目錄
譯者的話
前言
致謝
1起源
1.1 地球、細(xì)胞和光合作用 2
地球在46億年前形成 2
光合作用存約35億年前演化出來 4
產(chǎn)氧光合作用在22億年前廣泛存在 5
光合作用藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)生富氧的大氣 6
地球上早期的生命在缺乏臭氧保護(hù)的大氣中演化 6
1.2 真核細(xì)胞 7
光合真核生物從兩種內(nèi)共生作用中產(chǎn)生 7
幾類光合生物體是從產(chǎn)生質(zhì)體的內(nèi)共生作用中衍生而來 9
化行證據(jù)表明真核生物在27億年前形成，多細(xì)胞生物在12.5 億年前形成 9
動物和藻類在早寒武紀(jì)的多樣化 12
1.3 陸地植物 13
綠色植物為單起源 13
陸地植物可能由與輪藻近緣的植物衍生而來 14
信息框1-1 在親緣關(guān)系和演化方面DNA能夠告訴我們什么 15
小型化石說明早期的陸地植物出現(xiàn)存中奧陶紀(jì)（約4.75億年前） 16
志留紀(jì)和泥盆紀(jì)期間植物多樣性的增加 17
孢子囊的數(shù)目可以把最早的陸地植物和它們衍生的后代區(qū)別開來 18
植物大小的增長伴隨著維管系統(tǒng)的演化 19
一些最早的維管植物和現(xiàn)在的石松類有親緣關(guān)系 21
木賊、真蕨以及種子植物是從4億年前泥盆紀(jì)早期的一類無葉植物中產(chǎn)生的 23
真蕨和木賊類演化于泥甕紀(jì) 25
隨著陸生植物的早期演化，其化學(xué)成分和細(xì)胞復(fù)雜性增加 25
大氣中CO2和O2水平取決于此合作用和碳掩埋的速率 26
陸生植物的演化在一定程度上造成了4.5 億年前大氣CO2含量開始下降 27
古生代中期大氣CO2含量的下降是大葉片演化的驅(qū)動力 29
1.4 種子植物 30
種子包含受精產(chǎn)生的遺傳物質(zhì)，并且被孢子體發(fā)育而來的組織所包被 31
種子植物起源于泥盆紀(jì)，且在2.9 億～2.5 億年前的二疊紀(jì)蓬勃發(fā)展 32
泥盆紀(jì)孢子體世代開始在陸生植物的生活史中占主導(dǎo)地位 33
至今有5類種了植物生存在地球上 37
1.5 被子植物 37
被子植物出現(xiàn)在1.3 5億年前早白堊紀(jì)的化石中 37
被了植物起源于熱帶，隨后擴(kuò)散到高緯度地區(qū) 38
無油樟是所有現(xiàn)存被子植物的姐妹類群 39
真雙子葉植物通過花粉孔的數(shù)目區(qū)別于其他有花植物 41
最早的被子植物花器官形態(tài)小，由很多部分組成 42
單子葉植物是一個單系類群 43
禾本科起源于6000萬年前，但在較晚期開始分化 45
2基因組 49
2.1 核基因組：染色體 50
2.2 染色體DNA 51
著絲粒與端粒中存在特殊的DNA重復(fù)序列 51
核基因可以轉(zhuǎn)錄成幾種類型的RNA 53
植物的染色體組含有多種可移動的遺傳因子 55
2.3 核基因的涮節(jié) 58
調(diào)控序列和轉(zhuǎn)錄因子控制基因轉(zhuǎn)錄發(fā)生的位置及時間 59
信息框2-1 由轉(zhuǎn)錄因子完成的聯(lián)合調(diào)控 62
基因的活性可以通過染色質(zhì)DNA和蛋白質(zhì)的化學(xué)變化進(jìn)行調(diào)控 65
染色質(zhì)修飾可以通過細(xì)胞分裂遺傳下去 67
基因動能也在RNA水平受到調(diào)控 69
調(diào)節(jié)件小RNA控制mRNA的功能 70
小RNA能夠指導(dǎo)在特定DNA的序列上進(jìn)行染色質(zhì)修飾 73
2.4 基因組序列 74
擬南芥基因組是第一個被全部測序的植物基因組 74
分析基因組序列鑒定單個基因 74
測序結(jié)果顯示，擬南芥基因組具有與動物基斟組類似的復(fù)雜性，但其中又有很大比例的植物特有基因 75
植物基因組的比較揭示出它們之間保守和分歧的特征 77
大多數(shù)被了植物存演化歷程中都經(jīng)歷過基因組加倍 78
通過重復(fù)和分化，基因能夠獲得新的功能 79
在親緣關(guān)系很近的植物物種中，基因排列的順序是保守的 82
2.5 基因組和生物技木 84
突變基因可以通過與已知分子標(biāo)記的共分離結(jié)果定位在基因組中 84
由DNA插入引起突變的基㈥可以通過檢測插入序列來定位 85
基因可在DNA水平直接通過篩選突變體獲得，而不依賴于表型 87
RNA干涉也是敲除基因功能的一種方法 88
多基因遺傳可通過繪制數(shù)量性狀基因座(QTL)圖譜進(jìn)行分析 88
基因組測序促進(jìn)了新技木的發(fā)展，使得大們可以同時觀測多個基因的活性 89
2.6 細(xì)胞質(zhì)基因組 91
質(zhì)體和線粒體由被吞大其他細(xì)胞中的細(xì)菌演化而來 91
細(xì)胞器基因不遵循孟德爾遺傳定律 92
質(zhì)體和線粒體的基因組在演化過程中不斷被簡化 92
細(xì)胞器中的大多數(shù)多肽由核基因組編碼并定位于細(xì)胞器 93
質(zhì)體DNA的復(fù)制和重組并不與細(xì)胞分裂緊密偶聯(lián) 94
質(zhì)體和真細(xì)菌中基因表達(dá)具有相同的特征 95
質(zhì)體中含有兩種不同的RNA聚合酶 95
轉(zhuǎn)錄后加工對于調(diào)控質(zhì)體基因的表達(dá)十分重要 97
細(xì)胞器轉(zhuǎn)錄物經(jīng)過RNA編輯 98
翻譯后加工可維持多亞基復(fù)合體中核編碼與質(zhì)體編碼的組分的正確比例 98
質(zhì)體基因表達(dá)的發(fā)育調(diào)控也包括質(zhì)體與細(xì)胞核之間的信號通路 98
3 細(xì)胞 103
3.1 細(xì)胞周期 105
細(xì)胞周期各個階段的轉(zhuǎn)換由一套復(fù)雜的機(jī)制來調(diào)控 106
信息框3-1 細(xì)胞核 108
植物細(xì)胞周期受發(fā)育和環(huán)境調(diào)控 112
許多分化中的細(xì)胞進(jìn)行核內(nèi)復(fù)制：沒有核分裂和細(xì)胞分裂的DNA復(fù)制 112
3.2 細(xì)胞分裂 116
細(xì)胞分裂中細(xì)胞組分隨細(xì)胞骨架遷移 117
信息框3-2細(xì)胞骨架 117
早前期帶發(fā)生在即將形成新細(xì)胞壁的位置 118
復(fù)制后的姐妹染色單體在紡錘體微管牽引下分離 120
微管指引確定新細(xì)胞壁合成的成膜體形成 121
囊泡將原料從高爾基體運(yùn)送到新形成的細(xì)胞壁 126
減數(shù)分裂是產(chǎn)生單倍體細(xì)胞和遺傳多樣性的一種特殊細(xì)胞分裂 128
3.3 細(xì)胞器 132
質(zhì)體和線粒體的復(fù)制獨立于細(xì)胞分裂 134
質(zhì)體和線粒體的生物合成與多種蛋白質(zhì)的翻譯后轉(zhuǎn)入相關(guān) 136
內(nèi)膜系統(tǒng)將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞表面和液泡中 139
細(xì)胞器存細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)動依賴肌動蛋白微絲 145
3.4 初生細(xì)胞壁 146
細(xì)胞壁基質(zhì)由果膠和半纖維素組成 148
纖維素是在細(xì)胞板形成后的細(xì)胞表面合成的 149
細(xì)胞壁的糖類組分相互作用形成堅韌而有彈性的結(jié)構(gòu) 151
糖蛋白和酶在細(xì)胞壁中具有重要功能 153
胞間連絲在細(xì)胞間形成通道 155
3.5 細(xì)胞膨大和細(xì)胞形態(tài) 158
質(zhì)膜性質(zhì)決定細(xì)胞組成并調(diào)控細(xì)胞和外界環(huán)境之間的相互作用 158
質(zhì)子的跨膜運(yùn)輸形成電勢和質(zhì)子勢來驅(qū)動其他運(yùn)輸過程 159
水孔蛋白介導(dǎo)水分的跨膜運(yùn)動 160
細(xì)胞膨大是中溶質(zhì)涌大液泡所驅(qū)動的 162
液泡是儲存物質(zhì)和隔離物質(zhì)的場所 166
相互協(xié)調(diào)的離子轉(zhuǎn)運(yùn)和水分運(yùn)動驅(qū)動氣孔開啟 167
細(xì)胞膨大的方向由細(xì)胞皮層中的微管來決定 170
細(xì)胞膨大時肌動蛋白絲引導(dǎo)新物質(zhì)添加到細(xì)胞表面 173
在根毛細(xì)胞和花粉管細(xì)胞中，細(xì)胞膨大位于細(xì)胞頂端 173
3.6 次生細(xì)胞壁和角質(zhì)層 176
次生細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和成分隨著細(xì)胞類型的改變而改變 177
木質(zhì)素是很多次生細(xì)胞壁的主要組成成分 178
木質(zhì)化是木質(zhì)導(dǎo)管和管胞細(xì)胞的特征 182
木材由維管組織次生生長形成 183
角質(zhì)層形成植物地上部分的疏水屏障 187
4 新陳代謝 193
4.1 代謝通路的調(diào)控 194
區(qū)室化提高了代謝多樣性的可能 194
代謝過程受酶活性的協(xié)調(diào)和控制 196
4.2 碳的同化：光合作用 199
碳通過卡爾文循環(huán)被吸收 201
葉綠體類囊體上的光俘獲過程為碳的同化提供能量 202
葉綠素分子捕獲光能并將其轉(zhuǎn)移至反應(yīng)中心 204
反應(yīng)中心間的電子傳遞使NADP+被還原并建立了跨類囊體膜的質(zhì)子梯度 205
倍息框4-1 光 206
質(zhì)子梯度通過ATP合酶復(fù)合體驅(qū)動ATP的合成 211
通過調(diào)控光捕獲過程使過量激發(fā)能的耗散達(dá)到最大 214
碳的同化和能量供應(yīng)受到卡爾文循環(huán)酶的協(xié)調(diào) 215
蔗糖的合成受光合作用以及植物非光合部分對碳需求的嚴(yán)格調(diào)控 218
淀粉的合成使得光合作用在蔗糖合成受限時也能保持在較高水平 224
4.3 光呼吸作用 226
Rubisco可以用O2代替CO2作為底物 226
光呼吸機(jī)制在葉片碳和氮利用方面的影響 229
C4植物通過濃縮CO2來消除光呼吸作用 231
4.4 蔗糖的運(yùn)輸 239
蔗糖通過韌皮部運(yùn)送到植物非光合作用部位 239
韌皮部的裝載可能是質(zhì)外體裝載或共質(zhì)體裝載 239
蔗糖從韌皮部卸載的途徑取決于植物器官的種類 243
葉片提供的吸收物和植物其他地方的需求是一致的 245
4.5 非光合作用的能量和前體的合成 247
蔗糖和己糖磷酸之間的相互轉(zhuǎn)換靈敏地調(diào)節(jié)蔗糖代謝 247
糖酵解和戊糖磷酸氧化途徑產(chǎn)生還原力、ATP和生物合成途徑前體物質(zhì) 249
二羧酸循環(huán)和線粒體電子傳遞鏈?zhǔn)欠枪夂献饔眉?xì)胞的ATP的主要來源 252
蔗糖在“代謝骨架”途徑中的分配是相當(dāng)靈活的，與細(xì)胞的功能相關(guān) 261
4.6 碳的儲存 262
糖在液泡中的儲存 263
淀粉顆粒是由一些小家族淀粉合酶和淀粉分支酶合成的半品狀結(jié)構(gòu) 264
淀粉降解的途徑取決于植物器官的類型 269
一些植物儲存可溶的果糖多聚體面非淀粉 270
儲存性脂肪由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的脂肪酸合成 272
儲存脂類中脂肪酸的組分因物種而異 276
通過β氧化和糖異生作用將三酰甘油轉(zhuǎn)變?yōu)樘?281
蔗糖可能作為決定碳儲存程度的信號 281
4.7 質(zhì)體代謝 285
質(zhì)體通過代謝物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與細(xì)胞質(zhì)交換特定代謝物 286
脂肪酸通過質(zhì)體中的酶復(fù)合體合成 288
細(xì)胞中通過與“真核”途徑不同的“原核”途徑進(jìn)行質(zhì)體內(nèi)膜脂質(zhì)的合成 292
萜類化合物的合成存質(zhì)體和胞質(zhì)內(nèi)途徑不同而產(chǎn)生不同的產(chǎn)物 295
葉綠素和亞鐵血紅素的前體四吡咯是在質(zhì)體中合成的 301
4.8 氮同化 303
植物包含幾種類型的硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，受不同信號的調(diào)節(jié) 304
硝酸鹽還原酶受不同水平的調(diào)節(jié) 306
氨基酸生物合成部分受到反饋調(diào)節(jié) 310
氮以氨基酸和特定儲存蛋白的形式被儲存 318
4.9 磷、硫和鐵的同化 321
磷的供給量是植物生長的一個主要限制因素 324
硫以硫酸鹽的形式被吸收，然后還原為硫化物同化到半胱氨酸中 326
鐵吸收需要特別的機(jī)制來提高其在土壤中的溶解性 328
4.10水分和礦物質(zhì)的運(yùn)輸 332
水從土壤中轉(zhuǎn)移到葉片，在此處以蒸騰作用形式散失 332
水分從根到葉片是通過液壓的機(jī)制達(dá)到的 333
植物中礦物質(zhì)營養(yǎng)物的運(yùn)輸同時涉及木質(zhì)部和韌皮部 335
5 發(fā)育 341
5.1 植物發(fā)育綜述 341
動物和植物中多細(xì)胞性是獨立演化的 344
團(tuán)藻是一種簡單的系統(tǒng)，可以用于研究多細(xì)胞性的遺傳基礎(chǔ) 345
5.2 胚胎和種子的發(fā)育 347
在Fucus胚胎中頂端基部對稱軸建立的外源信號 347
在Fucus的胚胎中細(xì)胞壁對細(xì)胞命運(yùn)的決定有指向作用 349
高等植物中的胚胎發(fā)育發(fā)生在種子內(nèi)部 350
胚胎細(xì)胞的位置決定它們的命運(yùn) 352
信息框5-1 純系分析 352
生長素運(yùn)輸?shù)鞍椎牟粩鄻O化參與介導(dǎo)胚胎中基極的形成 354
胚根與下胚軸中的徑向細(xì)胞模式由SCARECROW和SHOOT ROOT轉(zhuǎn)錄因子決定 355
胚胎中建立頂端-基部財稱軸以及徑向模式所需的信號分子同樣也用于根分生組織的定 358
莖頂端分生組織的建市是循序漸進(jìn)的，而且不依賴于根分生組織 359
胚乳發(fā)育與胚胎發(fā)育同步進(jìn)行 361
產(chǎn)生胚乳的細(xì)胞分裂存受精之前一直受到抑制 361
在胚與胚乳發(fā)育成熟之后，種子往往進(jìn)入休眠期 362
5.3 根的發(fā)育 364
植物的根至少獨立演化了兩次 364
根中的幾個區(qū)域含有處于連續(xù)分化階段的細(xì)胞 365
擬南芥的根細(xì)胞組成簡單 366
信息框5-2 動、植物中的干細(xì)胞 367
根中細(xì)胞的命運(yùn)由它的位置決定 367
遺傳分析進(jìn)一步確認(rèn)了細(xì)胞位置決定細(xì)胞類型的推斷 368
側(cè)根的發(fā)育需要生長素 369
5.4 莖的發(fā)育 371
莖頂端分生組織的細(xì)胞在徑向區(qū)域和同心層內(nèi)的排列是有序的 372
分生組織新增的細(xì)胞數(shù)目始終弓形成新器官的細(xì)胞數(shù)目相平衡 375
器官原基是以一種重復(fù)的模式從分生組織的側(cè)翼發(fā)生的 378
基因表達(dá)的改變早于原基也現(xiàn) 380
在葉片發(fā)育的過程中，復(fù)葉的發(fā)育與分生組織的表達(dá)有火聯(lián) 380
葉片的成型依賴于有序的細(xì)胞分裂以及之后的細(xì)胞擴(kuò)張和分化 381
在發(fā)育早期，葉原基的不同區(qū)域獲得不同的命運(yùn) 382
特定的基因調(diào)控葉片兩面的差異 384
側(cè)生生長需要葉片的背而和腹面之間的分界 386
葉片通過調(diào)控細(xì)胞分裂和細(xì)胞擴(kuò)展來達(dá)到其最終的形狀和大小 387
葉片的生長伴隨有日趨復(fù)雜、精細(xì)的維管系統(tǒng)的發(fā)育，這個過程受到生長素運(yùn)輸?shù)目刂?389
細(xì)胞間的通信以及定向的細(xì)胞分裂控制了葉片中特化細(xì)胞類型所處的位置 391
葉的衰老是一個活躍的過程：能夠在葉片的生命末期從葉片中回收養(yǎng)分 393
分枝起源于側(cè)生分生組織，而側(cè)生分生組織的生長受到頂端分生組織的影響 395
節(jié)間的生長通過細(xì)胞分裂和細(xì)胞伸長來完成，而日．受到赤霉素的控制 397
一層分生組織細(xì)胞產(chǎn)生維管組織，并引起莖的次生加厚 399
5.5 從營養(yǎng)生長到生殖生長 400
被子植物的生殖結(jié)構(gòu)是由花和花序分生組織產(chǎn)生的 401
花分生組織的發(fā)育是由一個保守的調(diào)控基因來啟動的 402
LEAFY類的表達(dá)模式?jīng)Q定了花序的構(gòu)造 402
花在外觀上差異很大，但其基本結(jié)構(gòu)是由高度保守的基因來控制形成的 405
在花器官特征的ABC模型中．每種類型的器官都由一種特定的同源異型基因的組合決定 407
在被子植物中，花器官特征基因是保守的 411
花器官的不對稱生長產(chǎn)生兩側(cè)對稱的花 412
另外的一些調(diào)控基因控制花器官發(fā)育的晚期階段 413
5.6 從孢子體到配子體 414
雄配子體是花粉粒，它具有一個營養(yǎng)細(xì)胞、雄性配子和一層堅硬的細(xì)胞壁 415
周圍的孢子體組織可以輔助花粉的發(fā)育 417
雌配子體在胚珠中發(fā)育，為雙受精提供配子，從而形成合子和胚乳 419
雌配子體的發(fā)育是與胚珠中孢子體組織的發(fā)育協(xié)調(diào)一致的 420
花粉粒在柱頭上萌發(fā)，形成花粉管并將精細(xì)胞核向胚珠運(yùn)輸 421
花粉管的生長導(dǎo)向受到來自心皮組織的長距離信號以及胚珠的短距離信號的影響 421
植物的某些機(jī)制只允許攜帶特定基㈥的花粉管生長 422
自交不親和性可能是配子體或者孢子體性質(zhì)的．這一點取決于被識別的花粉蛋白的來源 424
被了植物有雙受精現(xiàn)象 424
來自雌、雄配子的基因在受精后的表達(dá)并不是等同的 426
一些植物未受精也可產(chǎn)生種子 428
6 環(huán)境信號 433
6.1 種子萌發(fā) 434
6.2 光和光受體 436
在光照和黑暗條件下，植物的發(fā)育會通過兩種不同模式進(jìn)行 436
探測不同波長光的光受體 437
照射紅光能使無活性的光敏色素轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘男问?438
不同形式的光敏色素發(fā)揮不同的功能 442
光敏色素在避陰反應(yīng)中發(fā)揮作用 445
隱花色素是具有特定和重疊功能的藍(lán)光受體 446
向光素是參與向光性、氣孔張開和葉綠體遷移的藍(lán)光受體 449
一些光受體會響應(yīng)紅光和藍(lán)光 451
生物化學(xué)和遺傳學(xué)的研究可以提供光敏色素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中組分的信息 452
6.3 幼苗發(fā)育 455
乙烯由甲硫氨酸合成而來，其合成途徑受到一個基因家族控制 455
利用遺傳分析鑒定乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的組分 456
乙烯與受體的結(jié)合負(fù)調(diào)控乙烯響應(yīng) 459
CTR1的失活可以使乙烯信號鏈的下游組分被激活 460
乙烯與其他信號途徑的相互作用 460
幼苗的光響應(yīng)在暗下被抑制 461
COP1和COP9信號轉(zhuǎn)導(dǎo)體通過使光形態(tài)建成必需的蛋白質(zhì)脫穩(wěn)定來發(fā)揮功能 462
油菜素類固醇對于暗下光形態(tài)建成的抑制以及植物發(fā)育中的其他重要功能是必需的 464
6.4 開花 468
許多植物的生殖發(fā)育受光周期調(diào)控 470
在光周期控制開花的過程中，光敏色素和隱花色素作為光受體來行使功能 473
晝夜節(jié)律可以控制植物許多基因表達(dá)并影響光周期對開花的控制 473
植物的晝夜節(jié)律來源于輸入的環(huán)境信號、中央振蕩器以及輸出的節(jié)律性應(yīng)答 477
葉片產(chǎn)生的物質(zhì)會促進(jìn)或者抑制開花 480
在擬南芥和水稻中也存在類似的基因參與光周期對開花的控制 484
在許多植物中，春化是中頂端感受進(jìn)而控制開花時間的 489
控制植物開花的遺傳變異對于植物適應(yīng)不同環(huán)境或許是很重要的 491
擬南芥的春化應(yīng)答反應(yīng)包括了FLC基因的組蛋白修飾，F(xiàn)LC基因也受到了自主開花途徑的調(diào)控 492
擬南芥中的光周期和春化途徑共同調(diào)控一小組開花整合基因的轉(zhuǎn)錄 495
6.5 根和莖的生長 496
植物生長受重力刺激的影響 496
平衡石是莖、下胚軸和根的重力感應(yīng)的關(guān)鍵 497
根冠的柱細(xì)胞是正在生長的根感應(yīng)重力的部位 497
內(nèi)胚層細(xì)胞是生長中的莖和下胚軸的再力感應(yīng)位點 498
生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和運(yùn)輸途徑的相關(guān)突變會造成根的向重力性的缺陷 498
側(cè)根伸長的程度與土壤中的養(yǎng)分水平相關(guān) 499
7 環(huán)境脅迫 505
7.1 光脅迫 507
光系統(tǒng)Ⅱ?qū)�過量光照高度敏感 507
強(qiáng)光誘導(dǎo)的非光化學(xué)猝滅是一種防止光氧化的短期保護(hù)機(jī)制 507
維生素E類抗氧化劑也能在光脅迫下保護(hù)PSⅡ 511
光脅迫耐受的植物能快速修復(fù)光系統(tǒng)Ⅱ的光損傷 514
冬季常青樹等植物具有對光脅迫的長期保護(hù)機(jī)制 514
弱光使植物的葉片構(gòu)造、葉綠體結(jié)構(gòu)和排列方向以及生命周期發(fā)生改變 517
紫外輻射損傷DNA和蛋白質(zhì) 521
抵御UV光包括產(chǎn)生特殊的植物代謝物和形態(tài)變化 523
7.2 高溫 524
高溫誘導(dǎo)的熱激蛋白的保護(hù) 526
分子伴侶確保蛋白質(zhì)在任何環(huán)境下都能正確折疊 526
各個熱激蛋白家族存不同物種的高溫脅迫應(yīng)答中起不同作用 527
熱激蛋白的合成受轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控 527
某些植物對高溫脅迫具有發(fā)育上的適應(yīng)性 529
7.3 水分缺乏 530
干旱、鹽堿和低溫會導(dǎo)致水分缺乏 530
植物利用脫落酸作為信號誘導(dǎo)植物對水分缺乏的應(yīng)答 530
植物也利用ABA非依賴的信號途徑響應(yīng)干旱 534
脫落酸通過調(diào)控氣孔開放控制水分流失 535
干旱誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)能夠合成和運(yùn)輸滲透物質(zhì) 535
離子通道和水通道蛋白在響應(yīng)水分脅迫時受到調(diào)控 538
許多植物在干旱脅迫下會采用專有的新陳代謝 538
耐受極端干旱的植物具有改良的糖代謝 542
許多適應(yīng)干旱環(huán)境的植物具有特殊的形態(tài) 543
生活在干旱環(huán)境的植物普遍具有存不缺水時快速的生命周期 548
7.4 鹽脅迫 548
鹽脅迫干擾了水勢和離子分布的穩(wěn)態(tài) 549
鹽脅迫通過ABA依賴和ABA不依賴兩種途徑來傳遞信號 549
適應(yīng)鹽脅迫主要通過鹽的內(nèi)部隔離來實現(xiàn) 550
對鹽脅迫的生理性適應(yīng)包括保衛(wèi)細(xì)胞功能的調(diào)節(jié) 553
適應(yīng)鹽脅迫的形態(tài)包括分泌鹽的毛狀體和囊狀物 554
滲透壓能促進(jìn)一些鹽生植物的生殖過程 557
7.5 冷脅迫 558
低溫足一種與水分缺失相似的環(huán)境脅迫 558
用低溫前處理進(jìn)行馴化可使溫帶植物對冰凍傷害具有抗性 558
低溫會誘導(dǎo)冷調(diào)控因(COR)的表達(dá) 559
CBF1轉(zhuǎn)錄激活子的表達(dá)可濤導(dǎo)COR基因的表達(dá)并實現(xiàn)抗凍 559
低溫的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)引起細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增加 560
冷反應(yīng)中的ABA依賴和ABA不依賴的信號途徑 561
溫暖氣候中的植物對冷更為敏感 561
春化和冷馴化在小麥及其他谷類作物中是緊密相連的過程 563
7.6 缺氧脅迫 563
水澇是引起植物缺氧或無氧脅迫的一種原因 564
缺氧信號是由可誘導(dǎo)ROS瞬時產(chǎn)生的Rop介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來傳遞的 564
無氧條件誘導(dǎo)初級代謝轉(zhuǎn)變 564
在洪澇耐受植物中通氣組織有利于長距離的氧氣運(yùn)輸 567
淹水與其他能夠提高植物存活力的適應(yīng)性發(fā)育過程有火 569
在缺氧條件下植物合成氧結(jié)合蛋白 573
7.7 氧化脅迫 573
酒性氧在正常代謝中產(chǎn)生，但也在多種環(huán)境脅迫條件下積累 573
抗壞血酸代謝在清除活性氧中起核心作用 574
過氧化氫是氧化脅迫的信號 575
抗壞血酸代謝是氧化脅迫應(yīng)答的核心 576
8 與其他生物的相互作用 581
8.1 微生物病原 584
大多數(shù)病原可以歸類為活體營養(yǎng)或死體營養(yǎng) 584
病原通過多種不同途徑進(jìn)入植物 584
病原傳染會導(dǎo)致一系列的病癥 589
許多病原產(chǎn)生影響它們與宿主植物間相互關(guān)系的效應(yīng)分子 591
農(nóng)桿菌將其DNA (T-DNA)轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞來調(diào)節(jié)植物生長并為己所用，這種轉(zhuǎn)化系統(tǒng)已在生物技木中得到應(yīng)用 595
植物可識別一些病原效應(yīng)分子并激活防御機(jī)制 600
一些細(xì)菌avr基因產(chǎn)物可在植物細(xì)胞中起作用 601
真菌和卵菌效應(yīng)分子的功能知之甚少 603
8.2 害蟲和寄生蟲 605
寄生線蟲與寄生植物形成親密關(guān)系 605
昆蟲通過直接取食或輔助傳染病原造成農(nóng)作物大量損失 607
一些植物是植物的病原 608
8.3 病毒和類病毒 609
病毒和類病毒是一類多樣化的復(fù)雜寄生物 609
不同類型的植物病毒有不同的結(jié)構(gòu)和復(fù)制機(jī)制 611
8.4 防御 615
基礎(chǔ)防御機(jī)制是由病原相關(guān)分子模式(PAMP)激活的 616
參與防御的R蛋白和許多其他植物蛋白富含亮氨酸重復(fù)序列 621
R基因編碼參與識別和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的蛋白質(zhì)家族 622
大部分R蛋白不會直接識別病原效應(yīng)分子 623
R基因的多態(tài)性在自然種群中限制了病害 625
R基因在最早期的作物育種中受到選擇 627
植物對毒素不敏感在抵抗死體營養(yǎng)型病原中起重要作用 628
植物合成抗生素物質(zhì)以防御微生物和食草動物 629
抗病性通常與植物細(xì)胞的局域化死亡相關(guān) 636
在系統(tǒng)抗性中，導(dǎo)致細(xì)胞死亡的生物攻擊可以使植物“免疫” 637
傷害和昆蟲取食誘導(dǎo)復(fù)雜的植物防御機(jī)制 641
嚼食類昆蟲引發(fā)植物產(chǎn)生吸引其他昆蟲的揮發(fā)性物質(zhì) 644
RNA沉默在植物抵抗病毒中的重要作用 645
8.5 合作 648
許多植物物種通過動物傳粉 648
共生固氮作用是植物和細(xì)菌間的特化的相互作用 649
菌根真菌與植物的根形成緊密的共生關(guān)系 660
9 馴化和農(nóng)業(yè) 665
9.1 馴化 665
大糞選擇參與的作物馴化 666
五個不同位點等位基因的變化足以說明玉米及其野生祖先玉蜀黍之間的差異 669
玉蜀黍分枝基因表達(dá)的改變在玉米馴化過程中起著重要作用 670
玉蜀黍的穎片結(jié)構(gòu)基因調(diào)控穎片的大小和硬度 671
栽培小麥?zhǔn)嵌啾扼w 672
花椰菜是由分生組織決定基因的突變產(chǎn)生的 673
果實增大出現(xiàn)在番茄的早期馴化小 675
9.2 科學(xué)植物育種 676
作物改良的科學(xué)方法使許多作物的遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生了實質(zhì)性的改變 676
小黑麥?zhǔn)且粋�“合成”的馴化作物 678
抗病是產(chǎn)量的重要決定網(wǎng)子，并且可通過植物育種和作物管理來實現(xiàn) 679
影響果實顏色、成熟和脫落的突變基因已被運(yùn)用于番茄育種工程中 680
存綠色革命中，小麥和水稻矮化突變體的應(yīng)用是作物產(chǎn)量提升的主要原因 681
雜種優(yōu)勢也導(dǎo)致作物產(chǎn)量大幅度提高 683
細(xì)胞質(zhì)雄性不育使得F1代雜交育種更方便 685
9.3 生物技術(shù) 686
農(nóng)桿菌介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)化方法廣泛應(yīng)用于植物轉(zhuǎn)基因工作中 687
基因槍法（粒子轟擊）介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)化是產(chǎn)生轉(zhuǎn)綦因植株的另一種辦法 688
轉(zhuǎn)基因抗除草劑作物有利于控制雜草 688
轉(zhuǎn)入編碼蘇云金芽孢桿菌(Bt)晶體蛋白基因的作物產(chǎn)生了抗蟲性并能提高了產(chǎn)量 689
許多農(nóng)藝性狀都可以通過轉(zhuǎn)基因方法得到改良 690
“綠色未來”：大類與植物之間的可持續(xù)發(fā)展 692