生命科学名著:植物生物学.pdf

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书籍描述

编辑推荐
《植物生物学》编辑推荐:1.作者为欧洲著名植物分子生物学研究所John Innes Center的七位杰出植物生物学,其中包括Plant Cell杂志现任主编Cathie Martin。
2.主译为北京大学教授、博导、长江学者。
3.结构简洁,内容深入浅出,图文并茂,编排有序,是植物生物学领域最新的重要著作,也是植物生物学研究的绝好教材和入门参考书。

作者简介
作者:(英国)Alison M. Smith 等 译者:瞿礼嘉 等

作者为欧洲著名植物分子生物学研究所John Innes Center的七位杰出植物学家,其中包括Plant Cell杂志现任主编Cathie Martin博士。

目录
译者的话
前言
致谢
1起源
1.1地球、细胞和光合作用
地球在46亿年前形成
光合作用在约35亿年前演化出来
产氧光合作用在22亿年前广泛存在
光合作用蓝细菌产生富氧的大气
地球上早期的生命在缺乏臭氧保护的大气中演化
1.2真核细胞
光合真核生物从两种内共生作用中产生
几类光合生物体是从产生质体的内共生作用中衍生而来
化石证据表明真核生物在27亿年前形成,多细胞生物在12.5亿年前形成
动物和藻类在早寒武纪的多样化
1.3陆地植物
绿色植物为单起源
陆地植物可能由与轮藻近缘的植物衍生而来
信息框1—1 在亲缘关系和演化方面DNA能够告诉我们什么
小型化石说明早期的陆地植物出现在中奥陶纪(约4.75亿年前)
志留纪和泥盆纪期间植物多样性的增加
孢子囊的数目可以把最早的陆地植物和它们衍生的后代区别开来
植物大小的增长伴随着维管系统的演化
一些最早的维管植物和现在的石松类有亲缘关系
术贼、真蕨以及种子植物是从4亿年前泥盆纪早期的一类无叶植物中产生的
真蕨和木贼类演化于泥盆纪
随着陆生植物的早期演化,其化学成分和细胞复杂性增加
大气中C02和o2水平取决于光合作用和碳掩埋的速率
陆生植物的演化在一定程度上造成了4.5亿年前大气CO2含量开始下降
古生代中期大气CO2含量的下降是大叶片演化的驱动力
1.4种子植物
种子包含受精产生的遗传物质,并且被孢子体发育而来的组织所包被
种子植物起源于泥盆纪,且在2.9亿~2.5亿年前的二叠纪蓬勃发展
泥盆纪孢子体世代开始在陆生植物的生活史中占主导地位
至今有5类种子植物生存在地球上
1.5被子植物
被子植物出现在1.35亿年前早白垩纪的化石中
被子植物起源于热带,随后扩散到高纬度地区
无油樟是所有现存被子植物的姐妹类群
真双子叶植物通过花粉孔的数目区别于其他有花植物
最早的被子植物花器官形态小,由很多部分组成
单子叶植物是一个单系类群
禾本科源于6000万年前,但在较晚期开始分化
2基因组
2.1核基因组:染色体
2.2染色体DNA 51
着丝粒与端粒中存在特殊的DNA重复序列
核基因可以转录成几种类型的RNA
植物的染色体组含有多种可移动的遗传因子
2.3核基因的调节
调控序列和转录因子控制基因转录发生的位置及时间
信息框2—1 由转录因子完成的联合调控
基因的活性可以通过染色质DNA和蛋白质的化学变化进行调控
染色质修饰可以通过细胞分裂遗传下去
基因功能也在RNA水平受到调9
调节性小RNA控制mRNA的功能
小RNA能够指导在特定DNA的序列上进行染色质修饰
2.4基因组序列
拟南芥基因组是第一个被全部测序的植物基因组
分析基因组序列鉴定单个基因
测序结果显示,拟南芥基因组具有与动物基因组类似的复杂性,但其中又有很大比例的植物特有基因
植物基因组的比较揭示出它们之间保守和分歧的特征
大多数被子植物在演化历程中都经历过基因组加倍
通过重复和分化,基因能够获得新的功能
在亲缘关系很近的植物物种中,基因排列的顺序是保守的
2.5基因组和生物技术
突变基因可以通过与已知分子标记的共分离结果定位在基因组中
由DNA插入引起突变的基因可以通过检测插入序列来定位
基因可在DNA水平直接通过筛选突变体获得,而不依赖于表型
RNA干涉也是敲除基因功能的一种方法
多基因遗传可通过绘制数量性状基因座(QTL)图谱进行分析
基因组测序促进了新技术的发展,使得人们可以同时观测多个基因的活性
2.6细胞质基因组
质体和线粒体由被吞人其他细胞中的细菌演化而来
细胞器基因不遵循盂德尔遗传定律
质体和线粒体的基因组在演化过程中不断被简化
细胞器中的大多数多肽由核基因组编码并定位于细胞器
质体DNA的复制和重组并不与细胞分裂紧密偶联
质体和真细菌中基因表达具有相同的特征
质体中含有两种不同的RNA聚合酶
转录后加工对于调控质体基因的表达十分重要
细胞器转录物经过RNA编辑
翻译后加工可维持多亚基复合体中核编码与质体编码的组分的正确比例
质体基因表达的发育调控也包括质体与细胞核之间的信号通路
细胞
3.1细胞周期
细胞周期各个阶段的转换由一套复杂的机制来调控
信息框3—1 细胞核
植物细胞周期受发育和环境调控
许多分化中的细胞进行棱内复制:没有核分裂和细胞分裂的DNA复制
3.2细胞分裂
细胞分裂中细胞组分随细胞骨架迁移
信息框3—2 细胞骨架
早前期带发生在即将形成新细胞壁的位置
复制后的姐妹染色单体在纺锤体微管牵引下分离
微管指引确定新细胞壁合成的成膜体形成
囊泡将原料从高尔基体运送到新形成的细胞壁
减数分裂是产生单倍体细胞和遗传多样性的一种特殊细胞分裂
3.3细胞器
质体和线粒体的复制独立于细胞分裂
质体和线粒体的生物合成与多种蛋白质的翻译后转入相关
内膜系统将蛋白质转运到细胞表面和液泡中
细胞器在细胞内的运动依赖肌动蛋白微丝
3.4初生细胞壁
细胞壁基质由果胶和半纤维素组成
纤维素是在细胞板形成后的细胞表面合成的
细胞壁的糖类组分相互作用形成坚韧而有弹性的结构
糖蛋白和酶在细胞壁中具有重要功能
胞间连丝在细胞间形成通道
3.5细胞膨大和细胞形态
质膜性质决定细胞组成并调控细胞和外界环境之间的相互作用
质子的跨膜运输形成电势和质子势来驱动其他运输过程
水孔蛋白介导水分的跨膜运动
细胞膨大是由溶质涌入液泡所驱动的
液泡是储存物质和隔离物质的场所
相互协调的离子转运和水分运动驱动气孔开启
细胞膨大的方向由细胞皮层中的微管来决定
细胞膨大时肌动蛋白丝引导新物质添加到细胞表面
在根毛细胞和花粉管细胞中,细胞膨大位于细胞顶端
3.6次生细胞壁和角质层
次生细胞壁的结构和成分随着细胞类型的改变而改变
木质索是很多次生细胞壁的主要组成成分
术质化是木质导管和管胞细胞的特征
术材由维管组织次生生长形成
角质层形成植物地上部分的疏水屏障
4新陈代谢
4.1代谢通路的调控
区室化提高了代谢多样性的可能
代谢过程受酶活性的协调和控制
4.2碳的同化:光合作用
碳通过卡尔文循环被吸收
叶绿体类囊体上的光俘获过程为碳的同化提供能量
叶绿素分子捕获光能并将其转移至反应中心
反应中心间的电子传递使NADP+被还原并建立了跨类囊体膜的质子梯度
信息框4—1 光
质子梯度通过ATP合酶复合体驱动ATP的合成
通过调控光捕获过程使过量激发能的耗散达到最大
碳的同化和能量供应受到卡尔文循环酶的挤调
蔗糖的合成受光合作用以及植物非光台部分对碳需求的严格调控
淀粉的合成使得光合作用在蔗糖合成受限时也能保持在较高水平
4.3光呼吸作用
RUNSCO可以用O2代替CO2作为底物
光呼吸机制在叶片碳和氮利用方面的影响
C4植物通过浓缩CO2来消除光呼吸作用
4.4蔗糖的运输
蔗糖通过韧皮部运送到植物非光合作用部位
韧皮部的装载可能是质外体装载或共质体装载
蔗糖从韧皮部卸载的途径取决于植物器官的种类
叶片提供的吸收物和植物其他地方的需求是一致的
……
5发育
6环境信号
7环境胁迫
8与其他生物的相互作用
9驯化和农业

文摘
版权页:

生命科学名著:植物生物学

插图:

生命科学名著:植物生物学

生命科学名著:植物生物学

陆生植物的进一步演化伴随着两型世代生活史的不断修饰。人们推测的陆生植物祖先状态同样存在于现存的苔藓植物中,它们的二倍的孢子体比单倍的配子体小。此后生活史经历了一些过渡阶段,包括一个生活史中两种世代状态大小一致的阶段(就像莱尼蕨类,如阿格劳蕨),最终产生了种子植物,其雌配子体体型减小,并完全被庞大的孢子体的组织所包被。下面详细讲述四种不同类型的陆生植物生活史。
(1)大型配子体和小型孢子体。这种类型是陆生植物中最古老的两型世代生活史,其特征是孢子体“寄生”在配子体上。这种生活史存在于苔藓植物当中,如苔类、藓类和角苔类。在藓类植物中,单倍孢子萌发后产生一个丝状结构。它由两种细胞类型组成:绿丝体(chloronema)细胞,其中含有大的叶绿体;轴丝体(caulonema)细胞,最终发育为藓类植物叶状配子体(图1—30C)。颈卵器和精子器(产生雌性和雄性配子的器官)在叶状配子体的顶端形成。一旦发生受精作用,三倍孢子体便在原位发育,并吸收来自配子体的养分(与苔类植物类似,图1—14B)。当孢子体顶端的孢子囊成熟后,开始减数分裂并形成孢子(图1—30C)。注意在轮藻中情况不同,减数分裂在受精时核融合后立即开始,并没有多细胞二倍体阶段。
(2)形态相似的配子体和孢子体。在前维管植物如阿格劳蕨(拥有形态独特、与管胞相似的输水细胞)中,孢子体和配子体阶段是独立的,而且两者形态相似,均为无叶的分枝体,顶端着生孢子囊(图1—17)或者产生配子的器官(精子器和颈卵器,分别产生雄配子和雌配子)。与苔藓植物的孢子体相比,前维管植物或它们的最近祖先(无化石记录)的生活史中孢子体世代开始变得复杂起来。现存植物不存在孢子体和配子体形态大小相似的情况,因此,这一类型的生活史是从4.1亿~3.9亿年前(早志留世和晚泥盆世)的化石中发现的。
(3)小型配子体和大型孢子体。生活史演化的下一种类型中,二倍体的孢子体占主导地位。这一现象存在于许多化石以及现存的蕨类植物(如石松类、真蕨类和木贼类)中。自由生活的配子体比孢子体小,真蕨类生活史就是一个例子。其中“真蕨植物”(二倍孢子体)产生孢子,孢子萌发后发育成独立生存、由几百个细胞组成的单倍配子体,称为原叶体(prothallus)(图1—308、D)。精子器和颈卵器可以在相同的或者不同的原叶体上发育。受精后,合子发育为孢子体,而小的原叶体结构逐渐死亡。

内容简介
《植物生物学》由欧洲著名植物分子生物学研究所John Innes Center的七位杰出植物生物学家合作撰写。全书共分九章,首先介绍现代植物起源研究,并简述植物基因组和遗传学的特征,随后阐述植物细胞、代谢和发育等方面的基础知识和研究进展,以及植物对环境信号的接受和应对生物胁迫和非生物胁迫的策略,最后讨论植物学研究发展与人类社会的关系。《植物生物学》内容全面、系统、权威,反映了当前人们对植物学在分子层面上的最新、最前沿的理解。全书结构简洁,语言深入浅出,图文并茂,编排有序,是植物生物学领域的一部全新的重要著作。

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