植物生理學(xué)

前言

　　我們非常高興，為《植物生理學(xué)》（Plant Physiology）第十種語(yǔ)言版本中文版寫這篇特殊的序言。中文版的出版是本出版史上一個(gè)真正的劃時(shí)代事件。中國(guó)有世界上20％的人口，而且水稻生產(chǎn)全球第一。水稻既是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，又和常用的經(jīng)典模式植物如擬南芥、煙草和大豆一樣，長(zhǎng)期以來(lái)作為植物科學(xué)研究中的模式系統(tǒng)。除其他專題外，《植物生理學(xué)》包括了水稻的代謝、生理反應(yīng)和生長(zhǎng)發(fā)育的討論，內(nèi)容涵蓋了水稻基因組和在谷物產(chǎn)量形成中光周期及激素的作用。植物生理學(xué)作為一個(gè)研究領(lǐng)域涵蓋了廣泛的分支學(xué)科，包括從生態(tài)學(xué)、進(jìn)化學(xué)和解剖學(xué)層面，到分子生物學(xué)、生物化學(xué)和生物物理學(xué)另一個(gè)層面。植物生理學(xué)家借助于所有這些分支學(xué)科所提供的信息，試圖解決植物生物學(xué)的基本科學(xué)問(wèn)題，以及提高作物的產(chǎn)量。不可避免的現(xiàn)實(shí)是世界上的人口數(shù)目在持續(xù)不斷地增長(zhǎng)，而地球供養(yǎng)急劇膨脹人口的能力卻在不斷縮減。同時(shí)，燃料的使用污染了我們生存環(huán)境，加劇了全球變暖。作為地球上最原初也是最有效的太陽(yáng)能捕獲者，植物是增加世界食物供應(yīng)和發(fā)展替代能源的關(guān)鍵。從來(lái)沒(méi)有像今天這樣，世界迫切需求合適的科學(xué)工具武裝起新一代植物生理學(xué)家，來(lái)解決這些生死攸關(guān)的問(wèn)題?！吨参锷韺W(xué)》這本書一個(gè)最重要的目標(biāo)是為學(xué)生提供這樣的科學(xué)工具，他們需要解決擺在世人面前難以應(yīng)付的農(nóng)業(yè)和環(huán)境挑戰(zhàn)?！吨参锷韺W(xué)》這本書不僅是個(gè)人的勞動(dòng)，更是集眾人所長(zhǎng)，代表了集體的智慧和許多致力于本書的人們的艱苦勞動(dòng)?，F(xiàn)在，在這個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的名單中，河南大學(xué)的宋純鵬教授、復(fù)旦大學(xué)的王學(xué)路教授以及他們同事的名字也將添加進(jìn)來(lái)，通過(guò)他們的謀劃，帶頭完成了目前的中文譯本。翻譯科學(xué)教科書，尤其是像這樣長(zhǎng)篇巨制和富有深度的教科書，是一項(xiàng)極其令人畏懼的艱苦工作，而且需要熟知這兩種語(yǔ)言專業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。我們祝賀宋教授、王教授以及他們的合作者，成功完成了這一宏大的工程。我們希望全中國(guó)大學(xué)和學(xué)院的成千上萬(wàn)的學(xué)生從中受益，并分享他們的勞動(dòng)成果。

內(nèi)容概要

本書英文版（第四版）由國(guó)際著名植物學(xué)家Lincoln Taiz和Eduardo Zeiger等著，Sinauer AssOciates公司出版，是當(dāng)今國(guó)際上植物生物學(xué)領(lǐng)域的重要教科書。全書圍繞植物對(duì)水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，光合作用、呼吸作用等植物體內(nèi)的生化和代謝過(guò)程，以及植物生長(zhǎng)發(fā)育及其調(diào)控3個(gè)單元精心組織內(nèi)容，共計(jì)26章。      本書內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)合理，圖文并茂，反映了植物生理學(xué)領(lǐng)域各個(gè)方向上的研究?jī)?nèi)容和最新進(jìn)展，適用于植物科學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)和研究參考。

作者簡(jiǎn)介

Lincoln Taiz：加利福尼亞大學(xué)圣克魯斯分校生物學(xué)教授，1971年在加利福利亞大學(xué)伯克利分校獲得植物學(xué)博士學(xué)位。多年來(lái)，Taiz博士從事液泡H+- ATPase的結(jié)構(gòu)和功能研究。同時(shí)，他還曾經(jīng)開(kāi)展了植物金屬耐性和生長(zhǎng)素運(yùn)輸中類黃酮和氨肽酶的功能研究。目前從事在向光性和氣孔打開(kāi)

書籍目錄

中文版序許智宏序前言作者簡(jiǎn)介《植物生理學(xué)》（第四版）補(bǔ)充材料說(shuō)明第1章　植物細(xì)胞第2章　能量和酶單元Ⅰ　水和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)　第3章　水和植物細(xì)胞　第4章　植物的水分平衡　第5章　礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)　第6章　溶質(zhì)的運(yùn)輸單元Ⅱ　生化和代謝　第7章　光合作用：光反應(yīng)　第8章　光合作用：碳反應(yīng)　第9章　光合作用：生理和生態(tài)思考　第10章　韌皮部轉(zhuǎn)運(yùn)　第11章　呼吸作用與脂類代謝　第12章　礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的同化　第13章　次生代謝和植物防御反應(yīng)單元Ⅲ　生長(zhǎng)和發(fā)育　第14章　基因表達(dá)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)　第15章　細(xì)胞壁：結(jié)構(gòu)、生物發(fā)生和擴(kuò)展　第16章　生長(zhǎng)和發(fā)育　第17章　光敏色素和光調(diào)控的植物發(fā)育　第18章　藍(lán)光反應(yīng)：氣孔運(yùn)動(dòng)和形態(tài)建成　第19章　生長(zhǎng)素：生長(zhǎng)激素　第20章　赤霉素：植物高度和種子萌發(fā)的調(diào)節(jié)因子　第21章　細(xì)胞分裂素：細(xì)胞分裂的調(diào)節(jié)因子　第22章　乙烯：氣體激素　第23章　脫落酸：種子成熟和抗逆信號(hào)　第24章　油菜素甾醇　第25章　開(kāi)花的控制　第26章　逆境生理名詞索引參考文獻(xiàn)譯后記

章節(jié)摘錄

　　當(dāng)土壤變干燥時(shí)，水分最先從土壤顆粒間隙散失。隨著孔徑越來(lái)越小，空氣水分臨界面的曲率逐漸增大，因此，土壤干燥時(shí)土壤中水分值會(huì)變得很低。例如，r=1μm的曲率（大約是最大黏Ψ土顆粒的大?。┧鶎?duì)應(yīng)的Ψp是-0.15 MPa。隨著空氣-水分交界面退縮到黏土顆粒間較小的縫隙時(shí),ψp值可以很容易地達(dá)到-1～-2 MPa。　　水分在土壤中的運(yùn)動(dòng)方式主要是壓力梯度驅(qū)動(dòng)的水分集流。由于土壤中的水壓主要決定于空氣－水分交界面的曲率，所以水是從含水量高的土壤區(qū)域（含水的空間比較大）流向含水量低的土壤區(qū)域（含水的空間區(qū)域較小，空氣－水分的界面曲率大）。另外，水以氣體形式的擴(kuò)散也在水分的運(yùn)動(dòng)中占有一定比例，這在干燥土壤中是重要的水分運(yùn)動(dòng)方式。　　當(dāng)植物從土壤中吸收水分時(shí)，它們首先將根表面附近的水分耗盡，這樣就降低了根表面附近水的Ψp值，從而與附近高Ψp值的土壤區(qū)域形成了一個(gè)土壤水的靜水壓梯度。由于土壤中含有水的孔隙是連續(xù)的，水沿著這個(gè)壓力梯度順著這些孔道以集流形式運(yùn)輸?shù)礁当砻??！　∷衷谕寥乐械囊苿?dòng)速率取決于兩個(gè)岡素　　土壤的靜水壓梯度大小和土壤導(dǎo)水率（soil hydraulic conduc－tivity）。土壤導(dǎo)水率主要用來(lái)衡量水在土壤中移動(dòng)的難易程度，它因土壤類型和土壤含水量的不同而不同。沙土顆粒間存在大的空隙，有著比較大的導(dǎo)水率，而黏土顆粒問(wèn)的空間小，導(dǎo)水率也小?！　‰S著土壤含水量（也就是水勢(shì)）的降低，導(dǎo)水率也急劇下降（參見(jiàn)Web Topic 4.2）。這種降低主要是由于土壤空隙問(wèn)的水分被空氣取代。當(dāng)某個(gè)土壤孔道的水分被空氣取代后，水分在該孔道內(nèi)的運(yùn)輸受阻，只能通過(guò)其他的孔道。隨著越來(lái)越多的土壤孔道被空氣填滿，水能通過(guò)的孔道越來(lái)越少、越來(lái)越窄，土壤導(dǎo)水率也隨之降低?！　≡诜浅８傻耐寥乐?，水勢(shì)（Ψp）會(huì)降低到永久萎蔫點(diǎn)（permanent wilting point）之下。當(dāng)土壤的水勢(shì)低至這個(gè)點(diǎn)時(shí)，即使植株的全部蒸騰失水停止也無(wú)法恢復(fù)膨壓。這意味著此時(shí)土壤的水勢(shì)（Ψw）比植株的滲透勢(shì)（Ψs）低或相同，植物無(wú)法從土壤中吸收水分。由于不同植物的滲透勢(shì)不同，永久萎蔫點(diǎn)顯然不是土壤的固有特征，而依賴于植物的種類?！　∈账值谋砻娣e也逐漸達(dá)到最大。根毛（root hair）是根表皮細(xì)胞的微觀延伸（microscopic exterlsion），在很大程度上增加了根的表面積，因而增強(qiáng)了根從土壤中吸收離子和水分的能力。生長(zhǎng)4個(gè)月的黑麥（Seecale屬），其根毛表面積占到了根表面積的60％以上（圖5.6）。　　根尖附近的水分更容易進(jìn)入根中。根的成熟區(qū)域往往有外層保護(hù)組織，稱為外皮層或下皮組織，其細(xì)胞壁中含有疏水物質(zhì)，對(duì)水分具有相對(duì)不透過(guò)性。根系統(tǒng)的各部分對(duì)水的滲透性不一樣，盡管乍看起來(lái)是違反直覺(jué)的，但是植物如果依賴根的有效占居土壤新區(qū)域的部分（即非成熟區(qū)）吸收水，從而保證營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在木質(zhì)部中集流運(yùn)輸，那么根的成熟區(qū)域必須被封閉起來(lái)（圖4.3）（Zwie-niecki.et.al.2002）。當(dāng)皮層受損時(shí)，會(huì)在損傷處長(zhǎng)出一個(gè)次生根，可使水分進(jìn)入成熟區(qū)域，但是這部分必須被封閉起來(lái)，避免水從根尖吸收的驅(qū)動(dòng)力“短路”。整個(gè)表面具有相同的可透性　僅靠近根尖的區(qū)域具有可透性圖4.3南瓜根不同位置吸收水的速率（A）。圖表中整個(gè)根表面的水吸收是相同可透性的（B）或在成熟區(qū)域中于木栓質(zhì)的沉積而成為不可透性（C）。當(dāng)根表面等滲時(shí)，隨著水的流入，木質(zhì)部的吸水力被減弱，導(dǎo)致越來(lái)越多的末端區(qū)域被水壓隔離，大多數(shù)水進(jìn)人了根系統(tǒng)頂部附近。而當(dāng)根成熟區(qū)域的可透性降低時(shí)，允許木質(zhì)部的張力延伸到根系統(tǒng)更遠(yuǎn)的地方，從而允許根系統(tǒng)的末梢也可吸收水分。

編輯推薦

　　這本《植物生理學(xué)》是國(guó)際著名的經(jīng)典教材。例如第25章“開(kāi)花的控制”中討論了開(kāi)花素和其它開(kāi)花信號(hào)的研究進(jìn)展。《舊約·傳道書》中的一段文字道出了開(kāi)花的本質(zhì)，隨著日長(zhǎng)的變化而在一年中特定時(shí)間開(kāi)花的現(xiàn)象被稱為“光周期現(xiàn)象”。早在20世紀(jì)30年代前就有人提出一種開(kāi)花激素能從葉片傳送到芽，刺激光周期植物開(kāi)花，這種激素被稱之為開(kāi)花素，在過(guò)去70多年中，盡管人們付出巨大的努力來(lái)鑒定開(kāi)花素，但始終未分離得到開(kāi)花激素?，F(xiàn)在似乎表明這種難以理解的開(kāi)花素可能最終被鑒定出來(lái)。

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