目录 1
第1章 绪论 瓜谷郁三 1
1.1 时代及研究趋势 1
1.2 甘薯病理生物化学的创始 1
1.3 另一类生物化学 2
1.4 地球视野上的生物化学 2
1.5 植物分子遗传学的发展 3
参考文献 4
2.1 对象植物 5
第2章 对象植物与病害及伤害因子 瓜谷郁三 5
2.2 对象病原体 6
2.3 伤害及病害组织材料的调制 7
参考文献 7
第3章 甘薯发生伤害及病害时呼吸的增加 8
3.1 甘薯发生病伤害时呼吸增加的状况、机制及作用 瓜谷郁三 8
3.1.1 研究动机 8
3.1.2 大组织片中呼吸的增加 8
3.1.3 小组织片中呼吸的增加 9
3.1.5 末端氧化酶的特异性 10
3.1.4 无细胞系中呼吸的增加 10
3.1.6 呼吸增加与氧化磷酸化 11
3.1.7 呼吸增加时碳水化合物代谢中的各种酶及底物 12
3.1.8 碳水化合物的消耗和呼吸及其与次生代谢间的数量关系 13
3.1.9 呼吸增加与抗性反应 16
3.2 病伤害甘薯中另一条氧化途径的发现、功能及生理作用 坂野胜启 16
3.2.1 抗氰呼吸与另一条氧化途径 16
3.2.2 电子向AOX途径分配的调节机制 18
3.2.3 抗氰呼吸与环境因子的相关——推断的功能 19
3.2.5 关于病伤害甘薯中抗氰呼吸生理作用的推论 20
3.2.4 抗氰呼吸的新生理功能——对细胞质pH的调节 20
参考文献 21
第4章 甘薯伤害时线粒体等细胞器的诱导形成及其机制 旭正 25
4.1 甘薯伤害时细胞器的诱导形成 25
4.1.1 伤害组织中线粒体的诱导形成 25
4.1.2 伤害组织中微体的诱导形成 26
4.1.3 伤害组织中内质网的诱导形成 26
4.2.2 细胞色素C氧化酶 27
4.2.1 细胞内细胞器酶蛋白的研究 27
4.1.4 伤害组织中细胞内结构的巨大变化 27
4.2 甘薯细胞内细胞器的酶蛋白结构与基因 27
4.2.3 F0-F1ATP酶 29
4.2.4 过氧化氢酶 30
4.3 高等植物细胞中细胞器形成的分子机制 31
4.3.1 细胞器形成的分子机制要点 31
4.3.2 线粒体形成的分子机制 32
4.3.3 微体形成的分子机制 33
4.4 高等植物细胞中细胞器形成的诱导机制 33
参考文献 34
第5章 甘薯贮藏蛋白质的结构、液泡区域化及病伤害时的变动 36
5.1 SP-蛋白的结构及液泡区域化 中村研三 36
5.1.1 SP-蛋白的多型性 37
5.1.2 SP-蛋白前体的加工及向液泡的选择运输 38
5.2 贮藏蛋白质在病伤害时向其他蛋白质的转变 瓜谷郁三 40
5.2.1 病伤害组织中SP-蛋白向低分子蛋白质的转变 41
参考文献 42
5.2.2 SP-蛋白的酶活性 42
第6章 甘薯病伤害时多酚类的生成与氧化 44
6.1 研究动机 瓜谷郁三 44
6.2 多酚类的分离及特性 44
6.3 多酚类的生成、分解及转变 46
6.3.1 多酚类的生成、分解及转变模式 46
6.3.2 与多酚类生物合成有关的酶类及其合成途径 46
6.3.3 多酚类的转变与氧化 49
6.4.1 病伤害时多酚类生物合成研究的意义 51
6.4 多酚类的生理、病理意义及作用 51
6.4.2 多酚类的生理和病理作用 52
6.5 甘薯伤害时苯丙氨酸解氨酶（PAL）的表达、调节及钝化因子的功能 田中喜之 52
6.5.1 PAL 52
6.5.2 伤害组织中PAL活性诱导 52
6.5.3 PAL的酶学性质 53
6.5.4 PAL基因 55
6.5.5 PAL基因表达与调控 56
6.6.1 绿原酸 58
6.6.2 绿原酸研究小史 58
6.6 伤害甘薯中另一条绿原酸生物合成途径 小岛峰雄 58
6.6.3 组织切片的示踪实验 59
6.6.4 绿原酸生物合成酶类的鉴定 61
6.6.5 有机羧酸葡萄糖酯中间产物在植物次生代谢中的普遍性 63
6.6.6 尚未解决的课题 63
参考文献 63
第7章 甘薯病伤害时香豆素类的生成 瓜谷郁三 67
7.1 香豆素类的分离与特性 67
7.2 香豆素类的生成与转变模式 67
7.3 香豆素类生物合成的酶类与合成途径 68
7.4 香豆素类的生理与病理作用 69
参考文献 69
第8章 甘薯病伤害时木质素的形成 瓜谷郁三 70
8.1 病伤害时木质素形成的特性 70
8.2 病态及伤害木质素的化学特性 71
8.3 病态及伤害木质素的形成机理 72
8.4 病态及伤害木质素的生理与病理作用 73
参考文献 73
9.1 研究动机 瓜谷郁三 75
第9章 甘薯病伤害时植保素的生成及转化 75
9.2 植保素的生成、转变及分布 76
9.3 植保素的分离及特性 77
9.3.1 有关甘薯酮的研究 77
9.3.2 甘薯酮以外的成分研究 78
9.4 植保素生物合成有关的酶类及合成途径 79
9.4.1 从碳水化合物到细胞溶胶中乙酰CoA 81
9.4.2 从乙酰CoA到法呢醇 81
9.4.3 从法尼醇到类倍半萜类（植保素） 82
9.5.1 植保素合成与激发子 83
9.5 与植保素合成有关的激发子 83
9.5.2 褐变细胞死亡和植保素合成 84
9.6 植保素对病原菌和一般微生物的抑制作用 85
9.6.1 对黑斑病菌及其他病原菌的抑制作用 85
9.6.2 对酒精发酵的抑制作用 85
9.7 植保素对动植物的作用 85
9.7.1 对甘薯自身的抑制作用 85
9.8.2 HMGR基因的转录调控 86
9.8.1 HMGR在异戊二烯类化合物合成中的作用 86
9.7.3 对哺乳动物的作用 86
9.7.2 对昆虫的作用 86
9.8 植保素合成的前阶段中HMG-CoA还原酶的活性调节 大羽和子 86
9.8.3 HMGR基因的转录后调控 87
9.8.4 利用HMGR的特异抗体研究HMGR活性诱导机制 87
9.9 植保素合成的后阶段中P-450的代谢调控 藤田政之 90
9.9.1 后阶段主要合成途径及相关酶类 90
9.9.2 病伤害甘薯中P-450的生成及其性质 92
9.9.3 高等植物中的P-450 95
9.9.4 高等植物中P-450基因 97
9.9.5 病伤害甘薯中P-450基因的研究方向 99
参考文献 101
第10章 甘薯病伤害时乙烯的生成 106
10.1 甘薯病伤害时乙烯的生成 瓜谷郁三 106
10.1.1 研究动机 106
10.1.2 病伤害时乙烯生成的方式 106
10.2 甘薯病伤害时的生理活性及防御反应与乙烯的关系 107
10.2.1 生理活性与乙烯 107
10.1.3 病菌的乙烯生成 107
10.2.2 防御反应与乙烯 109
10.3 植物中乙烯的生物合成 兵藤宏 110
10.3.1 乙烯生物合成途径 110
10.3.2 参与乙烯生物合成的酶类及其基因 112
10.3.3 乙烯生物合成的调节 113
10.3.4 乙烯的信息传递及代谢表达调控 114
10.4 甘薯病害组织中乙烯生成的特异途径 114
10.4.1 与细菌中ACC-ACC氧化酶途径不同的乙烯生成途径 114
参考文献 115
10.4.2 甘薯病害组织乙烯生成中不能用ACC-ACC氧化酶途径说明的诸性质 115
第11章 甘薯对虫害的反应 118
11.1 甘薯的害虫 瓜谷郁三 118
11.1.1 甘薯小象甲 118
11.1.2 甘薯象甲 118
11.1.3 其他害虫 119
11.2 自然条件下虫害甘薯中异常代谢成分的生成 119
11.2.1 研究经历 119
11.3.2 两种害虫幼虫为害甘薯的状况 120
11.3.1 象甲的获得及饲育 120
11.3.3 幼虫及成虫的抽提成分对异常代谢成分的诱导 120
11.2.2 苦味成分的鉴定 120
11.3 人工条件下虫害甘薯中异常代谢成分的诱导 120
11.4 甘薯对虫害反应的机制 佐藤研二 122
11.4.1 甘薯对害虫的引诱、产卵及摄食刺激 122
11.4.2 甘薯对虫害的信号传递及异常代谢成分生成的分子机理 124
11.4.3 甘薯异常代谢成分对害虫生理的影响 124
11.5.2 害虫防治的现状 125
11.5.3 害虫防治的展望 125
11.5.1 害虫综合防治 125
11.5 甘薯害虫防治的现状及展望 125
参考文献 127
第12章 植物对病伤害的应答及信息传递 131
12.1 植物对病原菌侵入时的初期抵抗反应 川北一人 131
12.1.1 植物的抗病性及感病性 131
12.1.2 植物与病原菌的相互作用 131
12.1.3 激发子与抑制子 133
12.1.4 在甘薯黑斑病菌系中发芽孢子凝集素及其阻碍因子的作用 133
12.1.5 活性氧的生成 135
12.1.7 抗性相关基因的探索 139
12.1.6 其他的初期抵抗反应 139
12.2 植物中的Ca2+及信息传递 武藤尚志 141
12.2.1 作为第二信使的Ca2+ 141
12.2.2 刺激应答中Ca2+瞬间变化 144
12.2.3 水杨酸信号传递中的钙信号放大 145
12.3 植物中病原菌感染及伤害逆境的信息传递 大桥祐子 149
12.3.1 病原菌感染时过敏性细胞死亡及获得性抗病性 149
12.3.2 伤害胁迫 153
12.3.3 病伤害信号传递途径 154
12.3.4 培育抗病虫害植物 157
12.3.5 根部对病伤害应答及信息传递 158
12.4 植物清除活性氧的机制 大羽和子 159
12.4.1 植物细胞内的抗氧化系统 160
12.4.2 直接作用于活性氧类的酶 160
12.4.3 活性氧清除系统对逆境的应答 162
参考文献 162
第13章 甘薯在各种逆境下的基因表达 中村研三 168
13.1 SP-蛋白和β-淀粉酶基因在逆境下的表达 168
13.1.1 与糖应答有关的基因表达 168
13.1.2 伤害诱导基因表达 170
13.1.3 干燥逆境和ABA诱导的基因表达 171
13.2 IPL-蛋白（ipomoelin）基因的逆境应答表达 172
13.2.1 茉莉酸诱导的IPL-蛋白基因表达 172
13.2.2 伤害诱导 172
13.3 其他酶基因的逆境应答表达 173
参考文献 173
第14章 植物细胞内和细胞间物质转运的机制 前岛正义 175
14.1 膜转运系统概述 175
14.2.1 钾和磷酸 176
14.2 营养成分和无机离子的跨膜转运及吸收 176
14.2.2 钙和镁 177
14.2.3 铁和铜 177
14.3 细胞间转运和组织间长距离转运 178
14.3.1 胞间连丝和细胞间转移 178
14.3.2 组织间通过筛管的长距离转运 178
14.3.3 源、库器官间糖的转运 179
14.3.4 蔗糖和己糖的膜转运体 180
14.4.1 贮藏蛋白质分解酶的区域化 181
14.4 贮藏蛋白质分解酶向细胞内的转运 181
14.3.5 氨基酸的长距离转运 181
14.4.2 蛋白质贮藏液泡的转变 182
14.5 病伤害时次生代谢产物向细胞间及细胞内的转移 183
14.5.1 次生代谢产物在细胞内特异性累积 183
14.5.2 次生代谢产物在细胞内的区域化 184
14.5.3 次生代谢产物在细胞间的转运和分泌 185
参考文献 186
15.1.2 组织及线粒体中呼吸及氧化磷酸化的降低 188
15.1.1 研究动机 188
15.1 热带性薯类的低温伤害 瓜谷郁三 188
第15章 热带性薯类的低温伤害 188
15.1.3 线粒体膜的质的变化 189
15.1.4 亚细胞结构的变化 190
15.1.5 线粒体膜蛋白质的脂质结合能力的变化 190
15.1.6 线粒体酶活性与阿伦尼乌斯曲线图 190
15.2 热带性植物低温伤害的机制 前岛正义 191
15.2.1 植物的低温伤害 191
15.2.2 植物低温伤害的机制 192
15.2.3 植物对低温适应性的生物化学及分子生物学 193
参考文献 196
第16章 木薯收获后的特性 197
16.1 生理性变质与微生物性变质的表现 瓜谷郁三 197
16.1.1 生理性变质 198
16.1.2 微生物性变质 199
16.2 变质与异常代谢 200
16.2.1 香豆素类的生成 200
16.2.2 多酚类的生成 200
16.2.3 蛋白质及酶类的变化 201
16.2.4 变质发生的推测机制 202
16.3 植保素逆境成分的生成 酒井勉 203
16.3.1 预备调查 203
16.3.2 新鲜组织成分 204
16.3.3 变质组织成分 205
16.4 氰糖苷的存在与变化 瓜谷郁三 208
16.4.1 氰糖苷的特性 208
16.4.2 组织区域化、生物合成、生物降解途径及其酶类 209
16.4.3 贮藏中的含量的变化与组织区域化 211
16.4.5 氰糖苷合成的抑制及分子育种 212
16.4.4 用作食品时氰糖苷的消除法 212
参考文献 213
第17章 芋头收获后的特性 瓜谷郁三 216
17.1 病伤害与异常代谢 216
17.1.1 多酚类的生成 216
17.1.2 植保素的生成 216
17.1.3 蛋白质的变化 217
17.2.4 多酚类的生成 218
17.2.3 对病害的反应 218
17.2.2 对伤害的反应 218
17.2.1 分类学及形态学特征 218
17.2 逆境下与其他薯类生物化学特性的比较 218
17.2.5 香豆素类的生成 219
17.2.6 植保素逆境成分的生成 219
17.2.7 蛋白质的变化 220
17.2.8 对温度的反应 220
参考文献 220
18.1.1 甘薯的起源及野生种 222
18.1.2 向日本的传播 222
第18章 甘薯杂交育种 山川理 222
18.1 甘薯的起源及遗传资源 222
18.1.3 遗传资源的种类及育种上的利用 223
18.1.4 遗传资源的保存及生物技术 224
18.2 甘薯育种和杂交技术 224
18.2.1 单交育种和多系杂交育种 224
18.2.2 嫁接与开花诱导、自然开花性株系 225
18.2.3 杂交不亲和性和嫁接不亲和性 225
18.3.1 品质育种进展及各种用途品种的选育 226
18.3 甘薯育种的新进展 226
18.3.2 遗传资源在观赏品种开发中的利用 229
18.3.3 抗病虫害品种的选育 229
参考文献 231
第19章 甘薯分子育种 234
19.1 根癌农杆菌介导的甘薯分子育种的原理及方法 小岛峰雄 234
19.1.1 分子育种原理及方法 234
19.1.2 利用根癌农杆菌双元载体系统的植物转化法 238
19.1.3 甘薯的转化 240
19.2.1 基因分离 242
19.2 甘薯基因的分离及其利用 中村研三 242
19.2.2 基因分离及利用诸课题 243
19.3 薯类高抗病伤害等胁迫基因的分子育种 大桥祐子 243
19.4 抗活性氧植物的创建 大羽和子 245
参考文献 245
第20章 国际学术合作——薯类研究的现状及课题 友松笃信 249
20.1 世界粮食供应与薯类 249
20.1.1 世界上主要食用作物的生产 249
20.1.2 薯类在热带地区的生产及利用 250
20.2.1 薯类研究的整体趋势 252
20.2 薯类的国际学术研究 252
20.2.2 薯类的国际研究机构 253
20.2.3 薯类研究的国际网络（network） 254
20.3 世界的粮食问题及研究工作者的任务 256
20.3.1 21世纪粮食问题及薯类的意义 257
20.3.2 日本国际学术交流现状 257
20.3.3 研究上的限制 258
参考文献 258
致谢 260
编者及执笔者简介 262
名词和名称的英汉或拉汉对照索引 266