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绪论1

一、植物生理学的学习和研究内容1

二、植物生理学的发展历史2

三、植物生理学与生产实践6

四、21世纪的植物生理学发展前景8

思考题9

第一部分 植物细胞、水分与矿质营养12

第一章 植物细胞12

第一节 细胞的膜系统12

一、质膜12

二、内膜系统14

第二节 细胞核17

一、细胞核的结构18

二、细胞核与细胞质间的物质运输19

第三节 细胞骨架21

一、微丝21

二、微管23

三、细胞骨架的马达蛋白25

第四节 细胞壁26

一、细胞壁的结构和成分26

二、细胞壁的功能31

第五节 胞间连丝和细胞间联络32

一、胞间连丝的结构、分布和形态32

二、物质通过胞间连丝的运动34

第六节 植物细胞信号转导概述35

一、受体36

二、GTP结合调节蛋白36

三、第二信使系统37

四、蛋白激酶和蛋白磷酸酶38

小结38

思考题38

第二章 水与植物细胞40

第一节 水的物理化学性质40

一、水分子的结构和氢键40

二、水的物理化学性质41

第二节 植物细胞的水分关系42

一、水势42

二、水的运动44

三、植物细胞水势46

小结50

思考题50

第三章 植物整体水分平衡51

第一节 水分吸收51

一、土壤中水分的状态51

二、根的吸水52

第二节 水在植物体内的运输54

一、木质部结构54

二、木质部水分运输速率55

三、木质部水分向上运输的机制56

第三节 蒸腾作用57

一、蒸腾作用的概念57

二、植物蒸腾的方式58

三、蒸腾的指标59

四、气孔蒸腾60

五、蒸腾的意义68

六、土壤-植物-大气连续体系69

小结69

思考题70

第四章 植物细胞跨膜离子运输机制71

第一节 生物膜的物理化学特性71

一、生物膜的化学组成与生物膜的“两亲性”和“绝缘性”71

二、跨膜电化学势梯度和膜电位72

三、能斯特方程和跨膜电位74

第二节 细胞膜结构中的离子跨膜运输蛋白76

一、离子通道76

二、离子载体78

三、离子泵79

第三节 植物细胞的离子跨膜运输机制81

一、被动运输82

二、主动运输82

三、共运输82

第四节 植物细胞氮、磷、钾、钙的跨膜运输系统和机制研究进展84

一、氮素跨膜转运系统85

二、磷元素跨膜转运系统86

三、高等植物细胞钾离子跨膜运输系统及机制87

四、高等植物Ca2＋的跨膜运转机制90

小结94

思考题94

第五章 植物的矿质营养和植物对氮、硫、磷的同化96

第一节 植物体内的必需元素96

一、植物体内的元素96

二、植物必需的矿质元素和确定方法97

三、植物必需元素的主要生理功能概述101

四、植物的有益元素和有害元素107

五、植物的缺素诊断108

第二节 植物对矿质元素的吸收及运输110

一、根系吸收矿质元素的区域和过程110

二、植物吸收矿质元素的特点112

三、影响根系吸收矿质元素的因素113

四、植物地上部分对矿质元素的吸收114

五、矿质元素在体内的运输和利用115

第三节 植物对氮、硫、磷的同化116

一、氮的同化116

二、硫的同化122

三、磷的同化123

第四节 合理施肥的生理基础123

一、作物需肥特点123

二、施肥指标124

三、发挥肥料利用效率的措施125

第五节 植物的无土栽培125

一、无土栽培的种类和设施125

二、植物无土栽培营养液126

三、无土栽培的优点和发展前景126

小结127

思考题128

第二部分 植物体内的物质代谢及能量转换130

第六章 光合作用Ⅰ：植物对光能的吸收与转换130

第一节 光合作用概述130

第二节 光合作用的结构基础：叶绿体的超微结构131

一、叶绿体的结构131

二、叶绿体色素133

第三节 光能的吸收和传递138

一、光的性质138

二、光能的吸收和传递139

三、光合作用的光化学反应140

四、光合电子传递链144

第四节 叶绿体中ATP的合成153

一、ATP合酶153

二、ATP产生的机制155

第五节 光能的分配调节和光保护156

一、光能的分配调节156

二、光保护作用158

小结162

思考题162

第七章 光合作用Ⅱ：光合碳同化163

第一节 光合碳同化的C3途径——卡尔文循环163

一、卡尔文循环的反应步骤163

二、卡尔文循环的调节166

三、光呼吸168

第二节 光合碳同化的C4代谢途径171

一、C4植物171

二、C4途径171

三、C4途径的调节及其生理生态意义175

第三节 景天酸代谢途径176

一、CAM植物的碳固定176

二、C3、C4与CAM植物光合特性比较177

第四节 蔗糖与淀粉的合成179

一、蔗糖合成179

二、淀粉合成180

三、同化物在叶绿体与细胞质间的分配180

第五节 光合作用生态生理182

一、植物的光合速率182

二、影响光合作用的因素182

三、光合作用与作物产量187

小结189

思考题190

第八章 植物的呼吸代谢及能量转换191

第一节 呼吸作用的概念及生理意义191

第二节 植物呼吸代谢的途径192

一、底物氧化途径192

二、呼吸电子传递链与氧化磷酸化201

第三节 植物呼吸代谢的调控208

一、糖酵解的调节208

二、三羧酸循环的调节209

三、线粒体细胞色素电子传递链活性的调节209

四、交替途径的调节211

第四节 呼吸作用的指标及影响植物呼吸的因素211

一、呼吸作用的生理指标211

二、影响植物呼吸的自身因素212

三、影响植物呼吸的外界因素212

小结214

思考题214

第九章 植物次生代谢物215

第一节 植物次生代谢物216

一、酚类化合物及其衍生物216

二、萜烯类220

三、含氮化合物223

第二节 植物次生代谢的生态意义226

一、植物次生代谢与植物抗病性226

二、植物次生代谢与植物抗虫性228

三、植物次生代谢与植物化感作用230

四、植物次生代谢的其他生态意义232

第三节 植物次生代谢的基因工程233

一、植物次生代谢基因工程的策略234

二、农作物品质及抗逆改良234

三、药用植物细胞工程和基因工程235

小结235

思考题236

第十章 韧皮部运输与同化物分配237

第一节 韧皮部中的同化物运输237

一、韧皮部是同化物运输的主要途径237

二、韧皮部的结构238

三、韧皮部运输物质242

第二节 韧皮部运输的机制245

一、压力流动学说的内容245

二、压力流动学说的实验证据246

第三节 碳水化合物的装载和卸出248

一、韧皮部的装载248

二、韧皮部的卸出254

三、库-源转变中的装载和卸出途径257

第四节 同化物的配置和分配258

一、同化物的配置258

二、同化物的分配259

三、韧皮部中信号分子的运输与源库活性的调节262

四、同化物的再分配和再利用264

小结264

思考题265

第三部分 植物的生长发育268

第十一章 植物生长物质268

第一节 植物生长物质的概念268

一、植物生长物质268

二、植物激素268

第二节 生长素270

一、生长素的发现和种类270

二、生长素的结构特征271

三、生长素的生物合成、代谢和运输271

四、生长素的生理功能279

五、生长素的作用机制283

第三节 赤霉素285

一、赤霉素的发现285

二、赤霉素的结构及其分类286

三、赤霉素的生物合成和代谢287

四、赤霉素的生理效应292

五、赤霉素作用的分子机制293

第四节 细胞分裂素299

一、细胞分裂素的发现299

二、细胞分裂素的结构和分类299

三、细胞分裂素的生物合成、代谢和运输301

四、细胞分裂素的生理功能303

五、细胞分裂素的作用机制309

第五节 脱落酸311

一、脱落酸的发现311

二、脱落酸的结构与活性311

三、脱落酸的生物合成、运输和代谢312

四、脱落酸的生理功能315

五、脱落酸信号转导途径317

第六节 乙烯320

一、乙烯的发现320

二、乙烯的结构和生物合成321

三、乙烯的生理功能325

四、乙烯的信号转导327

第七节 油菜素内酯331

一、油菜素内酯的发现331

二、油菜素内酯的结构及其与生物活性的关系332

三、油菜素内酯的生物合成及代谢332

四、油菜素内酯的生理功能334

五、油菜素内酯的信号转导335

第八节 其他植物生长物质337

一、水杨酸337

二、茉莉酸338

三、寡糖素339

四、系统素340

五、多胺340

小结341

思考题342

第十二章 植物的生长与分化343

第一节 植物生长、分化和发育的概念343

一、植物生长、分化和发育的概念343

二、植物生长分析343

第二节 植物细胞的生长和分化345

一、植物细胞分裂与生长345

二、植物细胞分化346

三、植物程序性细胞死亡350

第三节 植物的生长和分化351

一、植物生长分化的特点和调控351

二、植物的胚胎发育353

三、种子的萌发354

四、植物的营养生长356

五、植物生长的相关性365

第四节 环境因子对植物生长的影响367

一、温度367

二、光照369

第五节 植物的运动375

一、向性运动375

二、感性运动378

三、生物钟——生命的内源节奏380

小结381

思考题383

第十三章 植物成花诱导生理384

第一节 植物从幼年期到生殖期的相变384

一、植物从幼年期到成年期转变的特点384

二、植物从成年期到生殖期转变的特点386

三、影响植物从幼年期向成年期转变的因素387

四、诱导植物开花的因素387

第二节 春化作用388

一、春化作用的概念和反应类型388

二、植物通过春化的条件389

三、春化刺激的感受和传递391

四、春化作用的基因调控392

五、春化作用在农业生产上的应用392

第三节 光周期现象393

一、植物成花光周期现象的发现和反应类型394

二、诱导开花的临界日长394

三、光期与暗期的作用396

四、温度与光周期反应的关系397

五、光周期诱导开花的生理机制398

六、诱导开花信号转导途径之间的关系403

七、光周期理论在农业生产上的应用404

小结405

思考题405

第十四章 植物有性生殖生理406

第一节 花发育生理406

一、花发育的遗传调控406

二、花的性别408

第二节 雄配子体发育生理411

一、花药的基本结构及发育过程411

二、雄配子体的结构特点与发育过程413

三、花粉的化学组成及作用414

四、花粉的生活力415

第三节 雌配子体发育生理415

一、雌蕊和胚珠的结构与发育过程415

二、柱头的生理特点和生活力416

三、雌配子体的细胞生物学特征417

四、雌配子体的发育过程417

第四节 授粉受精生理419

一、授粉受精过程419

二、花粉与柱头细胞的相互识别420

三、花粉萌发与花粉管生长420

四、雄配子体与雌配子的识别生理422

五、受精过程中雌蕊的生理生化变化423

六、植物的自交不亲和性423

七、影响授粉受精过程的因素424

小结424

思考题424

第十五章 植物的成熟与衰老生理425

第一节 种子和果实的发育425

一、种子发育425

二、种子发育过程中的物质变化和基因的表达调控426

三、种子的成熟干燥428

四、果实的发育428

五、果实成熟及其调控429

第二节 植物的休眠431

一、休眠的器官和类型431

二、休眠的诱导431

三、种子休眠432

四、营养器官休眠434

第三节 植物的衰老435

一、植物衰老435

二、衰老的调控436

第四节 植物器官的脱落439

一、脱落的机制439

二、脱落的环境信号441

三、脱落的调控441

小结442

思考题442

第四部分 植物环境生理444

第十六章 植物逆境生理444

第一节 植物逆境生理概论444

一、逆境和抗逆性444

二、逆境胁迫对植物的影响445

三、植物响应逆境的生理及分子机制445

第二节 植物的抗旱性449

一、干旱对植物的影响449

二、植物抗旱机理451

三、植物响应水分胁迫的信号转导453

四、提高作物抗旱性的途径457

第三节 植物的抗盐性457

一、盐胁迫对植物的伤害457

二、植物的抗盐机理459

三、植物响应盐胁迫的信号转导461

四、提高植物抗盐性的途径462

第四节 植物的抗寒性462

一、冷害对植物的影响463

二、冻害对植物的影响464

三、植物抗寒的生理基础466

四、植物响应低温胁迫的信号转导467

五、提高植物抗寒性的途径469

第五节 植物的抗热性470

一、高温对植物的危害470

二、植物耐热性的生理基础471

三、植物的热激蛋白家族472

第六节 植物的抗病性474

一、植物病害和抗病性474

二、植物与病原菌的互作和抗病性的分子机制476

三、植物的诱导抗病性478

第七节 环境污染对植物的影响479

一、大气污染480

二、大气CO2浓度的增高对植物代谢的影响482

三、水体污染483

四、土壤污染484

五、植物在环境保护中的作用484

思考题485

附录488

附录一 植物生理学与生物技术488

一、植物生物技术基本方法488

二、植物生物技术的应用491

附录二 模式植物拟南芥496

一、拟南芥的生物学特性496

二、拟南芥的诱变、突变体筛选及基因克隆497

三、拟南芥的基因转化501

四、有关拟南芥的一些常用信息502

附录三 模式作物水稻504

一、水稻的生物学特性504

二、水稻的遗传学特性505

三、水稻突变体库的构建506

四、水稻的遗传转化506

五、有关水稻的一些常用信息506

主要参考文献509

中英文名词对照索引513