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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