植物生理學

緒論

一、植物生理學的研究內容及主要任務
什麼是植物生理學（plant physiology）？絕大部分中文版的《植物生理學》教材認為，植物生理學是研究植物生命活動規律的科學。這個定義雖然簡潔，但不夠全面。當今的植物生理學除了研究植物本身的生命活動規律之外，研究其對環境的反應也日趨重要。因此，植物生理學應定義為：研究植物生命活動規律及其對環境反應的科學。
具體地說，植物生理學是研究植物生命週期中各生長發育時期的變化規律及在遺傳和外界環境因子的影響下，植物內在的物質代謝、能量轉化、訊息傳導、形態發生等生理機制的變化，以及最終由此導致的植物在時間、空間上有序的生長和發育規律的科學。植物如何從外界獲取水分和礦物營養，如何把太陽能轉化為貯存在糖類物質中的化學能，再把這些化學能轉化為植物生命活動所用的能量（ATP）及如何運輸有機物到需要部位。在代謝的基礎上和激素（植物荷爾蒙）的控制下，植物如何從種子萌發、幼苗生長到成年開花、結實直至新一代種子的形成和衰老等一系列的有序變化過程。在這些代謝和發育的過程中，植物如何感受外界訊息，這些訊息在體內如何傳遞，如何引起生理反應，以及在逆境條件下植物又如何適應和生存等，這些都是植物生理學的研究內容。植物界包括低等植物和高等植物，其中與人類生產、生活關係最密切的是高等植物，所以植物生理學的主要研究的對象是高等植物。

植物生理學的任務顯然不只是局限於認識和解釋植物內在生命活動的基本規律，更重要的是要能掌握和運用植物與環境的關係來正確地做為改造作物生產的基礎，分析、研究並解決生產中的問題。植物生理學作為與作物生產有關的專業基礎課，對導引植物生產具有重大意義。例如，農業生產中，經常要促控植物生長，調節某些器官的發育，就必須對植物生長大週期、植物生長相關性，以及激素和環境調節等有較深認識，才能做到事半功倍。植物基因轉殖因工程已被認為是今後培育具有高產量、優質及抗逆境植物新品種的重要途徑，弄清楚基因在代謝中的作用，選擇對植物代謝和生長發育有利的基因，將成為轉基因能否在生產上成功應用的關鍵。二十一世紀，人類面臨糧食危機、能源危機和環境汙染等重大威脅，能源植物、植物修復等新領域的開闢也將成為植物生理學研究的重要課題。因此，植物生理學中的相關知識，將成為人們改造自然，保護自然和利用自然的重要手段。

緒論

一、植物生理學的研究內容及主要任務
什麼是植物生理學（plant physiology）？絕大部分中文版的《植物生理學》教材認為，植物生理學是研究植物生命活動規律的科學。這個定義雖然簡潔，但不夠全面。當今的植物生理學除了研究植物本身的生命活動規律之外，研究其對環境的反應也日趨重要。因此，植物生理學應定義為：研究植物生命活動規律及其對環境反應的科學。
具體地說，植物生理學是研究植物生命週期中各生長發育時期的變化規律及在遺傳和外界環境因子的影響下，植物內在的物質代謝、能量轉化、訊息傳導、形態發生等...

王自存 校閱序

植物生理學是關於植物個體的生命現象是如何運行的科學知識。由於生物科學相關領域的迅速進展，植物生理學的得以內容不斷充實增長，目前的植物生理學涵蓋了植物化學、植物形態、植物生態、分子生物、細胞學等相關領域；因此，適合的教課書對植物生理學的教學頗為重要。目前國內用於教學的植物生理學課本常是以原文書為主，Hopkins 的Introduction to Plant Physiology 適用於大學部，而Taiz & Zeiger 的Plant Physiology 則是國內外大學及研究所廣泛使用的標準教材；後者之內容及章節安排不斷更新，目前已出版至第6版（2016）。但是，國內的老師們在上課時絕大多數時間必然是以中文在授課，因此以中文撰寫的課本對對於國內學生的學習或教師的上課應是很有幫助工具。本書「植物生理學」源自浙江大學蔣德安教授主編的植物生理學第二版（2011），是目前中在國大陸流通的眾多植物生理學課本中內容比較理想的版本；它的章節安排與其他版本類似，但內容比較深入。本書省去了對於基礎植物學及生物化學部分的介紹，專注於植物生理學的重要領域，既有一般生理代謝說明，也包含比較近期的發展，如各項生理在分子層次的進展與作用機制的介紹。
在近期的資訊方面，大量採用了Buchanan 等人（2000）的Biochemistry & Molecular Biology of Plants 以及Taiz & Zeiger（2006）的Plant Physiology [4th ed] 二本重要課本中的圖表作為內容。另外，大陸版的植物生理學課本與國外原文版本有一個明顯不同的地方，就是它們既是基礎植物生理學，也可視為農園藝作物生理學，課文中的討論與例子都是農學相關的作物，有些章在最後會加上一節與農業實務操作有關的內容;因此，對於國內農學相關科系的老師及學生來說，這是一本更接近所學的實用植物生理學。
由於海峽兩岸在一些學術專用語存在差異，在教課書的習慣文字與用語方面也不盡相同，加上由簡體字轉為繁體字的過程，會出現亂碼或不同義的字；因此需對全文從頭至尾進行校閱，做一些必要的修改與補充，期使課文內容能夠符合國內教學上的需求。另為了配合國內經常以原文書為教材的習慣，對於課文中提到的專用術語以及生化名詞都儘量加註原文，以利於老師的教學與學生的學習。在專用術語與生化名詞的中譯方面，本書的依據如下，先是由常用的原文教課書確認該名詞的英文原文，再從國家教育研究院的「雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網」查看是否有統一的用語；如果國內目前尚欠缺共同的譯名，則會沿用原書的譯名，有時亦會加入括號將其他譯名作為附註；在生化名詞方面，是以北京科學出版社出版的瞿禮嘉等譯（2004）：布坎南、格魯依森姆、瓊斯編著《植物生物化學與分子生物學》的中譯名作為參考。
國內大專院校有許多科系的所學都與植物有關，植物學是生命科學領域的核心，在農學領域中有許多科系都以植物的利用作為專業的重心；所以植物生理學是許多大學生及研究生在學習階段的核心基礎課目。本書的內容可作為大學部的教課書以及研究所的參考書。此外，也適合作為農業試驗研究人員自我進修以及幫助年輕農友吸取植物生理新知的參考工具。
由於個人能力有限，書中可能尚有錯誤未及修正之處，敬請讀者批評指正。

王自存 校閱序

植物生理學是關於植物個體的生命現象是如何運行的科學知識。由於生物科學相關領域的迅速進展，植物生理學的得以內容不斷充實增長，目前的植物生理學涵蓋了植物化學、植物形態、植物生態、分子生物、細胞學等相關領域；因此，適合的教課書對植物生理學的教學頗為重要。目前國內用於教學的植物生理學課本常是以原文書為主，Hopkins 的Introduction to Plant Physiology 適用於大學部，而Taiz & Zeiger 的Plant Physiology 則是國內外大學及研究所廣泛使用的標準教材；後者之內容及章節安排不斷更新，目前已出版至第6版...

■緒論
■第一章 植物的水分生理
第一節 水分在植物生命活動中的作用　
第二節 植物細胞的吸水原理　
第三節 植物根系的吸水　
第四節 蒸散作用　
第五節 植物體內水分的運輸　
第六節 合理灌溉的生理基礎　

■第二章 植物的礦物營養
第一節 植物的必需元素　
第二節 植物細胞對礦物元素的吸收　
第三節 植物對礦物元素的吸收　
第四節 氮同化
第五節 礦物元素在植物體內的運輸　
第六節 合理施肥的生理基礎　

■第三章 植物的光合作用
第一節 光合作用的意義　
第二節 葉綠體及其色素　
第三節 光合作用的光反應　
第四節 光合作用的碳同化　
第五節 光呼吸　
第六節 光合作用的影響因素　
第七節 光合作用與農林業生產

■第四章 植物的呼吸作用　
第一節 植物呼吸代謝途徑及其生理意義　
第二節 粒線體的呼吸電子傳遞和氧化磷酸化　
第三節 呼吸作用的指標及影響因素　
第四節 呼吸原理在植物生產中的應用　

■第五章 同化物的運輸與分配　
第一節 植物體內同化物的運輸　
第二節 同化物的裝入和卸出　
第三節 同化物的配置和分配　
第四節 影響同化物運輸與分配的外部因素　

■第六章 植物激素　
第一節 生長素　
第二節 赤黴素　
第三節 細胞分裂素　
第四節 脫落酸　
第五節 乙烯　
第六節 油菜素內酯　
第七節 其他天然的植物生長物質　
第八節 植物激素間的相互關係　
第九節 植物生長調節劑及應用

■第七章 植物的生長生理　
第一節 生長、分化和發育的概念　
第二節 植物細胞的發育及調節　
第三節 植物的生長　
第四節 光敏色素和光形態建成　
第五節 植物的運動　

■第八章 植物的生殖生理　
第一節 幼年期　
第二節 春化作用　
第三節 光周期　
第四節 花器官的形成和控制　
第五節 受精生理　
第六節 種子與果實的發育　
第七節 種子的休眠　

■第九章 植物的衰老生理　
第一節 植物的衰老進程　
第二節 植物衰老的機制與調節　
第三節 器官脫落及其機制
　第四節 環境因素對衰老和脫落的影響

■第十章 植物的逆境生理　
第一節 植物對逆境的生理適應　
第二節 植物對水分逆境的適應性　
第三節 植物對溫度逆境的適應性　
第四節 植物對鹽脅迫的適應性　
第五節 環境汙染與植物的適應性　
第六節 植物對生物逆境的適應性

■第十一章 植物次生代謝
第一節 植物次生代謝物的概念　
第二節 萜類化合物　
第三節 酚類化合物　
第四節 植物含氮化合物　
第五節 植物次生代謝工程　

■索引

■緒論
■第一章 植物的水分生理
第一節 水分在植物生命活動中的作用　
第二節 植物細胞的吸水原理　
第三節 植物根系的吸水　
第四節 蒸散作用　
第五節 植物體內水分的運輸　
第六節 合理灌溉的生理基礎　

■第二章 植物的礦物營養
第一節 植物的必需元素　
第二節 植物細胞對礦物元素的吸收　
第三節 植物對礦物元素的吸收　
第四節 氮同化
第五節 礦物元素在植物體內的運輸　
第六節 合理施肥的生理基礎　

■第三章 植物的光合作用
第一節 光合作用的意義　
第二節 葉綠體及其...