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
0.2.1 植物生理学的诞生与成长 2
0.2.2 中国植物生理学的发展 4
0.3 植物生理学的发展前景 5
0.4 学习植物生理学的要求和方法 8
思考题 8
参考文献 9
Ⅰ 细胞生理 13
1 植物细胞的亚显微结构与功能 13
1.1 细胞壁 14
1.1.1 细胞壁的亚显微结构 14
1.1.2 细胞壁的功能 16
1.2 植物细胞膜系统 17
1.2.1 细胞膜的组成成分 17
1.2.2 细胞膜的亚显微结构 20
1.2.3 细胞膜的功能 20
1.2.4 内膜系统 21
1.3 细胞核 21
1.3.1 核膜 21
1.3.2 染色质 22
1.3.3 核仁 22
1.3.4 核基质 22
1.4 细胞骨架 23
1.5 胞间连丝 23
1.5.1 胞间连丝的亚显微结构 23
1.5.2 胞间连丝的功能 23
1.6 植物细胞全能性及其基因表达调控 24
1.6.1 植物细胞全能性 24
1.6.2 植物细胞基因的结构及其表达调控 25
本章内容提要 25
思考题 26
参考文献 26
Ⅱ 代谢生理 29
2 植物的水分生理 29
2.1 水分在植物生命活动中的作用 29
2.1.1 植物体内的含水量和水分存在的状态 29
2.1.2 水在植物生命活动中的生理作用 30
2.1.3 水在植物生命活动中的生态作用 30
2.2 化学势、水势 31
2.2.1 自由能与化学势 31
2.2.2 水的化学势与水势 31
2.3 植物细胞对水分的吸收 32
2.3.1 植物细胞的渗透性吸水 33
2.3.2 植物细胞的吸涨吸水 35
2.4 水分的跨膜运输 36
2.4.1 扩散 36
2.4.2 集流 36
2.4.3 水分的跨膜渗透运动 38
2.5 土壤中的水分与土壤水势 38
2.5.1 土壤水势 38
2.5.2 土壤中水分的移动 39
2.6 植物根系对水分的吸收 39
2.6.1 根部吸水的区域 40
2.6.2 根系吸水方式、途径及其动力 40
2.6.3 根系吸水阻力 42
2.6.4 影响根系吸水的因素 42
2.7 蒸腾作用 44
2.7.1 蒸腾作用的概念及生理意义 44
2.7.2 蒸腾作用的方式及度量 44
2.7.3 气孔蒸腾 45
2.7.4 影响蒸腾作用的因素 51
2.8 植物体内的水分运输 54
2.8.1 水分运输的途径 54
2.8.2 水分沿导管或管胞上升的动力 55
2.9 合理灌溉的生理基础 55
2.9.1 植物的水分平衡 55
2.9.2 作物的需水规律 56
2.9.3 合理灌溉的指标 57
2.9.4 植物水分利用效率 58
2.9.5 合理灌溉增产的原因 58
2.9.6 节水灌溉与节水农业 58
本章内容提要 60
思考题 60
参考文献 61
3 植物的矿质营养 62
3.1 研究植物矿质营养的方法及无土栽培 62
3.1.1 灰分分析 62
3.1.2 溶液培养法 62
3.1.3 植物的无土栽培 64
3.2 植物必需元素及其生理作用 65
3.2.1 植物必需元素的标准和分类 65
3.2.2 植物必需元素的主要生理作用及其缺素症 66
3.3 有益元素与有害元素 70
3.3.1 有益元素 70
3.3.2 有害元素 71
3.4 植物细胞对矿质元素的吸收 71
3.4.1 电化学势梯度与离子转移 72
3.4.2 被动吸收 73
3.4.3 主动吸收 76
3.4.4 胞饮作用 80
3.5 植物根系对矿质元素的吸收 80
3.5.1 根系吸收矿质元素的区域 80
3.5.2 根系吸收矿质元素的特点 80
3.5.3 根系吸收矿质元素的过程 81
3.5.4 外界条件对根系吸收矿质元素的影响 83
3.6 叶片营养 85
3.7 矿质元素在植物体内的运输与分配 86
3.7.1 矿质元素在植物体内的运输 86
3.7.2 矿质元素在植物体内的分配 86
3.8 植物对氮、硫、磷的同化 87
3.8.1 氮的同化 87
3.8.2 硫的同化 92
3.8.3 磷的同化 92
3.9 合理施肥的生理基础 93
3.9.1 主要营养元素的利用效率 93
3.9.2 作物的需肥特点 94
3.9.3 合理施肥的指标 95
3.9.4 合理施肥与作物增产 97
本章内容提要 97
思考题 98
参考文献 98
4 植物的光合作用 100
4.1 光合作用概述 100
4.1.1 光合作用的发现 100
4.1.2 光合作用的重要性 101
4.2 叶绿体的结构与光合色素 101
4.2.1 叶绿体的结构与功能 101
4.2.2 光合色素的结构与光化学特性 103
4.2.3 叶绿素的生物合成及降解 107
4.2.4 叶绿素蛋白复合体 109
4.3 光合作用的机制 110
4.3.1 光能的吸收传递与转换 110
4.3.2 光合电子传递与质子转移 112
4.3.3 光合磷酸化 118
4.3.4 光能的分配调节与光保护 120
4.3.5 光合作用的碳同化 121
4.3.6 光合作用的产物 127
4.4 光呼吸 129
4.4.1 光呼吸的生化途径 129
4.4.2 光呼吸的生理功能 130
4.5 光合作用的生理生态 131
4.5.1 光合速率及测定 131
4.5.2 影响光合作用的因素 131
4.5.3 光合作用与作物产量 138
本章内容提要 141
思考题 141
参考文献 142
5 植物的呼吸作用 143
5.1 呼吸作用的概念及其生理意义 143
5.1.1 呼吸作用的概念 143
5.1.2 呼吸作用的生理意义 144
5.1.3 线粒体的亚显微结构及功能 145
5.2 呼吸代谢途径的多样性 145
5.2.1 糖酵解 146
5.2.2 发酵途径 148
5.2.3 三羧酸循环 149
5.2.4 磷酸戊糖途径 151
5.2.5 乙醛酸循环 153
5.2.6 乙醇酸氧化途径 153
5.3 电子传递与氧化磷酸化 153
5.3.1 电子传递链 154
5.3.2 氧化磷酸化 156
5.3.3 呼吸链电子传递途径的多样性 158
5.3.4 末端氧化系统的多样性 159
5.3.5 抗氰呼吸及其生理意义 160
5.4 呼吸作用的调节 162
5.4.1 糖酵解的调节 162
5.4.2 丙酮酸有氧分解的调节 162
5.4.3 磷酸戊糖途径的调节 163
5.4.4 电子传递途径的调节 163
5.4.5 能荷调节 163
5.5 呼吸代谢能量的贮存和利用 164
5.5.1 呼吸代谢能量的贮存 164
5.5.2 呼吸代谢能量的利用 164
5.6 呼吸代谢与其他物质代谢 165
5.6.1 呼吸代谢与初生代谢的关系 165
5.6.2 呼吸代谢与次级代谢的关系 166
5.7 呼吸作用的指标及影响因素 170
5.7.1 呼吸作用的指标 170
5.7.2 呼吸商的影响因素 170
5.7.3 呼吸速率的影响因素 171
5.8 呼吸作用与农业生产 173
5.8.1 种子的呼吸与贮藏 173
5.8.2 果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏 174
5.8.3 呼吸作用与作物栽培 174
本章内容提要 175
思考题 175
参考文献 176
6 植物体内同化产物的运输与分配 177
6.1 植物体内同化产物的运输 177
6.1.1 同化产物运输的途径及研究方法 177
6.1.2 韧皮部溶质的种类及研究方法 179
6.1.3 同化产物运输的方向与速率 180
6.2 同化产物的装载与卸出 181
6.2.1 同化产物在源端韧皮部的装载 181
6.2.2 同化产物在库端的卸出 184
6.3 韧皮部同化产物运输的机制 185
6.4 同化产物的配置和分配 186
6.4.1 同化产物的配置 187
6.4.2 同化产物的“源”、“库”、“流” 188
6.4.3 同化产物分配的特点 188
6.4.4 同化产物的分配与产量的关系 189
6.5 同化产物运输与分配的调控 190
6.5.1 代谢调控 191
6.5.2 激素调控 191
6.5.3 环境因素调控 191
本章内容提要 192
思考题 192
参考文献 193
7 植物细胞信号转导 194
7.1 细胞间通讯方式与信号传递 194
7.1.1 细胞间通讯方式 194
7.1.2 胞外刺激信号传递 195
7.2 受体、G蛋白与跨膜信号转导 197
7.2.1 受体 197
7.2.2 GTP结合调节蛋白 198
7.3 cAMP信号转导 199
7.3.1 cAMP的发现及第二信使学说的提出 200
7.3.2 cAMP信号转导通路 201
7.4 植物细胞中cAMP的生理调节功能 202
7.4.1 调控离子通道 202
7.4.2 参与植物细胞生长 202
7.4.3 参与逆境胁迫的信号转导 202
7.4.4 参与植物抗病 202
7.5 肌醇三磷酸／二酰甘油信号转导 203
7.5.1 肌醇磷脂信号分子的产生与灭活 203
7.5.2 IP3/Ca2＋和DAG/PKC信号传递途径 203
7.5.3 植物细胞的肌醇磷脂信息传递系统的生理调节功能 206
7.6 植物钙信号转导 207
7.6.1 植物细胞钙离子动态及其调控机制 207
7.6.2 植物细胞钙离子信号特异性的产生 211
7.6.3 钙信号的产生、终止及传递途径 211
7.6.4 植物细胞Ca2+信号的下游靶蛋白 212
7.7 蛋白质的可逆磷酸化及其对基因转录水平的调控 213
7.7.1 蛋白质的可逆磷酸化 213
7.7.2 蛋白质可逆磷酸化对基因转录水平的调控 215
本章内容提要 215
思考题 215
参考文献 216
8 植物生长物质 217
8.1 植物生长物质的概念和种类 217
8.2 生长素类 218
8.2.1 生长素类的发现、分布和化学结构 218
8.2.2 吲哚乙酸的代谢和运输 218
8.2.3 生长素类的生理作用 223
8.2.4 生长素类的作用机制及信号转导途径 224
8.3 赤霉素类 227
8.3.1 赤霉素类的发现和化学结构 227
8.3.2 赤霉素类的代谢和运输 228
8.3.3 赤霉素类的生理作用 230
8.3.4 赤霉素作用机制及信号转导途径 231
8.4 细胞分裂素类 234
8.4.1 细胞分裂素类的发现和化学结构 234
8.4.2 细胞分裂素类的代谢和运输 234
8.4.3 细胞分裂素类的生理作用 237
8.4.4 细胞分裂素的作用机制及信号转导途径 237
8.5 脱落酸 239
8.5.1 脱落酸的发现和化学结构 239
8.5.2 脱落酸的代谢和运输 239
8.5.3 脱落酸的生理作用 241
8.5.4 脱落酸的作用机制及信号转导途径 242
8.6 乙烯 243
8.6.1 乙烯的发现和化学结构 243
8.6.2 乙烯的代谢和运输 243
8.6.3 乙烯的生理作用 245
8.6.4 乙烯的作用机制及信号转导途径 246
8.7 油菜素甾醇类 248
8.7.1 油菜素甾醇类的发现和化学结构及分布 248
8.7.2 油菜素甾醇类的代谢和运输 248
8.7.3 油菜素甾醇类的生理作用 251
8.7.4 油菜素甾醇类的作用机制及信号转导途径 252
8.8 其他天然的植物生长物质 254
8.8.1 多胺类 254
8.8.2 茉莉酸类 255
8.8.3 水杨酸类 256
8.8.4 植物肽激素 256
8.8.5 独脚金内酯 257
8.9 植物激素相互关系 258
8.9.1 植物激素代谢的相互关系 258
8.9.2 植物激素生理作用的相互关系 259
8.10 植物激素和生长调节剂在农业上的合理应用 260
8.10.1 植物生长调节剂的类型 260
8.10.2 植物生长调节剂在农业上的应用 262
本章内容提要 265
思考题 265
参考文献 266
Ⅲ 生长发育生理 269
9 植物的生长生理 269
9.1 植物细胞的生长和分化 269
9.1.1 细胞的分裂 269
9.1.2 细胞的伸长 270
9.1.3 细胞的分化 271
9.1.4 程序性细胞死亡 272
9.2 种子萌发 273
9.2.1 种子萌发的概念 273
9.2.2 种子的生活力与活力 273
9.2.3 种子萌发前休眠的破除 274
9.2.4 影响种子萌发的外界条件 275
9.2.5 种子萌发时的生理生化变化 276
9.2.6 种子预处理与种子萌发的调节 279
9.3 植物组织培养 280
9.4 植物生长的周期性 280
9.4.1 植物的生长曲线和生长大周期 280
9.4.2 植物生长的温周期性 281
9.4.3 植物生长的季节周期性 281
9.5 植物生长的相关性 282
9.5.1 地下部和地上部的相关性 282
9.5.2 主茎和侧枝以及主根与侧根的相关性 284
9.5.3 营养生长与生殖生长的相关性 285
9.5.4 植物的极性与再生 285
9.6 外界条件对植物生长的影响 286
9.6.1 温度对植物生长的影响 286
9.6.2 水分对植物生长的影响 287
9.6.3 光对植物生长的影响 287
9.7 光形态建成 287
9.7.1 植物的光受体 288
9.7.2 光敏色素 288
9.7.3 隐花色素和向光素 295
9.7.4 紫外光B受体 297
9.8 植物的运动 297
9.8.1 向性运动 297
9.8.2 感性运动 300
9.8.3 近似昼夜节奏——生物钟 300
本章内容提要 301
思考题 302
参考文献 302
10 植物的生殖生理 304
10.1 幼年期与花熟状态 304
10.2 成花诱导生理 305
10.2.1 春化作用 305
10.2.2 光周期 311
10.2.3 成花诱导的途径 321
10.2.4 春化和光周期理论在生产实际中的应用 323
10.3 成花启动和花器官形成生理 324
10.3.1 成花启动和花器官形成的形态及生理生化变化 324
10.3.2 影响花器官形成的条件 325
10.3.3 植物的性别分化 325
10.3.4 控制花器官发育的基因——从ABC模型到ABCDE模型 327
10.4 受精生理 328
10.4.1 花粉和柱头的生活力 328
10.4.2 花粉和柱头的相互识别 330
10.4.3 花粉管的伸长 331
10.4.4 受精过程中雌蕊的生理生化变化 332
本章内容提要 333
思考题 333
参考文献 334
11 植物的成熟和衰老生理 335
11.1 种子的发育和成熟生理 335
11.1.1 种子的发育及其基因表达 335
11.1.2 种子发育过程中有机物质的变化 337
11.1.3 种子成熟过程中其他生理变化 338
11.1.4 外界条件对种子主要化学成分及成熟过程的影响 339
11.2 果实的生长和成熟生理 339
11.2.1 果实的生长特点 339
11.2.2 果实成熟时的生理生化变化 340
11.3 植物的休眠 342
11.3.1 种子休眠的成因与调节 342
11.3.2 营养器官休眠成因与调节 343
11.4 植物的衰老生理 344
11.4.1 植物衰老的类型与意义 344
11.4.2 植物衰老过程中的生理生化变化 345
11.4.3 植物衰老生理及其分子机制 346
11.4.4 环境条件对植物衰老的影响 348
11.5 器官脱落生理 349
11.5.1 器官脱落的概念和类型 349
11.5.2 器官脱落的机制及其影响因素 349
本章内容提要 351
思考题 352
参考文献 352
Ⅳ 环境生理 355
12 植物的逆境生理 355
12.1 逆境生理通论 355
12.1.1 逆境的定义及种类 355
12.1.2 逆境对植物的危害 355
12.1.3 植物对逆境的适应 357
12.1.4 植物抗逆性的获得及整体抗逆性 360
12.2 寒害生理与植物抗寒性 361
12.2.1 冷害生理与植物抗冷性 361
12.2.2 冻害生理与植物抗冻性 365
12.3 热害生理与植物抗热性 368
12.3.1 高温对植物的危害 368
12.3.2 植物抗热性的生理基础 369
12.3.3 提高植物抗热性的措施 369
12.3.4 热激反应及信号转导 369
12.4 旱害生理与植物抗旱性 370
12.4.1 旱害的概念及类型 370
12.4.2 干旱胁迫对植物的伤害 370
12.4.3 植物抗旱类型和特征 372
12.4.4 提高植物抗旱性的措施 375
12.5 涝害生理与植物抗涝性 375
12.5.1 涝害的定义及类型 375
12.5.2 涝害对植物的危害 376
12.5.3 植物抗涝性的生理基础 377
12.5.4 提高植物抗涝性的措施 377
12.6 盐害生理与植物抗盐性 377
12.6.1 盐害对植物的伤害 378
12.6.2 植物的抗盐性 378
12.6.3 植物耐盐的分子机制及SOS信号转导 379
12.6.4 提高植物抗盐性的措施 379
12.7 病害生理与植物抗病性 380
12.7.1 病原物对植物的危害 380
12.7.2 植物抗病的形态生理基础 380
12.7.3 提高植物抗病性的措施 382
12.8 抗虫生理与植物抗虫性 383
12.8.1 抗虫性的概念及类型 383
12.8.2 植物抗虫的形态生理基础 383
12.8.3 提高植物抗虫性的措施 383
12.9 环境污染伤害生理与植物抗性 384
12.9.1 大气污染 384
12.9.2 水体污染 386
12.9.3 土壤污染 387
12.9.4 提高植物抗污染能力的措施与环境保护 388
本章内容提要 389
思考题 389
参考文献 390
Ⅴ 植物生理学在农业上的应用 394
汉英名词索引 394