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绪论 1

一、植物生理学的学习和研究内容 1

二、植物生理学的发展历史 2

三、植物生理学与生产实践 6

四、21世纪的植物生理学发展前景 8

思考题 9

第一部分 植物细胞、水分与矿质营养 12

第一章 植物细胞 12

第一节 细胞的膜系统 12

一、质膜 12

二、内膜系统 14

第二节 细胞核 17

一、细胞核的结构 18

二、细胞核与细胞质间的物质运输 19

第三节 细胞骨架 21

一、微丝 21

二、微管 23

三、细胞骨架的马达蛋白 25

第四节 细胞壁 26

一、细胞壁的结构和成分 26

二、细胞壁的功能 31

第五节 胞间连丝和细胞间联络 32

一、胞间连丝的结构、分布和形态 32

二、物质通过胞间连丝的运动 34

第六节 植物细胞信号转导概述 35

一、受体 36

二、GTP结合调节蛋白 36

三、第二信使系统 37

四、蛋白激酶和蛋白磷酸酶 38

小结 38

思考题 38

第二章 水与植物细胞 40

第一节 水的物理化学性质 40

一、水分子的结构和氢键 40

二、水的物理化学性质 41

第二节 植物细胞的水分关系 42

一、水势 42

二、水的运动 44

三、植物细胞水势 46

小结 50

思考题 50

第三章 植物整体水分平衡 51

第一节 水分吸收 51

一、土壤中水分的状态 51

二、根的吸水 52

第二节 水在植物体内的运输 54

一、木质部结构 54

二、木质部水分运输速率 55

三、木质部水分向上运输的机制 56

第三节 蒸腾作用 57

一、蒸腾作用的概念 57

二、植物蒸腾的方式 58

三、蒸腾的指标 59

四、气孔蒸腾 60

五、蒸腾的意义 68

六、土壤-植物-大气连续体系 69

小结 69

思考题 70

第四章 植物细胞跨膜离子运输机制 71

第一节 生物膜的物理化学特性 71

一、生物膜的化学组成与生物膜的“两亲性”和“绝缘性” 71

二、跨膜电化学势梯度和膜电位 72

三、能斯特方程和跨膜电位 74

第二节 细胞膜结构中的离子跨膜运输蛋白 76

一、离子通道 76

二、离子载体 78

三、离子泵 79

第三节 植物细胞的离子跨膜运输机制 81

一、被动运输 82

二、主动运输 82

三、共运输 82

第四节 植物细胞氮、磷、钾、钙的跨膜运输系统和机制研究进展 84

一、氮素跨膜转运系统 85

二、磷元素跨膜转运系统 86

三、高等植物细胞钾离子跨膜运输系统及机制 87

四、高等植物Ca2＋的跨膜运转机制 90

小结 94

思考题 94

第五章 植物的矿质营养和植物对氮、硫、磷的同化 96

第一节 植物体内的必需元素 96

一、植物体内的元素 96

二、植物必需的矿质元素和确定方法 97

三、植物必需元素的主要生理功能概述 101

四、植物的有益元素和有害元素 107

五、植物的缺素诊断 108

第二节 植物对矿质元素的吸收及运输 110

一、根系吸收矿质元素的区域和过程 110

二、植物吸收矿质元素的特点 112

三、影响根系吸收矿质元素的因素 113

四、植物地上部分对矿质元素的吸收 114

五、矿质元素在体内的运输和利用 115

第三节 植物对氮、硫、磷的同化 116

一、氮的同化 116

二、硫的同化 122

三、磷的同化 123

第四节 合理施肥的生理基础 123

一、作物需肥特点 123

二、施肥指标 124

三、发挥肥料利用效率的措施 125

第五节 植物的无土栽培 125

一、无土栽培的种类和设施 125

二、植物无土栽培营养液 126

三、无土栽培的优点和发展前景 126

小结 127

思考题 128

第二部分 植物体内的物质代谢及能量转换 130

第六章 光合作用Ⅰ：植物对光能的吸收与转换 130

第一节 光合作用概述 130

第二节 光合作用的结构基础：叶绿体的超微结构 131

一、叶绿体的结构 131

二、叶绿体色素 133

第三节 光能的吸收和传递 138

一、光的性质 138

二、光能的吸收和传递 139

三、光合作用的光化学反应 140

四、光合电子传递链 144

第四节 叶绿体中ATP的合成 153

一、ATP合酶 153

二、ATP产生的机制 155

第五节 光能的分配调节和光保护 156

一、光能的分配调节 156

二、光保护作用 158

小结 162

思考题 162

第七章 光合作用Ⅱ：光合碳同化 163

第一节 光合碳同化的C3途径——卡尔文循环 163

一、卡尔文循环的反应步骤 163

二、卡尔文循环的调节 166

三、光呼吸 168

第二节 光合碳同化的C4代谢途径 171

一、C4植物 171

二、C4途径 171

三、C4途径的调节及其生理生态意义 175

第三节 景天酸代谢途径 176

一、CAM植物的碳固定 176

二、C3、C4与CAM植物光合特性比较 177

第四节 蔗糖与淀粉的合成 179

一、蔗糖合成 179

二、淀粉合成 180

三、同化物在叶绿体与细胞质间的分配 180

第五节 光合作用生态生理 182

一、植物的光合速率 182

二、影响光合作用的因素 182

三、光合作用与作物产量 187

小结 189

思考题 190

第八章 植物的呼吸代谢及能量转换 191

第一节 呼吸作用的概念及生理意义 191

第二节 植物呼吸代谢的途径 192

一、底物氧化途径 192

二、呼吸电子传递链与氧化磷酸化 201

第三节 植物呼吸代谢的调控 208

一、糖酵解的调节 208

二、三羧酸循环的调节 209

三、线粒体细胞色素电子传递链活性的调节 209

四、交替途径的调节 211

第四节 呼吸作用的指标及影响植物呼吸的因素 211

一、呼吸作用的生理指标 211

二、影响植物呼吸的自身因素 212

三、影响植物呼吸的外界因素 212

小结 214

思考题 214

第九章 植物次生代谢物 215

第一节 植物次生代谢物 216

一、酚类化合物及其衍生物 216

二、萜烯类 220

三、含氮化合物 223

第二节 植物次生代谢的生态意义 226

一、植物次生代谢与植物抗病性 226

二、植物次生代谢与植物抗虫性 228

三、植物次生代谢与植物化感作用 230

四、植物次生代谢的其他生态意义 232

第三节 植物次生代谢的基因工程 233

一、植物次生代谢基因工程的策略 234

二、农作物品质及抗逆改良 234

三、药用植物细胞工程和基因工程 235

小结 235

思考题 236

第十章 韧皮部运输与同化物分配 237

第一节 韧皮部中的同化物运输 237

一、韧皮部是同化物运输的主要途径 237

二、韧皮部的结构 238

三、韧皮部运输物质 242

第二节 韧皮部运输的机制 245

一、压力流动学说的内容 245

二、压力流动学说的实验证据 246

第三节 碳水化合物的装载和卸出 248

一、韧皮部的装载 248

二、韧皮部的卸出 254

三、库-源转变中的装载和卸出途径 257

第四节 同化物的配置和分配 258

一、同化物的配置 258

二、同化物的分配 259

三、韧皮部中信号分子的运输与源库活性的调节 262

四、同化物的再分配和再利用 264

小结 264

思考题 265

第三部分 植物的生长发育 268

第十一章 植物生长物质 268

第一节 植物生长物质的概念 268

一、植物生长物质 268

二、植物激素 268

第二节 生长素 270

一、生长素的发现和种类 270

二、生长素的结构特征 271

三、生长素的生物合成、代谢和运输 271

四、生长素的生理功能 279

五、生长素的作用机制 283

第三节 赤霉素 285

一、赤霉素的发现 285

二、赤霉素的结构及其分类 286

三、赤霉素的生物合成和代谢 287

四、赤霉素的生理效应 292

五、赤霉素作用的分子机制 293

第四节 细胞分裂素 299

一、细胞分裂素的发现 299

二、细胞分裂素的结构和分类 299

三、细胞分裂素的生物合成、代谢和运输 301

四、细胞分裂素的生理功能 303

五、细胞分裂素的作用机制 309

第五节 脱落酸 311

一、脱落酸的发现 311

二、脱落酸的结构与活性 311

三、脱落酸的生物合成、运输和代谢 312

四、脱落酸的生理功能 315

五、脱落酸信号转导途径 317

第六节 乙烯 320

一、乙烯的发现 320

二、乙烯的结构和生物合成 321

三、乙烯的生理功能 325

四、乙烯的信号转导 327

第七节 油菜素内酯 331

一、油菜素内酯的发现 331

二、油菜素内酯的结构及其与生物活性的关系 332

三、油菜素内酯的生物合成及代谢 332

四、油菜素内酯的生理功能 334

五、油菜素内酯的信号转导 335

第八节 其他植物生长物质 337

一、水杨酸 337

二、茉莉酸 338

三、寡糖素 339

四、系统素 340

五、多胺 340

小结 341

思考题 342

第十二章 植物的生长与分化 343

第一节 植物生长、分化和发育的概念 343

一、植物生长、分化和发育的概念 343

二、植物生长分析 343

第二节 植物细胞的生长和分化 345

一、植物细胞分裂与生长 345

二、植物细胞分化 346

三、植物程序性细胞死亡 350

第三节 植物的生长和分化 351

一、植物生长分化的特点和调控 351

二、植物的胚胎发育 353

三、种子的萌发 354

四、植物的营养生长 356

五、植物生长的相关性 365

第四节 环境因子对植物生长的影响 367

一、温度 367

二、光照 369

第五节 植物的运动 375

一、向性运动 375

二、感性运动 378

三、生物钟——生命的内源节奏 380

小结 381

思考题 383

第十三章 植物成花诱导生理 384

第一节 植物从幼年期到生殖期的相变 384

一、植物从幼年期到成年期转变的特点 384

二、植物从成年期到生殖期转变的特点 386

三、影响植物从幼年期向成年期转变的因素 387

四、诱导植物开花的因素 387

第二节 春化作用 388

一、春化作用的概念和反应类型 388

二、植物通过春化的条件 389

三、春化刺激的感受和传递 391

四、春化作用的基因调控 392

五、春化作用在农业生产上的应用 392

第三节 光周期现象 393

一、植物成花光周期现象的发现和反应类型 394

二、诱导开花的临界日长 394

三、光期与暗期的作用 396

四、温度与光周期反应的关系 397

五、光周期诱导开花的生理机制 398

六、诱导开花信号转导途径之间的关系 403

七、光周期理论在农业生产上的应用 404

小结 405

思考题 405

第十四章 植物有性生殖生理 406

第一节 花发育生理 406

一、花发育的遗传调控 406

二、花的性别 408

第二节 雄配子体发育生理 411

一、花药的基本结构及发育过程 411

二、雄配子体的结构特点与发育过程 413

三、花粉的化学组成及作用 414

四、花粉的生活力 415

第三节 雌配子体发育生理 415

一、雌蕊和胚珠的结构与发育过程 415

二、柱头的生理特点和生活力 416

三、雌配子体的细胞生物学特征 417

四、雌配子体的发育过程 417

第四节 授粉受精生理 419

一、授粉受精过程 419

二、花粉与柱头细胞的相互识别 420

三、花粉萌发与花粉管生长 420

四、雄配子体与雌配子的识别生理 422

五、受精过程中雌蕊的生理生化变化 423

六、植物的自交不亲和性 423

七、影响授粉受精过程的因素 424

小结 424

思考题 424

第十五章 植物的成熟与衰老生理 425

第一节 种子和果实的发育 425

一、种子发育 425

二、种子发育过程中的物质变化和基因的表达调控 426

三、种子的成熟干燥 428

四、果实的发育 428

五、果实成熟及其调控 429

第二节 植物的休眠 431

一、休眠的器官和类型 431

二、休眠的诱导 431

三、种子休眠 432

四、营养器官休眠 434

第三节 植物的衰老 435

一、植物衰老 435

二、衰老的调控 436

第四节 植物器官的脱落 439

一、脱落的机制 439

二、脱落的环境信号 441

三、脱落的调控 441

小结 442

思考题 442

第四部分 植物环境生理 444

第十六章 植物逆境生理 444

第一节 植物逆境生理概论 444

一、逆境和抗逆性 444

二、逆境胁迫对植物的影响 445

三、植物响应逆境的生理及分子机制 445

第二节 植物的抗旱性 449

一、干旱对植物的影响 449

二、植物抗旱机理 451

三、植物响应水分胁迫的信号转导 453

四、提高作物抗旱性的途径 457

第三节 植物的抗盐性 457

一、盐胁迫对植物的伤害 457

二、植物的抗盐机理 459

三、植物响应盐胁迫的信号转导 461

四、提高植物抗盐性的途径 462

第四节 植物的抗寒性 462

一、冷害对植物的影响 463

二、冻害对植物的影响 464

三、植物抗寒的生理基础 466

四、植物响应低温胁迫的信号转导 467

五、提高植物抗寒性的途径 469

第五节 植物的抗热性 470

一、高温对植物的危害 470

二、植物耐热性的生理基础 471

三、植物的热激蛋白家族 472

第六节 植物的抗病性 474

一、植物病害和抗病性 474

二、植物与病原菌的互作和抗病性的分子机制 476

三、植物的诱导抗病性 478

第七节 环境污染对植物的影响 479

一、大气污染 480

二、大气CO2浓度的增高对植物代谢的影响 482

三、水体污染 483

四、土壤污染 484

五、植物在环境保护中的作用 484

思考题 485

附录 488

附录一 植物生理学与生物技术 488

一、植物生物技术基本方法 488

二、植物生物技术的应用 491

附录二 模式植物拟南芥 496

一、拟南芥的生物学特性 496

二、拟南芥的诱变、突变体筛选及基因克隆 497

三、拟南芥的基因转化 501

四、有关拟南芥的一些常用信息 502

附录三 模式作物水稻 504

一、水稻的生物学特性 504

二、水稻的遗传学特性 505

三、水稻突变体库的构建 506

四、水稻的遗传转化 506

五、有关水稻的一些常用信息 506

主要参考文献 509

中英文名词对照索引 513