植物生理與發育

引用

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

章節概要

第七版共 24 章，約 860 頁。出版社介紹說，這是一本面向高年級的植物生物學教材，改進了發育內容在全書中的融合，修訂並簡化了插圖，並新增了一系列有關氣候變化的專題框。氣孔功能在上一版中獨佔一章（第10章），本版已分散到其他章節。下面列出各章標題；凡引用某章線上「Web Topics」（網路專題）之處，這些內容出自線上學生資源，而非印刷版正文。

第1–4章：Plant and Cell Architecture（植物與細胞結構）；Cell Walls: Structure, Formation, and Expansion（細胞壁：結構、形成與擴充套件）；Genome Structure and Gene Expression（基因組結構與基因表達）；Signals and Signal Transduction（訊號與訊號轉導）

開頭幾章建立植物細胞及其遺傳和訊號機制：細胞及其細胞器、賦予植物細胞特有生長方式的細胞壁、基因組結構與基因表達，以及訊號轉導。第1章的線上專題包括模式生物、核孔的核輸入與輸出，以及囊泡的形成、分裂與融合，第3章的專題則涉及轉位子標籤、轉錄組和農桿菌轉化。

第5–8章：Water and Plant Cells（水與植物細胞）；Water Balance of Plants（植物的水分平衡）；Mineral Nutrition（礦質營養）；Solute Transport（溶質運輸）

水與礦質關係：水勢和水進入細胞的移動、整株植物的水分平衡、礦質營養，以及溶質的跨膜運輸。線上專題包括計算毛細上升和擴散半時間（第5章）、灌溉與土壤的物理性質（第6章），以及 Goldman 方程和植物細胞中的膜片鉗研究（第8章）。

第9–11章：Photosynthesis: The Light Reactions（光合作用：光反應）；Photosynthesis: The Carbon Reactions（光合作用：碳反應）；Photosynthesis: Physiological and Ecological Considerations（光合作用：生理與生態方面的考慮）

光合作用佔三章，從光反應經碳反應，再到葉片和整株植物在環境中的表現。線上專題包括分光光度法原理和量子產額（第9章），以及 Rubisco 和光呼吸途徑（第10章）。

第12–14章：Translocation in the Phloem（韌皮部運輸）；Respiration and Lipid Metabolism（呼吸與脂質代謝）；Assimilation of Inorganic Nutrients（無機營養的同化）

糖在韌皮部中的運輸、呼吸與脂質代謝，以及無機營養的同化。第14章的線上專題包括根瘤的發育和固氮的測定。

第15–16章：Abiotic Stress（非生物脅迫）；Signals from Sunlight（來自陽光的訊號）

植物如何應對環境脅迫和光訊號。第15章附有一個關於保衛細胞中 ABA 訊號傳遞的線上專題，另有專題討論光敏素反應（第16章）。

第17–19章：Seed Dormancy, Germination, and Seedling Establishment（種子休眠、萌發與幼苗建立）；Vegetative Growth and Organogenesis: Primary Growth of the Plant Axis（營養生長與器官發生：植物軸的初生生長）；Vegetative Growth and Organogenesis: Branching and Secondary Growth（營養生長與器官發生：分枝與次生生長）

營養體的發育：從種子休眠和萌發到幼苗建立，莖和根的初生生長，然後是分枝和次生生長。線上專題包括第19章的生長素調控分枝模型和反應木。

第20–22章：The Control of Flowering and Floral Development（開花的控制與花的發育）；Sexual Reproduction: From Gametes to Fruits（有性生殖：從配子到果實）；Embryogenesis: The Origin of Plant Architecture（胚胎發生：植物結構的起源）

生殖發育：開花如何受到控制，從配子到果實的有性生殖，以及胚胎發生。線上專題包括控制開花時間的基因以及激勃素對開花的誘導（第20章）。

第23–24章：Plant Senescence and Developmental Cell Death（植物衰老與發育性細胞死亡）；Biotic Interactions（生物間相互作用）

最後兩章講衰老與程式性細胞死亡，以及植物與其他生物的相互作用。

核心概念

第1–8章：細胞與水

• 水勢：描述植物細胞和組織中水的能量狀態的量。
• 訊號轉導：細胞把訊號轉化為反應的途徑。
• 溶質運輸：離子和溶質的跨膜移動。

第9–14章：能量與代謝

• 光反應與碳反應：光合作用的兩個階段。
• 韌皮部運輸：糖的長距離運輸。
• 營養同化：把無機營養納入有機化合物。

第15–24章：脅迫與發育

• 非生物脅迫：對環境挑戰的反應。
• 種子休眠與萌發：從種子到幼苗的轉變。
• 開花控制：對開花的環境與遺傳調控。
• 衰老與程式性細胞死亡：發育的收尾過程。

評析

優點

• 生理與發育並重。 書名和出版社的描述都表明，發育內容貫穿在生理學各章之中，章節清單也從細胞和代謝過程一路推進到種子生物學、營養生長、開花、胚胎發生和衰老。
• 系統的覆蓋。 24 章涵蓋細胞結構、水、礦質、運輸、光合作用、呼吸、脅迫、光訊號、生長、繁殖和生物間相互作用，因此一本書就能支撐一門完整的高年級課程。
• 線上的深度。 學生資源提供每章的網路專題和網路文章、字卡、學習題和參考文獻，還有網路附錄。這些專題（例如關於卡爾文—本森迴圈是如何闡明的）把讀者帶到印刷章節之外。
• 更新後的呈現方式。 出版社說，插圖在可能之處作了修訂和簡化，並增加了與氣候變化有關的專題框。

侷限

• 篇幅。 約 860 頁，本書既是課程教材也是參考書，一學期的課程必須有所取捨。
• 先修要求。 預設讀者學過入門生物學和普通化學，代謝各章若有一些生物化學基礎會有幫助。
• 沒有單獨的激素章節。 章節清單中沒有專門講植物激素的一章；從線上專題判斷，激素內容分散在有關生長、開花和脅迫的各章中。想要每種激素的集中論述，應查閱索引。
• 氣孔功能分散。 出版社說明氣孔功能不再單獨成章，因此需要到其他章節中尋找。
• 部分材料放線上上。 許多較專門的推導和例項放在網路專題中，而不在印刷書裡。

在課程中的定位

在本站的生理學書籍中，Plant Physiology and Development 是唯一以植物為主的教材。Dee Silverthorn 的 Human Physiology: An Integrated Approach、Boron 與 Boulpaep 的 Medical Physiology 以及兩本入門的人體解剖與生理學書都講人體；Richard Hill 等人的 Animal Physiology 是動物方面的比較生理學教材，把功能放在生態和演化背景下討論。植物這本書與它們有共同話題（膜運輸、訊號傳遞、能量代謝），但把這些話題用於有細胞壁、質體、生長方式截然不同的生物。

對於從人體生理學教材轉來閱讀的讀者，訊號轉導（第4章）、溶質運輸（第8章）和能量代謝（第9–13章）各章是自然的橋樑，因為它們講的是兩個領域共有的概念。

如何使用本書

本書預設讀者學過入門生物學和普通化學，代謝各章最好有一些生物化學基礎。它面向植物生物學及相關領域的高年級大學部學生。

一個實用的閱讀計劃：

• 核心： 第1–8章講細胞、水和運輸，然後是第9–11章講光合作用，這是其餘部分的基礎。
• 代謝與脅迫： 第12–16章，可按順序讀，也可按興趣選讀。
• 發育： 第17–22章構成從種子到花再到胚胎的序列，最好連在一起讀。
• 選讀： 講衰老和生物間相互作用的第23–24章。

使用每章的字卡和學習題，當某章的論證依賴某種方法或實驗時，再去讀相應的網路專題。由於激素內容分散在各章之中，學習生長、開花和脅迫時，可以透過索引追蹤生長素、激勃素和離層酸。