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出版者:Wiley

作者:William G. Hopkins

出品人:

页数:576

译者:

出版时间:2002-07-15

价格:USD 118.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471389156

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深入理解生命的基础：植物生理学导论 导读： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的植物生理学学习体验。我们不会停留在对植物生命现象的表层描述，而是致力于揭示驱动植物生命活动的内在机制。通过对分子、细胞、组织乃至整个植株层面生理过程的细致剖析，读者将构建起坚实的植物生物学知识体系。本书的结构设计兼顾了理论的严谨性与教学的实用性，力求使复杂的生理学概念变得清晰易懂。 第一部分：植物的物质基础与能量捕获 本部分聚焦于植物生命活动所需的基本元素和能量来源，这是理解一切高级生理过程的基石。 第一章：植物细胞的结构与功能：微观世界的建筑蓝图 植物细胞是生命活动的基本单位，其结构决定了其功能。本章将详细阐述真核植物细胞的组成部分，包括细胞壁的复杂结构（原胶质、中胶层、初生壁和次生壁的化学成分与力学特性），重点解析纤维素、果胶和木质素在细胞支撑和物质转运中的作用。细胞膜的流动镶嵌模型将得到深入探讨，包括其磷脂双分子层结构、嵌入的蛋白质（通道蛋白、载体蛋白）及其在选择性渗透中的关键功能。细胞器的功能分区也将被细致描绘：线粒体作为“动力工厂”的呼吸作用机制；内质网（光面与粗面）在蛋白质合成与脂质代谢中的角色；高尔基体在分泌和细胞壁物质合成中的枢纽地位。特别是，叶绿体——光合作用的发生地——的结构（基粒、类囊体膜、基质）及其与光合系统相耦合的意义将被详细阐述。此外，液泡在维持细胞膨压、储存物质和酸碱平衡中的独特作用亦是本章的重点。 第二章：水在植物生命活动中的核心地位 水是植物体结构和功能的基础。本章从物理化学角度解析水分子的特性，特别是其高比热容、高表面张力以及作为优良溶剂的特性如何支持生命过程。我们将引入水势的概念（渗透势、基质势和压力势的叠加），这是理解水在土壤-植物-大气连续体中移动的理论框架。气孔的开闭机制，受光照、CO2浓度、细胞膨压变化调控的精细过程，将被深入分析。随后，我们将系统阐述水分的吸收（根毛区域的渗透性吸收与非渗透性吸收）、在木质部中的长距离运输（根压、蒸腾拉力与内聚力/附着力的协同作用），以及通过韧皮部进行的物质转运（源-库理论）。对干旱胁迫下植物的水分利用效率（WUE）及其生理调控机制的探讨，将连接基础理论与生态适应性。 第三章：矿质营养的吸收、运输与代谢调节 植物的生长依赖于从土壤中获取的必需矿质元素。本章首先根据元素的必需性标准，将矿质元素分为常量元素和微量元素，并详细介绍每种关键元素（如氮、磷、钾、硫、铁、钼等）在植物体内扮演的生化角色——例如，氮在氨基酸、核酸和叶绿素合成中的不可替代性。我们将深入探讨根系对矿质离子的吸收机制，包括主动运输（载体蛋白、离子泵）和被动扩散，以及根系分泌物（如分泌有机酸和分泌物）在改变根际微环境和提高养分有效性方面的作用。氮的同化过程（硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶的作用，以及氨的固定过程）将被系统梳理。磷的吸收与植酸代谢，钾的渗透调节作用，以及微量元素（如铁的吸收机制，尤其是非豆科植物的螯合机制）的调控亦是本章的重点。 第二部分：能量的捕获与转化——光合作用的奥秘 光合作用是地球上几乎所有生命的基础。本部分将解构这一复杂而高效的能量转化过程。 第四章：光反应：能量的采集与转换 本章从光子的吸收开始，详细描述光合色素（叶绿素a、b、类胡萝卜素）捕获光能的机制，包括天线色素复合体与反应中心色素的协同作用。我们将深入解析光系统I（PSI）和光系统II（PSII）的空间结构及其在类囊体膜上的分布。电子传递链的每一步——从水的氧化（光解）释放氧气，到电子在细胞色素群、质体醌和铁氧还蛋白间的传递——将被精确描绘。非环式光合作用产生的ATP（通过化学渗透机制）和NADPH的生成，以及环式光合作用在调节能量配比中的作用，是本章的核心内容。 第五章：碳固定与C3、C4及CAM途径 本章深入阐述碳在光合作用中的最终命运。我们将重点剖析卡尔文循环（C3途径）的三个主要阶段：羧化、还原和RuBP再生，并解释关键酶——RuBisCO的特性及其在碳/氧竞争中的局限性。随后，我们将比较和对比不同光合适应性途径：C4途径（Hatch-Slack途径）中叶肉细胞和维管束鞘细胞的分工合作，如何有效提高CO2浓度，减少光呼吸的浪费；以及CAM植物（景天酸代谢）在极端干旱环境下，通过夜间固碳和白天释碳实现的节水策略。对不同途径的生理学意义、酶活性调控及酶的亚细胞定位的分析，将使读者对植物如何优化其碳获取效率有深刻理解。 第三部分：物质的合成、分配与生长发育的调控 植物体内的宏观物质流动和精确的生长发育离不开激素和环境信号的精确调控。 第六章：呼吸作用与初级代谢产物的去向 呼吸作用是释放光合作用所积累的化学能，为生命活动提供直接能量（ATP）的过程。本章系统回顾糖酵解、克雷布斯循环（三羧酸循环）的生化步骤及其在细胞质和线粒体中的定位。氧化磷酸化过程，特别是电子传递链与ATP合酶（耦合因子）的作用，将作为能量生成的重点进行阐述。此外，我们将探讨呼吸作用与光合作用的代谢联系，以及呼吸速率如何响应环境变化（如温度、氧气水平）。呼吸作用的中间产物如何分流至氨基酸、脂质和次生代谢产物的合成途径，是本章对物质平衡的深入探讨。 第七章：植物生长素：调控的指挥棒 生长素（Auxin，IAA）是植物激素家族中的核心成员。本章详细介绍生长素的生物合成（主要途径）、极性运输（依赖PIN蛋白的主动运输）及其信号转导机制——重点解析其如何通过TIR1/AFB蛋白介导的靶蛋白降解来调控基因表达。生长素在茎的向光性、根的向地性、顶端优势的建立与打破、以及对分生组织的诱导（如愈伤组织的形成）中的作用将被案例分析。 第八章：赤霉素、细胞分裂素与其他关键激素 本章扩展对其他重要植物激素的认知。赤霉素（GA）在种子萌发、茎伸长和开花诱导中的多效性功能，特别是其在失活DELLA蛋白过程中的作用机制。细胞分裂素（Cytokinin）在促进细胞分裂、延缓衰老和调节侧芽生长中的关键作用。脱落酸（ABA）作为“胁迫激素”，在气孔关闭、种子休眠和逆境耐受中的核心地位。乙烯（Ethylene）作为唯一的气态激素，在果实成熟、衰老和落叶过程中的调控机制。最后，油菜素类固醇（BRs）和独行菜酸（JA）在生长促进和防御反应中的独特贡献也将被纳入探讨。 第九章：植物对环境胁迫的反应 本章将生理学知识应用于理解植物如何应对非生物胁迫（干旱、盐渍、极端温度、重金属污染）和生物胁迫（病原体、食草动物）。我们将讨论渗透调节物质（如脯氨酸、可溶性糖）的积累；活性氧物种（ROS）的产生与清除机制（如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶）；以及系统获得性抗性（SAR）和激素信号网络（如ABA、JA和水杨酸信号的串扰）在构建综合防御体系中的复杂调控网络。 结论：整合视角与未来展望 本书的最后部分将强调植物生理学的整合性，即不同系统（光合作用、水分运输、激素调控）如何作为一个整体协同工作以维持植物的稳态和适应性。我们将简要回顾利用生理学原理指导现代农业生产（如提高作物抗逆性、优化营养管理）的前景，并指出当前研究领域中亟待解决的前沿问题。

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这本书简直是一场关于植物生命奥秘的盛宴！初次翻开《Introduction to Plant Physiology》，我便被它那深入浅出的讲解方式深深吸引。作者并没有一开始就抛出枯燥的专业术语，而是循序渐进地引导读者走进植物的世界。从细胞层面开始，详细阐述了植物细胞的独特结构，如细胞壁的组成与功能，叶绿体的光合作用机制，以及液泡在维持细胞膨压中的关键作用。我尤其惊叹于作者对光合作用过程的细致描绘，不仅仅是简单的“二氧化碳加水变氧气和糖”，而是将光反应和暗反应的每一个环节，涉及到的电子传递链、ATP合成酶、卡尔文循环等都清晰地呈现在我眼前。那种如同亲眼目睹光能在植物体内转化为化学能的过程，带来的震撼是无与伦比的。

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这本书在植物生理学与环境互动的专题探讨上，为我提供了宝贵的知识。我一直对植物如何在极端环境中生存感到好奇，而这本书的这部分内容恰好满足了我的求知欲。书中深入分析了植物在干旱、盐碱、高温、低温等逆境条件下所采取的适应性策略。例如，在干旱胁迫下，植物如何通过关闭气孔、合成渗透调节物质来降低水分散失；在盐碱胁迫下，植物如何通过排出多余盐分或将其隔离在液泡中来维持细胞正常的生理功能。这些详细的论述，让我看到了植物顽强的生命力和非凡的适应能力。

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这本书在描绘植物响应环境刺激方面的篇幅，尤其让我感到惊喜。我曾对植物如何感知光照强度、光质变化，以及对温度、湿度等条件做出反应感到好奇，而这本书恰好解答了我心中的疑问。书中关于植物的光周期现象的解释，让我明白了为什么有些植物只在特定季节开花，这背后涉及到光敏色素等光感受器的作用。同时，书中对植物防御机制的探讨，也让我看到了植物在面对病虫害侵袭时所展现出的顽强生命力。从合成次生代谢产物到诱导系统获得抗性，植物的自我保护能力远超我的想象。

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这本书在讲解植物的生殖生理方面，内容充实且引人入胜。对于我来说，植物的繁殖过程总是充满了神秘感，而《Introduction to Plant Physiology》则为我揭开了面纱。从花的发育、传粉机制，到受精过程，再到胚胎和种子的形成，作者都进行了细致的描述。我尤其对书中关于授粉媒介（如昆虫、风）的演化以及植物如何吸引这些媒介的论述感到着迷。书中还探讨了单性结实、孤雌生殖等特殊生殖方式，以及克隆繁殖在植物界的应用，这让我看到了植物繁殖的多样性和适应性。

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对于我这样一个对植物生长和发育过程充满好奇的读者来说，这本书简直是量身定做的。它不仅仅停留在基础的生理功能描述，更是深刻探讨了植物如何应对环境变化。书中关于植物激素的章节，详细介绍了生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等五大类植物激素的作用机理，以及它们如何协同作用，调控植物的生长、发育、开花、结果甚至衰老。我曾对为什么植物的根总是向下生长、茎总是向上生长感到困惑，这本书为我揭示了生长素在重力感应和向地性中的作用。而书中对开花信号的阐述，更是让我理解了植物如何感知季节变化，并在适宜的时机绽放生命的光彩。

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本书在对植物作为生态系统中的角色进行阐述时，展现了其宏大的视角。我一直觉得植物只是静静地生长在那里，但《Introduction to Plant Physiology》让我意识到，植物在整个生态系统中扮演着至关重要的角色。书中探讨了植物如何通过光合作用固定碳，为整个生物圈提供能量和有机物质。同时，书中还阐述了植物与土壤微生物、昆虫、鸟类等生物之间的复杂互作关系，以及它们如何共同维持生态系统的平衡和稳定。这种对植物在更广阔的生态背景下的解读，让我对植物的价值有了更深层次的认识。

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《Introduction to Plant Physiology》在讲解植物的衰老与死亡机制方面，展现了生命循环的必然与伟大。我一直认为死亡是生命的终结，但这本书让我看到了植物衰老过程的复杂性和积极意义。书中详细阐述了植物衰老过程中发生的生理生化变化，例如叶绿素的降解、蛋白质的水解以及营养物质的重新分配。我了解到，植物衰老并非完全是被动的过程，而是一个有序的程序性死亡过程，它有助于植物回收重要的营养物质，并将其转移到年轻的组织中，以支持新的生长和繁殖。这种“取之于衰老，用之于新生”的循环，让我对生命的延续有了更深刻的理解。

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《Introduction to Plant Physiology》在讲解植物水分和矿质营养吸收与运输方面，给我留下了深刻的印象。我一直觉得植物从土壤中吸收水分和养分是一件很自然的事情，但这本书让我明白了其中的复杂性。从渗透作用、水势的概念，到根压、蒸腾拉力在水分运输中的协同作用，再到矿质离子通过主动运输和被动运输进入植物体内的过程，都讲解得非常透彻。尤其是关于蒸腾作用的论述，作者不仅解释了其对水分运输的重要性，还探讨了气孔的开闭机制如何受到环境因素（如光照、湿度、CO2浓度）和植物自身信号（如ABA）的调控，这让我对植物的“呼吸”有了全新的认识。

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《Introduction to Plant Physiology》在介绍植物生理学研究方法和技术方面，为我提供了一个清晰的框架。我了解到，植物生理学的研究不仅仅是理论上的探索，更离不开各种先进的实验技术和分析手段。书中简要介绍了诸如光谱分析、同位素示踪、分子生物学技术等在植物生理学研究中的应用，这让我对科学家们是如何一步步揭示植物奥秘有了更直观的认识。这种理论与实践相结合的讲解方式，不仅加深了我对生理学知识的理解，也激发了我对科学研究的兴趣。

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《Introduction to Plant Physiology》在阐述植物的能量转化与利用方面，为我打开了新的视角。除了对光合作用的详尽描述，书中还深入剖析了呼吸作用的过程，包括糖酵解、柠檬酸循环和氧化磷酸化。我了解到，植物不仅仅是“制造”能量，更重要的是如何有效地“利用”这些能量来维持自身的生命活动，并将其储存起来以备不时之需。书中对ATP的产生和消耗的详细分析，让我深刻理解了细胞活动的能量基础。同时，书中还触及了植物如何将光能转化为其他形式的能量，例如用于合成各种有机物的能量，以及在黑暗环境中如何通过呼吸作用释放能量。

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