植物衰老的生理生化变化379

9.4.3 植物衰老的机制381

9.4.4 环境条件对植物衰老的影响383

9.5 器官脱落生理383

9.5.1 器官脱落的概念和类型383

9.5.2 器官脱落的机制及其影响因素384

本章内容提要387

思考题387

参考文献388

10 植物的逆境生理389

10.1 逆境的种类与植物的抗逆性389

10.1.1 逆境的概念及其种类389

10.1.2 植物抵抗逆境的方式389

10.2 冷害生理与植物抗冷性390

10.2.1 冷害的概念与症状390

10.2.2 冷害的引起的生理生化变化391

10.2.3 冷害的机制391

10.2.4 提高植物抗冷性的途径393

10.3 冻害生理和植物抗冻性393

10.3.1 冻害的类型393

10.3.2 冻害的机制394

10.3.3 低温下植物的适应性变化394

10.3.4 提高植物抗冻性的途径396

10.4 热害生理与植物抗热性397

10.4.1 高温胁迫对植物的伤害397

10.4.2 植物抗热性的生理基础398

10.4.3 提高植物抗热性的途径399

10.5 旱害生理与植物抗旱性399

10.5.1 旱害的概念及类型399

10.5.2 干旱胁迫对植物的伤害400

10.5.3 植物抗旱类型和特征403

10.5.4 提高植物抗旱性的途径404

10.6 涝害生理与植物抗涝性405

10.6.1 涝害的定义及类型405

10.6.2 涝害对植物的伤害405

10.6.3 植物的抗涝性406

10.6.4 提高植物抗涝性的途径406

10.7 盐害生理与植物抗盐性407

10.7.1 盐害对植物的伤害407

10.7.2 植物的抗盐性408

10.7.3 提高植物抗盐性的途径409

10.8 病害生理与植物抗病性409

10.8.1 病原物对植物的侵染409

10.8.2 植物感病后的生理反应410

10.8.3 植物抗病机制411

10.8.4 植物抗病性的诱导413

10.8.5 提高植物抗病性的途径414

10.9 抗虫生理与植物抗虫性414

10.9.1 抗虫性的概念414

10.9.2 植物抗虫的机制414

10.9.3 提高植物抗虫性的途径415

10.10 氧伤害生理与植物抗性415

10.10.1 活性氧与氧伤害学说415

10.10.2 植物体内活性氧的产生与转化415

10.10.3 活性氧对植物的伤害作用417

10.10.4 植物体内的抗氧化防御系统419

10.11 环境污染伤害生理与植物抗性421

10.11.1 大气污染421

10.11.2 水体污染425

10.11.3 土壤污染427

10.11.4 提高植物抗污能力的措施428

10.11.5 植物与环境保护428

10.12 逆境对植物生理代谢的影响429

10.13 植物对逆境的生理适应430

10.13.1 生理膜与抗逆性430

10.13.2 逆境蛋白与抗逆性431

10.13.3 渗透调节与抗逆性432

10.13.4 脱落酸与抗逆性434

本章内容提要436

思考题437

参考文献437

11 植物生理学与分子生物学及基因工程439

11.1 高等植物细胞的基因组439

11.1.1 细胞核基因组440

11.1.2 质体基因组444

11.1.3 线粒体基因组445

11.2 植物基因的分离446

11.2.1 基因文库的构建446

11.2.2 利用探针从基因文库中筛选基因449

11.2.3 利用互补法分离未知蛋白的编码基因451

11.2.4 借助转座子搜寻基因452

11.3 基因工程452

11.3.1 转化载体的构建452

11.3.2 植物组织或细胞的转化454

11.3.3 选择合适的启动子457

11.3.4 通过转化作用关闭基因457

11.4 植物生理学与分子生物学及基因工程458

11.4.1 植物细胞壁伸展蛋白的基因表达及调控459

11.4.2 Rubisco基因表达及其调控459

11.4.3 IAA和CTKs代谢的分子调控460

11.4.4 ABA信号的转导及ABA对植物基因表达的调控461

11.4.5 乙烯生物合成的基因工程及乙烯信号转导途径463

11.4.6 开花诱导过程中的基因表达和调控464

11.4.7 植物个体性别决定基因与激素调控465

11.4.8 种子发育过程中贮藏蛋白基因的表达和调控466

11.4.9 衰老过程中的基因表达和调控467

本章内容提要468

思考题469

参考文献470

12 植物生理学与农业应用471

12.1 植物生理学的适应农业471

12.1.1 光合作用与作物高产472

12.1.2 植物生长物质与适应农业473

12.1.3 环境生理与抗逆栽培474

12.1.4 植物组织培养与农业475

12.2 植物物理学与设施农业477

12.2.1 设施农业的概念477

12.2.2 设施农业的现状477

12.3 植物物理学与分子农业478

12.3.1 分子农业的概念与现状478

12.3.2 抗除草剂基因工程479

12.3.3 抗虫基因工程479

12.3.4 抗病基因工程480

12.3.5 改善作物品质的基因工程480

12.4 植物生理学的农业上应用的展望481

本章内容提要482

思考题482

参考文献483

英汉名词索引484

汉英名词索引495