植物生理与发育

引用

Taiz, L., Møller, I. M., Murphy, A., & Zeiger, E. (Eds.). (2023). Plant Physiology and Development (7th ed.). Sinauer Associates; Oxford University Press.

章节概要

第七版共 24 章，约 860 页。出版社介绍说，这是一本面向高年级的植物生物学教材，改进了发育内容在全书中的融合，修订并简化了插图，并新增了一系列有关气候变化的专题框。气孔功能在上一版中独占一章（第10章），本版已分散到其他章节。下面列出各章标题；凡引用某章在线“Web Topics”（网络专题）之处，这些内容出自在线学生资源，而非印刷版正文。

第1–4章：Plant and Cell Architecture（植物与细胞结构）；Cell Walls: Structure, Formation, and Expansion（细胞壁：结构、形成与扩展）；Genome Structure and Gene Expression（基因组结构与基因表达）；Signals and Signal Transduction（信号与信号转导）

开头几章建立植物细胞及其遗传和信号机制：细胞及其细胞器、赋予植物细胞特有生长方式的细胞壁、基因组结构与基因表达，以及信号转导。第1章的在线专题包括模式生物、核孔的核输入与输出，以及囊泡的形成、分裂与融合，第3章的专题则涉及转座子标签、转录组和农杆菌转化。

第5–8章：Water and Plant Cells（水与植物细胞）；Water Balance of Plants（植物的水分平衡）；Mineral Nutrition（矿质营养）；Solute Transport（溶质运输）

水与矿质关系：水势和水进入细胞的移动、整株植物的水分平衡、矿质营养，以及溶质的跨膜运输。在线专题包括计算毛细上升和扩散半时间（第5章）、灌溉与土壤的物理性质（第6章），以及 Goldman 方程和植物细胞中的膜片钳研究（第8章）。

第9–11章：Photosynthesis: The Light Reactions（光合作用：光反应）；Photosynthesis: The Carbon Reactions（光合作用：碳反应）；Photosynthesis: Physiological and Ecological Considerations（光合作用：生理与生态方面的考虑）

光合作用占三章，从光反应经碳反应，再到叶片和整株植物在环境中的表现。在线专题包括分光光度法原理和量子产额（第9章），以及 Rubisco 和光呼吸途径（第10章）。

第12–14章：Translocation in the Phloem（韧皮部运输）；Respiration and Lipid Metabolism（呼吸与脂质代谢）；Assimilation of Inorganic Nutrients（无机营养的同化）

糖在韧皮部中的运输、呼吸与脂质代谢，以及无机营养的同化。第14章的在线专题包括根瘤的发育和固氮的测定。

第15–16章：Abiotic Stress（非生物胁迫）；Signals from Sunlight（来自阳光的信号）

植物如何应对环境胁迫和光信号。第15章附有一个关于保卫细胞中 ABA 信号传递的在线专题，另有专题讨论光敏色素反应（第16章）。

第17–19章：Seed Dormancy, Germination, and Seedling Establishment（种子休眠、萌发与幼苗建成）；Vegetative Growth and Organogenesis: Primary Growth of the Plant Axis（营养生长与器官发生：植物轴的初生生长）；Vegetative Growth and Organogenesis: Branching and Secondary Growth（营养生长与器官发生：分枝与次生生长）

营养体的发育：从种子休眠和萌发到幼苗建成，茎和根的初生生长，然后是分枝和次生生长。在线专题包括第19章的生长素调控分枝模型和反应木。

第20–22章：The Control of Flowering and Floral Development（开花的控制与花的发育）；Sexual Reproduction: From Gametes to Fruits（有性生殖：从配子到果实）；Embryogenesis: The Origin of Plant Architecture（胚胎发生：植物结构的起源）

生殖发育：开花如何受到控制，从配子到果实的有性生殖，以及胚胎发生。在线专题包括控制开花时间的基因以及赤霉素对开花的诱导（第20章）。

第23–24章：Plant Senescence and Developmental Cell Death（植物衰老与发育性细胞死亡）；Biotic Interactions（生物间相互作用）

最后两章讲衰老与程序性细胞死亡，以及植物与其他生物的相互作用。

核心概念

第1–8章：细胞与水

• 水势：描述植物细胞和组织中水的能量状态的量。
• 信号转导：细胞把信号转化为反应的途径。
• 溶质运输：离子和溶质的跨膜移动。

第9–14章：能量与代谢

• 光反应与碳反应：光合作用的两个阶段。
• 韧皮部运输：糖的长距离运输。
• 营养同化：把无机营养纳入有机化合物。

第15–24章：胁迫与发育

• 非生物胁迫：对环境挑战的反应。
• 种子休眠与萌发：从种子到幼苗的转变。
• 开花控制：对开花的环境与遗传调控。
• 衰老与程序性细胞死亡：发育的收尾过程。

评析

优点

• 生理与发育并重。 书名和出版社的描述都表明，发育内容贯穿在生理学各章之中，章节清单也从细胞和代谢过程一路推进到种子生物学、营养生长、开花、胚胎发生和衰老。
• 系统的覆盖。 24 章涵盖细胞结构、水、矿质、运输、光合作用、呼吸、胁迫、光信号、生长、繁殖和生物间相互作用，因此一本书就能支撑一门完整的高年级课程。
• 在线的深度。 学生资源提供每章的网络专题和网络文章、记忆卡片、学习题和参考文献，还有网络附录。这些专题（例如关于卡尔文—本森循环是如何阐明的）把读者带到印刷章节之外。
• 更新后的呈现方式。 出版社说，插图在可能之处作了修订和简化，并增加了与气候变化有关的专题框。

局限

• 篇幅。 约 860 页，本书既是课程教材也是参考书，一学期的课程必须有所取舍。
• 先修要求。 预设读者学过入门生物学和普通化学，代谢各章若有一些生物化学基础会有帮助。
• 没有单独的激素章节。 章节清单中没有专门讲植物激素的一章；从在线专题判断，激素内容分散在有关生长、开花和胁迫的各章中。想要每种激素的集中论述，应查阅索引。
• 气孔功能分散。 出版社说明气孔功能不再单独成章，因此需要到其他章节中寻找。
• 部分材料放在线上。 许多较专门的推导和实例放在网络专题中，而不在印刷书里。

在课程中的定位

在本站的生理学书籍中，Plant Physiology and Development 是唯一以植物为主的教材。Dee Silverthorn 的 Human Physiology: An Integrated Approach、Boron 与 Boulpaep 的 Medical Physiology 以及两本入门的人体解剖与生理学书都讲人体；Richard Hill 等人的 Animal Physiology 是动物方面的比较生理学教材，把功能放在生态和演化背景下讨论。植物这本书与它们有共同话题（膜运输、信号传递、能量代谢），但把这些话题用于有细胞壁、质体、生长方式截然不同的生物。

对于从人体生理学教材转来阅读的读者，信号转导（第4章）、溶质运输（第8章）和能量代谢（第9–13章）各章是自然的桥梁，因为它们讲的是两个领域共有的概念。

如何使用本书

本书预设读者学过入门生物学和普通化学，代谢各章最好有一些生物化学基础。它面向植物生物学及相关领域的高年级本科生。

一个实用的阅读计划：

• 核心： 第1–8章讲细胞、水和运输，然后是第9–11章讲光合作用，这是其余部分的基础。
• 代谢与胁迫： 第12–16章，可按顺序读，也可按兴趣选读。
• 发育： 第17–22章构成从种子到花再到胚胎的序列，最好连在一起读。
• 选读： 讲衰老和生物间相互作用的第23–24章。

使用每章的记忆卡片和学习题，当某章的论证依赖某种方法或实验时，再去读相应的网络专题。由于激素内容分散在各章之中，学习生长、开花和胁迫时，可以通过索引追踪生长素、赤霉素和脱落酸。