Ⅰ．植物无机营养通论 5
Ⅰ.1 植物矿质营养导论 H．MARSCHNER 5
1 导言和历史回顾 5
1.1 必需的矿质元素——植物养分 5
1.2 必需矿质元素的生理功能 6
1.3 有益的矿质元素 6
1.4 新进展 7
2 矿质元素的吸收与长距离运输 11
2.1 根表面的离子浓度，“根际”的作用 11
2.2 木质部的长距离运输 13
3 高等植物的钙素营养 16
3.1 导言 16
3.2 高等植物对钙素营养的需求 16
3.3 根的钙质吸收 17
3.4 钙的长距离运输 17
3.5 植物激素和生长调节剂的作用 20
3.6 结论和展望 20
4 矿质营养与产量形成的生理学——库源关系 21
4.1 导言 21
4.2 矿质营养对植物激素水平与库形成的影响 21
4.3 矿质养分对施肥的影响 22
4.4 与矿质营养有关的源—库相互作用 23
5 矿质营养的环境因素 26
5.1 导言 26
5.2 重金属毒性 27
5.3 食物链中的重金属 27
5.4 土壤植物系统中的重金属 28
5.5 结束语 33
Ⅰ.2 根际微生物和菌根在植物营养中的重要性 A．D．ROVIRA，G．D．BOWEN和R．C．FOS 34
1 导言 34
2 根际中的能量供给 34
2.1 渗出物 34
2.2 分泌物 34
2.3 植物粘液 34
2.4 粘胶物质 35
2.5 溶解产物 35
3 根际微生物学 36
3.1 微生物群体 36
3.2 微生物在根部的集群 36
4 根际的数学模拟 37
5 根际显微技术 37
5.1 光学显微技术 37
5.2 扫描电子显微镜术（S．E．M．） 38
5.3 透射电子显微镜术（T．E．M．） 38
6 根际微生物在植物营养中的作用 40
6.1 养分的有效性 40
6.2 根的生长和形态 41
6.3 养分吸收过程 41
6.4 生理与发育 42
7 菌根 42
7.1 植物对侵染的反应 43
7.2 反应的机制 44
7.3 菌根的能量要求 46
7.4 对菌根的总的看法 46
8 结论 47
Ⅰ.3 现代溶液培养技术 C．J．ASHER和D．G．EDWARDS 49
1 溶液培养与土壤培养的主要区别 49
1.1 机械支持 49
1.2 根际环境参数的空间变异 50
1.3 根际环境参数的时间变异 50
1.4 根际微生物的相互作用 51
2 现有溶液培养方法的用途和局限性 52
2.1 不更换或间歇性更换溶液的水培法与砂培法 52
2.2 喷雾培养 58
2.3 流动溶液培养 58
3 概要和结论 62
Ⅰ.4 利用植物测试诊断矿质元素缺乏症 D．BOUMA 63
1 导言 63
2 植物分析 63
2.1 生理基础 63
2.2 植物组织的选择 65
2.3 养分浓度与产量关系的影响因素 65
3 诊断的生理与生化方法 70
3.1 引言 70
3.2 生理学研究方法 70
3.3 生物化学方法 72
4 对未来的展望 76
Ⅰ.5 各种养分在高等植物体内的相互作用 A．D．ROBSON和M．G．PITMAN 77
1 引言 77
2 在单作制中的养分间的相互作用 80
2.1 能影响养分吸收的养分之间的相互作用 80
2.2 影响植物体内养分利用的养分间的相互作用 86
2.3 养分间复杂的相互作用所包含的几个过程 89
3 混合植物群落中养分间的相互作用 91
4 结论 93
Ⅰ.6 植物根系内矿质养分的输入和输出 U．L？TTGE 94
1 引言：根系在高等陆生植物进化中的双重作用 94
2 沿根部长度方向的结构与转运功能间的关系 94
2.1 转运功能沿根部长度方向的纵向变异现象 94
2.2 各个根区中结构与功能之间的关系 95
3 沿根部长度方向的生理活性变化 103
3.1 生长、分化与激素梯度 103
3.2 沿根部长度方向的生物电场 103
3.3 沿根部长度的离子转运机制的差异 104
4 整个植株内的根系—地上部相互作用与循环过程 104
4.1 说明循环过程一般情况的一些例子 104
4.2 氮、硫和磷 105
5 结论 106
Ⅰ.7 生物圈内的元素循环 C．C．DELWICHE 107
1 植物组分的来源 107
1.1 来源于土壤与大气的植物组分 107
1.2 风化过程 107
2 元素循环的特性 108
2.1 水文循环 108
2.2 沉积循环 109
2.3 岩浆循环 110
2.4 地质生物循环 111
3 氮素循环 112
3.1 整个氮素循环的特点 112
3.2 硝化作用 113
3.3 反硝化作用 114
3.4 氮的固定 115
3.5 人类的影响 116
4 硫的循环 116
4.1 与氮素循环的比较 116
4.2 微生物的氧化作用 117
4.3 硫酸盐还原 118
4.4 硫移动的形式 118
4.5 人类的影响 118
5 磷的循环 119
5.1 氧化与还原 119
5.2 磷在生物圈中的移动与转运 120
5.3 人类的影响 121
6 其他元素 121
6.1 生物循环 121
6.2 铁和铝的特殊重要性 121
6.3 氢离子 122
6.4 沉积物的特点 123
6.5 被动循环 123
6.6 营养元素缺乏的可能性 123
7 “开放”式农业系统与“封闭”式农业系统的比较 124
Ⅱ．无机氮素营养 127
Ⅱ.1 固氮的生理学、生物化学和遗传学H．BOTHE，M．G．YATES和F．C．CANNON 127
1 固氮生物和固氮酶反应 127
1.1 导言 127
1.2 自生生物固氮 129
1.3 共生固氮 130
1.4 固氮酶的底物 131
2 固氮的生物化学 132
2.1 引言 132
2.2 固氮酶蛋白的命名 133
2.3 固氮酶蛋白的生理生化性质 133
2.4 固氮酶蛋白的金属离子束 135
2.5 电子顺磁共振（EPR）和穆斯堡尔（M？ssbauer）能谱分析法在钼铁蛋白研究上的应用 135
2.6 FeMo辅助因子和Fe蛋白 136
2.7 光合生物的固氮酶蛋白 137
2.8 固氮酶活性的机制 137
3 电子向固氮酶的传递 140
3.1 引言 140
3.2 铁氧还蛋白 141
3.3 黄素氧还蛋白 141
3.4 电子供体 142
4 防止固氮酶受氧气破坏的机制 143
4.1 在自生生物中的机制 143
4.2 蓝绿藻的异形细胞 144
4.3 豆科根瘤中豆血红蛋白的功能 145
5 固氮酶活性及其生物合成的调节 145
5.1 固氮酶生物合成的调节 145
5.2 固氮酶活性的调节 146
6 氢化酶和固氮酶的关系 147
7 固氮基因的分子特性和遗传特性 150
7.1 引言 150
7.2 固氮基因（nif） 150
7.3 固氮基因（nif）生成物 151
7.4 肺炎克雷伯氏菌固氮酶的纯化 152
7.5 固氮基因的物理图谱 152
7.6 固氮酶基因的种间同源性 153
Ⅱ.2 对豆科植物、非豆科被子植物的固氮共生和结合共生 A．QUISPEL 154
1 前言 154
2 主要共生固氮系统的描述 154
2.1 结合共生 154
2.2 与蓝细菌共生 155
2.3 放线菌根瘤：放线菌根 155
2.4 具有根瘤菌（Rhizobium）的豆科植物根瘤 157
2.5 非豆科植物根瘤与根瘤菌 159
3 固氮的微共生体：分离和培养 160
3.1 前言 160
3.2 蓝细菌 160
3.3 弗兰克氏菌属（Frarkia），放线菌根的内生菌 160
2.4 根瘤菌 162
4 共生关系 165
4.1 趋化性和根际积累 165
4.2 根瘤菌与根毛的结合 165
4.3 根毛变形和侵染线形成 167
4.4 细胞壁降解的酶类 167
4.5 植物激素在根瘤形成中的作用 168
4.6 各种各样的问题 169
5 固氮系统 170
5.1 前言 170
5.2 类菌体 170
5.3 含类菌体的植物细胞 172
5.4 固氮酶 172
5.5 NHa的同化 173
5.6 氧的调节和豆血红蛋白 174
5.7 氢的产生和摄取 175
6 根瘤是整个植物的一部分 175
7 结束语 177
Ⅱ.3 根际和叶际的结合固氮 J．D？BEREINER 179
1 前言 179
2 根生物群落的鉴定 179
2.1 甘蔗—拜叶林克氏菌属（Beijerinckia） 179
2.2 雀稗（Paspalumnotatum）—雀稗固氮菌（Azotobacterpaspali） 180
2.3 固氮螺菌属（Azospirillum）的根生物群落 180
2.4 与其他固氮细菌的结合 185
3 农学方面 185
3.1 植物基因型的影响 185
3.2 环境条件的影响 186
3.3 接种 186
4 叶际结合 187
4.1 叶际微生物 187
4.2 叶际的固氮作用 187
5 总结 188
Ⅱ.4 硝酸盐的吸收和还原：细菌和高等植物 L．BEEVERS和R．H．HAGEMAN 189
1 引言 189
2 可以利用的氮源 189
2.1 关于铵盐和硝酸盐利用的种间差异 190
2.2 铵或硝酸根对阳离子吸收的影响 191
2.3 硝酸根吸收 191
2.4 铵对硝酸根吸收和利用的影响 192
3 硝酸盐的还原 192
3.1 细菌 192
3.2 异化硝酸还原酶 193
3.3 细菌中的同化硝酸还原 194
3.4 高等植物的硝酸还原酶特性 194
4 硝酸盐还原中的钼 195
5 亚硝酸盐还原 196
5.1 同化细菌 196
5.2 异化细菌 196
5.3 植物中的亚硝酸还原酶 196
6 高等植物体内硝酸盐同化作用的酶类的位置 197
7 高等植物硝酸盐同化作用的还原剂供应 197
8 高等植物硝酸还原酶的调节 198
8.1 底物 198
8.2 激素 199
8.3 钼 199
8.4 氨 199
8.5 光 199
8.6 遗传调节 199
8.7 体内控制 200
9 结论 201
Ⅱ.5 硝酸盐的吸收和还原：藻类和真菌 W．R．ULLRICH 202
1 引言 202
2 藻类的硝酸盐还原和亚硝酸盐还原 203
2.1 真核藻类的硝酸还原酶 203
2.2 蓝绿藻的硝酸还原酶 204
2.3 藻类中的亚硝酸还原酶 205
2.4 藻类细胞中硝酸盐和亚硝酸盐还原的位置 205
2.5 硝酸盐还原和O2交换之间的化学计算 206
3 藻类的硝酸盐吸收 206
3.1 概述 206
3.2 底物亲和力 207
3.3 对光的依赖 207
3.4 对pH值的依赖 208
3.5 对碳源的依赖 209
3.6 阴离子抑制 209
3.7 氨和氨基化合物的抑制 210
3.8 代谢抑制剂和解偶联剂的作用 210
3.9 硝酸根吸收量和其他离子吸收量之间的化学计算 210
3.10 转运机制 211
4 藻类的亚硝酸盐还原 211
5 关于硝酸根与亚硝酸根吸收过程的调节作用的一般评论 212
6 真菌的硝酸根和亚硝酸根的吸收和还原 213
Ⅲ．硫和磷的代谢 217
Ⅲ.1 硫酸盐的还原及其他代谢反应 J．A．SCHIFF 217
1 引言 217
2 硫酸盐还原在硫循环中的地位 217
3 涉及硫酸盐转移和还原的反应的系统分布 218
4 硫酸盐的吸收、活化和转运 219
5 硫酸盐还原 222
5.1 两种同化途径的详细反应 222
5.2 在多细胞植物的组织和器官中硫酸盐还原的位置 226
6 关于硫酸盐还原途径的起源和进化的推测 226
Ⅲ.2 磷酸根及其化合物的生理学和代谢 R．L．BIELESKI和I．B．FERGUSON 229
1 引言 229
2 磷酸根的吸收和运输 230
3 磷酸盐排出以及磷酸盐缺乏 233
4 磷的“区域”和磷库 235
5 细胞中磷的形态 236
6 磷化合物的合成与转换 242
7 磷酸盐在植物体内的利用动态 244
8 结语 245
Ⅳ．无机养分在生长和代谢中的作用 249
Ⅳ.1 植物无机营养的遗传基地 G．C．GERLOFF和W．H．GABELMAN 249
1 导言 249
2 主要的营养变异 250
2.1 养分利用中的低效率 250
2.2 养分胁迫时的利用效率 251
2.3 毒性 253
3 养分需求量差异的机制 254
3.1 在正常的养分供应条件下，植物对养分利用的低效率 254
3.2 在养分胁追时植物的养分利用效率 255
3.3 生植物的养分利用效率 260
4 筛选和选择技术 260
4.1 养分培养 260
4.2 细胞和组织培养 261
4.3 种子中的养分变异 262
5 讨论和展望 262
Ⅳ.2 矿质营养和植物生长 J．MOORBY和R．T．BESFORD 265
1 导言 265
2 矿质养分的供应及其在植物体内的浓度 266
3 矿质养分对光合作用、呼吸作用和同化物运输的影响 271
3.1 光合作用 271
3.2 呼吸作用 275
3.3 转运 277
4 矿质养分和植物生长物质的关系 280
4.1 细胞激动素 281
4.2 脱落酸 281
5 矿质养分对生长的影响 282
5.1 对根系生长的影响 283
5.2 对叶子生长的影响 283
5.3 对其他器官生长的影响 285
6 矿质养分反应的数学模型 285
Ⅳ.3 蛋白质、酶和无机离子 R．G．WYNJONES和A．POLLARD 291
1 引言 291
2 水分、无机离子和蛋白质结构 291
2.1 水分的某些特性 291
2.2 蛋白质结构及其稳定性 293
2.3 无机离子对蛋白质结构的影响 296
3 无机离子与酶活性 299
3.1 一般的静电影响 299
3.2 感胶离子效应 300
3.3 专化离子效应 300
4 生物组织 304
4.1 细胞的水分和无机离子的状态 304
4.2 真核细胞质的无机离子组成 305
4.3 微生物的渗透校正突变体 306
4.4 K＋的整体细胞功能 307
5 问题和设想 309
Ⅳ.4 重金属的酶学功能及其在植物电子传递过程中的作用 G．SANDMANN和P．B？GER 310
1 植物代谢作用中的必需重金属：叶绿体中的不足和毒性 310
2 金属-蛋白质 311
2.1 铁蛋白 311
2.2 过氧化物歧化酶 318
2.3 铜蛋白 319
2.4 含锌蛋白 322
3 电子传递 323
3.1 线粒体 323
3.2 叶绿体 324
Ⅴ.某些元素的特殊功能 331
Ⅴ.1 钙的运输和功能 D．MARM？ 331
1 引言 331
2 细胞的Ca2＋运输 332
3 钙调节蛋白（calmodulin） 333
4 亚细胞的Ca2＋运输 335
4.1 线粒体的Ca2＋运输 335
4.2 微粒体的Ca运输 337
5 细胞的Ca2＋功能 338
5.1 生长 339
5.2 含羞草叶的运动 340
5.3 板转藻属的叶绿体运动 341
5.4 衣藻的鞭毛运动 341
5.5 微管丝和有丝分裂 342
5.6 膜融合 343
5.7 发育 343
5.8 酶活性 343
6 结论 345
Ⅴ.2 植物代谢中的硼 W．M．DUGGER 346
1 硼的吸收和在植物体内的分布 347
1.1 植物对硼的吸收 347
1.2 硼在植物体内的分布 348
1.3 硼是高等植物和低等植物的必需元素 348
2 硼对营养生长的影响 349
2.1 细胞分裂和扩大 350
2.2 细胞的分化和成熟 350
2.3 细胞膜的活性 351
3 硼对酚类化合物和木质素生物合成的影响 351
4 硼对花粉萌发和花粉管生长的影响 352
5 硼对植物代谢和酶促反应的影响 353
5.1 呼吸作用 353
5.2 光合作用 353
5.3 细胞壁的生物合成 353
5.4 蛋白质代谢 354
5.5 磷素代谢 354
5.6 植物生长素的含量和代谢 354
5.7 植物体内酶促反应的调节 355
6 糖类的转移和代谢 356
7 核酸的代谢，RNA和DNA的合成 357
8 简结 359
Ⅴ.3 钠钾对比代替和“区域化” T．J．FLOWERS和L？UCHLI 361
1 引言 361
2 植物对钠和钾的需要 362
2.1 钾 362
2.2 钠 362
3 钠和钾的定位技术 364
3.1 X.射线微量分子 364
3.2 细胞的无水分级 367
3.3 放射自显影术 367
3.4 其他方法 368
4 钾和钠在植物体内的定位以及它们在细胞内的作用 369
4.1 在植物体内的定位 369
4.2 在细胞内的定位 370
4.3 钠和钾的作用 373
5 Na对K在植物细胞内的作用的代替 374
Ⅴ.4 硅石代谢 D．WERNER和R．ROTH 378
1 引言 378
2 硅石在茎叶植物体内的代谢 378
2.1 硅是一种必需的痕量元素 378
2.2 硅石的积累 380
3 硅藻体内的硅石代谢 381
3.1 硅酸的吸收 381
3.2 硅藻内的硅石含量和硅石结构 382
3.3 硅石对整体代谢的调节 382
3.4 硅石化合物的生物化学 384
4 结论与展望 384
Ⅴ.5 植物生长和营养中涉及的异常元素 E．G．BOLLARD 386
1 引言 386
2 铝 386
2.1 含量 386
2.2 必需性 388
2.3 毒性 389
2.4 毒性的机制 390
2.5 生理学和生物化学 392
3 碘 392
3.1 含量 392
3.2 必需性 392
3.3 毒性 393
3.4 生理学和生物化学 393
4 硒 394
4.1 含量 394
4.2 必需性 394
4.3 毒性 394
4.4 生理学 395
4.5 生物化学 396
4.6 硒积累种和非硒积累种之间的代谢差异 397
5 铬 398
5.1 含量 398
5.2 必需性 398
5.3 毒性 398
5.4 生理学 399
6 钴 400
6.1 含量 400
6.2 必需性 401
6.3 毒性 401
6.4 生理学 402
7 镍 402
7.1 含量 402
7.2 必需性 403
7.3 毒性 404
7.4 生物学和生物化学 404
8 钒 404
8.1 含量 404
8.2 必需性 405
8.3 毒性 405
8.4 生理学和生物化学 405
9 结语 406
9.1 必需性 406
9.2 毒性 407