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绪论 1

0.1　植物生理学的研究内容和任务 1

0.2　植物生理学的产生与发展 2

0.3　植物生理学的展望 4

0.4 学习植物生理学的要求和方法 7

思考题 7

参考文献 8

Ⅰ 细胞生理 11

1　植物细胞的超微结构与功能 11

1.1 细胞壁 12

1.1.1　细胞壁的化学组成 12

1.1.2　细胞壁的超微结构 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 21

1.2.3　内膜系统 21

1.2.4　细胞骨架 23

1.2.5　细胞器 24

1.2.6　细胞核 26

1.2.7　液泡 27

1.3　胞间连丝 27

1.3.1　胞间连丝的超微结构 28

1.3.2　胞间连丝的功能 28

1.4.2　植物细胞基因的结构及其表达调控 29

1.4.1　植物细胞全能性 29

1.4　植物细胞全能性及其基因表达 29

本章内容提要 32

思考题 32

参考文献 33

Ⅱ 代谢生理 37

2　植物的水分生理 37

2.1 水的物理化学性质 37

2.1.1　水的组成和结构 37

2.1.2　水的物理化学性质 37

2.2　水在植物生命活动中的作用 39

2.2.1　植物体内的含水量 39

2.2.2　水对植物的生理作用 39

2.3　化学势、水势 40

2.3.1 自由能与化学势 40

2.2.3　水对植物的生态作用 40

2.2.4　植物体内水分存在的状态 40

2.3.2　水的化学势与水势 41

2.4　植物细胞对水分的吸收 42

2.4.1　植物细胞的渗透吸水 42

2.4.2　植物细胞的吸涨吸水 45

2.5　水分的跨膜运输 46

2.5.1　扩散 46

2.5.2　集流 46

2.6　土壤中的水分与土壤水势 47

2.6.1　土壤中水分的基本性质 47

2.6.2　土壤水势 48

2.7　植物根系对水分的吸收 49

2.6.3　土壤中水分的移动 49

2.7.1　根部吸水的区域 50

2.7.2　根系吸水方式及其动力 50

2.7.3　根系吸水阻力 52

2.7.4　影响根系吸水的因素 52

2.8　蒸腾作用 54

2.8.1　蒸腾作用的概念及生理意义 54

2.8.2　蒸腾作用的方式及度量 54

2.8.3　气孔蒸腾作用 55

2.8.4　影响蒸腾作用的因素 61

2.9.1　水分运输的途径 63

2.9　植物体内的水分运输 63

2.9.2 水分沿导管或管胞上升的动力 64

2.10　合理灌溉的生理基础 65

2.10.1　植物的水分平衡 65

2.10.2　作物的需水规律 66

2.10.3　合理灌溉的指标 66

2.10.4　合理灌溉增产的原因 67

2.10.5　节水灌溉与节水农业 68

本章内容提要 69

思考题 69

参考文献 70

3.2.1　灰分分析 71

3.2　研究植物矿质营养的方法 71

3.1　植物矿质营养的早期研究 71

3　植物的矿质营养 71

3.2.2　溶液培养法 72

3.3　植物必需的矿质元素及其生理作用 75

3.3.1　植物必需元素的标准和分类 75

3.3.2　植物必需矿质元素的生理作用及其缺素症 76

3.4　有益元素与稀土元素 79

3.4.1　有益元素 79

3.4.2　稀土元素 80

3.5　植物细胞对矿质元素的吸收 80

3.5.1 电化学势梯度与离子转移 80

3.5.2　被动吸收 81

3.5.3　主动吸收 85

3.5.4　胞饮作用 88

3.6　植物根系对矿质元素的吸收 88

3.6.1　根系吸收矿质元素的区域 88

3.6.2　根系吸收矿质元素的特点 89

3.6.3　根系吸收矿质元素的过程 90

3.6.4 外界条件对根系吸收矿质元素的影响 92

3.7 叶片营养 94

3.8 矿质元素在植物体内的运输与分配 95

3.8.1　矿质元素在植物体内的运输 95

3.8.2　矿质元素在植物体内的分配 95

3.9　植物对氮、硫、磷的同化 96

3.9.1　氮的同化 96

3.9.3　磷的同化 101

3.10 合理施肥的生理基础 101

3.9.2　硫的同化 101

3.10.1　作物的需肥特点 102

3.10.2　合理施肥的指标 102

3.10.3　合理施肥与作物增产 104

本章内容提要 104

思考题 105

参考文献 106

4　植物的呼吸作用 107

4.1 呼吸作用的概念及其生理意义 107

4.1.1　呼吸作用的概念 107

4.2　呼吸代谢途径的多样性 108

4.1.2　呼吸作用的生理意义 108

4.2.1　糖酵解 109

4.2.2　无氧呼吸 110

4.2.3　三羧酸循环 112

4.2.4　戊糖磷酸途径 114

4.2.5　乙醛酸循环 116

4.2.6　乙醇酸氧化途径 118

4.3 电子传递与氧化磷酸化 119

4.3.1　电子传递链 119

4.3.2　氧化磷酸化 122

4.3.3 呼吸链电子传递途径的多样性 124

4.3.4　末端氧化系统的多样性 125

4.3.5　抗氰呼吸及其生理意义 126

4.4.1　呼吸代谢能量的贮存 128

4.4 呼吸代谢能量的贮存和利用 128

4.4.2　呼吸代谢能量的利用 129

4.5　呼吸代谢与物质代谢 129

4.5.1 呼吸代谢与初生代谢的关系 129

4.5.2 呼吸代谢与次生代谢的关系 130

4.6 呼吸作用的调节 134

4.6.1　糖酵解的调节 134

4.6.2　丙酮酸有氧分解的调节 134

4.6.3　戊糖磷酸途径的调节 135

4.6.4　电子传递途径的调节 135

4.6.5　能荷调节 135

4.7.3　呼吸速率的影响因素 136

4.7.2　呼吸商的影响因素 136

4.7.1　呼吸作用的指标 136

4.7　呼吸作用的指标及影响因素 136

4.8　呼吸作用与农业生产 139

4.8.1　种子的呼吸作用与贮藏 139

4.8.2　果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏 140

4.8.3　呼吸作用与作物栽培 141

本章内容提要 141

思考题 142

参考文献 142

5　植物的光合作用 144

5.1 光合作用的早期研究 144

5.2　光合色素 145

5.2.1　光合色素的结构与性质 145

5.2.2　光合色素的吸收光谱 147

5.2.3 光合色素的荧光现象和磷光现象 148

5.2.4　叶绿素的生物合成及其与环境条件的关系 149

5.3 光合作用的机制 151

5.3.1　原初反应 152

5.3.2　电子传递与光合磷酸化 153

5.3.3　碳同化 160

5.3.4　光合作用的产物 167

5.4　光呼吸 169

5.4.1　光呼吸的生化历程 169

5.4.2　光呼吸的生理功能 170

5.5 同化物的运输与分配 171

5.5.1　同化物运输的途径 171

5.5.2　同化物运输的形式 173

5.5.4　同化物在源端的装载 174

5.5.3　同化物运输的方向与速率 174

5.5.5　同化物在库端的卸出 176

5.5.6 同化物在韧皮部运输的机制 177

5.5.7　同化物的分配 178

5.5.8 同化物的分配与产量的关系 180

5.5.9　同化物运输与分配的调控 180

5.6　影响光合作用的因素 182

5.6.1　外部因素对光合作用的影响 182

5.6.2 内部因素对光合作用的影响 187

5.7 光合作用与作物生产 188

5.7.1　光能利用率 188

5.7.2　提高作物产量的途径 189

思考题 191

本章内容提要 191

参考文献 192

6　植物生长物质与细胞信号转导 193

6.1　细胞信号转导 193

6.1.1　胞外刺激信号传递至胞膜 193

6.1.2　跨膜信号转换 194

6.1.3　胞内信号转导 196

6.1.4　类受体激酶 199

6.2　植物生长物质的概念和种类 199

6.3 生长素类 200

6.3.1 生长素类的发现和化学结构 200

6.3.2　吲哚乙酸的代谢和运输 202

6.3.3　生长素类的生理作用 206

6.3.4　生长素类的作用机制及信号转导途径 208

6.4 赤霉素类 210

6.4.1　赤霉素类的发现和化学结构 210

6.4.2　赤霉素类的代谢和运输 211

6.4.3　赤霉素类的生理作用 213

6.4.4 赤霉素作用机制及信号转导途径 215

6.5 细胞分裂素类 217

6.5.1 细胞分裂素类的发现和化学结构 217

6.5.2　细胞分裂素类的代谢和运输 217

6.5.3　细胞分裂素类的生理作用 220

6.5.4 细胞分裂素的作用机制及信号转导途径 221

6.6 脱落酸 221

6.6.1　脱落酸的发现和化学结构 221

6.6.2　脱落酸的代谢和运输 222

6.6.3　脱落酸的生理作用 223

6.6.4　脱落酸的作用机制及信号转导途径 224

6.7 乙烯 225

6.7.1 乙烯的发现和化学结构 225

6.7.2　乙烯的代谢和运输 225

6.7.3　乙烯的生理作用 227

6.7.4 乙烯的作用机制及信号转导途径 228

6.8　其他天然的植物生长物质 229

6.8.1　油菜素甾体类 229

6.8.2　多胺 230

6.8.3　茉莉酸类 230

6.8.4　水杨酸类 231

6.9.1　植物激素代谢的相互关系 232

6.9　植物激素的相互关系 232

6.8.5　玉米赤霉烯酮 232

6.9.2　植物激素生理作用的相互关系 234

6.10　植物激素和生长调节剂在农业上的合理应用 235

6.10.1　植物生长调节剂的类型 235

6.10.2　植物生长调节剂在农业上的应用 237

6.10.3　植物生长调节剂的合理应用 238

本章内容提要 240

思考题 241

参考文献 241

Ⅲ 生长发育生理 245

7　植物的生长生理 245

7.1 植物细胞的生长和分化 245

7.1.1　细胞的分裂 245

7.1.2　细胞的伸长 246

7.1.3　细胞的分化 247

7.1.4　程序性细胞死亡 248

7.2　种子的萌发 249

7.2.1　种子萌发的概念 249

7.2.2　种子的生活力与活力 249

7.2.3　影响种子萌发的外界条件 250

7.2.4 种子萌发时的生理生化变化 252

7.2.5 种子预处理与种子萌发的调节 254

7.3　植物组织培养的原理、技术及其应用 255

7.3.1　植物组织培养的原理 256

7.3.2　植物组织培养的技术条件 256

7.3.3　植物组织培养在生产实践上的应用 258

7.4.1 植物的生长曲线和生长大周期 259

7.4　植物生长的周期性 259

7.4.2　植物生长的温周期性 260

7.4.3　植物生长的季节周期性 260

7.5　植物生长的相关性 261

7.5.1　地下部和地上部的相关 261

7.5.2 主茎和侧枝以及主根与侧根的相关 263

7.5.3　营养生长与生殖生长的相关 264

7.5.4　植物的极性与再生 265

7.6 外界条件对植物生长的影响 265

7.6.1　温度对植物生长的影响 265

7.6.2　水分对植物生长的影响 266

7.6.3　光对植物生长的影响 266

7.7.1　光敏色素的发现和分布 267

7.7　光形态建成与光受体 267

7.7.2　光敏色素的性质 268

7.7.3　光敏色素基因及其表达调控 270

7.7.4　光敏色素与光形态建成 271

7.7.5　光敏色素的作用机制 272

7.7.6　隐花色素和向光素 273

7.7.7　紫外线-B受体 274

7.8　植物的运动 275

7.8.1　向性运动 275

7.8.2　感性运动 278

7.8.3　近似昼夜节奏——生理钟 279

本章内容提要 280

思考题 281

参考文献 282

8　植物的生殖生理 283

8.1 幼年期与花熟状态 283

8.2　成花诱导生理 284

8.2.1　春化作用 284

8.2.2　光周期 288

8.2.3　成花诱导的途径 298

8.2.4 春化和光周期理论在生产实际中的应用 299

8.3 成花启动和花器官形成生理 301

8.3.1 成花启动和花器官形成的形态及生理生化变化 301

8.3.2　影响花器官形成的条件 302

8.3.3　植物的性别分化 303

8.3.4 控制花器官发育的基因—从ABC模型到ABCDE模型 304

8.4.1　花粉和柱头的生活力 305

8.4 受精生理 305

8.4.2　花粉和柱头的相互识别 306

8.4.3　花粉管的伸长 309

8.4.4　受精过程中雌蕊的生理生化变化 310

本章内容提要 310

思考题 311

参考文献 311

9　植物的成熟和衰老生理 313

9.1 种子的发育和成熟生理 313

9.1.1　种子的发育及其基因表达 313

9.1.2　种子发育过程中有机物质的变化 314

9.1.4　外界条件对种子成分及成熟过程的影响 316

9.1.3　种子成熟过程中其他生理变化 316

9.2　果实的生长和成熟生理 318

9.2.1　果实的生长特点 318

9.2.2　果实成熟时的生理生化变化 318

9.3　植物的休眠 320

9.3.1　种子休眠的原因和破除 320

9.3.2　种子和延存器官休眠的调节 321

9.4　植物的衰老生理 321

9.4.1　植物衰老的类型与意义 321

9.4.2　植物衰老过程中的生理生化变化 322

9.4.3　植物衰老的特殊形式——程序性细胞死亡 323

9.4.4　植物衰老的机制 323

9.5.2　器官脱落的机制及其影响因素 326

9.5.1　器官脱落的概念和类型 326

9.4.5　环境条件对植物衰老的影响 326

9.5　器官脱落生理 326

本章内容提要 329

思考题 329

参考文献 330

Ⅳ　环境生理 333

10 植物的逆境生理 333

10.1 逆境生理通论 333

10.1.1　逆境的定义及种类 333

10.1.2　逆境对植物的伤害 333

10.1.3　植物对逆境的适应 334

10.1.4　植物对逆境的交叉适应 338

10.1.5 植物抗逆性的获得与信号转导 339

10.2.1　冷害生理与植物抗冷性 341

10.2　寒害生理与植物抗寒性 341

10.2.2　冻害生理与植物抗冻性 344

10.2.3　植物对低温的适应性及信号转导 345

10.3 热害生理与植物抗热性 348

10.3.1　高温胁迫对植物的伤害 348

10.3.2　植物抗热性的生理基础 349

10.3.3　热激反应及信号转导 350

10.3.4　提高植物抗热性的途径 352

10.4　旱害生理与植物抗旱性 352

10.4.1　旱害的概念及类型 352

10.4.2　干旱胁迫对植物的伤害 353

10.4.3　植物抗旱类型和特征 354

10.4.4　植物干旱诱导蛋白 355

10.4.5　提高植物抗旱性的途径 356

10.5 涝害生理与植物抗涝性 357

10.5.1　涝害的定义及类型 357

10.5.2　涝害对植物的伤害 357

10.5.3　植物抗涝性的生理基础 357

10.5.4　提高植物抗涝性的途径 359

10.6 盐害生理与植物抗盐性 359

10.6.1　盐害对植物的伤害 359

10.6.2　植物的抗盐性 361

10.6.3　植物耐盐的分子机制及信号转导 361

10.6.4　提高植物抗盐性的途径 362

10.7.1　病原物对植物的伤害 363

10.7　病害生理与植物抗病性 363

10.7.2　植物抗病机制 364

10.7.3　植物抗病性的诱导及信号转导 365

10.7.4　提高植物抗病性的途径 366

10.8　抗虫生理与植物抗虫性 366

10.8.1　抗虫性的概念 366

10.8.2　植物抗虫的机制 367

10.8.3　提高植物抗虫性的途径 367

10.9 环境污染伤害生理与植物抗性 367

10.9.1　大气污染 367

10.9.2　水体污染 370

10.9.3　土壤污染 371

10.9.4　提高植物抗污染能力的措施 371

10.9.5　植物与环境保护 372

本章内容提要 373

思考题 374

参考文献 374

Ⅴ 植物生理学的分子基础和应用 374

11 植物生理学与分子生物学及基因工程 379

11.1 高等植物细胞的基因组 379

11.1.1　细胞核基因组 379

11.1.2　质体基因组 382

11.1.3　线粒体基因组 384

11.2　植物基因的分离 384

11.2.1　基因文库的构建 384

11.2.2　利用探针从基因文库中筛选基因 386

11.2.3 利用互补法分离未知蛋白的编码基因 388

11.2.4　借助转座子搜寻基因 389

11.3　基因工程 389

11.3.1　转化载体的构建 390

11.3.2　植物组织或细胞的转化 392

11.3.3　选择合适的启动子 392

11.3.4　通过转化作用关闭基因 394

11.4 植物生理学与分子生物学和基因工程 395

11.4.1　植物细胞壁伸展蛋白的基因表达及调控 395

11.4.2 Rubisco的基因表达及其调控 395

11.4.3 IAA和CTKs代谢的分子调控 396

11.4.4 ABA对植物气孔关闭及特异基因表达的调控 397

11.4.5　乙烯生物合成的基因工程 398

11.4.6　开花诱导过程中的基因表达和调控 399

11.4.8　种子发育过程中贮藏蛋白基因的表达和调控 400

11.4.7　植物个体性别决定基因与激素调控 400

11.4.9　衰老过程中的基因表达和调控 401

本章内容提要 402

思考题 403

参考文献 403

12　植物生理学与农业应用 404

12.1　植物生理学与适应农业 404

12.1.1　光合作用与作物高产 405

12.1.2　植物生长物质与适应农业 406

12.1.3　环境生理与抗逆栽培 406

12.1.4　植物组织培养与农业 407

12.2.1　设施农业的概念 408

12.2　植物生理学与设施农业 408

12.2.2　设施农业的类型 409

12.2.3　设施农业与植物生理学 409

12.3　植物生理学与分子农业 409

12.3.1　基因工程与分子育种 409

12.3.2　基因工程与分子农业 411

12.4　植物生理学在农业上应用的展望 413

本章内容提要 413

思考题 413

参考文献 414

英汉名词索引 415

汉英名词索引 429