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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2

三、魏泰克的四界和五界系统3

四、六界和八界系统5

五、三域系统5

六、中国学者对生物分界的意见6

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7

一、植物生物学及其研究对象7

二、学习植物生物学的目的和意义7

（一）植物生物学是生命科学的重要基础7

（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8

第四节 植物科学的发展简史和当代植物科学的发展趋势8

一、描述植物学时期8

二、实验植物学时期9

三、现代植物学时期9

四、中国植物生物学发展的简要回顾10

第五节 学习植物生物学的要求和方法12

思考与探索13

数字课程学习13

第一章 植物细胞与组织14

第一节 植物细胞的形态与结构14

一、植物细胞的形状与大小15

二、植物细胞的基本结构16

（一）原生质体16

（二）细胞壁26

（三）后含物31

第二节 植物细胞的增殖32

一、细胞周期32

（一）分裂间期32

（二）分裂期33

（三）细胞周期的调控33

二、有丝分裂33

（一）有丝分裂的过程34

（二）染色体与纺锤体37

三、无丝分裂38

四、减数分裂38

（一）减数分裂的过程39

（二）减数分裂发生的时间与产物39

第三节 植物细胞的生长与分化40

一、细胞分化40

（一）细胞分化的现象40

（二）细胞分化的本质与影响因素41

二、植物细胞的全能性42

三、细胞的死亡42

第四节 植物组织42

一、组织与器官的概念43

二、植物组织的类型43

（一）分生组织43

（二）成熟组织45

（三）复合组织51

（四）组织系统51

思考与探索52

数字课程学习52

第二章 植物体的形态结构和发育53

第一节 种子的萌发和营养器官的发生53

一、种子的构造和类型53

（一）胚54

（二）胚乳54

（三）种皮54

二、种子的萌发和幼苗的形成56

（一）种子的寿命56

（二）种子的休眠与萌发56

（三）幼苗的形成和类型57

第二节 根58

一、根和根系58

二、根尖及其分区59

三、根的初生结构和初生生长60

四、根的次生生长与次生结构65

（一）维管形成层的产生与活动65

（二）木栓形成层的产生与活动66

（三）根的次生结构66

五、根瘤与菌根67

（一）根瘤67

（二）菌根67

窗口 植物根际和根际对话68

六、根的功能69

七、根的变态70

（一）贮藏根70

（二）气生根70

第三节 茎71

一、茎的基本形态71

（一）茎的外形71

（二）芽的类型及构造72

（三）茎的生长习性和分枝72

二、茎尖及其发育73

（一）茎的顶端分生组织73

窗口 植物的顶端分生组织75

（二）叶原基和芽原基76

三、茎的解剖结构76

（一）双子叶植物茎的结构特点76

（二）裸子植物茎的结构特点85

（三）单子叶植物茎的结构特点86

四、茎的生理功能87

五、茎的变态87

（一）地上茎的变态88

（二）地下茎的变态88

第四节 叶88

一、叶的形态89

（一）叶的组成89

（二）叶的形态89

二、叶的解剖结构93

（一）被子植物叶的一般结构93

（二）禾本科植物的叶95

（三）裸子植物的叶96

三、叶的发育96

四、叶对不同生境的适应98

（一）旱生植物叶和水生植物叶98

（二）阳地植物叶和阴地植物叶99

五、落叶与离层99

六、叶的生理功能100

七、叶的变态100

第五节 营养器官内部结构上的关系102

思考与探索103

数字课程学习103

第三章 植物的水分生理和矿质营养104

第一节 植物的水分生理104

一、水的物理化学性质105

（一）水分子的结构和极性105

（二）水是最好的溶剂105

（三）水的热力学特性105

（四）水的表面张力、内聚力和附着力105

二、植物细胞对水分的吸收106

（一）扩散106

（二）集流106

（三）渗透作用和细胞的渗透吸水106

三、植物根系对水分的吸收108

（一）根系吸收水分的主要部位108

（二）根系吸收水分的途径108

（三）根系吸水的方式与动力108

（四）影响根系吸水的主要因素110

四、蒸腾作用111

（一）蒸腾作用的概念和生理意义111

（二）蒸腾作用的部位、方式和指标111

（三）气孔蒸腾的机理和影响因素111

五、植物体内水分的运输114

（一）水分的运输途径114

（二）水分沿导管或管胞向上运输的动力和机制114

第二节 植物的矿质营养115

一、植物必需的矿质元素115

（一）植物必需的矿质元素及其划分方法115

（二）植物必需矿质元素的主要生理功能和缺素症状116

二、植物细胞对矿质元素的吸收120

（一）通道运输120

（二）载体运输120

（三）泵运输121

（四）胞饮作用122

三、植物对矿质元素的吸收和运输122

（一）根系吸收矿质元素的部位122

（二）土壤中养分向根表的运移123

（三）根系吸收矿质养分的过程123

（四）根系吸收矿质元素的特点124

（五）影响根系吸收矿质元素的条件124

（六）植物的叶片营养125

四、矿质元素在植物体内的运输和分配126

（一）矿质元素的运输形式126

（二）矿质元素的分配126

五、植物对氮、磷的同化126

（一）氮的同化126

（二）生物固氮129

（三）磷酸根的同化129

窗口 植物逆境生物学研究130

思考与探索131

数字课程学习131

第四章 光合作用132

第一节 光合作用的发现及其重要意义132

第二节 光合色素133

一、光合色素的种类133

二、光合色素的光学特性135

第三节 光合作用的机制和光合作用过程136

一、光反应137

（一）原初反应137

（二）光合电子传递139

（三）光合磷酸化144

二、碳反应147

（一）C3途径——卡尔文循环147

（二）C4途径149

（三）景天酸代谢途径152

（四）光合作用的产物和运输152

（五）C3、C4与CAM植物光合特性比较153

第四节 光呼吸154

一、光呼吸代谢155

二、光呼吸的生理意义156

第五节 影响光合作用的因素156

一、光合作用的指标及其测定156

二、影响光合作用的主要因素156

（一）内部因素对光合作用的影响156

（二）外部因素对光合作用的影响157

三、植物的光能利用率158

窗口 光合作用研究进展159

思考与探索160

数字课程学习160

第五章 植物的繁殖162

第一节 花162

一、花的组成与基本结构162

（一）花柄和花托162

（二）萼片162

（三）花瓣163

（四）雄蕊163

（五）雌蕊164

二、花各部分结构的多样性及其演化166

（一）花部数目的变化166

（二）排列方式的变化166

（三）对称性的变化166

（四）花托形态与子房位置的变化166

三、花序167

（一）无限花序167

（二）有限花序168

四、禾本科植物的花168

五、花的发育169

窗口 ABC模型的建立与发展170

第二节 花药的发育与雄配子体的形成172

一、花药的发育173

二、小孢子的产生175

三、花粉（雄配子体）的发育175

四、成熟花粉的结构与功能177

五、雄性不育179

第三节 胚珠与胚囊（雌配子体）的发育179

一、胚珠的结构与类型179

二、大孢子的发生与胚囊的发育180

三、成熟胚囊的结构182

第四节 传粉与受精184

一、传粉184

（一）传粉的方式184

（二）传粉的媒介184

窗口 传粉生物学研究进展185

二、受精作用186

（一）柱头与花柱的结构186

（二）花粉的萌发与花粉管的生长187

（三）花粉管导向与内容物释放188

窗口 显花植物自交不亲和性分子机制研究进展188

（四）双受精191

窗口 精卵识别192

第五节 种子的形成193

一、胚的发育193

（一）双子叶植物胚的发育193

（二）单子叶植物胚的发育195

二、胚乳196

（一）核型胚乳196

（二）细胞型胚乳198

（三）沼生目型胚乳198

三、种皮的形成198

四、无融合生殖与多胚现象199

（一）减数胚囊的无融合生殖199

（二）未减数胚囊的无融合生殖199

（三）不定胚200

（四）多胚现象200

第六节 果实200

一、果实的结构与发育200

二、果实的类型201

（一）根据果实的来源分类201

（二）根据心皮与花部的关系分类201

（三）根据果实成熟时果皮的性质分类201

三、果实和种子植物的传播204

（一）以果实自身的机械力量传播204

（二）适应人及动物的传播204

（三）适应风力的传播204

（四）适应水力的传播205

第七节 被子植物的生活史205

思考与探索206

数字课程学习206

第六章 植物的生长发育及其调控207

第一节 植物激素对生长发育的调控207

一、生长素类207

（一）生长素的生理作用209

（二）生长素的极性运输209

（三）生长素的作用机制210

二、赤霉素和细胞分裂素212

（一）赤霉素212

（二）细胞分裂素213

三、脱落酸和乙烯214

（一）脱落酸214

（二）乙烯215

四、激素间的相互作用216

第二节 植物的营养生长及其调控217

一、种子萌发217

（一）种子的休眠217

（二）种子萌发的条件和生理变化218

二、植物的生长和运动219

（一）周期性219

（二）相关性220

（三）植物的运动222

第三节 光和温度对植物生长的影响224

一、光224

（一）光对生长的抑制作用224

（二）光对组织分化的促进作用225

二、温度225

第四节 植物的生殖生长及其调控226

一、低温和花的诱导226

二、光周期和花的诱导228

（一）光周期反应的类型228

（二）光周期诱导229

（三）光暗交替的重要性230

（四）红光和远红光的可逆现象231

三、光受体231

（一）光敏色素231

（二）光敏色素的作用233

（三）蓝光受体233

第五节 植物的成熟、衰老及其调控233

一、种子的成熟及调控233

二、果实的成熟及调控235

三、植物的衰老及调控236

第六节 植物生长发育中基因的表达与调控236

窗口 模式植物拟南芥237

思考与探索238

数字课程学习239

第七章 生物多样性和植物的分类及命名240

第一节 生物多样性的含义和重要性240

第二节 植物的分类243

一、植物分类的方法243

（一）人为的分类方法243

（二）自然的分类方法243

二、植物分类的基本单位和阶层系统244

第三节 植物命名法245

第四节 植物界的基本类群246

思考与探索246

数字课程学习246

第八章 原核藻类247

第一节 原核生物与原核藻类247

第二节 蓝藻门248

一、主要特征248

（一）蓝藻的形态248

（二）蓝藻的细胞结构248

（三）异形胞250

（四）蓝藻的繁殖方式250

（五）蓝藻的生境和分布251

窗口 蓝藻异形胞分化和图式形成的分子机理251

二、分类和常见代表种类252

（一）颤藻属252

（二）念珠藻属252

（三）鱼腥藻属253

（四）微囊藻属254

三、经济价值和在自然界中的作用254

窗口 蓝藻基因工程研究256

第三节 原绿生物256

思考与探索257

数字课程学习258

第九章 真核藻类259

第一节 真核藻类概述259

一、形态结构259

二、细胞结构259

窗口 真核藻类光合器的亚显微结构260

三、生殖结构261

四、鞭毛和眼点262

五、繁殖263

（一）营养繁殖263

（二）无性生殖263

（三）有性生殖263

六、真核藻类的生活史263

（一）合子减数分裂264

（二）配子减数分裂264

（三）孢子减数分裂264

七、生境与分布265

第二节 真核藻类的主要门及其分门的依据265

第三节 绿藻门和轮藻门267

一、绿藻门267

（一）主要特征267

（二）常见代表种类267

窗口 衣藻鞭毛研究与人体器官发育和相关疾病发生的揭示269

二、轮藻门271

第四节 硅藻门273

一、主要特征273

二、常见代表种类275

第五节 褐藻门276

一、主要特征276

二、常见代表种类276

第六节 红藻门278

一、主要特征278

二、常见代表种类279

（一）紫菜属279

窗口 紫菜生活史研究简史和进展279

（二）真江蓠281

第七节 真核藻类在水生生态系统中的地位及其经济价值283

一、真核藻类是水生生态系统中的初级生产者283

二、赤潮与水华283

三、水质监测和水质净化284

四、真核藻类的经济价值285

（一）食用285

（二）药用285

（三）工业原料286

（四）生态价值286

窗口 应用微藻生产生物柴油286

思考与探索287

数字课程学习288

第十章 苔藓植物289

第一节 苔藓植物的主要特征289

一、植物体的形态结构289

（一）配子体289

（二）孢子体291

窗口 苔藓植物配子体和孢子体光合作用的比较研究291

二、有性生殖器官和生殖过程292

三、生活史292

四、分布与生境292

第二节 分类概况和代表植物293

一、分类概况293

二、主要代表植物293

（一）葫芦藓293

（二）地钱295

（三）角苔属298

第三节 苔藓植物的经济价值298

窗口 苔藓植物在大气污染监测中的应用299

思考与探索300

数字课程学习300

第十一章 蕨类植物301

第一节 蕨类植物的主要特征301

一、孢子体301

（一）形态和营养器官301

（二）维管组织302

（三）中柱303

（四）孢子囊和孢子303

窗口 蕨类植物木质部中管状分子研究现状305

二、配子体305

（一）配子体的形态和营养方式305

（二）有性生殖器官和受精306

三、生活史306

四、生境和分布306

第二节 蕨类植物的分类系统和主要代表植物306

一、蕨类植物的分类系统306

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307

二、蕨类植物的主要代表植物309

（一）石松属309

（二）卷柏属310

（三）问荆311

（四）蕨311

第三节 蕨类植物的经济价值315

一、药用315

二、食用315

三、指示植物315

（一）土壤指示蕨类315

（二）气候指示蕨类315

（三）矿物指示蕨类315

四、工、农业和生态修复上的用途315

（一）工业上的用途315

（二）农业上的用途315

（三）重金属超富集植物及其在污染环境修复中的应用316

五、观赏价值316

六、科学研究上的价值316

窗口 顶枝学说和陆生植物叶的起源316

思考与探索318

数字课程学习318

第十二章 裸子植物319

第一节 裸子植物的主要特征319

一、孢子体发达319

二、具有裸露的胚珠319

三、孢子叶聚生成球花320

四、配子体退化，寄生在孢子体上320

五、形成花粉管，受精作用不再受水的限制320

六、具有多胚现象320

第二节 裸子植物的生活史321

一、孢子体和球花321

二、雄配子体322

三、雌配子体322

四、传粉和受精323

五、胚胎发育和成熟323

（一）原胚阶段323

（二）胚胎选择阶段324

（三）胚的组织分化和成熟阶段324

（四）种子的形成阶段324

窗口 裸子植物的双受精326

第三节 裸子植物的分类和常见科属代表327

一、苏铁纲327

苏铁科328

二、银杏纲329

银杏科329

三、松杉纲330

（一）松科330

（二）杉科330

（三）柏科332

（四）其他代表种类333

四、买麻藤纲（倪藤纲）[盖子植物纲]334

（一）麻黄科335

（二）买麻藤科336

第四节 裸子植物的经济价值336

一、林业生产中的作用336

二、工业上的应用337

三、食用和药用337

四、观赏和庭院绿化337

思考与探索337

数字课程学习337

第十三章 被子植物338

第一节 被子植物的主要特征338

一、具有真正的花338

二、具有雌蕊，形成果实338

三、具有双受精现象339

四、孢子体进一步发达和分化339

五、配子体进一步退化339

第二节 被子植物的分类原则和演化趋向339

第三节 被子植物分类的依据340

一、形态学资料340

二、细胞学资料341

三、化学资料341

四、分子生物学资料341

五、超微结构和微形态学资料342

第四节 花程式、花图式和检索表342

一、花程式342

二、花图式343

三、检索表343

（一）定距检索表344

（二）平行检索表344

第五节 被子植物的分类345

一、双子叶植物纲345

（一）木兰科345

（二）毛茛科346

（三）桑科347

（四）壳斗科349

（五）石竹科350

（六）锦葵科351

（七）葫芦科351

（八）杨柳科352

（九）十字花科353

（十）蔷薇科354

（十一）蝶形花科356

（十二）大戟科357

（十三）葡萄科357

（十四）芸香科359

（十五）伞形科359

（十六）茄科360

（十七）唇形科361

（十八）木犀科362

（十九）菊科362

二、单子叶植物纲364

（一）泽泻科364

（二）棕榈科365

（三）禾本科366

（四）姜科368

（五）百合科369

（六）兰科370

第六节 被子植物的分类系统概要371

一、恩格勒系统372

二、哈钦松系统372

三、塔赫他间系统372

四、克朗奎斯特系统373

五、APG系统374

窗口 表征分类和分支分类374

思考与探索375

数字课程学习375

第十四章 植物的进化和系统发育376

第一节 植物进化的证据376

一、化石的证据376

二、比较解剖学的证据377

三、个体发育中重演现象的证据377

四、生理生化的证据377

五、细胞遗传学的证据378

六、分子生物学的证据378

第二节 植物进化的方式378

一、上升式进化378

二、下降式进化379

三、趋同进化379

四、趋异进化379

五、平行进化380

六、特化或专化380

七、渐变式进化与跳跃式进化380

第三节 生物进化的基本理论380

一、达尔文的自然选择学说381

二、现代综合进化论381

三、分子进化的中性学说381

四、物种的形成382

五、单元起源和多元起源382

（一）单元论382

（二）多元论382

第四节 植物界的起源和进化383

一、地质年代与植物进化简史383

二、植物界的起源和进化简史383

（一）原核藻类的产生383

（二）真核藻类的产生和发展385

（三）裸蕨植物的产生、起源和发展386

（四）蕨类植物的产生和发展387

（五）苔藓植物的产生和发展387

（六）原裸子植物及裸子植物的起源和发展388

（七）被子植物的起源和发展391

窗口 植物分子系统发育研究简介393

思考与探索395

数字课程学习395

第十五章 真菌界396

第一节 黏菌门396

第二节 真菌门397

一、真菌门的主要特征397

（一）营养体397

（二）营养方式398

（三）细胞结构398

（四）繁殖399

（五）分布400

二、真菌的主要分类群及其常见代表种类401

（一）鞭毛菌亚门401

（二）接合菌亚门401

（三）子囊菌亚门403

（四）担子菌亚门406

（五）半知菌亚门411

三、真菌的起源412

四、真菌的经济意义及其与人类的关系412

（一）食用412

（二）药用412

（三）在工业上的用途和危害412

（四）在农业和林业上的意义413

（五）对人类健康和生活的危害413

（六）在自然界和生态系统中的作用413

第三节 地衣413

一、地衣的主要特征414

（一）地衣体的组成和营养关系414

（二）地衣的形态414

（三）地衣的结构414

（四）地衣的繁殖415

（五）地衣的分布416

二、地衣的分类416

三、地衣的经济价值及其在自然界中的作用416

窗口 真菌界分类系统简介416

思考与探索418

数字课程学习418

主要参考书目419

索引422