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《植物生长调控物质的合成与应用》 内容简介 本书系统深入地探讨了植物生长调控物质（Plant Growth Regulators，PGRs）的合成机制、生理功能及其在现代农业生产中的广泛应用。全书共分十五章，内容涵盖了植物生长发育过程中至关重要的激素类物质，并对其在提升作物产量、改善品质、增强抗逆性以及促进可持续农业发展方面的作用进行了详尽阐述。 第一章 绪论：植物生长调控物质的定义、分类与研究意义 本章首先对植物生长调控物质进行了明确的定义，阐述了其作为植物体内源信号分子在调控植物生长发育中的核心地位。随后，对当前主流的植物生长调控物质分类体系进行了梳理，包括五大激素类（生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯）以及一些新兴的植物激素和信号分子。最后，强调了研究植物生长调控物质的重大理论与实践意义，包括揭示植物生长发育的分子机制，以及为作物遗传改良、分子设计育种和高效栽培提供理论指导。 第二章 生长素（Auxin）：合成、转运与多重生理功能 生长素是植物生长发育中最先被发现的植物激素。本章详细介绍了生长素在植物体内的生物合成途径，包括色氨酸途径以及其他可能的合成前体。重点阐述了生长素的极性运输机制，即其通过特定的转运蛋白（如PIN蛋白家族）在细胞间和组织内定向移动的特点，这是其发挥信号调控作用的基础。接着，深入剖析了生长素在植物生长发育中的多重生理功能，包括细胞伸长与分裂的促进，根的形成与生长，芽的发育，以及在向光性、向地性等形态建成中的作用。此外，还介绍了生长素信号转导途径的关键组分，如TIR1/AFB受体复合物和ARF转录因子。 第三章 赤霉素（Gibberellin）：生物合成、信号转导与调控机制 赤霉素家族是一类重要的植物激素，在植物生长发育中扮演着关键角色。本章首先介绍了赤霉素的生物合成途径，重点讲解了萜类合成代谢与赤霉素前体合成的联系，以及不同赤霉素衍生物的合成调控。随后，详细阐述了赤霉素的信号转导机制，包括GA受体GID1及其下游Della蛋白的降解过程，以及这一过程如何激活GA信号通路。在此基础上，深入分析了赤霉素在促进茎伸长、种子萌发、开花以及性别决定等方面的生理功能，并探讨了环境因子（如光照、温度）如何影响赤霉素的合成与功能。 第四章 细胞分裂素（Cytokinin）：合成、信号通路与细胞增殖调控 细胞分裂素是促进细胞分裂与分化的关键激素。本章系统阐述了细胞分裂素的生物合成，主要包括腺嘌呤衍生物的合成与修饰。详细介绍了细胞分裂素的信号转导途径，包括其受体AHP蛋白激酶家族、His-Asp信号传导系统以及下游转录因子ARR家族的相互作用。随后，重点分析了细胞分裂素在促进细胞分裂、延缓衰老、维持愈伤组织生长、调控芽分化以及影响叶绿体发育等方面的广泛生理功能。 第五章 脱落酸（Abscisic Acid）：生物合成、信号传导与逆境响应 脱落酸（ABA）是植物应对不利环境条件，如干旱、低温、高盐等逆境胁迫的关键调控因子。本章首先介绍了ABA的生物合成途径，包括类胡萝卜素途径以及其代谢降解途径。详细阐述了ABA的信号传导机制，重点介绍了PYR/PYL/RCAR受体蛋白、PP2C蛋白磷酸酶以及SnRK2蛋白激酶在ABA信号转导中的关键作用。接着，深入分析了ABA在诱导气孔关闭、促进种子休眠、增强植株抗逆性（如抗旱、抗寒）以及调控生长抑制等方面的生理功能。 第六章 乙烯（Ethylene）：合成、信号转导与植物衰老调控 乙烯是一种气体激素，在植物的多种生理过程中发挥着重要作用，尤其是在成熟、衰老和离层形成方面。本章首先介绍了乙烯在植物体内的生物合成途径，包括蛋氨酸途径以及两个关键酶ACS和ACO的调控。详细阐述了乙烯的信号转导机制，重点介绍了ETR/ERS受体、CTR1激酶以及EIN3/EIL转录因子在乙烯信号通路中的核心作用。随后，深入分析了乙烯在果实成熟、花卉衰老、落叶、落花、落果以及愈伤组织形成等方面的生理功能，并探讨了不同植物种类和生长发育阶段对乙烯的响应差异。 第七章 其他植物激素与信号分子：茉莉酸、水杨酸、油菜素内酯等 本章将视野扩展到除了五大激素之外的其他重要植物激素和信号分子。详细介绍了茉莉酸（JA）在植物防御反应、伤口愈合和雄性不育等方面的作用；水杨酸（SA）在诱导系统获得抗性（SAR）以及植物抗病中的关键作用；油菜素内酯（BRs）在细胞伸长、分化、开花以及抗逆等方面的多重功能。此外，还初步介绍了生长素-乙烯相互作用、生长素-赤霉素相互作用等激素协同调控机制，以及一些新兴的信号分子如系统素、氨基酸衍生物等在植物生长发育中的潜在作用。 第八章 植物生长调控物质的生物合成与代谢 本章从更宏观的视角，系统梳理了植物生长调控物质的共同生物合成前体和途径。详细探讨了萜类代谢、氨基酸代谢、脂肪酸代谢等基础代谢途径如何为不同植物激素的合成提供原材料。同时，介绍了植物生长调控物质在合成后如何通过糖基化、氨基酸化等修饰过程来调节其活性和稳定性。此外，还深入分析了植物生长调控物质的降解和失活机制，以及这些过程如何受到环境因子和基因调控的影响，从而精确控制激素的水平和功能。 第九章 植物生长调控物质的信号转导机制 本章对植物生长调控物质的信号转导机制进行系统性的总结和归纳。通过对比不同激素信号通路中的关键组分（如受体、激酶、转录因子），揭示了植物激素信号转导的共性和特异性。重点强调了泛素-蛋白酶体系统在激素信号通路中的重要作用，如对负调控因子TIR1/AFB、Della、NRP等蛋白的降解。此外，还探讨了激素信号与其他信号通路（如光信号、胁迫信号）的交叉与整合，以及如何形成复杂精密的信号网络来响应环境变化。 第十章 植物生长调控物质在作物产量形成中的应用 本章重点探讨植物生长调控物质在提高作物产量方面的实际应用。通过列举具体的作物案例，如使用赤霉素处理葡萄以增大果实，使用生长素促进插条生根，使用细胞分裂素延缓蔬菜衰老以延长收获期，以及使用乙烯利促进果实成熟等。分析了不同激素的施用浓度、施用时期和施用方法对作物产量和品质的影响，并讨论了如何根据作物种类和生长阶段优化激素应用策略。 第十一章 植物生长调控物质在改善作物品质中的应用 本章关注植物生长调控物质在提升作物品质方面的作用。通过实例说明，如使用油菜素内酯提高谷物和蔬菜的营养品质，使用生长素促进花芽分化从而提高观赏植物的观赏价值，使用细胞分裂素提高叶菜类蔬菜的叶绿素含量和口感，以及使用乙烯利控制果实成熟度以获得最佳的风味和口感。探讨了激素对作物糖分、维生素、风味物质、色素以及细胞壁结构等品质性状的影响。 第十二章 植物生长调控物质在增强作物抗逆性中的应用 本章聚焦植物生长调控物质在提高作物对环境胁迫抵抗能力方面的应用。详细介绍了脱落酸在诱导植物抗旱、抗寒、抗盐碱等方面的作用，并探讨了如何通过外源施用或基因调控来增强植物的抗逆性。此外，还介绍了茉莉酸和水杨酸在诱导植物抗虫、抗病方面的应用，以及其他激素在提高植物对高温、低温、光照异常等非生物和生物胁迫下的适应能力。 第十三章 植物生长调控物质与可持续农业 本章从更宏观的角度，探讨植物生长调控物质在推动可持续农业发展中的作用。分析了如何通过合理应用植物生长调控物质，减少化学农药的使用（如通过增强植物自身抗性），提高养分利用效率，减少水分蒸发，延长农产品保鲜期，从而降低农业生产对环境的负面影响。同时，也强调了科学合理使用植物生长调控物质的重要性，避免过度使用和不当使用带来的潜在风险。 第十四章 植物生长调控物质的合成技术与制剂开发 本章将重点转向植物生长调控物质的生产和应用技术。介绍了当前主要的植物生长调控物质化学合成方法，以及生物合成（如微生物发酵）技术的最新进展。深入探讨了不同剂型（如水剂、粉剂、颗粒剂、缓释剂）的开发，以及如何根据不同的应用场景和作物需求，设计和选择合适的制剂。强调了制剂的稳定性和有效性对于实际应用效果的重要性。 第十五章 植物生长调控物质的研究进展与展望 本章对植物生长调控物质领域的研究现状进行总结，并对未来的发展趋势进行展望。包括近年来在激素作用的分子机制、信号通路、基因调控网络方面的重大发现。展望了基因组学、转录组学、蛋白质组学等多组学技术在揭示激素调控网络中的应用，以及合成生物学在设计和改造植物生长调控物质合成途径中的潜力。最后，强调了加强跨学科合作，深入挖掘植物生长调控物质的潜能，以应对全球粮食安全和环境挑战。 本书内容丰富，逻辑清晰，理论与实践相结合，旨在为植物生理学、作物遗传育种、植物保护以及园艺学等相关领域的科研人员、教学工作者和生产实践者提供一本系统、权威的参考书，并为推动我国现代农业的发展贡献力量。
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