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目录 1

绪论 1

0.1 植物生理学的概念和内容 1

0.2 植物生理学的产生和发展 2

0.2.1 植物生理学的产生 2

0.2.2 植物生理学的发展 2

0.3 植物生理学的学习方法 2

0.3.1 学习植物生理学的基础 2

0.3.2 要贯彻三个观点 3

0.4 对植物生理学的展望 3

第1章 植物的水分代谢 5

1.1 水分与植物的生命活动 6

1.1.1 水的某些理化特性 6

1.1.2 植物的含水量 7

1.1.3 植物体内水分的存在状态 7

1.1.4 水分在植物生命活动中的作用 8

1.2 植物细胞对水分的吸收 8

1.2.1 水势的概念及水的迁移过程 9

1.2.2 植物细胞的水势组成 12

1.2.3 植物细胞吸水的方式 13

1.2.4 水分的跨膜运送与水孔蛋白 14

1.2.5 细胞间水分的移动 16

1.3.1 土壤中的水分和土壤水势 17

1.3 植物根系对水分的吸收 17

1.3.2 植物根系吸水的部位 18

1.3.3 根系吸水的途径 18

1.3.4 根系吸水的动力 19

1.3.5 影响根系吸水的外部因素 20

1.4 植物体内水分向地上部的运输 21

1.4.1 植物体内水分运输的途径及速度 21

1.5 蒸腾作用 22

1.5.1 蒸腾作用的意义 22

1.4.2 水分运输的动力 22

1.5.2 蒸腾作用进行的部位与方式 23

1.5.3 气孔蒸腾 23

1.5.4 蒸腾作用的指标及影响蒸腾作用的因素 28

1.6 合理灌溉的生理基础 30

1.6.1 作物的需水规律 30

1.6.2 合理灌溉的指标 31

1.6.3 节水灌溉与节水农业 32

1.6.4 合理灌溉增产的原因 33

思考题 34

第2章 植物的矿质营养 35

2.1.1 植物体内的元素 36

2.1 植物必需的矿质元素 36

2.1.2 植物必需的矿质元素及其生理作用 38

2.1.3 有益元素和稀土元素 42

2.2 植物细胞对矿质元素的吸收 42

2.2.1 被动吸收 43

2.2.2 主动吸收 46

2.2.3 胞饮作用 48

2.3 植物体对矿质元素的吸收 49

2.3.1 根系对矿质元素的吸收 49

2.3.2 环境因子对根系吸收矿质元素的影响 51

2.4.1 矿质元素在植物体内的运输 53

2.3.3 植物叶片对矿质元素的吸收 53

2.4 矿质元素在植物体内的运输与分配 53

2.4.2 矿质元素在植物体内的分配 54

2.5 植物对无机养料的同化 55

2.5.1 氮素的同化 55

2.5.2 硫酸盐的同化 61

2.5.3 磷酸盐的同化 61

2.6 合理施肥的生理基础和意义 61

2.6.1 作物的需肥规律 61

2.6.2 合理施肥的指标 62

思考题 63

2.6.3 合理施肥与现代农业 63

第3章 光合作用 64

3.1 光合作用的概念及其重要性 64

3.1.1 光合作用研究简史 65

3.1.2 光合作用的概念和意义 66

3.2 叶绿体及光合作用色素 66

3.2.1 叶绿体的形态结构和成分 66

3.2.2 光合作用色素的种类及理化性质 67

3.2.3 叶绿素的形成及其条件 72

3.3 光合作用的机理 73

3.3.1 光合作用的原初反应 74

3.3.2 电子传递和光合磷酸化 75

3.3.3 碳素同化 81

3.3.4 光合作用的产物 88

3.4 光呼吸 89

3.4.1 光呼吸的现象与定义 89

3.4.2 光呼吸的生物化学过程 89

3.4.3 光呼吸的生理功能 89

3.4.4 光呼吸与其他代谢途径的联系 90

3.4.5 C3植物、C4植物以及CAM植物的光合特点 91

3.5 影响光合作用的因素 92

3.5.1 光合作用的指标 92

3.5.2 外界因素对光合速率的影响 93

3.6.1 光合产物运输的途径、方向、速度和形式 97

3.6.2 光合产物运输的机理 97

3.6 光合产物的运输、分配及调控 97

3.5.3 内部因素对光合速率的影响 97

3.6.3 光合产物装载和卸载的机理 99

3.6.4 外界条件对光合产物运输的影响 100

3.6.5 光合产物的分配及其与产量的关系 101

3.6.6 光合产物运输与分配的调控 102

3.7 植物对光能的利用 102

3.7.1 植物的光能利用率 103

3.7.2 提高光能利用率的途径 104

思考题 105

4.1.1 呼吸作用的概念 107

4.1 呼吸作用的概念和指标 107

第4章 植物的呼吸作用 107

4.1.2 呼吸作用的指标 108

4.2 植物呼吸代谢的多样性和意义 109

4.2.1 呼吸途径的多样性 109

4.2.2 呼吸链电子传递系统的多样性 114

4.2.3 末端氧化系统的多样性 117

4.2.4 呼吸作用的生理意义 118

4.3 呼吸作用的调节、控制及与光合作用的关系 121

4.3.1 糖酵解的调控 121

4.3.2 TCA循环的调控 121

4.3.6 呼吸作用和光合作用的关系 122

4.3.5 pH的调节 122

4.3.3 PPP的调控 122

4.3.4 “能荷”调节 122

4.4 影响呼吸作用的因素 123

4.4.1 内部因素对呼吸作用的影响 123

4.4.2 外界条件对呼吸作用的影响 124

4.5 呼吸作用和农业生产 125

4.5.1 呼吸作用与作物的栽培 125

4.5.2 呼吸作用和农产品的贮藏 125

思考题 126

5.1.2 信号的类型 127

5.1.1 信号 127

5.1 信号的概念及类型 127

第5章 植物细胞的信号转导 127

5.2 信号的跨膜转换 129

5.2.1 受体 129

5.2.2 G蛋白与跨膜信号转导 131

5.3 胞内信号和第二信使系统 133

5.3.1 环核苷酸信号系统 133

5.3.2 钙信号系统 133

5.3.3 磷脂酰肌醇信号系统 135

5.4 蛋白质的可逆磷酸化 136

5.4.1 蛋白激酶 137

思考题 138

5.4.2 蛋白磷酸酶 138

第6章 植物生长物质 140

6.1 生长素类 141

6.1.1 生长素类的发现 141

6.1.2 生长素的种类及其化学结构 142

6.1.3 生长素的分布、存在形式和运输 143

6.1.4 生长素的生物合成和降解 146

6.1.5 生长素的生理作用 147

6.1.6 生长索的作用机理 148

6.2 赤霉素类 151

6.2.1 赤霉素的发现和化学结构 151

6.2.2 赤霉素的分布和运输 152

6.2.3 赤霉素的生物合成 153

6.2.4 赤霉素的生理作用及应用 154

6.2.5 赤霉素的作用机理 155

6.3 细胞分裂素类 156

6.3.1 细胞分裂素的发现 156

6.3.2 细胞分裂素的种类及其化学结构 157

6.3.3 细胞分裂素的生物合成、运输和代谢 158

6.3.4 细胞分裂素的生理作用 160

6.3.5 细胞分裂素的作用机理 161

6.4 乙烯 162

6.4.1 乙烯的发现与分布 162

6.4.2 乙烯的生物合成及其调节 163

6.4.3 乙烯的代谢与运输 165

6.4.4 乙烯的生理作用及其应用 165

6.4.5 乙烯的作用机理 167

6.5 脱落酸 167

6.5.1 脱落酸的化学结构、分布与运输 167

6.5.2 脱落酸的生物合成和代谢 168

6.5.3 脱落酸的生理作用 170

6.5.4 脱落酸的作用机理 171

6.6 植物激素间的相互关系 172

6.6.1 不同激素间的比值对生理效应的影响 172

6.6.4 不同激素间的连锁性作用对生长发育的调控 173

6.6.3 不同激素间代谢的相互关系对生理效应的影响 173

6.6.2 不同激素间的拮抗作用对生理效应的影响 173

6.7 其他天然的植物生长物质 174

6.7.1 油菜素甾体类 174

6.7.2 多胺类 176

6.7.3 茉莉酸类 178

6.7.4 水杨酸类 181

6.7.5 其他内源生长物质 182

6.8 植物生长调节剂及其应用 182

6.8.1 植物生长调节剂的种类及其应用 183

6.8.2 植物生长调节剂施用的原理及技术 185

思考题 186

7.1.1 光敏色素 188

第7章 植物的光形态建成 188

7.1 光受体 188

7.1.2 隐花色素 193

7.1.3 紫外光－B受体 193

7.2 光形态建成 193

7.2.1 光与种子萌发 194

7.2.2 光与营养生长 195

7.2.3 光与花色素苷和其他类黄酮物质的合成 195

7.2.4 光与叶绿体的向光性反应 195

思考题 196

7.2.7 光周期反应 196

7.2.6 光与气孔开启 196

7.2.5 光与细胞器的形成 196

第8章 植物的生长生理 197

8.1 种子的萌发 197

8.1.1 种子萌发的概念 197

8.1.2 种子的寿命和活力 197

8.1.3 影响种子萌发的外界条件 198

8.1.4 种子萌发时的生理生化变化 200

8.1.5 种子预处理与种子萌发的调节 203

8.2 细胞的生长和分化 203

8.2.1 细胞分裂的生理 203

8.2.2 细胞伸长的生理 205

8.2.3 细胞分化的生理 206

8.3 植物组织培养 207

8.3.1 植物组织培养的概念及类型 207

8.3.2 植物组织培养的原理 208

8.3.3 植物组织培养的方法 208

8.3.4 组织培养的应用 210

8.4 植物的生长 212

8.4.1 植物生长的周期性 212

8.4.2 影响植物生长的外界条件 213

8.5.1 地下部与地上部的相关 215

8.5 植物生长的相关性 215

8.5.2 主茎与侧枝的相关 217

8.5.3 营养生长与生殖生长的相关 219

8.5.4 植物的极性与再生 219

8.5.5 植物生长的相互竞争和相生相克 220

8.6 植物的运动 221

8.6.1 向性运动 221

8.6.2 感性运动 225

8.6.3 近似昼夜节奏——生理钟 227

思考题 227

第9章 植物的生殖生理 229

9.2 春化作用 230

9.2.1 春化作用的发现 230

9.1 幼年期与花熟状态 230

9.2.2 春化作用的条件 231

9.2.3 春化作用的时期和部位 232

9.2.4 春化作用刺激的传导 232

9.2.5 春化作用的生理生化变化 232

9.2.6 春化作用的机理 234

9.3 光周期 234

9.3.1 光周期现象的发现 234

9.3.2 光周期的反应类型 235

9.3.3 光周期刺激的感受和传导 237

9.3.5 光对暗期的中断效应 238

9.3.4 光周期诱导 238

9.3.6 光敏色素与开花诱导 239

9.4 光周期诱导开花的假说 240

9.4.1 成花素假说 240

9.4.2 开花抑制物假说 240

9.4.3 光敏色素假说 241

9.4.4 碳氮比理论 241

9.5 春化和光周期理论在生产实践中的应用 241

9.5.1 春化处理 241

9.5.3 控制花期 242

9.5.4 调节营养生长和生殖生长 242

9.5.2 指导引种 242

9.6 花器官形成及性别分化生理 243

9.6.1 花器官形成的形态和生理变化 243

9.6.2 花器官发育的基因控制和ABC模型 244

9.6.3 影响花器官形成的外界条件 245

9.6.4 植物性别分化 246

9.7 授粉和受精生理 247

9.7.1 花粉的生理生化特点 247

9.7.2 柱头的生理特点 249

9.7.3 花粉和柱头的相互识别 250

9.7.4 花粉的萌发和花粉管的伸长 251

9.7.5 受精前后雌蕊的生理生化变化 252

思考题 253

第10章 植物的成熟和衰老生理 254

10.1 种子的发育和成熟生理 254

10.1.1 种子的发育过程 254

10.1.2 种子发育过程中主要有机物质的变化 255

10.1.3 种子成熟过程中的其他生理变化 256

10.1.4 种子发育过程中的基因表达 257

10.1.5 影响种子成熟和化学组成的外界因素 258

10.2 果实的发育和成熟生理 259

10.2.1 果实生长的特点 259

10.2.2 果实发育成熟时的生理生化变化 259

10.3 植物的休眠生理 262

10.3.1 种子的休眠原因 263

10.3.2 休眠的人工调节 264

10.4 植物的衰老生理 264

10.4.1 植物衰老的类型与生物学意义 264

10.4.2 植物衰老时的生理生化变化 265

10.4.3 影响衰老的外界因素 267

10.4.4 植物衰老的机制 268

10.5 器官脱落生理 269

10.5.1 器官脱落的类型及生物学意义 269

10.5.2 器官脱落的机理 269

10.5.4 器官脱落的人工调控 272

10.5.3 影响器官脱落的外界因素 272

思考题 273

第11章 植物的逆境生理 274

11.1 植物逆境生理通论 274

11.1.1 逆境与植物的抗逆性 274

11.1.2 植物在逆境下的形态与代谢变化 275

11.1.3 植物对逆境的生理适应 276

11.2 寒害与植物抗寒性 280

11.2.1 冷害与植物抗冷性 281

11.2.2 冻害与植物抗冻性 282

11.3 热害与植物抗热性 284

11.3.2 植物抗热性的生理基础 285

11.3.1 高温对植物的危害 285

11.3.3 提高植物抗热性的途径 286

11.4 旱害与植物的抗旱性 286

11.4.1 旱害及其类型 286

11.4.2 旱害的机理 287

11.4.3 植物的抗旱性 287

11.4.4 提高植物抗旱性的途径 288

11.5 涝害与植物抗涝性 288

11.6 盐害与植物的抗盐性 289

11.5.3 提高植物抗涝性的途径 289

11.5.2 植物的抗涝性 289

11.5.1 水涝对植物的伤害 289

11.6.1 盐害 290

11.6.2 植物的抗盐性 290

11.6.3 提高植物抗盐性的途径 292

11.7 病害与植物抗病性 292

11.7.1 病原微生物对植物的伤害 292

11.7.2 植物的抗病机制 293

11.7.3 提高植物抗病性的途径 293

11.9.1 大气污染及其对植物的伤害 294

11.8.3 提高植物抗虫性的途径 294

11.9 环境污染伤害与植物抗性 294

11.8.2 植物抗虫的机制 294

11.8.1 抗虫性的观念 294

11.8 虫害与植物抗虫性 294

11.9.2 水体污染及其对植物的伤害及抗性 296

11.9.3 土壤污染 297

11.9.4 提高植物抗污染能力的措施 297

11.9.5 植物对环境污染的抗性及其在环境保护中的作用 297

11.10 活性氧伤害与植物抗逆性 298

11.10.1 活性氧及其产生 298

11.10.2 活性氧对植物细胞的作用 301

11.10.3 活性氧的清除与植物抗逆性 302

思考题 303

第12章 植物分子生物学与植物生理 304

12.1 植物分子生物学的历史与展望 304

12.1.1 植物分子生物学的历史 304

12.1.2 植物分子生物学的展望 304

12.2 高等植物细胞的基因组 305

12.2.1 高等植物细胞的核基因组 305

12.2.2 叶绿体基因组 308

12.2.3 线粒体基因组 310

12.3.7 PCR 312

12.3.6 蛋白质组学 312

12.3.5 目的基因的克隆 312

12.3.4 基因组文库 312

12.3.3 cDNA文库 312

12.3.1 植物DNA和RNA的分离提取 312

12.3 植物分子生物学的研究方法 312

12.3.2 限制性内切酶技术 312

12.3.8 RAPD分析 313

12.3.9 RNA分析 313

12.3.10 RFLP分析 313

12.3.11 分子杂交 313

12.3.12 原位杂交 313

12.4 植物基因工程 313

12.4.1 转化载体的构建 313

12.4.2 农杆菌Ti质粒介导的植物转基因 315

12.4.5 农杆菌介导的转基因植物技术的应用 317

12.4.3 其他转化方法 317

12.4.4 转基因植物的检测 317

12.4.6 转基因植物的安全及对策 318

12.5 植物生理的分子基础 318

12.5.1 Rubisco的基因表达及酶蛋白组装 318

12.5.2 花器官发育的基因调控 318

12.5.3 种子成熟过程中贮藏蛋白的基因表达 320

12.5.4 植物抗逆的分子基础 320

思考题 327

参考文献 328

索引 330