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0 引言1

0.1 植物生理学的内容1

0.2 植物生理学的产生和发展2

0.3 植物生理学与农林业实践的关系3

1 植物细胞生理与信号转导4

1.1 细胞概述4

1.1.1 细胞概念4

1.1.2 细胞类型5

1.1.3 高等植物细胞5

1.2 细胞壁的结构和功能6

1.2.1 细胞壁结构6

1.2.2 细胞壁的化学组成7

1.2.3 细胞壁功能9

1.3 胞间连丝10

1.3.1 胞间连丝的结构10

1.3.2 胞间连丝功能10

1.4 生物膜的结构和功能11

1.4.1 生物膜的化学组成11

1.4.2 生物膜的结构12

1.4.3 生物膜的功能13

1.5 植物细胞亚微结构和功能14

1.5.1 细胞内膜系统14

1.5.2 细胞核16

1.5.3 质体18

1.5.4 线粒体19

1.5.5 其他细胞器20

1.5.6 细胞骨架21

1.5.7 细胞质基质23

1.6 植物细胞信号转导24

1.6.1 环境刺激与胞外信号24

1.6.2 受体和跨膜信号转换25

1.6.3 细胞内信号分子和第二信使系统27

1.6.4 信号转导中的蛋白质可逆磷酸化32

1.7 研究细胞结构和功能的方法33

1.7.1 细胞化学技术33

1.7.2 显微技术34

1.7.3 显微放射自显影技术35

1.7.4 细胞内含物的分级分离方法36

小结36

2 植物生物化学基础38

2.1 生物大分子38

2.1.1 糖39

2.1.2 蛋白质与氨基酸49

2.1.3 核酸59

2.1.4 脂类66

2.2 酶69

2.2.1 酶的性质69

2.2.2 酶的命名和分类75

2.2.3 酶的作用特性和作用机理77

2.2.4 同工酶、变构酶及多酶体系80

2.2.5 影响酶促反应的因子81

小结85

3 植物的呼吸作用87

3.1 植物呼吸代谢的途径88

3.1.1 植物呼吸作用的类型88

3.1.2 植物呼吸底物及其代谢途径概述89

3.1.3 糖酵解89

3.1.4 发酵作用93

3.1.5 三羧酸循环93

3.1.6 戊糖磷酸途径97

3.1.7 乙醛酸循环和乙醇酸氧化途径99

3.2 电子传递与氧化磷酸化100

3.2.1 呼吸电子传递101

3.2.2 氧化磷酸化109

3.2.3 能量转换与利用114

3.3 呼吸作用的指标及其测定115

3.3.1 呼吸作用的指标115

3.3.2 呼吸速率的测定116

3.4 影响呼吸作用的因素117

3.4.1 影响植物呼吸作用的内部因素117

3.4.2 影响植物呼吸作用的环境因素118

3.5 呼吸作用的调控121

3.5.1 巴斯德效应121

3.5.2 糖酵解和三羧酸循环的调节122

3.5.3 磷酸戊糖途径的调节123

3.5.4 其他调节途径123

小结123

4 光合作用125

4.1 引言125

4.1.1 光合作用的发现及其早期研究中的重要实验126

4.1.2 光合器和光合色素128

4.2 光反应129

4.2.1 光具波粒二相性129

4.2.2 光合色素的吸收光谱129

4.2.3 光系统132

4.2.4 光合电子传递链133

4.3 碳反应138

4.3.1 卡尔文循环138

4.3.2 卡尔文循环的能量利用效率140

4.3.3 卡尔文循环的调控141

4.4 光呼吸143

4.4.1 光呼吸的定义143

4.4.2 光呼吸的生物学功能144

4.5 植物的CO2富集机制145

4.5.1 CO2和HCO3-泵146

4.5.2 C4光合碳代谢途径146

4.5.3 景天酸代谢（CAM）途径149

4.6 环境因子对光合作用的影响149

4.6.1 光对光合作用的影响150

4.6.2 温度153

小结158

5 植物体内有机物代谢、运输与分配160

5.1 植物体内主要有机物的代谢160

5.1.1 糖的代谢160

5.1.2 脂类化合物的代谢164

5.1.3 蛋白质的代谢170

5.1.4 核酸的代谢175

5.1.5 植物代谢的相互关系181

5.2 韧皮部中同化物的运输183

5.2.1 韧皮部是同化物运输的主要途径183

5.2.2 运输物质的种类184

5.2.3 运输的方向185

5.2.4 运输的速率186

5.3 韧皮部运输的机理187

5.3.1 压力流动学说187

5.3.2 胞质泵动学说和收缩蛋白学说190

5.4 韧皮部的装载及卸出190

5.4.1 装载190

5.4.2 卸出193

5.5 同化产物的配置与分配及调控195

5.5.1 同化产物的配置195

5.5.2 同化产物的分配及调控195

小结200

6 植物的水分代谢202

6.1 植物生命活动与水分203

6.1.1 水分的理化性质203

6.1.2 植物体内的含水量和水分存在的状态205

6.1.3 水对植物的生理生态作用206

6.2 植物细胞对水分的吸收和运转207

6.2.1 植物细胞的渗透性吸水207

6.2.2 植物细胞的吸胀吸水214

6.2.3 水分的移动215

6.3 植物根系对水分的吸收220

6.3.1 根系吸水的部位220

6.3.2 水分向根系的运动220

6.3.3 根系吸水的机理220

6.3.4 影响根系吸水的土壤条件222

6.4 植物的蒸腾作用223

6.4.1 蒸腾作用的概念及生理意义224

6.4.2 蒸腾作用的方式225

6.4.3 气孔蒸腾225

6.4.4 蒸腾作用的表示方法和调节233

6.5 植物体内水分的向上运输236

6.5.1 水分运输的途径236

6.5.2 水分运输的动力238

6.5.3 木质部中水分的传输239

6.5.4 气穴和阻塞——木质部水流的阻断和恢复240

6.5.5 茎中水分的贮存241

6.6 合理灌溉的生理基础242

6.6.1 植物的需水规律242

6.6.2 合理灌溉的指标243

6.6.3 节水灌溉243

小结244

7 植物的矿质营养246

7.1 植物必需的矿质元素246

7.1.1 植物体内的元素246

7.1.2 植物必需的矿质元素和确定方法247

7.1.3 植物必需的矿质元素的生理作用249

7.1.4 植物缺乏矿质元素的诊断252

7.2 植物细胞对矿质元素的吸收254

7.2.1 被动吸收254

7.2.2 主动吸收257

7.2.3 胞饮作用259

7.3 植物对矿质元素的吸收260

7.3.1 根系吸收矿质元素的特点260

7.3.2 根系吸收矿质元素的过程261

7.3.3 影响根部吸收矿质元素的外界条件262

7.3.4 地上部分对矿质元素的吸收263

7.4 矿质元素在植物体内的运输与利用264

7.4.1 矿质元素的运输形式264

7.4.2 矿质元素长距离运输的途径与速度264

7.4.3 矿质元素的利用265

7.5 植物对氮、硫、磷和铁的同化265

7.5.1 氮素的同化265

7.5.2 硫酸盐的同化271

7.5.3 磷酸盐的同化271

7.5.4 铁的同化271

7.6 合理施肥的生理基础272

7.6.1 植物的需肥规律272

7.6.2 合理施肥的指标273

7.6.3 发挥肥效的措施274

小结275

8 植物生长物质277

8.1 植物生长物质的概念和作用277

8.2 生长素类279

8.2.1 生长素类的发现和化学结构279

8.2.2 生长素的代谢和存在形式281

8.2.3 生长素在植物体内的合成部位和运输284

8.2.4 生长素的生理作用287

8.2.5 生长素的作用机理289

8.3 赤霉素类292

8.3.1 赤霉素的发现292

8.3.2 赤霉素的结构及其种类293

8.3.3 赤霉素的分布和运输294

8.3.4 赤霉素的生物合成294

8.3.5 赤霉素的作用机理295

8.3.6 赤霉素的生理效应296

8.4 细胞分裂素298

8.4.1 细胞分裂素的发现298

8.4.2 细胞分裂素的结构和种类298

8.4.3 细胞分裂素的代谢299

8.4.4 细胞分裂素的合成部位和运输301

8.4.5 细胞分裂素的生理作用301

8.4.6 细胞分裂素的作用机理及信号转导302

8.5 脱落酸304

8.5.1 脱落酸的发现及化学结构304

8.5.2 脱落酸的代谢和运输305

8.5.3 脱落酸的生理作用307

8.5.4 脱落酸的作用机理及信号转导308

8.6 乙烯309

8.6.1 乙烯的发现309

8.6.2 乙烯的分布、代谢及运输310

8.6.3 乙烯的生理作用312

8.6.4 乙烯的作用机理及信号转导313

8.7 其他天然植物生长物质315

8.7.1 油菜素内酯316

8.7.2 多胺317

8.7.3 茉莉酸类317

8.7.4 水杨酸类319

8.7.5 玉米赤霉烯酮319

8.7.6 系统素319

8.8 植物激素作用的相互关系320

8.8.1 激素间的增效作用与颉颃作用320

8.8.2 植物激素代谢过程及信号转导相互关系321

8.9 顶芽抑制剂和生长延缓剂322

8.9.1 破坏顶芽类322

8.9.2 抑制节间伸长类323

8.9.3 削弱顶端优势类324

8.10 除草剂324

8.10.1 苯氧羧酸类324

8.10.2 酰胺类和醚类325

8.10.3 取代脲类325

8.10.4 均三氮苯类326

8.10.5 甲酸酯类326

小结326

9 植物的生长生理329

9.1 细胞的生长与分化329

9.1.1 细胞分裂330

9.1.2 细胞伸长332

9.1.3 细胞分化334

9.1.4 细胞分化的调节335

9.1.5 植物器官发生与组织培养336

9.1.6 木本植物分化338

9.2 植株再生339

9.2.1 不定芽发生再生途径339

9.2.2 体细胞胚胎发生植株再生途径340

9.3 植物生长基本规律343

9.3.1 植物生长的基本规律343

9.3.2 植物生长分析指标及应用345

9.4 植物生长的相关性347

9.4.1 地上部分与地下部分的相关性347

9.4.2 主茎与侧枝的相关性349

9.4.3 营养生长与生殖生长的相关性351

9.5 环境因子对植物生长的影响352

9.5.1 光352

9.5.2 温度353

9.5.3 水分354

9.5.4 矿质营养354

9.5.5 生物因子354

9.6 光形态建成355

9.6.1 光敏色素的发现和分布356

9.6.2 光敏色素的化学性质和光化学转换357

9.6.3 光敏色素的生理作用和反应类型359

9.6.4 光敏色素的作用机理360

9.6.5 蓝光和紫外光反应362

9.7 森林生产力的生理基础364

9.7.1 森林生产力364

9.7.2 森林生物产量及生产力形成的生理学基础364

9.8 植物的运动367

9.8.1 向性运动367

9.8.2 感性运动372

小结375

10 休眠与萌发377

10.1 休眠377

10.1.1 休眠的概念377

10.1.2 种子的休眠378

10.1.3 芽的休眠383

10.2 萌发385

10.2.1 种子的萌发385

10.2.2 芽的萌发390

小结390

11 植物的成花与生殖生理392

11.1 光周期现象393

11.1.1 光周期反应类型393

11.1.2 光周期诱导394

11.1.3 光敏色素及其在光周期反应中的作用399

11.1.4 内生昼夜节律399

11.1.5 光周期反应的生理学400

11.2 春化作用403

11.2.1 成花过程的低温诱导403

11.2.2 感受低温信号的部位406

11.3 花发育的分子生物学机理407

11.3.1 花发育相关基因407

11.3.2 成花诱导的调控途径408

11.3.3 花器官形成的ABC模型408

11.4 树木的成花问题410

11.4.1 树木的幼年期410

11.4.2 阶段转化的本质411

11.4.3 激素与树木成花412

11.4.4 营养条件与树木成花413

11.5 花器官形成与性别分化414

11.5.1 花器官的形成415

11.5.2 植物的性别分化415

11.6 植物的授粉与受精416

11.6.1 花粉活力与萌发416

11.6.2 花粉与柱头的相互识别417

11.6.3 授粉与坐果的关系420

小结422

12 植物的成熟和衰老424

12.1 种子成熟生理424

12.1.1 胚分化和种子形成424

12.1.2 种子成熟时的生理生化变化426

12.1.3 外界条件对种子成熟和化学成分的影响429

12.2 果实成熟生理429

12.2.1 果实的生长430

12.2.2 果实成熟时的生理生化变化430

12.2.3 果实成熟的调节与基因表达432

12.3 植物衰老的生理435

12.3.1 衰老的类型435

12.3.2 衰老时结构和生理生化变化436

12.3.3 外界环境对衰老的影响436

12.3.4 衰老的机制与调节437

12.4 植物器官的脱落441

12.4.1 脱落时细胞结构的变化441

12.4.2 器官脱落的调节441

12.4.3 器官脱落和基因表达444

小结445

13 植物的逆境生理447

13.1 植物逆境生理概论447

13.1.1 逆境概念和种类447

13.1.2 逆境条件下植物形态结构和生理生化的变化449

13.2 水分胁迫及其伤害450

13.2.1 干旱450

13.2.2 水涝456

13.3 温度胁迫及其伤害反应458

13.3.1 高温458

13.3.2 冷害459

13.3.3 冻害460

13.4 盐胁迫及其伤害反应463

13.4.1 盐胁迫463

13.4.2 盐胁迫伤害机理及抗盐的生理机制464

13.5 植物对逆境的感知和反应467

13.5.1 植物逆境信号的长距离信息传递467

13.5.2 植物逆境信号的细胞内转导469

小结471

14 环境污染与植物响应473

14.1 环境污染和植物伤害473

14.1.1 大气污染和植物伤害473

14.1.2 水体污染和植物伤害477

14.1.3 土壤污染和植物伤害478

14.2 植物修复与植物的抗污染能力479

14.2.1 植物修复479

14.2.2 植物的抗污染能力481

小结483

15 次生代谢与植物防御484

15.1 植物次生代谢物及其作用484

15.2 萜类化合物486

15.2.1 萜类化合物的生物合成486

15.2.2 萜类在植物生长发育中的作用488

15.3 酚类化合物490

15.3.1 植物酚类化合物的生物合成及分类490

15.3.2 类黄酮的4个主要类型494

15.4 含氮化合物499

15.4.1 生物碱对动物的生理作用499

15.4.2 释放毒性物质氢氰酸的生氰苷501

15.4.3 释放挥发性毒素的芥子苷502

15.4.4 保护植物防御食草动物的非蛋白氨基酸503

15.5 针对草食昆虫的诱导性植物防御503

15.5.1 能为植物识别的昆虫唾液中的特殊化合物504

15.5.2 激活众多防御反应的茉莉酸504

15.5.3 抑制食草动物消化作用的植物蛋白506

15.5.4 可引发植物全身性防御的食草动物伤害507

15.5.5 具复杂生态功能的由食草动物诱导产生的挥发性物质507

15.5.6 昆虫在进化中获得了应对植物防御的机制509

15.6 针对病原菌的植物防御509

15.6.1 病原菌进化出多种机制侵染宿主植物509

15.6.2 宿主植物被侵染前后的防御机制510

15.6.3 植物被病原菌侵染后会产生大量植物抗毒素511

15.6.4 一些植物能识别病原菌释放的特殊物质512

15.6.5 暴露于诱导子下会诱导植物启动信号介导级联反应513

15.6.6 与病原菌的一次单一相遇可使植物增强对接下来侵染的抗性514

15.6.7 非病原细菌与植物间的相互作用可引发诱导型全身性抗性515

小结515

16 树木的分子调控机制与基因工程518

16.1 基因与基因表达调节519

16.1.1 基因与基因组519

16.1.2 基因的表达与调控520

16.2 树木基因工程的常见方法与载体520

16.2.1 农杆菌介导的基因转移的基本原理520

16.2.2 农杆菌介导基因转移的常用载体521

16.3 树木基因工程的应用与进展522

16.3.1 树木材性改良的基因工程进展522

16.3.2 缩短育种周期和促进开花基因工程进展523

16.3.3 树木抗旱耐盐基因工程研究进展523

16.3.4 树木抗虫基因工程研究进展523

16.3.5 树木抗病基因工程研究进展524

小结524

参考文献525