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绪论1

0.1　植物生理学的概念和内容1

0.2　植物生理学的产生和发展2

0.2.1　植物生理学的产生2

0.2.2　植物生理学的发展2

0.3　植物生理学的学习方法2

0.3.1　学习植物生理学的基础3

0.3.2　要贯彻三个观点3

0.4　对植物生理学的展望3

第1章　植物的水分代谢5

1.1　水分与植物的生命活动6

1.1.1　水的某些理化特性6

1.1.2　植物的含水量7

1.1.3　植物体内水分的存在状态7

1.1.4　水分在植物生命活动中的作用8

1.2　植物细胞对水分的吸收8

1.2.1　水势的概念及水的迁移过程9

1.2.2　植物细胞的水势组成12

1.2.3　植物细胞吸水的方式13

1.2.4　水分的跨膜运送与水孔蛋白14

1.2.5　细胞间水分的移动16

1.3　植物根系对水分的吸收17

1.3.1　土壤中的水分和土壤水势17

1.3.2　植物根系吸水的部位18

1.3.3　根系吸水的途径18

1.3.4　根系吸水的动力19

1.3.5　影响根系吸水的外部因素20

1.4　植物体内水分向地上部的运输21

1.4.1　植物体内水分运输的途径及速度21

1.4.2　水分运输的动力22

1.5　蒸腾作用22

1.5.1　蒸腾作用的意义22

1.5.2　蒸腾作用进行的部位与方式23

1.5.3　气孔蒸腾23

1.5.4　蒸腾作用的指标及影响蒸腾作用的因素28

1.6　合理灌溉的生理基础30

1.6.1　作物的需水规律30

1.6.2　合理灌溉的指标31

1.6.3　节水灌溉与节水农业32

1.6.4　合理灌溉增产的原因33

思考题34

第2章　植物的矿质营养35

2.1　植物必需的矿质元素36

2.1.1　植物体内的元素36

2.1.2　植物必需的矿质元素及其生理作用38

2.1.3　有益元素和稀土元素42

2.2　植物细胞对矿质元素的吸收42

2.2.1　被动吸收43

2.2.2　主动吸收46

2.2.3　胞饮作用48

2.3　植物体对矿质元素的吸收49

2.3.1　根系对矿质元素的吸收49

2.3.2　环境因子对根系吸收矿质元素的影响51

2.3.3　植物叶片对矿质元素的吸收53

2.4　矿质元素在植物体内的运输与分配53

2.4.1　矿质元素在植物体内的运输53

2.4.2　矿质元素在植物体内的分配54

2.5　植物对无机养料的同化55

2.5.1　氮素的同化55

2.5.2　硫酸盐的同化61

2.5.3　磷酸盐的同化61

2.6　合理施肥的生理基础和意义61

2.6.1　作物的需肥规律61

2.6.2　合理施肥的指标62

2.6.3　合理施肥与现代农业63

思考题63

第3章　光合作用64

3.1　光合作用的概念及其重要性64

3.1.1　光合作用研究简史65

3.1.2　光合作用的概念和意义66

3.2　叶绿体及光合作用色素66

3.2.1　叶绿体的形态结构和成分66

3.2.2　光合作用色素的种类及理化性质67

3.2.3　叶绿素的形成及其条件72

3.3　光合作用的机理73

3.3.1　光合作用的原初反应74

3.3.2　电子传递和光合磷酸化75

3.3.3　碳素同化81

3.3.4　光合作用的产物88

3.4　光呼吸89

3.4.1　光呼吸的现象与定义89

3.4.2　光呼吸的生物化学过程89

3.4.3　光呼吸的生理功能89

3.4.4　光呼吸与其他代谢途径的联系90

3.4.5　C3植物、C4植物以及CAM植物的光合特点91

3.5　影响光合作用的因素92

3.5.1　光合作用的指标92

3.5.2　外界因素对光合速率的影响93

3.5.3　内部因素对光合速率的影响97

3.6　植物对光能的利用97

3.6.1　植物的光能利用率97

3.6.2　提高光能利用率的途径99

3.7　光合产物的运输、分配及调控100

3.7.1　光合产物运输的途径、方向、速度和形式100

3.7.2　光合产物运输的机理100

3.7.3　光合产物装载和卸载的机理102

3.7.4　外界条件对光合产物运输的影响103

3.7.5　光合产物的分配及其与产量的关系104

3.7.6　光合产物运输与分配的调控105

思考题105

第4章　植物的呼吸作用107

4.1　呼吸作用的概念和指标107

4.1.1　呼吸作用的概念107

4.1.2　呼吸作用的指标108

4.2　植物呼吸代谢的多样性和意义109

4.2.1　呼吸途径的多样性109

4.2.2　呼吸链电子传递系统的多样性114

4.2.3　末端氧化系统的多样性117

4.2.4　呼吸作用的生理意义118

4.3　呼吸作用的调节、控制及与光合作用的关系121

4.3.1　糖酵解的调控121

4.3.2　TCA循环的调控122

4.3.3　PPP的调控122

4.3.4　“能荷”调节122

4.3.5　pH的调节123

4.3.6　呼吸作用和光合作用的关系123

4.4　影响呼吸作用的因素124

4.4.1 内部因素对呼吸作用的影响124

4.4.2　外界条件对呼吸作用的影响125

4.5　呼吸作用和农业生产126

4.5.1　呼吸作用与作物的栽培126

4.5.2　呼吸作用和农产品的贮藏126

思考题127

第5章　植物细胞的信号转导128

5.1　信号的概念及类型128

5.1.1　信号128

5.1.2　信号的类型128

5.2　信号的跨膜转换130

5.2.1　受体130

5.2.2　G蛋白与跨膜信号转导132

5.3　胞内信号和第二信使系统134

5.3.1　环核苷酸信号系统134

5.3.2　钙信号系统134

5.3.3　磷脂酰肌醇信号系统136

5.4　蛋白质的可逆磷酸化137

5.4.1　蛋白激酶138

5.4.2　蛋白磷酸酶139

思考题139

第6章　植物生长物质141

6.1　生长素类142

6.1.1　生长素类的发现142

6.1.2　生长素的种类及其化学结构143

6.1.3　生长素的分布、存在形式和运输144

6.1.4　生长素的生物合成和降解147

6.1.5　生长素的生理作用148

6.1.6　生长素的作用机理149

6.2　赤霉素类152

6.2.1　赤霉素的发现和化学结构152

6.2.2　赤霉素的分布和运输153

6.2.3　赤霉素的生物合成154

6.2.4　赤霉素的生理作用及应用155

6.2.5　赤霉素的作用机理156

6.3　细胞分裂素类157

6.3.1　细胞分裂素的发现157

6.3.2　细胞分裂素的种类及其化学结构158

6.3.3　细胞分裂素的生物合成、运输和代谢159

6.3.4　细胞分裂素的生理作用161

6.3.5　细胞分裂素的作用机理162

6.4　乙烯163

6.4.1　乙烯的发现与分布163

6.4.2　乙烯的生物合成及其调节164

6.4.3　乙烯的代谢与运输166

6.4.4　乙烯的生理作用及其应用166

6.4.5　乙烯的作用机理167

6.5　脱落酸168

6.5.1　脱落酸的化学结构、分布与运输168

6.5.2　脱落酸的生物合成和代谢169

6.5.3　脱落酸的生理作用171

6.5.4　脱落酸的作用机理172

6.6　植物激素间的相互关系173

6.6.1　不同激素间的比值对生理效应的影响173

6.6.2　不同激素间的拮抗作用对生理效应的影响174

6.6.3　不同激素间代谢的相互关系对生理效应的影响174

6.6.4　不同激素间的连锁性作用对生长发育的调控174

6.7　其他天然的植物生长物质175

6.7.1　油菜素甾体类175

6.7.2　多胺类176

6.7.3　茉莉酸类178

6.7.4　水杨酸类181

6.7.5　其他内源生长物质183

6.8　植物生长调节剂及其应用183

6.8.1　植物生长调节剂的种类及其应用183

6.8.2　植物生长调节剂施用的原理及技术185

思考题187

第7章　植物的光形态建成188

7.1　光受体188

7.1.1　光敏色素188

7.1.2　隐花色素194

7.1.3　紫外光-B受体194

7.2　光形态建成194

7.2.1　光与种子萌发194

7.2.2　光与营养生长195

7.2.3　光与花色素苷和其他类黄酮物质的合成196

7.2.4　光与叶绿体的向光性反应196

7.2.5　光与细胞器的形成196

7.2.6　光与气孔开启196

7.2.7　光周期反应197

思考题197

第8章　植物的生长生理198

8.1　种子的萌发198

8.1.1　种子萌发的概念198

8.1.2　种子的寿命和活力198

8.1.3　影响种子萌发的外界条件199

8.1.4　种子萌发时的生理生化变化201

8.1.5　种子预处理与种子萌发的调节204

8.2　细胞的生长和分化204

8.2.1　细胞分裂的生理204

8.2.2　细胞伸长的生理206

8.2.3　细胞分化的生理207

8.3　植物组织培养208

8.3.1　植物组织培养的概念及类型208

8.3.2　植物组织培养的原理209

8.3.3　植物组织培养的方法209

8.3.4　组织培养的应用211

8.4　植物的生长213

8.4.1　植物生长的周期性213

8.4.2　影响植物生长的外界条件214

8.5　植物生长的相关性216

8.5.1　地下部与地上部的相关216

8.5.2　主茎与侧枝的相关218

8.5.3　营养生长与生殖生长的相关220

8.5.4　植物的极性与再生220

8.5.5　植物生长的相互竞争和相生相克221

8.6　植物的运动222

8.6.1　向性运动222

8.6.2　感性运动226

8.6.3　近似昼夜节奏——生理钟228

思考题228

第9章　植物的生殖生理230

9.1　幼年期与花熟状态231

9.2　春化作用231

9.2.1　春化作用的发现231

9.2.2　春化作用的条件232

9.2.3　春化作用的时期和部位233

9.2.4　春化作用刺激的传导233

9.2.5　春化作用的生理生化变化233

9.2.6　春化作用的机理235

9.3　光周期235

9.3.1　光周期现象的发现235

9.3.2　光周期的反应类型237

9.3.3　光周期刺激的感受和传导238

9.3.4　光周期诱导239

9.3.5　光对暗期的中断效应240

9.3.6　光敏色素与开花诱导241

9.4　光周期诱导开花的假说241

9.4.1　成花素假说241

9.4.2　开花抑制物假说242

9.4.3　光敏色素假说242

9.4.4　碳氮比理论242

9.5　春化和光周期理论在生产实践中的应用243

9.5.1　春化处理243

9.5.2　指导引种243

9.5.3　控制花期243

9.5.4　调节营养生长和生殖生长244

9.6　花器官形成及性别分化生理244

9.6.1　花器官形成的形态和生理变化244

9.6.2　花器官发育的基因控制和ABC模型245

9.6.3　影响花器官形成的外界条件246

9.6.4　植物性别分化247

9.7　授粉和受精生理248

9.7.1　花粉的生理生化特点249

9.7.2　柱头的生理特点251

9.7.3　花粉和柱头的相互识别251

9.7.4　花粉的萌发和花粉管的伸长253

9.7.5　受精前后雌蕊的生理生化变化253

思考题254

第10章　植物的成熟和衰老生理255

10.1　种子的发育和成熟生理255

10.1.1　种子的发育过程255

10.1.2　种子发育过程中主要有机物质的变化256

10.1.3　种子成熟过程中的其他生理生化变化257

10.1.4　种子发育过程中的基因表达258

10.1.5　影响种子成熟和化学组成的外界因素259

10.2　果实的发育和成熟生理260

10.2.1　果实生长的特点260

10.2.2　果实发育成熟时的生理生化变化260

10.3　植物的休眠生理263

10.3.1　种子的休眠原因264

10.3.2　休眠的人工调节265

10.4　植物的衰老生理265

10.4.1　植物衰老的类型与生物学意义265

10.4.2　植物衰老时的生理生化变化266

10.4.3　影响衰老的外界因素268

10.4.4　植物衰老的机制269

10.5　器官脱落生理270

10.5.1　器官脱落的类型及生物学意义270

10.5.2　器官脱落的机理270

10.5.3　影响器官脱落的外界因素273

10.5.4　器官脱落的人工调控273

思考题274

第11章　植物的逆境生理275

11.1　植物逆境生理通论275

11.1.1　逆境与植物的抗逆性275

11.1.2　植物在逆境下的形态与代谢变化276

11.1.3　植物对逆境的生理适应277

11.2　寒害与植物抗寒性281

11.2.1　冷害与植物抗冷性281

11.2.2　冻害与植物抗冻性283

11.3　热害与植物抗热性286

11.3.1　高温对植物的伤害286

11.3.2　植物抗热性的生理基础287

11.3.3　提高植物抗热性的途径287

11.4　旱害与植物的抗旱性287

11.4.1　旱害及其类型287

11.4.2　旱害的机理288

11.4.3　植物的抗旱性288

11.4.4　提高植物抗旱性的途径289

11.5　涝害与植物抗涝性289

11.5.1　水涝对植物的伤害290

11.5.2　植物的抗涝性290

11.5.3　提高植物抗涝性的途径290

11.6　盐害与植物的抗盐性290

11.6.1　盐害291

11.6.2　植物的抗盐性291

11.6.3　提高植物抗盐性的途径293

11.7　病害与植物抗病性293

11.7.1　病原微生物对植物的伤害293

11.7.2　植物的抗病机制293

11.7.3　提高植物抗病性的途径294

11.8　虫害与植物抗虫性294

11.8.1　植物抗虫性及其抗虫机制294

11.8.2　提高植物抗虫性的途径295

11.9　环境污染伤害与植物抗性295

11.9.1　大气污染及其对植物的伤害295

11.9.2　水体污染及其对植物的伤害及抗性297

11.9.3　土壤污染297

11.9.4　提高植物抗污染能力的措施298

11.9.5　植物在环境保护中的作用298

11.10　活性氧伤害与植物抗逆性299

11.10.1　活性氧及其产生299

11.10.2　活性氧对植物细胞的作用301

11.10.3　活性氧的清除与植物抗逆性302

思考题303

第12章　植物分子生物学与植物生理304

12.1　植物分子生物学的历史与展望304

12.1.1　植物分子生物学的历史304

12.1.2　植物分子生物学的展望304

12.2　高等植物细胞的基因组305

12.2.1　高等植物细胞的核基因组305

12.2.2　叶绿体基因组308

12.2.3　线粒体基因组310

12.3　植物分子生物学的研究方法312

12.3.1　植物DNA和RNA的分离提取312

12.3.2　限制性内切酶技术312

12.3.3　cDNA文库312

12.3.4　基因组文库312

12.3.5 目的基因的克隆312

12.3.6　蛋白质组学312

12.3.7 PCR312

12.3.8　RAPD分析313

12.3.9　RNA分析313

12.3.10　RFLP分析313

12.3.11　分子杂交313

12.3.12　原位杂交313

12.4　植物基因工程313

12.4.1　转化载体的构建313

12.4.2　农杆菌Ti质粒介导的植物转基因315

12.4.3　其他转化方法317

12.4.4　转基因植物的检测317

12.4.5　农杆菌介导的转基因植物技术的应用317

12.4.6　转基因植物的安全及对策318

12.5　植物生理的分子基础318

12.5.1　Rubisco的基因表达及酶蛋白组装318

12.5.2　花器官发育的基因调控318

12.5.3　种子成熟过程中贮藏蛋白的基因表达320

12.5.4　植物抗逆的分子基础320

思考题327

参考文献328

索引330