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0 引言 1

0.1 植物生理学的内容 1

0.2 植物生理学的产生和发展 2

0.3 植物生理学与农林业实践的关系 3

1 植物细胞生理与信号转导 4

1.1 细胞概述 4

1.1.1 细胞概念 4

1.1.2 细胞类型 5

1.1.3 高等植物细胞 5

1.2 细胞壁的结构和功能 6

1.2.1 细胞壁结构 6

1.2.2 细胞壁的化学组成 7

1.2.3 细胞壁功能 9

1.3 胞间连丝 10

1.3.1 胞间连丝的结构 10

1.3.2 胞间连丝功能 10

1.4 生物膜的结构和功能 11

1.4.1 生物膜的化学组成 11

1.4.2 生物膜的结构 12

1.4.3 生物膜的功能 13

1.5 植物细胞亚微结构和功能 14

1.5.1 细胞内膜系统 14

1.5.2 细胞核 16

1.5.3 质体 18

1.5.4 线粒体 19

1.5.5 其他细胞器 20

1.5.6 细胞骨架 21

1.5.7 细胞质基质 23

1.6 植物细胞信号转导 24

1.6.1 环境刺激与胞外信号 24

1.6.2 受体和跨膜信号转换 25

1.6.3 细胞内信号分子和第二信使系统 27

1.6.4 信号转导中的蛋白质可逆磷酸化 32

1.7 研究细胞结构和功能的方法 33

1.7.1 细胞化学技术 33

1.7.2 显微技术 34

1.7.3 显微放射自显影技术 35

1.7.4 细胞内含物的分级分离方法 36

小结 36

2 植物生物化学基础 38

2.1 生物大分子 38

2.1.1 糖 39

2.1.2 蛋白质与氨基酸 49

2.1.3 核酸 59

2.1.4 脂类 66

2.2 酶 69

2.2.1 酶的性质 69

2.2.2 酶的命名和分类 75

2.2.3 酶的作用特性和作用机理 77

2.2.4 同工酶、变构酶及多酶体系 80

2.2.5 影响酶促反应的因子 81

小结 85

3 植物的呼吸作用 87

3.1 植物呼吸代谢的途径 88

3.1.1 植物呼吸作用的类型 88

3.1.2 植物呼吸底物及其代谢途径概述 89

3.1.3 糖酵解 89

3.1.4 发酵作用 93

3.1.5 三羧酸循环 93

3.1.6 戊糖磷酸途径 97

3.1.7 乙醛酸循环和乙醇酸氧化途径 99

3.2 电子传递与氧化磷酸化 100

3.2.1 呼吸电子传递 101

3.2.2 氧化磷酸化 109

3.2.3 能量转换与利用 114

3.3 呼吸作用的指标及其测定 115

3.3.1 呼吸作用的指标 115

3.3.2 呼吸速率的测定 116

3.4 影响呼吸作用的因素 117

3.4.1 影响植物呼吸作用的内部因素 117

3.4.2 影响植物呼吸作用的环境因素 118

3.5 呼吸作用的调控 121

3.5.1 巴斯德效应 121

3.5.2 糖酵解和三羧酸循环的调节 122

3.5.3 磷酸戊糖途径的调节 123

3.5.4 其他调节途径 123

小结 123

4 光合作用 125

4.1 引言 125

4.1.1 光合作用的发现及其早期研究中的重要实验 126

4.1.2 光合器和光合色素 128

4.2 光反应 129

4.2.1 光具波粒二相性 129

4.2.2 光合色素的吸收光谱 129

4.2.3 光系统 132

4.2.4 光合电子传递链 133

4.3 碳反应 138

4.3.1 卡尔文循环 138

4.3.2 卡尔文循环的能量利用效率 140

4.3.3 卡尔文循环的调控 141

4.4 光呼吸 143

4.4.1 光呼吸的定义 143

4.4.2 光呼吸的生物学功能 144

4.5 植物的CO2富集机制 145

4.5.1 CO2和HCO3-泵 146

4.5.2 C4光合碳代谢途径 146

4.5.3 景天酸代谢（CAM）途径 149

4.6 环境因子对光合作用的影响 149

4.6.1 光对光合作用的影响 150

4.6.2 温度 153

小结 158

5 植物体内有机物代谢、运输与分配 160

5.1 植物体内主要有机物的代谢 160

5.1.1 糖的代谢 160

5.1.2 脂类化合物的代谢 164

5.1.3 蛋白质的代谢 170

5.1.4 核酸的代谢 175

5.1.5 植物代谢的相互关系 181

5.2 韧皮部中同化物的运输 183

5.2.1 韧皮部是同化物运输的主要途径 183

5.2.2 运输物质的种类 184

5.2.3 运输的方向 185

5.2.4 运输的速率 186

5.3 韧皮部运输的机理 187

5.3.1 压力流动学说 187

5.3.2 胞质泵动学说和收缩蛋白学说 190

5.4 韧皮部的装载及卸出 190

5.4.1 装载 190

5.4.2 卸出 193

5.5 同化产物的配置与分配及调控 195

5.5.1 同化产物的配置 195

5.5.2 同化产物的分配及调控 195

小结 200

6 植物的水分代谢 202

6.1 植物生命活动与水分 203

6.1.1 水分的理化性质 203

6.1.2 植物体内的含水量和水分存在的状态 205

6.1.3 水对植物的生理生态作用 206

6.2 植物细胞对水分的吸收和运转 207

6.2.1 植物细胞的渗透性吸水 207

6.2.2 植物细胞的吸胀吸水 214

6.2.3 水分的移动 215

6.3 植物根系对水分的吸收 220

6.3.1 根系吸水的部位 220

6.3.2 水分向根系的运动 220

6.3.3 根系吸水的机理 220

6.3.4 影响根系吸水的土壤条件 222

6.4 植物的蒸腾作用 223

6.4.1 蒸腾作用的概念及生理意义 224

6.4.2 蒸腾作用的方式 225

6.4.3 气孔蒸腾 225

6.4.4 蒸腾作用的表示方法和调节 233

6.5 植物体内水分的向上运输 236

6.5.1 水分运输的途径 236

6.5.2 水分运输的动力 238

6.5.3 木质部中水分的传输 239

6.5.4 气穴和阻塞——木质部水流的阻断和恢复 240

6.5.5 茎中水分的贮存 241

6.6 合理灌溉的生理基础 242

6.6.1 植物的需水规律 242

6.6.2 合理灌溉的指标 243

6.6.3 节水灌溉 243

小结 244

7 植物的矿质营养 246

7.1 植物必需的矿质元素 246

7.1.1 植物体内的元素 246

7.1.2 植物必需的矿质元素和确定方法 247

7.1.3 植物必需的矿质元素的生理作用 249

7.1.4 植物缺乏矿质元素的诊断 252

7.2 植物细胞对矿质元素的吸收 254

7.2.1 被动吸收 254

7.2.2 主动吸收 257

7.2.3 胞饮作用 259

7.3 植物对矿质元素的吸收 260

7.3.1 根系吸收矿质元素的特点 260

7.3.2 根系吸收矿质元素的过程 261

7.3.3 影响根部吸收矿质元素的外界条件 262

7.3.4 地上部分对矿质元素的吸收 263

7.4 矿质元素在植物体内的运输与利用 264

7.4.1 矿质元素的运输形式 264

7.4.2 矿质元素长距离运输的途径与速度 264

7.4.3 矿质元素的利用 265

7.5 植物对氮、硫、磷和铁的同化 265

7.5.1 氮素的同化 265

7.5.2 硫酸盐的同化 271

7.5.3 磷酸盐的同化 271

7.5.4 铁的同化 271

7.6 合理施肥的生理基础 272

7.6.1 植物的需肥规律 272

7.6.2 合理施肥的指标 273

7.6.3 发挥肥效的措施 274

小结 275

8 植物生长物质 277

8.1 植物生长物质的概念和作用 277

8.2 生长素类 279

8.2.1 生长素类的发现和化学结构 279

8.2.2 生长素的代谢和存在形式 281

8.2.3 生长素在植物体内的合成部位和运输 284

8.2.4 生长素的生理作用 287

8.2.5 生长素的作用机理 289

8.3 赤霉素类 292

8.3.1 赤霉素的发现 292

8.3.2 赤霉素的结构及其种类 293

8.3.3 赤霉素的分布和运输 294

8.3.4 赤霉素的生物合成 294

8.3.5 赤霉素的作用机理 295

8.3.6 赤霉素的生理效应 296

8.4 细胞分裂素 298

8.4.1 细胞分裂素的发现 298

8.4.2 细胞分裂素的结构和种类 298

8.4.3 细胞分裂素的代谢 299

8.4.4 细胞分裂素的合成部位和运输 301

8.4.5 细胞分裂素的生理作用 301

8.4.6 细胞分裂素的作用机理及信号转导 302

8.5 脱落酸 304

8.5.1 脱落酸的发现及化学结构 304

8.5.2 脱落酸的代谢和运输 305

8.5.3 脱落酸的生理作用 307

8.5.4 脱落酸的作用机理及信号转导 308

8.6 乙烯 309

8.6.1 乙烯的发现 309

8.6.2 乙烯的分布、代谢及运输 310

8.6.3 乙烯的生理作用 312

8.6.4 乙烯的作用机理及信号转导 313

8.7 其他天然植物生长物质 315

8.7.1 油菜素内酯 316

8.7.2 多胺 317

8.7.3 茉莉酸类 317

8.7.4 水杨酸类 319

8.7.5 玉米赤霉烯酮 319

8.7.6 系统素 319

8.8 植物激素作用的相互关系 320

8.8.1 激素间的增效作用与颉颃作用 320

8.8.2 植物激素代谢过程及信号转导相互关系 321

8.9 顶芽抑制剂和生长延缓剂 322

8.9.1 破坏顶芽类 322

8.9.2 抑制节间伸长类 323

8.9.3 削弱顶端优势类 324

8.10 除草剂 324

8.10.1 苯氧羧酸类 324

8.10.2 酰胺类和醚类 325

8.10.3 取代脲类 325

8.10.4 均三氮苯类 326

8.10.5 甲酸酯类 326

小结 326

9 植物的生长生理 329

9.1 细胞的生长与分化 329

9.1.1 细胞分裂 330

9.1.2 细胞伸长 332

9.1.3 细胞分化 334

9.1.4 细胞分化的调节 335

9.1.5 植物器官发生与组织培养 336

9.1.6 木本植物分化 338

9.2 植株再生 339

9.2.1 不定芽发生再生途径 339

9.2.2 体细胞胚胎发生植株再生途径 340

9.3 植物生长基本规律 343

9.3.1 植物生长的基本规律 343

9.3.2 植物生长分析指标及应用 345

9.4 植物生长的相关性 347

9.4.1 地上部分与地下部分的相关性 347

9.4.2 主茎与侧枝的相关性 349

9.4.3 营养生长与生殖生长的相关性 351

9.5 环境因子对植物生长的影响 352

9.5.1 光 352

9.5.2 温度 353

9.5.3 水分 354

9.5.4 矿质营养 354

9.5.5 生物因子 354

9.6 光形态建成 355

9.6.1 光敏色素的发现和分布 356

9.6.2 光敏色素的化学性质和光化学转换 357

9.6.3 光敏色素的生理作用和反应类型 359

9.6.4 光敏色素的作用机理 360

9.6.5 蓝光和紫外光反应 362

9.7 森林生产力的生理基础 364

9.7.1 森林生产力 364

9.7.2 森林生物产量及生产力形成的生理学基础 364

9.8 植物的运动 367

9.8.1 向性运动 367

9.8.2 感性运动 372

小结 375

10 休眠与萌发 377

10.1 休眠 377

10.1.1 休眠的概念 377

10.1.2 种子的休眠 378

10.1.3 芽的休眠 383

10.2 萌发 385

10.2.1 种子的萌发 385

10.2.2 芽的萌发 390

小结 390

11 植物的成花与生殖生理 392

11.1 光周期现象 393

11.1.1 光周期反应类型 393

11.1.2 光周期诱导 394

11.1.3 光敏色素及其在光周期反应中的作用 399

11.1.4 内生昼夜节律 399

11.1.5 光周期反应的生理学 400

11.2 春化作用 403

11.2.1 成花过程的低温诱导 403

11.2.2 感受低温信号的部位 406

11.3 花发育的分子生物学机理 407

11.3.1 花发育相关基因 407

11.3.2 成花诱导的调控途径 408

11.3.3 花器官形成的ABC模型 408

11.4 树木的成花问题 410

11.4.1 树木的幼年期 410

11.4.2 阶段转化的本质 411

11.4.3 激素与树木成花 412

11.4.4 营养条件与树木成花 413

11.5 花器官形成与性别分化 414

11.5.1 花器官的形成 415

11.5.2 植物的性别分化 415

11.6 植物的授粉与受精 416

11.6.1 花粉活力与萌发 416

11.6.2 花粉与柱头的相互识别 417

11.6.3 授粉与坐果的关系 420

小结 422

12 植物的成熟和衰老 424

12.1 种子成熟生理 424

12.1.1 胚分化和种子形成 424

12.1.2 种子成熟时的生理生化变化 426

12.1.3 外界条件对种子成熟和化学成分的影响 429

12.2 果实成熟生理 429

12.2.1 果实的生长 430

12.2.2 果实成熟时的生理生化变化 430

12.2.3 果实成熟的调节与基因表达 432

12.3 植物衰老的生理 435

12.3.1 衰老的类型 435

12.3.2 衰老时结构和生理生化变化 436

12.3.3 外界环境对衰老的影响 436

12.3.4 衰老的机制与调节 437

12.4 植物器官的脱落 441

12.4.1 脱落时细胞结构的变化 441

12.4.2 器官脱落的调节 441

12.4.3 器官脱落和基因表达 444

小结 445

13 植物的逆境生理 447

13.1 植物逆境生理概论 447

13.1.1 逆境概念和种类 447

13.1.2 逆境条件下植物形态结构和生理生化的变化 449

13.2 水分胁迫及其伤害 450

13.2.1 干旱 450

13.2.2 水涝 456

13.3 温度胁迫及其伤害反应 458

13.3.1 高温 458

13.3.2 冷害 459

13.3.3 冻害 460

13.4 盐胁迫及其伤害反应 463

13.4.1 盐胁迫 463

13.4.2 盐胁迫伤害机理及抗盐的生理机制 464

13.5 植物对逆境的感知和反应 467

13.5.1 植物逆境信号的长距离信息传递 467

13.5.2 植物逆境信号的细胞内转导 469

小结 471

14 环境污染与植物响应 473

14.1 环境污染和植物伤害 473

14.1.1 大气污染和植物伤害 473

14.1.2 水体污染和植物伤害 477

14.1.3 土壤污染和植物伤害 478

14.2 植物修复与植物的抗污染能力 479

14.2.1 植物修复 479

14.2.2 植物的抗污染能力 481

小结 483

15 次生代谢与植物防御 484

15.1 植物次生代谢物及其作用 484

15.2 萜类化合物 486

15.2.1 萜类化合物的生物合成 486

15.2.2 萜类在植物生长发育中的作用 488

15.3 酚类化合物 490

15.3.1 植物酚类化合物的生物合成及分类 490

15.3.2 类黄酮的4个主要类型 494

15.4 含氮化合物 499

15.4.1 生物碱对动物的生理作用 499

15.4.2 释放毒性物质氢氰酸的生氰苷 501

15.4.3 释放挥发性毒素的芥子苷 502

15.4.4 保护植物防御食草动物的非蛋白氨基酸 503

15.5 针对草食昆虫的诱导性植物防御 503

15.5.1 能为植物识别的昆虫唾液中的特殊化合物 504

15.5.2 激活众多防御反应的茉莉酸 504

15.5.3 抑制食草动物消化作用的植物蛋白 506

15.5.4 可引发植物全身性防御的食草动物伤害 507

15.5.5 具复杂生态功能的由食草动物诱导产生的挥发性物质 507

15.5.6 昆虫在进化中获得了应对植物防御的机制 509

15.6 针对病原菌的植物防御 509

15.6.1 病原菌进化出多种机制侵染宿主植物 509

15.6.2 宿主植物被侵染前后的防御机制 510

15.6.3 植物被病原菌侵染后会产生大量植物抗毒素 511

15.6.4 一些植物能识别病原菌释放的特殊物质 512

15.6.5 暴露于诱导子下会诱导植物启动信号介导级联反应 513

15.6.6 与病原菌的一次单一相遇可使植物增强对接下来侵染的抗性 514

15.6.7 非病原细菌与植物间的相互作用可引发诱导型全身性抗性 515

小结 515

16 树木的分子调控机制与基因工程 518

16.1 基因与基因表达调节 519

16.1.1 基因与基因组 519

16.1.2 基因的表达与调控 520

16.2 树木基因工程的常见方法与载体 520

16.2.1 农杆菌介导的基因转移的基本原理 520

16.2.2 农杆菌介导基因转移的常用载体 521

16.3 树木基因工程的应用与进展 522

16.3.1 树木材性改良的基因工程进展 522

16.3.2 缩短育种周期和促进开花基因工程进展 523

16.3.3 树木抗旱耐盐基因工程研究进展 523

16.3.4 树木抗虫基因工程研究进展 523

16.3.5 树木抗病基因工程研究进展 524

小结 524

参考文献 525