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編輯推薦

適讀人群 ：適讀人群 ：生命科學相關專業本科生、研究生及從事植物生理學研究的人員

《植物生理學（第五版）》內容體係結構閤理，圖文並茂，反映瞭植物生理學領域各個方嚮的研究內容和*新進展，適閤植物科學領域的教學和研究參考。

內容簡介

《植物生理學（第五版）》英文版（第五版）由國際著名植物學傢Lincoln Taiz 和Eduardo Zeiger 等著，Sinauer Associates 公司齣版，是當今國際上植物生物學領域的重要教科書。《植物生理學（第五版）》圍繞植物對水分和礦質營養的吸收和轉運，光閤作用、呼吸作用等植物體內的生化和代謝過程，以及植物生長發育及其調控3個單元精心組織內容，共計26 章。

目錄

第1章 植物細胞
1.1 植物生命：一些統一的原理
1.2 植物結構總覽
1.3 植物細胞器
1.4 內膜係統
1.5 來源於內膜係統的獨立分裂的細胞器
1.6 能獨立分裂的半自主型細胞器
1.7 細胞骨架
1.8 細胞周期調控
1.9 胞間連絲
小結

第2章 基因組結構與基因錶達
2.1 核基因組結構
2.2 植物細胞質基因組：綫粒體和葉綠體
2.3 核基因錶達的轉錄調節
2.4 核基因錶達的轉錄後調節
2.5 基因功能的研究工具
2.6 作物遺傳改良
小結

第3章 水和植物細胞
3.1 植物生命中的水
3.2 水的結構和特徵
3.3 擴散和滲透作用
3.4 水勢
3.5 植物細胞的水勢
3.6 細胞壁和細胞膜的特性
3.7 植物的水分狀態
小結

第4章 植物的水分平衡
4.1 土壤中的水分
4.2 根對水分的吸收
4.3 水分通過木質部運輸
4.4 水分從葉片散失到大氣中
總述：土壤-植物-大氣連續體
小結

第5章 礦質營養
5.1 必需元素、必需元素缺乏和植物失調癥
5.2 營養缺乏的治療
5.3 土壤、根和微生物
小結

第6章 溶質的運輸
6.1 被動運輸和主動運輸
6.2 離子的跨膜運輸
6.3 膜的轉運過程
6.4 膜轉運蛋白
6.5 根中的離子運輸
小結

第7章 光閤作用：光反應
7.1 高等植物中的光閤作用
7.2 基本概念
7.3 瞭解光閤作用的關鍵實驗
7.4 光閤細胞器的構成
7.5 吸光天綫係統的構造
7.6 電子傳遞的機製
7.7 葉綠體中的質子轉運和ATP閤成
7.8 光閤作用係統的修復和調節
7.9 光閤作用係統的遺傳、組裝和進化
小結

第8章 光閤作用：碳反應
8.1 卡爾文-本森循環
8.2 卡爾文-本森循環的調控
8.3 C2氧化光閤碳循環
8.4 無機碳濃縮機製
8.5 無機碳濃縮機製：C4碳循環
8.6 無機碳濃縮機製：景天酸代謝(CAM)
8.7 光閤作用中澱粉和蔗糖的積纍與分流
8.8 葉綠體澱粉産生與動員
8.9 蔗糖生物閤成及其信號途徑
小結

第9章 光閤作用：生理和生態思考
9.1 光閤作用是葉片的基本功能
9.2 結構和功能完整的葉片對光的光閤響應策略
9.3 光閤作用對溫度的響應
9.4 光閤作用對二氧化碳的響應
9.5 揭示不同的光閤途徑
小結

第10章 韌皮部轉運
10.1 韌皮部轉運的途徑
10.2 轉運模式：源到庫
10.3 韌皮部轉運物質
10.4 轉運速率
10.5 韌皮部運輸的壓力流動模型——被動運輸
10.6 韌皮部裝載
10.7 韌皮部卸載及庫到源的轉變
10.8 光閤産物的分布：分配和分割
10.9 信號轉導分子的運輸
小結

第11章 呼吸作用與脂代謝
11.1 植物的呼吸作用
11.2 脂代謝
小結

第12章 礦質營養的同化
12.1 環境中的氮
12.2 硝酸鹽的同化
12.3 銨的同化
12.4 氨基酸的生物閤成
12.5 生物固氮
12.6 硫的同化
12.7 磷酸鹽的同化
12.8 陽離子的同化
12.9 氧的同化
12.1 0營養物質同化的能學
小結

第13章 次生代謝和植物防禦反應
13.1 次生代謝
13.2 萜類
13.3 酚類化閤物
13.4 含氮化閤物
13.5 誘導植物防禦反應抵抗植食昆蟲
13.6 植物對病原菌的防禦反應
小結

第14章 信號轉導
14.1 植物細胞與動物細胞的信號轉導
14.2 信號傳遞的時空性
小結

第15章 細胞壁：結構、生物閤成和擴展
15.1 植物細胞壁的結構和閤成
15.2 細胞的擴張方式
15.3 細胞的擴張速率
小結

第16章 生長與發育
16.1 植物生長發育總覽
16.2 胚胎發生：極性的起源
16.3 分生組織：無限生長型的基礎
16.4 根頂端分生組織
16.5 莖頂端分生組織
16.6 營養器官發生
16.7 衰老和細胞程序性死亡
小結

第17章 光敏色素和光調控的植物發育
17.1 光敏色素的光化學和生物化學特性
17.2 光敏色素誘導反應的特點
17.3 光敏色素蛋白的結構和功能
17.4 光敏色素功能的遺傳分析
17.5 光敏色素信號途徑
17.6 晝夜節律
17.7 生態學功能
小結

第18章 藍光反應：形態建成和氣孔運動
18.1 藍光反應的光生理學
18.2 藍光反應的調節
18.3 藍光受體
小結

第19章 生長素——第一種被發現的植物生長激素
19.1 生長素慨念的齣現
19.2 主要的生長素：吲哚-3-乙酸
19.3 生長素的運輸
19.4 生長素信號轉導途徑
19.5 生長素的作用：細胞伸長
19.6 生長素的作用：植物的嚮性
19.7 生長素對生長發育的影響
小結

第20章 赤黴素：植物高度和種子萌發的調節因子
20.1 赤黴素的發現及其化學結構
20.2 赤黴素對生長和發育的影響
20.3 赤黴素的生物閤成與失活
20.4 赤黴素信號途徑：響應突變體的重要性
20.5 赤黴素響應：DELLA蛋白的早期靶標
20.6 赤黴素響應：榖類植物糊粉層
20.7 赤黴素響應：花藥發育和雄性育性
20.8 赤黴素響應：莖的生長
小結

第21章 細胞分裂素：細胞分裂的調節因子
21.1 細胞分裂和植物發育
21.2 細胞分裂素的發現、鑒定和特性
21.3 細胞分裂素的生物閤成、代謝和運輸
21.4 細胞分裂素在細胞和分子水平上的作用模式
21.5 細胞分裂素的生物學功能
小結

第22章 乙烯：氣體激素
22.1 乙烯的結構、生物閤成及測定
22.2 乙烯信號轉導途徑
22.3 乙烯調控基因錶達
22.4 乙烯在植物發育和生理反應中的作用
小結

第23章 脫落酸：種子成熟和脅迫反應激素
23.1 ABA的産生、化學結構和測定
23.2 ABA的生物閤成、代謝和運輸
23.3 ABA信號轉導途徑
23.4 ABA調節基因錶達
23.5 ABA在發育中的作用和生理效應
小結

第24章 油菜素甾醇：細胞擴大和發育的調節子
24.1 油菜素甾醇的結構、發生及遺傳分析
24.2 油菜素甾醇的信號轉導途徑
24.3 油菜素甾醇的生物閤成、代謝及運輸
24.4 油菜素甾醇對生長和發育的影響
24.5 油菜素甾醇在農業上的應用前景
小結

第25章 開花的控製
25.1 花分生組織和花器官的發育
25.2 花發端的內在和外在因素
25.3 莖尖和時相變化
25.4 近似晝夜節律(circadian rhythm)：內在的生物鍾
25.5 光周期現象：監測日長
25.6 春化作用：冷處理可以促進植物開花
25.7 與開花有關的長距離信號過程
小結

第26章 非生物脅迫的應答與適應
26.1 適應性與錶型可塑性
26.2 非生物環境及其對植物的生物學影響
26.3 水分虧缺與洪澇
26.4 土壤中礦質元素的失衡
26.5 溫度脅迫
26.6 強光脅迫
26.7 保護植物抵禦極端環境的生長發育和生理機製
小結
參考文獻
附錄1 能量和酶
A1.1 生命係統中的能量流
A1.2 能和功
A1.3 自發過程的方嚮
A1.4 自由能和化學勢
A1.5 氧化還原反應
A1.6 電化學勢
A1.7 酶：生命的催化劑
附錄2 植物生長分析
A2.1 生長速率和生長麯綫
附錄3 激素生物閤成途徑
A3.1 氨基酸途徑
A3.2 類異戊二烯途徑
A3.3 脂類
索引

精彩書摘

第1章
植物細胞
1.1植物生命:一些統一的原理
所周知，植物的大小和形態豐富多樣?植物體的高度從小於1 cm直到大於100 m?植物形態，或者說形狀，也有驚人的多樣性?小小的浮萍(Lemma)似乎和巨大的仙人掌或紅杉樹沒什麼相似之處?沒有一種植物能夠錶現齣地球上的植物對於環境所具有的全部適應性，因此植物生理學傢選擇研究模式生物(model organism)?那些生長周期短?基因組小的植物被選為模式植物(參見Web Topic1.1 )?這些模式植物非常有用，如果不考慮它們各自的適應性，所有植物基本都進行著相似的活動，並且基於相同的結構模式?可以將決定植物生活方式的主要因素概括如下?
(1)作為地球上的初級生産者，綠色植物是太陽能最終的收集者?它們通過轉化光能為化學能來收集太陽能，化學能儲存在二氧化碳和水閤成碳水化閤物時形成的化學鍵中?
(2)除瞭一些生殖細胞，植物是不移動的?為瞭彌補這一不足，植物進化齣瞭在生命周期中嚮重要資源(如光?水和礦質營養)生長的能力?
(3)陸生植物在嚮光生長時，通過增強結構來支撐其質量，以對抗嚮地的重力?
(4)陸生植物具有將土壤中的水分和礦物質運輸到光閤作用和生長所需要地方的機製，以及將光閤作用産物轉移到非光閤作用器官和組織的機製?
(5)陸生植物通過蒸騰作用連續失水，並進化齣防止脫水的機製?
1.2 植物結構總覽
雖然外觀各異，但是所有種子植物(參見Web Topic1.2 )都有相同的基本形體輪廓(圖1.1 )?營養體由3種器官組成:葉?莖和根?葉的主要功能是光閤作用，莖用於支撐，根起固定及吸收水分和礦質營養的作用?葉在節上和莖相連，兩個節之間的區域稱為節間，莖和葉一起統稱為地上部?
種子植物有兩類:裸子植物和被子植物?裸子植物(Gymnosperm)(來自於希臘文，是種子裸露之意)較低等，已知的大約有700種?裸子植物中最大的類群PLANT PHYSIOLOGY
圖1.1　典型雙子葉植物的示意圖?是鬆類(“鬆果産生者”)，包括一些重要的經濟森林樹種，如鬆樹?樅樹?雲杉和紅杉?
被子植物(Angiosperm)(來自於希臘文，是種子在罐中之意)，是種子植物中較高等的，在1億年前的白堊紀開始大量齣現?現在它們在植被中占有絕對優勢，遠勝於裸子植物?已知的約有25 萬種，但是還有許多沒有進行分類?種子植物的主要進化是齣現瞭花，因此也稱為開花植物(flowering plant)(參見Web Topic 1.3 )?
1.2.1 植物細胞被堅硬的細胞壁包圍
植物和動物的一個基本區彆是每個植物細胞被一層堅硬的細胞壁(cell wall)包圍?在動物中，胚性細胞能從一個位置移動到另一個位置，因此發育中的組織和器官可以包含起源於生物體不同部位的細胞?而在植物體中沒有這樣的細胞移動?每個帶細胞壁的細胞與相鄰細胞都由胞間層(middle lamella)粘閤起來，因此，不同於動物發育，植物發育隻依賴細胞分裂和細胞增大的模式?
植物細胞有兩種細胞壁:初生細胞壁(primary cell wall)和次生細胞壁(secondary cell wall)(圖1.2 )?初生細胞壁通常很薄(小於1 μm)，通常存在於幼嫩和正在生長的細胞中?次生細胞壁比初生細胞壁更厚，更強韌，並且在大多數細胞增大終止後沉積?次生細胞壁的強度和韌性是由木質素(lignin)決定的，木質素是一種易碎的?膠狀的物質(見第15 章)?次生細胞壁上的圓形豁口形成瞭單紋孔(simple pit)，並且一個細胞的單紋孔經常和相鄰細胞壁上的單紋孔相對?相連的單紋孔稱為紋孔對(pit-pair)?
圖1.2　圖示初生細胞壁和次生細胞壁及其與細胞其他部分的關係?
木質化次生細胞壁的齣現使植物結構得到強化，使得植物能夠在土壤之上進行垂直生長並且定植於土壤中?而缺少木質化細胞壁的苔蘚植物，如苔蘚和地錢，在地麵生長高度則不超過幾厘米?
1.2.2 新細胞産生於分生組織
植物生長主要集中於特定的細胞分裂區域，這些區域稱為分生組織(meristem)?幾乎所有的核分裂(有絲分裂)和細胞分裂(胞質分裂)都發生於這些分生區域?在幼嫩植物中，最活躍的分生組織稱為頂端分生組織(apical meristem)，它們位於莖尖和根尖(圖
1.1 )?在節上，腋芽(axillary bud)包含側枝的頂端分生組織?側根産生於中柱鞘(pericycle)，這是一個內部的分生組織(圖1.1C )?靠近(相鄰)分生區並與之重疊的區域是細胞伸長區?在伸長區中細胞的長度和寬度大幅度增加?細胞通常在它們伸長後分化成特定的類型?
産生新器官和形成基本植物模式的發育期稱為初生生長(primary growth)?初生生長是頂端分生組織活動的結果，在此期間細胞進行分裂，緊接著是細胞逐步增大，主要是細胞伸長，産生軸嚮(基-頂)的極性?當某個區域中的伸長完成後，可能發生次生生長(secondary growth)，産生徑嚮(內-外)的極性?次生生長有兩種側生分生組織參與:維管形成層(vascularcambium ，復數cambia)和木栓形成層(cork cambium)?維管形成層産生次生木質部(木材)和次生韌皮部?木栓形成層産生周皮，主要由木栓細胞組成?
1.2.3 三種主要組織係統組成瞭植物體
三種主要組織係統存在於所有的植物器官:錶皮組織?基本組織和維管組織?圖1.3 中簡明地標齣瞭這些組織?關於這些植物組織更詳細的描述參見Web Topic1. 4 ?
1.3 植物細胞器
所有植物細胞都具有真核細胞所共有的細胞器，包括一個細胞核?細胞質和亞細胞器，並且它們被包被在作為邊界的膜中，除此之外，還有富含縴維素的細胞壁(圖1.4 )?某些結構，包括細胞核，在細胞成熟過程中可能消失，但是所有的植物細胞開始時都含有相似的細胞器?這些細胞器根據它們的産生方式主要被分為以下三大類?
(1)內膜係統:指內質網?核膜?高爾基體?內體和質膜?內膜係統在分泌?膜再循環及細胞周期等過程中有著重要的作用?質膜調控著細胞運輸的整個過程?內體就是來源於質膜的囊泡並且對囊泡中的內含物進行加工和再循環?
(2)起源於內膜係統的能獨立分裂的細胞器:包括油體?過氧化物酶體，以及在脂類儲藏和碳循環中發揮作用的乙醛酸循環體?
(3)能獨立分裂的半自主型細胞器:包括質體和作用於能量代謝和儲藏的綫粒體
由於所有的這些細胞器都是膜構成的區室，因此先從膜的結構和功能開始描述?
1.3.1 生物膜由含有蛋白質的磷脂雙分子層 構成
所有細胞被包裹於作為外部邊界的質膜中，質膜將胞質和外界環境隔離?這層質膜(plasma membrane) (也稱plasmalemma)使得細胞能吸收和保留某些物質而排齣其他物質?各種鑲嵌在質膜上的轉運蛋白負責溶質?水溶性離子和不帶電荷的小分子的選擇性跨膜運輸?通過轉運蛋白而在胞質中積纍離子和分子的過程需要消耗能量?膜同樣也為特化的胞內細胞器劃定瞭邊界，並能夠調控離子和代謝産物進齣這些區域?
根據流動鑲嵌模型(fluid-mosaic model)，所有的生物膜都有相同的基本分子結構?它們由蛋白質鑲嵌於其中的磷脂(在葉綠體中為糖基甘油酯)雙分子層(bilayer )構成(圖1.5A，C)?每一層稱為雙分子層中的層(leaflet )?在大部分質膜中，蛋白質占據瞭其中的一半?但是，各種膜的脂類成分和蛋白質性質不盡
圖1.3　百歲蘭(Welwitschia mirabilis )葉片的外錶皮(錶皮組織)(120×)(A)?
3種基本組織的示意圖:薄壁組織(B)?厚角組織(C)?厚壁組織(D)與木質部和韌皮部的運輸細胞
1. 磷脂
磷脂(phospholipid )是一種由兩個脂肪酸和甘油共價結閤形成的脂類，其中的甘油又和一個磷酸基團共價結閤?另外有一些可變的成分與磷酸基團相連，稱為頭部基團(head group )，如絲氨酸?膽堿或肌醇(圖1.5C )?脂肪酸的非極性碳水化閤物鏈形成一個疏水區域?與脂肪酸不同，頭部基團呈高度極性，因此磷脂分子是兼性分子(amphipathic )，同時具有親水性和疏水性?各種磷脂不對稱地鑲嵌在質膜中，賦予瞭質膜方嚮性?對著細胞外側的質膜層與對著胞質的質膜層的磷脂構成是不同的?
一類稱為質體(plastid)(它是包括葉綠體在內的一類膜包圍的細胞器)的特化細胞器的膜脂成分幾乎都是糖基甘油酯(glycosylglyceride)而不是磷脂?在糖基甘油酯中，極性的頭部集團由半乳糖?雙半乳糖或硫化半乳糖組成，而沒有磷酸基團(參見Web Topic 1.5 )?
雖然磷脂和糖基甘油酯的脂肪酸鏈長度是可變的，但是它們通常由14~24 個碳組成?如果碳原子之間由單鍵連接，脂肪酸鏈則是飽和的(帶有氫原子)，如果含有一個或多個雙鍵，該鏈則稱為不飽和脂肪酸鏈?
脂肪酸鏈中的雙鍵能在鏈中鏇轉形成一個結節，從而防止雙分子層中磷脂的緊密堆積(例如，這些鍵采用瞭結節狀的順式構象，而不是非結節狀的反式構象)?這些結節增加瞭膜的流動性?而流動性又在膜的許多功能中起到重要作用?溫度也強烈影響膜的流動性?因為植物基本不能調控體溫，而低溫會降低膜的流動性，所以它們經常存在如何維持低溫下膜的流動性的問題?為此，植物磷脂中含有大量不飽和脂肪酸，如十八烯酸(oleic acid )(一個雙鍵)?亞油酸(linoleic acid)(兩個雙鍵)和α-亞麻酸(α-linolenic acid)(3個雙鍵)，從而增強膜的流動性(見第26章)?
2. 蛋白質
和脂類雙分子層相結閤的蛋白質主要有3種類型:整閤蛋白?外周蛋白和錨定蛋白?另外，蛋白質和脂類能在膜中形成暫時的聚集體，稱為脂筏(lipid raft )?
整閤蛋白(integral protein)嵌在雙層脂中?多數整閤蛋白橫跨磷脂雙分子層，因此蛋白質的一部分與細胞外部互作，一部分與膜的疏水核心互作，還有一部分與細胞內部——胞質部分互作?作為離子通道的蛋白質(見第6章)都是整閤蛋白，並作為參與某些信號轉導途徑的受體(見第14 章)?在質膜外錶麵的一些受體樣蛋白識彆並緊密結閤細胞壁組分，使質膜和細胞壁有效交聯?
圖1.5　A. 質膜?內質網和由鑲嵌在磷脂雙分子層中的蛋白質組成的植物 植物生理學（第五版）（中譯本） 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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