植物生理學

前言

　　植物生理學是研究植物生命活動規(guī)律及其調(diào)控的一門學科。為了適應21世紀生命科學發(fā)展和高素質(zhì)人才培養(yǎng)的教學改革需要，按照教育部高等教育出版社“全國高等農(nóng)林教育出版規(guī)劃”項目“植物生理學立體化系列教材建設(shè)”的要求，《植物生理學》教材由西北農(nóng)林科技大學、河南大學、山西農(nóng)業(yè)大學、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學、山西師范大學等院校長期在教學第一線的教師分工協(xié)作共同編寫。主要作為高等農(nóng)林院校作物生產(chǎn)專業(yè)、林學專業(yè)、資源環(huán)境專業(yè)及生物專業(yè)本科生的植物生理學教學用書，也可作為從事相關(guān)教學和研究工作人員的參考書。　　本教材是按照“細胞一營養(yǎng)代謝一生長發(fā)育一逆境生理”教材體系編排。在編寫中，主要參考了LincolnTaiz和EdllardoZeiger（2002）主編的PlantPhysiology（3rd）和其他國內(nèi)外近年出版的教材、有關(guān)文獻，反映了編者所在各院校植物生理學教學經(jīng)驗和科研工作積累，體現(xiàn)科學性和先進性。在努力闡明植物生理學基本概念和基本理論基礎(chǔ)上，注重理論與生產(chǎn)實際的結(jié)合，體現(xiàn)農(nóng)林院校教材特色。盡量做到由淺入深、由易到難、循序漸進，體現(xiàn)教學適應性、實用性。為便于學生自學復習，每章開始指出了該章學習的目的和重點，每章后附有小結(jié)并給出了體現(xiàn)教學基本要求的復習思考題。鑒于教學時間有限，書中灰度部分的內(nèi)容，不做教學要求?！　”境醺逋瓿珊?，經(jīng)張繼澍、胡景江修改、統(tǒng)稿。由山東農(nóng)業(yè)大學鄒琦教授和西北農(nóng)林科技大學王姝清教授進行了精心審稿，并提出了許多寶貴的修改意見。最后，由張繼澍根據(jù)審稿意見進行了修改定稿?！　≡诒窘滩木帉戇^程中，承蒙中國工程院山侖院士鼓勵和支持，并在百忙中特為本教材作“序”；參編者所在學校的教務處、教材科及教育部高等教育出版社吳雪梅和李光躍、張曉晶等領(lǐng)導、編輯同志對本書的順利出版給予了大力支持和幫助。在校對、審稿過程中各位編委及西北農(nóng)林科技大學生命科學學院植物生理與細胞生物學教研室的周春菊、林嶺、李紹軍、慕自新、逢煥明、高梅和有機化學教研室的王俊儒等老師付出了辛勤勞動并提出了許多寶貴意見，在此一并表示誠摯的謝意。編者對教材中所引用的國內(nèi)外教材、專著及科技期刊的資料和圖片盡最大可能做了標注，如有遺漏和錯誤敬請諒解?！　∮捎谖覀兊睦碚撍胶蛯嵺`范圍的局限性，書中的缺點和錯誤在所難免，敬請讀者批評指教。

內(nèi)容概要

　　本書在闡明植物生理學基本概念和基本理論基礎(chǔ)上，注重理論與生產(chǎn)實際相結(jié)合，體現(xiàn)農(nóng)林院校教材特色。為便于學生自學和復習，每章前指出本章學習重點及難點，章后附有小結(jié)，并給出體現(xiàn)本章要求的復習思考題。全書分12章，按“細胞一營養(yǎng)代謝一生長發(fā)育一逆境生理”體系進行編排。內(nèi)容包括植物細胞結(jié)構(gòu)與功能、植物水分代謝、植物礦質(zhì)和氮素營養(yǎng)、植物光合作用、植物呼吸作用、植物有機物質(zhì)的運輸和分配、植物生長物質(zhì)、細胞信號轉(zhuǎn)導、植物生長生理、植物生殖生理、植物成熟和衰老生理、植物逆境生理。《植物生理學》主要作為高等農(nóng)林院校本科生教材，也可供綜合性大學、師范院校學生使用，還可作為相關(guān)教學和研究人員的參考書。

書籍目錄

緒論
　一、植物生理學的定義和對象
　二、植物生理學的內(nèi)容
　三、植物生理學的產(chǎn)生和發(fā)展
　四、植物生理學對農(nóng)業(yè)做出的貢獻和發(fā)展趨勢
第一章 植物細胞的結(jié)構(gòu)與功能
　第一節(jié) 植物細胞的組成和性質(zhì)
　　一、植物細胞的組成
　　二、原生質(zhì)的性質(zhì)
　第二節(jié) 植物細胞的超微結(jié)構(gòu)與功能
　　一、細胞壁
　　二、原生質(zhì)體
　　小結(jié)
　　復習思考題
第二章 植物的水分代謝
　第一節(jié) 水在植物生命活動中的重要性
　　一、植物的含水量
　　二、水對植物的生理生態(tài)作用
　　三、植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài)
　第二節(jié) 植物細胞對水分的吸收
　　一、植物細胞的滲透性吸水
　　二、植物細胞的吸脹吸水
　　三、細胞的代謝性吸水
　　四、細胞水分的跨膜運動
　第三節(jié) 植物根系對水分的吸收
　　一、根部吸水的區(qū)域
　　二、根系吸水方式及其動力
　　三、根系吸水阻力
　　四、影響根系吸水的因素
　第四節(jié) 蒸騰作用
　　一、蒸騰作用及其生理意義
　　二、植物蒸騰作用的部位及度量
　　三、氣孔蒸騰作用
　　四、影響蒸騰作用的因素
　第五節(jié) 植物體內(nèi)的水分運輸
　　一、水分運輸?shù)耐緩?br />　　二、水分沿導管或管胞上升的動力
　第六節(jié) 植物水分平衡與合理灌溉
　　一、土壤一植物一大氣連續(xù)體系
　　二、植物的水分平衡
　　三、合理灌溉與節(jié)水農(nóng)業(yè)的生理基礎(chǔ)
　　小結(jié)
　　復習思考題
第三章 植物的礦質(zhì)營養(yǎng)與氮素營養(yǎng)
　第一節(jié) 植物體內(nèi)的必需元素
　　一、植物體內(nèi)的元素
　　二、植物必需的礦質(zhì)元素及其確定方法
　　三、必需元素的生理作用
　　四、有益元素和有害元素
　　五、礦質(zhì)元素的重復利用及缺素癥狀
　　六、作物缺素診斷
　第二節(jié) 植物細胞對溶質(zhì)的吸收
　　一、被動吸收
　　二、主動吸收
　第三節(jié) 植物對礦質(zhì)元素的吸收及運輸
　　一、植物葉面對礦質(zhì)元素的吸收
　　二、植物根系吸收礦質(zhì)元素的特點
　　三、植物根系吸收礦質(zhì)元素的區(qū)域和過程
　　四、影響根系吸收礦質(zhì)元素的土壤因素
　　五、礦質(zhì)元素在體內(nèi)的運輸
　第四節(jié) 氮素及其他元素的同化
　　一、氮素的同化
　　二、硫酸鹽的同化
　　三、磷酸鹽的同化
　第五節(jié) 合理施肥的生理基礎(chǔ)
　　一、作物需肥特點
　　二、施肥指標
　　三、發(fā)揮肥效的措施
　　小結(jié)
　　復習思考題
第四章 植物的光合作用
　第一節(jié) 光合作用的意義
　第二節(jié) 葉綠體及其色素
　　一、葉綠體的化學組成
　　二、葉綠體色素
　　三、葉綠素的生物合成
　第三節(jié) 光合作用的機制
　　一、原初反應
　　二、電子傳遞與光合磷酸化
　　三、碳同化
　第四節(jié) 光呼吸
　　一、光呼吸的生化途徑
　　二、光呼吸的意義
　第五節(jié) c3、c4與cAM植物光合特性比較
　　一、葉片解剖結(jié)構(gòu)
　　二、光合特性
　第六節(jié) 光合作用的產(chǎn)物
　　一、葉綠體中淀粉的合成與降解
　　二、蔗糖合成途徑
　第七節(jié) 影響光合作用的因素
　　一、光合速率
　　二、影響光合作用的外界條件
　　三、影響光合作用的內(nèi)部因素
　第八節(jié) 植物光合作用與作物產(chǎn)量
　　一、光合性能與作物產(chǎn)量
　　二、植物對光能的利用
　　小結(jié)
　　復習思考題
第五章 植物的呼吸作用
　第一節(jié) 呼吸作用的概念及其生理意義
　　一、呼吸作用的概念和類型
　　二、呼吸作用的生理意義
　　三、呼吸指標及其測定
　第二節(jié) 植物的呼吸代謝途徑
　　一、糖酵解
　　二、三羧酸循環(huán)
　　三、戊糖磷酸途徑
　　四、呼吸鏈電子傳遞系統(tǒng)
　　五、氧化磷酸化和能量的貯存利用
　　六、呼吸作用的調(diào)節(jié)和控制
　第三節(jié) 影響呼吸作用的因素
　　一、植物體內(nèi)部因素的影響
　　二、環(huán)境因素對呼吸速率的影響
　第四節(jié) 呼吸作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)
　　一、呼吸作用與作物栽培
　　二、呼吸作用與農(nóng)產(chǎn)品貯藏
　　三、呼吸作用與植物抗病性
　　小結(jié)
　　復習思考題
第六章 植物體內(nèi)有機物的運輸分配
　第一節(jié) 植物體內(nèi)有機物的運輸
　　一、有機物運輸?shù)耐緩?br />　　二、有機物運輸?shù)姆较?br />　　三、有機物運輸?shù)乃俣群退俾?br />　　四、有機物運輸?shù)男问?br />　第二節(jié) 有機物運輸?shù)臋C制
　　一、韌皮部裝載
　　二、有機物在篩管中長距離運輸?shù)膭恿?br />　　三、韌皮部卸出
　　四、新技術(shù)在有機物運輸研究中的應用
　第三節(jié) 有機物的分配
　　一、源、庫、流的概念
　　二、源、庫、流的相互關(guān)系
　　三、有機物分配的規(guī)律
　　四、有機物的再分配
　　五、源庫理論與作物產(chǎn)量
　第四節(jié) 影響有機物運輸與分配的環(huán)境因素
　　一、溫度
　　二、水分
　　三、光
　　四、礦質(zhì)元素
　　五、植物激素和植物生長調(diào)節(jié)劑
　　小結(jié)
　　復習思考題
第七章 植物細胞信號轉(zhuǎn)導
　第一節(jié) 植物細胞信號轉(zhuǎn)導概述
　　一、細胞信號轉(zhuǎn)導的基本概念
　　二、植物細胞信號轉(zhuǎn)導的特點
　　三、植物細胞信號轉(zhuǎn)導研究內(nèi)容和意義
　第二節(jié) 植物細胞信號轉(zhuǎn)導過程
　　一、刺激與感受
　　二、信號轉(zhuǎn)導
　　三、蛋白質(zhì)的可逆磷酸化
　　四、細胞反應
　　小結(jié)
　　復習思考題
第八章 植物生長物質(zhì)
　第一節(jié) 生長素類
　　一、生長素的發(fā)現(xiàn)
　　二、生長素在植物體內(nèi)的分布和運輸
　　三、生長素的生物合成和降解
　　四、生長素的生理作用
　　五、生長素的作用機制
　第二節(jié) 赤霉素類
　　一、赤霉素的結(jié)構(gòu)和種類
　　二、赤霉素的分布和運輸
　　三、赤霉素的合成和代謝及其調(diào)節(jié)
　　四、赤霉素的生理作用
　　五、赤霉素的作用機制
　第三節(jié) 細胞分裂素類
　　一、細胞分裂素的發(fā)現(xiàn)及其結(jié)構(gòu)
　　二、細胞分裂素的分布和運輸
　　三、細胞分裂素的合成與代謝
　　四、細胞分裂素的生理作用
　　五、細胞分裂素的作用機制
　第四節(jié) 脫落酸
　　一、脫落酸的發(fā)現(xiàn)與結(jié)構(gòu)
　　二、脫落酸的分布與運輸
　　三、脫落酸在高等植物體中的合成與代謝
　　四、脫落酸的生理作用
　　五、脫落酸的作用機制
　第五節(jié) 乙烯
　　一、乙烯的發(fā)現(xiàn)與結(jié)構(gòu)
　　二、乙烯的分布與運輸
　　三、乙烯的生物合成
　　四、乙烯的生理作用及應用
　　五、乙烯的作用機制
　第六節(jié) 其他植物生長物質(zhì)
　　一、多胺
　　二、油菜素內(nèi)酯
　　三、茉莉酸及其衍生物
　　四、水楊酸
　　五、三十烷醇
　　六、玉米赤霉烯酮
　　七、系統(tǒng)素
　　八、乙酰膽堿
　　九、寡糖素
　第七節(jié) 植物生長抑制物質(zhì)
　　一、生長抑制劑
　　二、生長延緩劑
　第八節(jié) 植物生長調(diào)節(jié)劑在農(nóng)林生產(chǎn)中的應用
　　一、植物體內(nèi)激素之間的相互關(guān)系
　　二、應用生長調(diào)節(jié)劑的注意事項
　　小結(jié)
　　復習思考題
第九章 植物的生長生理
　第一節(jié) 細胞的發(fā)育
　　一、細胞分裂期
　　二、細胞伸長期
　　三、細胞分化期
　　四、植物的組織培養(yǎng)
　第二節(jié) 種子的萌發(fā)
　　一、影響種子萌發(fā)的環(huán)境條件
　　二、種子萌發(fā)時的生理生化變化
　第三節(jié) 環(huán)境條件對生長的影響
　　一、光照
　　二、溫度
　　三、水肥的影響
　　四、機械刺激
　　五、植物間的相互作用
　第四節(jié) 光形態(tài)建成
　　一、光形態(tài)建成的概念
　　二、光受體
　　三、光敏色素
　第五節(jié) 植物生長的相關(guān)性
　　一、地上部分和地下部分的相關(guān)性
　　二、主莖和側(cè)枝的相關(guān)性
　　三、營養(yǎng)生長和生殖生長的相關(guān)性
　第六節(jié) 植物生長的周期性
　　一、生長大周期
　　二、生長的晝夜周期
　　三、生長的季節(jié)周期
　　四、生物鐘
　第七節(jié) 植物的運動
　　一、向性運動
　　二、感性運動
　　小結(jié)
　　復習思考題
第十章 植物的生殖生理
　第一節(jié) 春化作用
　　一、春化作用的概念和反應類型
　　二、春化條件及春化解除
　　三、春化刺激的感受和傳遞
　　四、春化作用的機制
　　五、春化作用的應用
　第二節(jié) 光周期現(xiàn)象
　　一、光周期與光周期現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)
　　二、植物對光周期反應的類型
　　三、臨界日長與臨界暗期
　　四、光周期誘導
　　五、光敏色素在開花中的作用
　　六、成花誘導的多因子途徑
　　七、光周期理論在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用
　第三節(jié) 花器官形成及性別表現(xiàn)
　　一、花器官形成
　　二、植物的性別分化
　第四節(jié) 授粉受精生理
　　一、花粉的發(fā)育及基因調(diào)控
　　二、柱頭的生活能力
　　三、花粉萌發(fā)和花粉管生長
　　四、受精生理
　　五、授粉受精后的生理生化變化
　　小結(jié)
　　復習思考題
第十一章 植物的成熟和衰老生理
　第一節(jié) 種子成熟時的生理生化變化
　　一、貯藏物質(zhì)的變化
　　二、呼吸速率的變化
　　三、含水量的變化
　　四、內(nèi)源激素的變化
　　五、外界條件對種子成熟和化學成分的影響
　　六、谷類作物空癟粒的形成及影響空癟粒形成的因素
　第二節(jié) 種子及延存器官的休眠
　　一、休眠的概念和適應意義
　　二、種子的休眠
　　三、芽休眠
　　四、休眠的延長和打破
　第三節(jié) 果實的生長和果實成熟時的生理生化變化
　　一、果實的生長
　　二、果實呼吸躍變
　　三、肉質(zhì)果實成熟時的生理生化變化
　　四、果實成熟調(diào)控的分子生物學進展
　第四節(jié) 植物的衰老
　　一、植物衰老的模式
　　二、衰老過程中細胞結(jié)構(gòu)的變化
　　三、衰老時的生理生化變化
　　四、衰老的激素調(diào)節(jié)
　　五、環(huán)境條件對衰老的調(diào)節(jié)
　　六、衰老機制
　第五節(jié) 器官脫落
　　一、器官脫落與離層的形成
　　二、脫落的激素調(diào)控
　　三、影響脫落的因素
　　四、控制器官脫落的途徑
　　小結(jié)
　　復習思考題
第十二章 植物的抗性生理
　第一節(jié) 植物的抗寒性
　　一、冷害生理
　　二、凍害生理
　第二節(jié) 植物的抗旱性
　　一、干旱的概念及類型
　　二、干旱對植物生理過程的影響
　　三、嚴重干旱致死的原因
　　四、植物的抗旱性
　　五、滲透脅迫與滲透調(diào)節(jié)
　第三節(jié) 植物的抗熱性
　　一、高溫脅迫對植物的傷害
　　二、植物的抗熱性
　第四節(jié) 植物的抗鹽性
　　一、鹽分過多對植物的為害
　　二、植物的抗鹽性
　第五節(jié) 植物的氧脅迫
　　一、植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生
　　二、活性氧對植物的傷害作用
　　三、植物對氧脅迫的抗性
　第六節(jié) 植物的抗病性
　　一、病原物的致病性
　　二、植物感病后的生理變化
　　三、植物抗病的生理基礎(chǔ)
　　四、植物誘導抗病性
　第七節(jié) 環(huán)境污染對植物的為害
　　一、大氣污染對植物的為害
　　二、水和土壤污染對植物的為害
　　三、植物在環(huán)境保護中的作用
　第八節(jié) 抗性生理通論
　　一、逆境下植物的生理代謝變化
　　二、生物膜與抗逆性
　　三、逆境蛋白與抗逆性
　　四、滲透調(diào)節(jié)與抗逆性
　　五、植物激素與抗逆性
　　六、交叉適應與抗逆性
　　小結(jié)
復習思考題
主要參考文獻

章節(jié)摘錄

　　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐孕育了植物生理學，而近代植物生理學的每一重大成果又使農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)生重大變革，作物產(chǎn)量極大提高。例如對礦質(zhì)營養(yǎng)的研究奠定了化肥生產(chǎn)基礎(chǔ)，提供了無土栽培新方法，并對合理施肥、提高作物產(chǎn)量做出了貢獻。光合作用研究為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上間作套種、多熟栽培、合理密植、矮稈化和高光效育種等提供理論依據(jù)。植物激素的研究推動了生長調(diào)節(jié)劑和除草劑的人工合成及應用，為防止器官脫落、打破休眠、控制生長、調(diào)節(jié)花果形成、插條生根、貯藏保鮮和提高產(chǎn)量質(zhì)量開辟了新途徑。春化和光周期現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及研究，對栽培、引種、育種有重要指導作用。植物根源信號轉(zhuǎn)導的研究為節(jié)水灌溉提供新途徑。組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展、“細胞全能性”預言的實現(xiàn)，為發(fā)展花藥育種、原生質(zhì)體培養(yǎng)、細胞雜交融合、基因?qū)说扔N新方法提供了基礎(chǔ)，為快速繁殖、脫除病毒和植物性藥物的工業(yè)化生產(chǎn)提供了可靠的途徑等。這些成果充分證明植物生理學是合理農(nóng)業(yè)的重要理論基礎(chǔ)?！　‘斍笆澜缑媾R著食物、能源、資源、環(huán)境和人口5大問題，這些問題都與生物學有關(guān)。在21世紀，作為自養(yǎng)生物的綠色植物在為人類增加食物、增加資源、保護環(huán)境和改善環(huán)境中發(fā)揮著重要的、不可取代的作用。而研究植物生命活動規(guī)律和機制的植物生理學必將愈來愈感到責任重大，仍將處于持續(xù)發(fā)展階段。它圍繞如何解決食物、能源、資源等全球性問題向宏觀和微觀方向深入發(fā)展。在宏觀上與環(huán)境生物學、生態(tài)生理學等更廣泛的結(jié)合，從群體、群落著眼研究植物間的相互影響，植物與環(huán)境的相互作用及使資源再生和環(huán)境得到保護，自然生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中所出現(xiàn)的生理問題。從微觀上，在細胞和分子水平上研究植物體內(nèi)的物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)化、信息轉(zhuǎn)導、形態(tài)建成和植物抗逆性及其他生理活動的機制。

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