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病害是影響作物產(chǎn)量、品質(zhì)和生產(chǎn)效益的主要因素，特別是占其中絕大多數的真菌病害，危害尤甚。安全、有效的病害防治不僅關(guān)系到當前農業(yè)的增效和農民增收，而且還關(guān)系到生態(tài)環(huán)境的保護和農業(yè)的可持續發(fā)展，因而受到了人們的高度重視。20世紀化學(xué)農藥在農業(yè)上得到廣泛的應用，雖然在一定時(shí)期、一定程度上緩解了病害對作物生產(chǎn)的危害，但也帶來(lái)了病原菌抗藥性的增強、農產(chǎn)品品質(zhì)的降低、農產(chǎn)品生產(chǎn)成本的提高、農業(yè)對化石能源的高度依賴(lài)和大量施用農藥造成的巨大環(huán)境隱患等問(wèn)題。因此，尋求可持續的病害防治替代手段，已成了當今人類(lèi)面臨的亟待解決的重要課題。
    植物在長(cháng)期的進(jìn)化過(guò)程中，逐步形成、發(fā)展了巧妙的自我防御反應（self  defence reaction）機制，使植物在自然環(huán)境中頻繁發(fā)生的病害存在下仍然得以世代繁衍，生生不息。在作物遺傳改良過(guò)程中，強化作物自我防御功能是提高作物抗病性、促進(jìn)農業(yè)可持續發(fā)展的有效對策之一。病原菌侵染作用下合成植保素是植物防御反應的重要方面，在植物抗病過(guò)程中扮演著(zhù)十分重要的角色。雖然直到20世紀40年代植保素才作為一個(gè)科學(xué)的命題引起人們的重視，但經(jīng)過(guò)60來(lái)年的研究，人類(lèi)已在植保素的植物化學(xué)、病理、生理、生化、分子生物學(xué)和生物技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域取得了重要的研究進(jìn)展。特別近年來(lái)，植保素的分子生物學(xué)和生物技術(shù)應用研究已發(fā)展成為國際上多學(xué)科交叉的、十分活躍的研究領(lǐng)域。新技術(shù)、新方法被及時(shí)地應用到植保素研究中，新的研究結果不斷涌現。從浩瀚的文獻中整理、歸納和總結前人的有關(guān)研究結果，不僅對從事植保素研究的人們有所裨益，而且對作物科學(xué)的發(fā)展有重要的理論意義，對種植業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展也有實(shí)際意義。然而，盡管在不同的研究階段對植保素研究的各個(gè)側面已有不少的綜述和評論 (Cruickshank,1963,1978,1980;Chappell, 1995; Kuc,1972, 1976;Ingham,1972, 1973，1982；Deverall,1972,1976; Purkayastha,1973,1985,1986;Van Etten等,1976;Keen等,1982;Sequiera,1983;Yoshikawa,1983;Kuc等,1985;Ebel,1987,Wood,1986; Dixon,1992)，但是，較為全面系統的植保素專(zhuān)著(zhù)還不多見(jiàn)。
    鑒于此，作者結合自己的教學(xué)和研究工作，從1996年即開(kāi)始盡可能多地收集植保素研究領(lǐng)域的有關(guān)研究資料，1999年底開(kāi)始著(zhù)手寫(xiě)作本書(shū)。期間，曾以所撰寫(xiě)的部分內容為教材，在福建農林大學(xué)作物栽培與耕作學(xué)專(zhuān)業(yè)博士研究生課程以及生物化學(xué)和分子生物學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士生課程中開(kāi)展了“植保素代謝基礎與應用研究”的專(zhuān)題講座，及時(shí)根據研究生們的反饋意見(jiàn)進(jìn)行修改、補充和完善，并追蹤最新研究動(dòng)態(tài)，幾經(jīng)修改，最終形成了本書(shū)的初稿。本書(shū)根據植保素的植物化學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、生態(tài)遺傳、信號傳遞和生物技術(shù)等幾個(gè)方面的問(wèn)題，相應地分為六個(gè)章節。其中涉及的一些次生代謝物尚未有明確的中譯文，只好沿用英文。書(shū)中所列的參考文獻，主要供讀者查閱。
    本書(shū)稿中雖包括了作者近年來(lái)在辣椒植保素及倍半萜環(huán)化酶分子生物學(xué)方面部分已發(fā)表或來(lái)不及發(fā)表的研究?jì)热?，但大部分資料來(lái)自于國內外研究者們在植保素相關(guān)領(lǐng)域的研究成果。因此，本書(shū)的完成和出版，實(shí)際上凝聚著(zhù)世界各國眾多的研究者們長(cháng)期的辛勞和汗水。值此書(shū)出版之際，作者謹向所有為植保素研究付出辛勤勞動(dòng)、作出貢獻的人們致以誠摯的敬意。
    書(shū)中涉及到許多生命科學(xué)的前沿，一些問(wèn)題仍在探索之中，新的成果又不斷涌現。限于作者 學(xué)識水平，未能形成高屋建瓴的態(tài)勢，對于繁多資料的處理尚可能有掛一漏萬(wàn)之嫌，書(shū)中欠 妥和錯誤之處也在所難免。本書(shū)屬作者大膽的嘗試，旨在拋磚引玉，衷心地希望讀者提出 寶貴意見(jiàn)，以便今后進(jìn)一步完善提高。

第一章  植保素及其在植物抗病反應中的作用        (1)

第一節  植保素及其研究概況        (1)

    一、植保素的概念        (1)

    二、植保素的研究歷史概況        (5)

第二節  植保素的種類(lèi)及其在植物中的分布        (6)

    一、植保素的種類(lèi)        (6)

    二、幾種主要植物中的植保素        (9)

    三、植物植保素合成與分布特點(diǎn)        (12)

第三節  植保素在植物防御反應等中的作用        (13)

    一、植保素的抗病作用        (13)

    二、植保素在寄生物對病原菌小種專(zhuān)化抗性中的作用        (17)

    三、植保素在病原菌專(zhuān)一性寄生系統中的作用         (18)

    四、植保素對植物的效應        (19)

    五、植保素對昆蟲(chóng)的效應        (19)

    六、植保素的抗病機制        (19)

    七、植保素與人類(lèi)健康        (23)

第四節  植保素研究的應用前景        (24)

    一、為抗病育種提供選擇依據        (24)

    二、為開(kāi)發(fā)新農藥提供理論依據        (25)

    三、植保素作為生物農藥的開(kāi)發(fā)        (25)

    四、通過(guò)基因工程在目標植物中表達外源植保素基因以提高植物抗性        (25)

第二章  植保素代謝及其調控        (27)

第一節  植保素等次生代謝物的生物合成途徑        (27)

    一、次生代謝物的生物合成途徑        (27)

    二、次生代謝物合成的基本初始前體及次生代謝物的分布        (39)

第二節  植保素合成代謝調控        (41)

    一、多酚類(lèi)主要植保素的生物合成及其調控        (42)

    二、萜類(lèi)植保素生物合成途徑及其調節        (45)

    三、生物堿植保素的合成及其調控        (55)

    四、植保素合成的“代謝頻道”        (58)

第三節  病原菌對植保素的分解作用和對植保素合成的抑制作用        (61)

    一、病原菌對各類(lèi)植保素的降解作用        (61)

    二、病原菌對植保素的降解作用與其對植保素的耐性及其致病力的關(guān)系        (66)   
    三、病原菌對植保素降解的酶學(xué)基礎        (67)

    四、病原菌對植保素的降解作用誘導        (67)

    五、病原菌對植保素合成和積累的抑制作用        (69)

第三章  植保素生物合成關(guān)鍵酶的分子生物學(xué)        (70)

第一節  植保素生物合成過(guò)程中關(guān)鍵酶的分子克隆        (70)

    一、基因分離手段及其在植保素合成關(guān)鍵酶基因分離上的應用      (70)

    二、基因鑒定方法及其在植保素合成有關(guān)基因鑒定中的應用        (74)

    三、已克隆的與植保素合成有關(guān)基因        (77)

第二節  植保素合成關(guān)鍵酶的結構與功能關(guān)系        (78)

    一、主要酶編碼序列結構與功能關(guān)系分析        (79)

    二、植保素合成關(guān)鍵酶的結構與功能關(guān)系研究        (90)

第三節  植保素基因結構及其誘導型表達啟動(dòng)子調控元件        (94)

    一、誘導型基因調控序列        (94)

    二、植保素合成有關(guān)基因在植物基因組中的分布        (104)

第四章  誘發(fā)因子與植保素誘發(fā)        (107)

第一節  誘發(fā)因子        (107)

    一、生物誘發(fā)因子        (107)

    二、非生物誘發(fā)因子        (112)

第二節  主要植保素的誘發(fā)及其生態(tài)遺傳效應        (113)

    一、主要植保素的誘導合成        (113)

    二、植保素誘發(fā)的生態(tài)效應        (117)

    三、植保素誘發(fā)的遺傳效應        (120)

第三節  誘發(fā)因子誘導植保素合成的分子基礎        (121)

    一、誘發(fā)因子對植保素誘發(fā)作用及其與關(guān)鍵酶蛋白基因的轉錄與翻譯的關(guān)系     (121)   

    二、誘發(fā)因子對植保素生物合成途徑中關(guān)鍵酶蛋白基因表達的調節         (122)

第四節  誘發(fā)因子在病害防治中的可能作用        (130)

    一、合成誘導化合物對病害的防治作用        (130)

    二、不同誘發(fā)因子提高植物抗性的幅度及機制        (132)

    三、植保素合成的誘導化合物對主要作物病害防治效果        (132)

第五章  植保素誘發(fā)過(guò)程中的信號傳遞        (137)

第一節  植物細胞表面專(zhuān)一性的誘發(fā)因子受體        (137)

    一、生物誘發(fā)因子的結合蛋白        (137)

    二、G蛋白及其在植保素誘發(fā)合成信號傳遞中的作用        (141)

第二節  鈣信使系統與植保素的合成        (141)

    一、 在病原菌或誘發(fā)因子作用下細胞內Ca2+水平的變化和調節    (141)

    二、幾種誘發(fā)因子植物系統中Ca²⁺信使系統的作用        (144)

    三、其他離子在植保素誘導合成中的信使作用        (147)

第三節  cAMP信使系統        (147)

    一、胞內信使cAMP的產(chǎn)生、傳遞和滅活        (147)

    二、cAMP在植保素誘發(fā)過(guò)程中的作用        (148)

第四節  IP3和DG信使與植保素的誘導合成        (148)

    一、IP3和DG信使        (148)

    二、IP3和DG信使與植保素的誘導合成        (149)

第五節  活性氧、膜脂過(guò)氧化與植保素的合成        (150)

    一、活性氧代謝        (150)

    二、在誘發(fā)因子或病原菌侵染作用下植物細胞活性氧代謝及膜脂過(guò)氧化作用   (152)

  三、病原菌或誘發(fā)因子作用下猝發(fā)的活性氧及膜脂過(guò)氧化作用與信號傳遞     (153)

第六節  茉莉酸在植保素誘導合成中的信使作用        (155)

第七節  磷酸激酶及蛋白質(zhì)磷酸化與植保素的合成        (156)

    一、磷酸化及蛋白激酶在信號傳遞中的作用        (156)

    二、植保素誘導合成過(guò)程中蛋白磷酸化/脫磷酸化的作用        (157)

第八節  植保素生物合成誘發(fā)過(guò)程中的信號傳遞途徑        (158)

第六章  植保素開(kāi)發(fā)應用的生物技術(shù)        (161)

第一節  植保素的基因工程        (161)

    一、植物基因工程        (161)

    二、植保素代謝基因工程        (166)

    三、植保素合成途經(jīng)中關(guān)鍵酶基因誘導型啟動(dòng)子的開(kāi)發(fā)應用        (170)

第二節  植保素等植物次生代謝物的離體培養生產(chǎn)        (171)

    一、植物培養系統        (171)

    二、植保素等次生代謝物合成的“二階段”調節策略        (178)

    三、次生代謝物生物合成中的反饋調節        (180)

    四、固定化植物細胞培養系統與植保素生產(chǎn)        (181)

    五、生物反應器在次生代謝物生產(chǎn)中的應用        (183)

參考文獻        (185)