植物生理學

植物生理學是研究植物生命功能的學科，內容廣泛，是提升農業生產質量必要的學理基礎。近三十多年來，因為高科技精密儀器以及分子遺傳技術的普遍應用，使植物生理學知識的進展日以千里。本書編排的內容，能讓學子了解植物體之生長發育的內在變化和對環境適應的基本機制，奠定未來研究進修的基礎；各章節中所引例的相關農業問題，亦能縮短學理認知與實務應用的差距，誘發學子探討植物生命之活動規律和適應環境潛能的學習意願。

審校者簡介
王淑美
國立台灣大學生命科學系副教授

前言
本教材自1958年至2008年共出版了8版（「文革」前2版，「文革」後6版）。第5
版和第6版分別被列入普通高等教育「十五」和「十一五」國家級規劃教材，第6
版2009年被評為教育部普通高等教育精品教材。本教材供大學本科生用，立足於
闡明植物生理學基本概念、基本原理和植物生命活動基本規律，聯繫生產實際和
生活實際，內容精簡扼要，易於自學。

第7版各篇章安排有所改動，主要變動如下：第一篇改稱「水分和礦物營養」，包
括水分生理和礦物營養等2章。第二篇改稱「物質代謝和能量轉換」，包括光合作
用、呼吸作用、同化物運輸和次級代謝物等4章。第三篇名稱依舊為「植物的生長
和發育」，但原來的光形態建成一章改為一節，合併於生長生理一章中。各章名
稱依舊為細胞信息傳導、生長物質、生長生理、生殖生理、成熟和衰老生理及抗
性生理。
與第6版相比，各章具體修訂的內容如下：
緒論　概述近30年來植物生理學研究發展。
水分生理　新增土壤中的水分，改寫氣孔運動的機理。
礦物營養　改寫離子跨膜運輸，增加植物吸收礦物元素的特點。
光合作用　改寫原初反應。修訂PSⅡ和PSⅠ的電子傳遞，修訂、和CAM植物光合特
性比較。
呼吸作用　改寫電子傳遞途徑，修訂呼吸過程中能量儲存和利用。
同化物運輸　補充篩管分子特徵和溶質種類，改寫韌皮部裝載和卸出過程。
次級代謝物　改寫初級代謝和次級代謝，修訂次級代謝的應用。
細胞信息傳導　修訂信息傳導的模式圖，增補雙元系統示意圖、受體激酶介導的
跨膜信息傳導示意圖。增加蛋白質降解在信息傳導中的作用以及泛素蛋白酶體途
徑示意圖。
生長物質　修訂細胞分裂素通式及幾種天然細胞分裂素的結構圖，修訂油菜素固
醇類和植物多激素。
生長生理　修訂第五節植物的光形態建成。
生殖生理　各節安排有所改動，第一節依舊；第 二節成花誘導，包括春化作用和
光周期現象；第三節花原基和花器官原基的形成，包括花發育的信息傳導網路；
第四節受精生理。
抗性生理　改寫活性氧在植物細胞中的危害及作用，增加抗性生理的分子機理，
補充了與中國農業生產實際聯繫的內容。

為增強教學適用性和反映學科發展，第7版將選讀內容用標示；增設窗口，介紹拓
展專題，擴充讀者視野。此外，我們曾於2006年編寫出版《植物生理學學習指導
》（王小菁等，高等教育出版社），與本教材第5版配套，為本科生提供自學輔導
。根據高等教育出版社的建議，我們將與第7版配套的學習指導教材放在與主教材
配套的數位課程中，該數位課程包括各章要點提示、術語解釋、典型例題、精選
習題、思考與討論、拓展學習、推薦閱讀材料、自測習題及參考答案等內容。數
位課程是對主教材內容的有力拓展和補充，供學有餘力的學生選用。
本教材雖經仔細修改，錯誤之處仍在所難免，希望讀者多多指教。

潘瑞熾
2012年3月於華南師範大學

審校序
植物生理學是一門以物理、化學和遺傳學原理闡明植物生命功能特性的學科，涵
蓋內容極為寬廣，包含植物生命各階段之基因表現的調控、形態發生和代謝功能
的變化，以及對環境因子的感測和適應潛能的表現等機制的知識，是掌握與提升
農業生產的重要學術依據。惟面對龐大的植物生理學相關研究文獻，如何取捨資
料來編寫適用於大學院校植物生理學課程的教材，實在不是一件容易的事。中共
潘瑞熾教授等學者衡量現代植物生理學範疇和農業生產者應具備的基礎知識，編
輯了這本植物生理學，提供高等師範學院生物科系的教學教材，讓學子於學習後
，能了解植物個體生長發育的內在變化規律，同時也具備有指導和引發中學生學
習興趣的學識與能力。書中時而提示出農業生產上遭遇之問題背後的原理，增加
學習者對書中知識的具體感覺，可縮短抽象學術與實際應用的疏離感，啟發了學
子探討植物生命之活動規律和適應環境潛能的學習意願。

審校本書過程時，為求合乎國內讀者的習慣，除了保留國內既無一定譯詞且對岸
譯意甚佳的專用名詞外，更動了部份原書的慣用名詞，同時在描述性慣用語句方
面也做了某個程度的修改。惟書中偶有刻意引述中共學者早期的研究發現，國內
讀者較不熟悉，會有標榜之聯想；再者因對岸側重學術服務產業的思維和實務應
用，在植物生長調節等章節中，強調使用低成本人工合成的生長調節劑對於農業
生產的貢獻，而未及農產品安全問題，讀者學習時宜謹慎。對有心走植物生理學
學術研究的學子，學習本書時，如再參閱Taiz和Zeiger（2010）所編的「Plant
Physiology」以及國際期刊的相關文獻，當可奠立更扎實的學術底子。

與目前國內大學常用的Taiz和Zeiger所編的植物生理學相比較，本書圖解數量較
少且採用黑白圖片是不爭的缺點。但是，由於中文敘述對國內讀者來說仍是易懂
易讀，確實有助於植物生理學教育的普及，而且如上所述，本書常述及相關農業
生產問題的原理，此編寫方式可使植物生理學的教學獲得更好的學習效果。因此
，就內容和編排而言，本書仍是相當適合國內大學院校農林專業教學使用，更可
做為中學教師和相關領域的科技工作者自學進修的參考書籍。

學海廣闊，個人疏淺，書中難免有錯誤疏漏之處，尚祈讀者不吝指正批評。

王淑美
國立台灣大學生命科學系副教授
2013年8月 于 台大生科館

緒　論
一、植物生理學的定義、內容和任務
二、植物生理學的產生和發展
三、植物生理學的展望
小結
複習

第一篇　水分和礦物營養

第一章　植物的水分生理
第一節　植物對水分的需要
一、植物的含水量
二、植物體內水分存在的狀態
三、水分在植物生命活動中的作用
第二節　植物細胞對水分的吸收
一、水分跨膜運輸的途徑
二、水分跨膜運輸的原理
三、細胞間的水分移動
第三節　根系吸水和水分向上運輸
一、土壤中的水分
二、根系吸水
三、水分向上運輸
第四節　蒸散作用
一、蒸散作用的生理意義、部位和指標
二、氣孔蒸散
三、影響蒸散作用的因素
第五節　合理灌溉的生理基礎
一、作物的需水規律
二、合理灌溉的指標
三、節水灌溉的方法
小結
複習

第二章　植物的礦物營養
第一節　植物必需的礦質元素
一、植物體內的元素
二、植物必需的礦物元素的確定
三、植物必需礦物元素的生理作用
四、作物缺乏必需礦物元素的診斷方法
第二節　細胞對礦物元素的吸收
一、生物膜
二、離子的跨膜運輸
第三節　植物體對礦物元素的吸收
一、植物吸收礦物元素的特點
二、根部對土壤中礦物元素的吸收
三、影響根部吸收礦物元素的條件
四、葉片對礦物元素的吸收
第四節　礦物元素的運輸和利用
一、礦物元素運輸的形式
二、礦物元素運輸的途徑
三、礦物元素在植物體內的利用
第五節　植物對氮、硫、磷的同化
一、氮的同化
二、硫酸鹽的同化
三、磷酸鹽的同化
第六節　合理施肥的生理基礎
一、作物的需肥規律
二、合理追肥的指標
三、發揮肥效的措施
小結
複習

第二篇　物質代謝和能量轉換

第三章　植物的光合作用
第一節　光合作用的重要性
第二節　葉綠體及其色素
一、葉綠體的結構和成分
二、光合色素的化學特性
三、光合色素的光學特性
四、葉綠素的合成及降解
第三節　光合作用過程
一、初級反應
二、電子傳遞和光合磷酸化
三、碳同化
第四節　、與CAM植物的光合特性比較
一、葉片結構
二、生理特性
第五節　光呼吸
一、光呼吸的途徑
二、光呼吸的生理功能
第六節　影響光合作用的因素
一、外界條件對光合速率的影響
二、內在因子對光合速率的影響
第七節　植物對光能的利用
一、植物的光能利用率
二、提高光能利用率的途徑
小結
複習

第四章　植物的呼吸作用
第一節　呼吸作用概念和生理意義
一、呼吸作用的概念
二、呼吸作用的生理意義
第二節　呼吸代謝途徑
一、糖解作用
二、發酵作用
三、三羧酸循環
四、磷酸五碳糖途徑
第三節　電子傳遞與氧化磷酸化作用
一、電子傳遞鏈
二、氧化磷酸化
三、末端氧化
第四節　呼吸過程中能量的貯存和利用
一、貯存能量
二、利用能量
三、光合作用和呼吸作用的關係
第五節　呼吸作用的調節和控制
一、巴斯德效應和糖解作用的調節
二、三羧酸循環的調節
三、腺甘酸能荷的調節
第六節　呼吸作用的指標及影響因素
一、呼吸作用的指標
二、內在因子對呼吸速率的影響
三、環境因子對呼吸速率的影響
第七節　呼吸作用與農業生產
一、呼吸作用與作物栽培
二、呼作用與糧食貯藏
三、呼吸作用與蔬果貯藏
小結
複習

第五章　植物同化物的運輸
第一節　同化物運輸的途徑
一、運輸途徑和方向
二、運輸的速率和汁液成分
第二節　韌皮部裝載
一、質外體途徑裝載
二、共質體途徑裝載
第三節　韌皮部卸載
一、同化物卸載途徑
二、依賴代謝進入庫容細胞
第四節　韌皮部運輸的機制
一、壓力流假說
二、胞質泵動假說
三、收縮蛋白假說
第五節　同化物的分布
一、配置
二、分配
小結
複習

第六章　植物的次級代謝物
第一節　初級代謝和次級代謝
第二節　帖類
一、　帖類的種類
二、　帖類的生合成
三、　帖類的功能
第三節　酚類
一、酚類的種類
二、酚類的生合成
三、簡單酚類
四、木質素
五、類黃酮類
六、鞣質
第四節　含氮次級化合物
一、生物鹼
二、含氰
三、芥子油
第五節　次級代謝物的生物技術應用
一、花色改良育種
二、改良農作物品質及提高抗逆性
三、藥用植物的快速繁殖
小結
複習

第三篇　植物的生長和發育

第七章　細胞信息傳導
第一節　信號與受體結合
一、信號
二、受體
第二節　跨膜信號轉換
一、雙元系統
二、受體激
第三節　細胞內信息傳導形成網絡
一、二級信使
二、蛋白質的可逆性磷酸化
三、蛋白降解
小結
複習

第八章　植物生長物質
第一節　生長素類
一、生長素的種類和化學結構
二、生長素在植物體內的分布和運輸
三、生長素生合成和降解
四、生長素的信息傳導途徑
五、生長素的生理作用和應用
第二節　赤黴素類
一、赤黴素的結構和種類
二、赤黴素的分布和運輸
三、赤黴素的生合成與代謝
四、赤黴素的信息傳導途徑
五、赤黴素的生理作用和應用
第三節　細胞分裂素類
一、細胞分裂素的種類和化學結構
二、細胞分裂素的分布和運輸
三、細胞分裂素的生合成和代謝
四、細胞分裂素的信息傳導途徑
五、細胞分裂素的生理作用
第四節　乙烯
一、乙烯的分布、生合成和代謝
二、乙烯的信息傳導途徑
三、乙烯的生理作用和應用
第五節　離（層）酸
一、離（層）酸的化學結構和分布
二、離（層）酸的生合成、代謝和運輸
三、離（層）酸的信息傳導途徑
四、離（層）酸的生理作用
第六節　其他天然的植物生長物質
一、油菜素甾醇類
二、水楊酸
三、茉莉酸
四、多胺
第七節　植物生長調節劑
一、植物生長促進劑
二、植物生長抑制劑
三、植物生長延緩劑
小結
複習

第九章　植物的生長生理
第一節　種子萌發生理
一、種子萌發的生理生化變化
二、種子的壽命
第二節　細胞生長生理
一、細胞分裂生理
二、細胞伸長生理
三、細胞分化生理
第三節　植物營養器官生長
一、 營養器官的生長特性
二、影響營養器官生長的條件
第四節　植物生長的相關性
一、根和地上部的相關性
二、主莖和側枝的相關性
三、營養生長和生殖生長的相關性
第五節　植物的光形態發生
一、光敏素的發現和特性
二、光敏素的分布與生理作用
三、光敏素的作用機理
四、藍光和紫外光反應
第六節　植物的運動
一、向性運動
二、感性運動
三、生理時鐘
小結
複習

第十章　植物的生殖生理
第一節　幼年期
一、幼年期的特徵
二、提早成熟
第二節　成花誘導
一、春化作用
二、光周期現象
第三節　花原基和花器原基的形成
一、花原基的形成
二、花器原基的形成
三、影響花器形成的因子
四、植物性別的分化
第四節　受精生理
一、花粉的成分、壽命和貯存
二、柱頭的活力
三、外在環境條件對授粉的影響
四、花粉萌發和花粉管伸長
五、受精後雌蕊的代謝變化
六、自交不親和性
小結
複習

第十一章　植物的成熟和衰老生理
第一節　種子成熟生理
一、主要有機物的變化
二、其他生理變化
三、環境因子對種子成熟和化學成分的影響
第二節　果實成熟生理
一、果實的生長
二、呼吸躍變
三、肉質果實成熟時的色、香、味變化
四、果實成熟時植物激素的變化
第三節　植物休眠的生理
一、種子休眠的原因和破除
二、延存器官休眠的打破和延長
第四節　植物衰老的生理
一、衰老時的生理生化變化
二、影響衰老的因子
三、植物衰老的原因
第五節　程式性細胞死亡
一、程式性細胞死亡發生的種類
二、程式性細胞死亡的特徵
三、程式性細胞死亡機理
第六節　植物器官的脫落
一、 環境因子對脫落的影響
二、脫落時細胞構造及生化變化
三、脫落與植物激素
小結
複習

第十二章　植物的抗性生理
第一節　抗性生理通論
一、逆境對植物的傷害
二、植物對逆境的適應
第二節　植物的抗冷性
一、寒害過程的生理生化變化
二、寒害的機制
三、影響寒害的內在和環境因子
第三節　植物的抗凍性
一、植物對凍害的生理適應
二、凍害的機制
三、內外因子對植物抗凍性的影響
第四節　植物的抗熱性
一、高溫對植物的危害
二、熱休克蛋白
三、內外因子對耐熱性的影響
第五節　植物的抗旱性
一、乾旱對植物的傷害
二、作物抗旱性的形態和生理特徵
三、提高作物抗旱性的措施
第六節　植物的抗澇性
一、澇害對植物的傷害
二、植物對澇害的適應
第七節　植物的抗鹽性
一、鹽逆境對植物的傷害
二、植物對鹽逆境的適應
第八節　植物的抗病性
一、病原微生物對作物的傷害
二、作物對病原微生物的抵抗
小結
複習
參考文獻
索引