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绪论1

第一节 植物在自然界和人类生活中的意义1

第二节 植物在生物分界中的地位2

一、林奈的两界系统2

二、海克尔的三界系统3

三、魏泰克的四界和五界系统4

四、六界和八界系统5

五、三域系统6

六、中国学者对生物分界的意见7

第三节 植物生物学的研究对象以及学习植物生物学的重要意义8

一、植物生物学及其研究对象8

二、学习植物生物学的目的和意义9

（一）植物生物学是生命科学的重要基础9

（二）植物生物学与国民经济发展和解决人类面临的重大问题关系密切9

第四节 植物科学的发展简史和当代植物科学的发展趋势9

一、描述植物学时期10

二、实验植物学时期10

三、现代植物学时期11

四、中国植物生物学发展的简要回顾12

第五节 学习植物生物学的要求和方法14

思考与探索15

第一章 植物细胞与组织16

第一节 植物细胞的形态与结构16

一、植物细胞的形状与大小17

二、植物细胞的基本结构18

（一）原生质体18

（二）细胞壁32

窗口 细胞壁在植物抗病中的信号转导作用37

（三）后含物38

第二节 植物细胞的增殖39

一、细胞周期39

（一）分裂间期40

（二）分裂期40

（三）细胞周期40

（四）周期性细胞、终端分化细胞和G0期细胞41

二、有丝分裂42

（一）有丝分裂的过程42

（二）染色体与纺锤体45

三、无丝分裂47

四、减数分裂47

（一）减数分裂的过程47

（二）减数分裂发生的时间与产物49

第三节 植物细胞的生长与分化49

一、植物细胞的生长49

二、植物细胞的分化50

（一）植物细胞分化的现象50

（二）细胞分化的本质和影响因素51

三、植物细胞的全能性52

四、细胞的死亡52

第四节 植物组织53

一、组织与器官的概念53

二、植物组织的类型53

（一）分生组织53

（二）成熟组织55

（三）复合组织62

（四）组织系统63

思考与探索63

第二章 植物体的形态结构和发育65

第一节 种子的萌发和营养器官的发生65

一、种子的构造和类型66

（一）胚66

（二）胚乳66

（三）种皮67

二、种子的萌发和幼苗的形成69

（一）种子的寿命和休眠69

（二）幼苗的形成和类型70

第二节 根71

一、根和根系71

二、根尖及其分区72

三、根的初生结构与初生生长74

四、根的次生生长与次生结构79

（一）维管形成层的产生与活动79

（二）木栓形成层的产生与活动80

（三）根的次生结构81

五、根瘤与菌根81

（一）根瘤81

（二）菌根82

窗口 植物根际和根际对话82

六、根的功能84

七、根的变态84

（一）贮藏根85

（二）气生根85

第三节 茎86

一、茎的基本形态86

（一）茎的外形86

（二）芽的类型及构造87

（三）茎的生长习性和分枝88

二、茎尖及其发育89

（一）茎的顶端分生组织89

（二）叶原基和芽原基90

三、茎的解剖结构91

（一）双子叶植物茎的结构特点91

窗口 植物木质部管状分子分化中的细胞程序性死亡100

窗口 植物剥皮再生104

（二）裸子植物茎的结构特点106

（三）单子叶植物茎的结构特点107

四、茎的生理功能108

五、茎的变态108

（一）地上茎的变态108

（二）地下茎的变态109

第四节 叶109

一、叶的形态109

（一）叶的组成109

（二）叶的形态110

二、叶的解剖结构115

（一）被子植物叶的一般结构115

（二）禾本科植物的叶117

（三）裸子植物的叶118

三、叶的发育119

四、叶对不同生境的适应120

（一）旱生植物叶和水生植物叶120

（二）阳地植物叶和阴地植物叶121

五、落叶与离层122

六、叶的生理功能122

七、叶的变态123

第五节 营养器官内部结构上的关系125

思考与探索126

第三章 植物的水分生理和矿质营养128

第一节 植物的水分生理128

一、水的物理化学性质129

（一）水分子的结构和极性129

（二）水是最好的溶剂129

（三）水的热力学特性129

（四）水的表面张力、内聚力和附着力130

二、植物细胞对水分的吸收130

（一）扩散130

（二）集流130

（三）渗透作用和细胞的渗透吸水131

三、植物根系对水分的吸收133

（一）根系吸收水分的主要部位133

（二）根系吸收水分的途径133

（三）根系吸水的方式与动力133

（四）影响根系吸水的主要因素135

四、蒸腾作用136

（一）蒸腾作用的概念和生理意义136

（二）蒸腾作用的部位、方式和指标136

（三）气孔蒸腾的机制和影响因素137

五、植物体内水分的运输140

（一）水分运输的途径140

（二）水分沿导管或管胞上升运输的动力和机制140

第二节 植物的矿质营养141

一、植物必需的矿质元素141

（一）植物必需的矿质元素及其划分方法141

（二）植物必需矿质元素的主要生理作用和缺素症状143

二、植物细胞对矿质元素的吸收147

（一）通道运输147

（二）载体运输147

（三）泵运输148

（四）胞饮作用149

三、植物对矿质元素的吸收和运输150

（一）根系吸收矿质元素的部位150

（二）土壤中养分向根表的运移150

（三）根系吸收矿质养分的过程150

（四）根系吸收矿质元素的特点151

（五）影响根系吸收矿质元素的条件152

（六）植物的叶片营养153

四、矿质元素在植物体内的运输和分配154

（一）矿质元素的运输形式154

（二）矿质元素的分配154

五、植物对氮、硫、磷的同化155

（一）氮的同化155

（二）生物固氮158

（三）硫的同化158

（四）磷酸根的同化159

窗口 植物根系铵态氮吸收的分子机制159

思考与探索160

第四章 光合作用162

第一节 引论162

第二节 叶绿体和光合色素163

一、叶绿体163

二、光合色素163

（一）光合色素的种类163

（二）光合色素的基本结构164

（三）光合色素的光化学特性166

第三节 光合作用过程（Ⅰ）：光反应168

一、光能的吸收和传递168

二、光合电子传递体169

（一）两个光系统及其功能171

（二）细胞色素b6f复合体174

三、光合电子传递174

（一）光合电子传递的过程175

（二）光合电子传递的方式175

四、光合磷酸化175

（一）ATP合酶175

（二）ATP合成机制176

第四节 光合作用过程（Ⅱ）：碳反应177

一、C3途径——卡尔文循环177

（一）羧化反应178

（二）还原反应178

（三）RuBP再生179

（四）卡尔文循环的能量利用效率179

（五）卡尔文循环的调控179

二、C4途径181

（一）C4植物181

（二）C4光合碳代谢过程182

（三）C4途径的调节183

（四）C4途径的生理特点183

三、景天酸代谢途径183

四、光合作用的产物184

第五节 光呼吸186

一、光呼吸代谢186

二、光呼吸的生物学功能187

三、C3、C4与CAM植物的光合特性比较188

（一）三类植物的光合特性188

（二）植物富集CO2的机制189

第六节 环境因素对光合作用的影响190

一、光合速率190

二、影响光合速率的环境因素190

（一）光照190

（二）CO2191

（三）温度191

（四）水分和矿质元素192

三、植物的光能利用率192

窗口 光合作用研究的意义和一些进展192

思考与探索194

第五章 植物的繁殖196

第一节 花196

一、花的组成与基本结构196

（一）花柄和花托196

（二）萼片197

（三）花瓣197

（四）雄蕊197

（五）雌蕊198

二、花各部分结构的多样性及其演化201

（一）花部数目的变化201

（二）排列方式的变化201

（三）对称性的变化201

（四）花托形态与子房位置的变化201

三、花序202

（一）无限花序202

（二）有限花序203

四、禾本科植物的花204

五、花的发育204

窗口 ABC模型的建立与发展205

第二节 花药的发育与雄配子体的形成208

一、花药的发育209

二、小孢子的产生211

三、花粉（雄配子体）的发育212

四、成熟花粉的结构与功能214

五、雄性不育216

第三节 胚珠与胚囊（雌配子体）的发育217

一、胚珠的结构与类型217

二、大孢子的发生与胚囊的发育218

三、成熟胚囊的结构220

第四节 传粉与受精222

一、传粉222

（一）传粉的方式222

（二）传粉的媒介223

窗口 传粉生物学研究进展223

二、受精作用225

（一）花粉粒在柱头上的萌发225

（二）花粉管在雌蕊组织中的生长225

（三）花粉管到达胚珠进入胚囊226

窗口 显花植物自交不亲和性分子机制研究进展227

（四）双受精230

窗口 精卵识别231

第五节 种子的形成233

一、胚的发育233

（一）双子叶植物胚的发育233

（二）单子叶植物胚的发育235

二、胚乳236

（一）核型胚乳236

（二）细胞型胚乳237

（三）沼生目型胚乳237

三、种皮的形成239

四、无融合生殖与多胚现象239

（一）减数胚囊的无融合生殖240

（二）未减数胚囊的无融合生殖240

（三）不定胚240

（四）多胚现象240

第六节 果实241

一、果实的结构与发育241

二、果实的类型242

（一）根据果实的来源分类242

（二）根据心皮与花部的关系分类242

（三）根据果实成熟时果皮的性质分类242

三、果实和种子植物的传播245

（一）以果实自身的机械力量传播245

（二）适应人及动物的传播246

（三）适应风力的传播246

（四）适应水力的传播246

第七节 被子植物的生活史246

思考与探索247

第六章 植物的生长发育及其调控249

第一节 植物激素对生长发育的调控249

一、生长素类250

（一）生长素的生理作用250

（二）生长素的极性运输252

（三）生长素的作用机制252

二、赤霉素和细胞分裂素255

（一）赤霉素255

（二）细胞分裂素256

三、脱落酸和乙烯258

（一）脱落酸258

（二）乙烯259

四、激素间的相互作用260

窗口 乙烯作用机制的研究进展261

第二节 植物的营养生长及其调控262

一、种子萌发262

（一）种子的休眠262

（二）种子萌发的条件和生理变化263

二、植物的生长和运动264

（一）周期性265

（二）相关性266

（三）植物的运动268

第三节 光和温度对植物生长的影响270

一、光270

（一）光对生长的抑制作用271

（二）光对组织分化的促进作用271

二、温度271

第四节 植物的生殖生长及其调控273

一、低温和花的诱导273

二、光周期和花的诱导274

（一）光周期反应的类型274

（二）光周期诱导275

（三）光暗交替的重要性277

（四）红光和远红光的可逆现象278

三、光受体278

（一）光敏色素279

（二）光敏色素的作用280

（三）蓝光受体281

第五节 植物的成熟、衰老及其调控281

一、种子的成熟及调控281

二、果实的成熟及调控282

三、植物的衰老及调控284

第六节 植物生长发育中基因的表达与调控284

窗口 模式植物拟南芥285

思考与探索287

第七章 生物多样性和植物的分类及命名288

第一节 生物多样性的含义和重要性288

第二节 植物的分类291

一、植物分类的方法291

（一）人为的分类方法291

（二）自然的分类方法292

二、植物分类的基本单位和阶层系统292

第三节 植物命名法294

第四节 植物界的基本类群295

思考与探索296

第八章 原核藻类（Prokaryotic algae）297

第一节 原核生物与原核藻类297

第二节 蓝藻门（Cyanophyta）298

一、主要特征298

（一）蓝藻的形态298

（二）蓝藻的细胞结构298

（三）异形胞300

（四）蓝藻的繁殖方式302

（五）蓝藻的生境和分布302

窗口 蓝藻异形胞形成的分子机制的研究进展302

二、分类和常见代表种类303

（一）颤藻属（Oscillatoria）303

（二）念珠藻属（Nostoc）304

（三）鱼腥藻属（Anabaena）304

（四）微囊藻属（Microcystis）304

三、经济价值和在自然界中的作用306

窗口 蓝藻基因工程研究307

第三节 原绿生物（Prochlorophytes）308

思考与探索310

第九章 真核藻类（Eukaryotic algae）311

第一节 真核藻类概述311

一、形态结构311

二、细胞结构312

窗口 真核藻类光合器的亚显微结构312

三、生殖结构314

四、鞭毛和眼点314

五、繁殖316

（一）营养繁殖316

（二）无性生殖316

（三）有性生殖316

六、真核藻类的生活史317

（一）合子减数分裂317

（二）配子减数分裂317

（三）孢子减数分裂317

七、生境与分布317

第二节 真核藻类的主要门及其分门的依据318

第三节 绿藻门（Chlorophyta）和轮藻门（Charophyta）321

一、绿藻门321

（一）主要特征321

（二）常见代表种类321

窗口 衣藻与叶绿体基因工程研究323

二、轮藻门327

第四节 硅藻门（Bacillariophyta）328

一、主要特征328

二、常见代表种类330

第五节 褐藻门（Phaeophyta）331

一、主要特征331

二、常见代表种类332

第六节 红藻门（Rhodophyta）335

一、主要特征335

二、常见代表种类335

（一）紫菜属（Porphyra）336

窗口 紫菜生活史研究简史和进展337

（二）江蓠［Gracilaria verrucosa(Huds.)Paperfuss］339

第七节 真核藻类在水生生态系统中的地位及其经济价值341

一、真核藻类是水生生态系统中的初级生产者341

二、赤潮与水华341

三、水质监测和水质净化343

四、真核藻类的经济价值343

（一）食用343

（二）药用344

（三）工业原料344

（四）生态价值345

窗口 应用微藻生产生物柴油345

思考与探索346

第十章 苔藓植物（Bryophyte）347

第一节 苔藓植物的主要特征347

一、植物体的形态结构347

（一）配子体347

（二）孢子体348

窗口 苔藓植物配子体和孢子体光合作用的比较研究349

二、有性生殖器官和生殖过程350

三、生活史350

四、分布与生境351

第二节 分类概况和代表植物351

一、分类概况351

二、主要代表植物352

（一）葫芦藓（Funaria hygrometrica Hedw.）352

（二）地钱（Marchantia polymorpha L.）354

（三）角苔属（Anthoceros）357

第三节 苔藓植物的经济价值358

窗口 苔藓植物在大气污染监测中的应用359

思考与探索360

第十一章 蕨类植物（Pteridophyte）362

第一节 蕨类植物的主要特征362

一、孢子体362

（一）形态和营养器官362

（二）维管组织364

（三）中柱364

（四）孢子囊和孢子365

窗口 蕨类植物木质部中管状分子研究现状366

二、配子体367

（一）配子体的形态和营养方式367

（二）有性生殖器官和受精367

三、生活史368

四、生境和分布368

第二节 蕨类植物的分类系统和主要代表植物368

一、蕨类植物的分类系统368

窗口 蕨类植物分子系统学研究和蕨类植物大分类群的界定370

二、蕨类植物的主要代表植物371

（一）石松属（Lycopodium）371

（二）卷柏属（Selaginella）372

（三）问荆（Equisetum arvense L.）373

（四）蕨［Pteridium aquilinum(L.)Kuhn var. latiusculum(Desv.)Underw.］374

第三节 蕨类植物的经济价值379

一、药用379

二、食用379

三、指示植物379

（一）土壤指示蕨类379

（二）气候指示蕨类379

（三）矿物指示蕨类379

四、工、农业和生态修复上的用途379

（一）工业上的用途379

（二）农业上的用途380

（三）重金属超富集植物及其在污染环境修复中的应用380

五、观赏价值380

六、科学研究上的价值380

窗口 顶枝学说和陆生植物叶的起源380

思考与探索383

第十二章 裸子植物（Gymnosperm）384

第一节 裸子植物的主要特征384

一、孢子体发达384

二、具有裸露的胚珠384

三、孢子叶聚生成球花385

四、配子体退化，寄生在孢子体上385

五、形成花粉管，受精作用不再受水的限制385

六、具有多胚现象385

第二节 裸子植物的生活史386

一、孢子体和球花386

二、雄配子体386

三、雌配子体388

四、传粉和受精388

五、胚胎发育和成熟388

（一）原胚阶段389

（二）胚胎选择阶段389

（三）胚的组织分化和成熟阶段390

（四）种子的形成阶段390

窗口 裸子植物的双受精392

第三节 裸子植物的分类和常见科属代表394

一、苏铁纲（Cycadopsida）394

苏铁科（Cycadaceae）394

二、银杏纲（Ginkgopsida）395

银杏科（Ginkgoaceae）395

三、松杉纲（Coniferopsida）397

（一）松科（Pinaceae）397

（二）杉科（Taxodiaceae）397

（三）柏科（Cupressaceae）400

（四）其他代表种类401

四、买麻藤纲（倪藤纲）（Gnetopsida）［盖子植物纲（Chlamydospermopsida）］402

（一）麻黄科（Ephedraceae）402

（二）买麻藤科（Gnetaceae）403

第四节 裸子植物的经济价值404

一、林业生产中的作用404

二、工业上的应用405

三、食用和药用405

四、观赏和庭院绿化405

思考与探索405

第十三章 被子植物（Angiosperm）406

第一节 被子植物的主要特征406

一、具有真正的花406

二、具有雌蕊，形成果实406

三、具有双受精现象407

四、孢子体进一步发达和分化407

五、配子体进一步退化407

第二节 被子植物的分类原则和演化趋向407

第三节 被子植物分类的依据409

一、形态学资料409

二、细胞学资料409

三、化学资料409

四、分子生物学资料410

五、超微结构和微形态学资料411

第四节 花程式、花图式和检索表411

一、花程式411

二、花图式412

三、检索表412

（一）定距检索表413

（二）平行检索表413

第五节 被子植物的分类414

一、双子叶植物纲（Dicotyledoneae）415

（一）木兰科（Magnoliaceae）415

（二）毛茛科（Ranunculaceae）415

（三）桑科（Moraceae）417

（四）壳斗科（Fagaceae）418

（五）石竹科（Caryophyllaceae）420

（六）锦葵科（Malvaceae）421

（七）葫芦科（Cucurbitaceae）422

（八）杨柳科（Salicaceae）423

（九）十字花科（Cruciferae,Brassicaceae）423

（十）蔷薇科（Rosaceae）424

（十一）蝶形花科（Fabaceae,Papilionaceae）427

（十二）大戟科（Euphorbiaceae）428

（十三）葡萄科（Vitaceae,Ampelidaceae）428

（十四）芸香科（Rutaceae）429

（十五）伞形科（Umbelliferae,Apiaceae）430

（十六）茄科（Solanaceae）431

（十七）唇形科（Lamiaceae,Labiatae）432

（十八）桔梗科（Campanulaceae）433

（十九）菊科（Asteraceae,Compositae）434

二、单子叶植物纲（Monocotyledoneae）436

（一）泽泻科（Alismataceae）437

（二）棕榈科（Areacaceae,Palmae）438

（三）禾本科（Gramineae,Poaceae）439

（四）姜科（Zingiberaceae）441

（五）百合科（Liliaceae）442

（六）兰科（Orchidaceae）443

第六节 被子植物的分类系统概要445

一、恩格勒系统445

二、哈钦松系统445

三、塔赫他间系统446

四、克朗奎斯特系统446

五、APG系统447

窗口 分支系统学简介448

思考与探索449

第十四章 植物的进化和系统发育450

第一节 植物进化的证据450

一、化石的证据450

二、比较解剖学的证据451

三、个体发育中重演现象的证据451

四、生理生化的证据452

五、细胞遗传学的证据452

六、分子生物学的证据452

第二节 植物进化的方式453

一、上升式进化453

二、下降式进化453

三、趋同进化454

四、趋异进化454

五、平行进化455

六、特化或专化455

七、渐变式进化与跳跃式进化455

第三节 生物进化的基本理论455

一、达尔文的自然选择学说456

二、现代综合进化论456

三、分子进化的中性学说456

四、物种的形成457

五、单元起源和多元起源457

（一）单元论457

（二）多元论458

第四节 植物界的起源和进化458

一、地质年代与植物进化简史458

二、植物界的起源和进化简史460

（一）原核藻类的产生460

（二）真核藻类的产生和发展461

（三）裸蕨植物的产生、起源和发展462

（四）苔藓植物的产生和发展464

（五）原裸子植物及裸子植物的起源和发展465

（六）被子植物的起源和发展468

窗口 植物分子系统发育研究简介471

思考与探索472

第十五章 真菌界（Kingdom Fungi）473

第一节 真菌界的分类系统473

第二节 黏菌门（Myxomycota）475

第三节 真菌门（Eumycota）476

一、真菌门的主要特征476

（一）营养体476

（二）营养方式477

（三）细胞结构477

（四）繁殖477

（五）分布479

二、真菌的主要分类群及其常见代表种类480

（一）鞭毛菌亚门（Mastigomycotina）480

（二）接合菌亚门（Zygomycotina）480

（三）子囊菌亚门（Ascomycotina）482

（四）担子菌亚门（Basidiomycotina）486

（五）半知菌亚门（Deuteromycotina）492

三、真菌的起源493

四、真菌的经济意义及其与人类的关系493

（一）食用493

（二）药用493

（三）在工业上的用途和危害494

（四）在农业和林业上的意义494

（五）对人类健康和生活的危害494

（六）在自然界和生态系统中的作用494

第四节 地衣（Lichenes）495

一、地衣的主要特征495

（一）地衣的组成和营养关系495

（二）地衣的形态495

（三）地衣的结构496

（四）地衣的繁殖496

（五）地衣的分布498

二、地衣的分类498

三、地衣的经济价值及其在自然界中的作用498

窗口 地衣与全球变化及沙尘肆虐498

思考与探索499

第十六章 植物与环境500

第一节 环境概述500

一、环境的概念和类型500

（一）环境的概念500

（二）环境的类型501

（三）生物圈501

二、生态因子及其作用502

（一）生态因子及其类型502

（二）生态因子作用的一般特征502

第二节 生态因子对植物的生态作用503

一、温度对植物的生态作用504

（一）温度三基点504

（二）温度的不利影响504

（三）植物的物候节律505

（四）温度对植物分布的影响505

二、水分对植物的生态作用506

（一）水分对植物的作用506

（二）水分的不利影响507

三、光照对植物的生态作用507

（一）光质的作用507

（二）光照度的作用507

（三）日照长度的作用508

四、土壤对植物的生态作用509

（一）土壤的物理性质及其作用509

（二）土壤的化学性质及其作用510

五、空气对植物的生态作用511

第三节 植物种群与环境的关系512

一、植物种群的特征512

二、植物种群的增长与种群动态513

（一）影响种群增长的因素513

（二）种群增长的规律513

（三）种群的生命表与存活曲线514

（四）种群大小的调节515

三、植物种群的生活史与繁殖策略517

第四节 植物群落与环境的关系517

一、植物群落的组成和结构517

（一）群落的种类组成517

（二）群落的结构518

二、植物群落的内部关系519

（一）植物群落中种的生态位519

（二）植物群落中的物种多样性520

（三）植物群落中的种间关系520

三、植物群落的生态演替521

四、植物群落的分类及其主要类型522

（一）植物群落的分类和命名522

（二）地球上的主要植被类型522

（三）植物群落的分布规律524

第五节 植物在生态系统中的作用525

一、生态系统的概念525

二、生态系统的组分和结构526

（一）生物有机群526

（二）非生物环境527

三、生态系统的类型527

四、植物与生态系统中的能量流动528

（一）生态系统中能量流动的基本途径529

（二）能量转化效率与生态金字塔530

五、植物与生态系统中的物质循环531

（一）生物地球化学循环532

（二）水循环532

（三）气态型循环534

（四）沉积型循环536

六、植物与生态系统中的信息传递538

（一）生态系统中的信息类型538

（二）生态系统中的信息传递途径539

思考与探索539

第十七章 植物资源的利用与保护540

第一节 保护植物资源的意义540

第二节 我国植物资源利用与保护现状540

一、我国植物资源的现状541

二、我国40多年来对植物资源开发利用的成果541

三、我国对植物资源的保护542

四、植物外来种对我国植物资源的影响543

第三节 植物资源的合理开发利用544

一、合理开发利用的一般规则544

（一）正确处理开发利用与保护的关系544

（二）经济效益、生态效益和社会效益相统一544

（三）永续利用544

二、合理开发利用的思路545

（一）建立资源数据库545

（二）深度加工和综合利用545

（三）因地制宜，充分发挥当地的优势545

（四）不断从野生植物中研究和寻找有用的新种类545

（五）重视资源植物基地的建设545

窗口 生物技术是获取植物次生代谢产物的新途径546

思考与探索547

主要参考书目548

索引552