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病害是影响作物产量、品质和生产效益的主要因素，特别是占其中绝大多数的真菌病害，危害尤甚。安全、有效的病害防治不仅关系到当前农业的增效和农民增收，而且还关系到生态环境的保护和农业的可持续发展，因而受到了人们的高度重视。20世纪化学农药在农业上得到广泛的应用，虽然在一定时期、一定程度上缓解了病害对作物生产的危害，但也带来了病原菌抗药性的增强、农产品品质的降低、农产品生产成本的提高、农业对化石能源的高度依赖和大量施用农药造成的巨大环境隐患等问题。因此，寻求可持续的病害防治替代手段，已成了当今人类面临的亟待解决的重要课题。
    植物在长期的进化过程中，逐步形成、发展了巧妙的自我防御反应（self  defence reaction）机制，使植物在自然环境中频繁发生的病害存在下仍然得以世代繁衍，生生不息。在作物遗传改良过程中，强化作物自我防御功能是提高作物抗病性、促进农业可持续发展的有效对策之一。病原菌侵染作用下合成植保素是植物防御反应的重要方面，在植物抗病过程中扮演着十分重要的角色。虽然直到20世纪40年代植保素才作为一个科学的命题引起人们的重视，但经过60来年的研究，人类已在植保素的植物化学、病理、生理、生化、分子生物学和生物技术等相关领域取得了重要的研究进展。特别近年来，植保素的分子生物学和生物技术应用研究已发展成为国际上多学科交叉的、十分活跃的研究领域。新技术、新方法被及时地应用到植保素研究中，新的研究结果不断涌现。从浩瀚的文献中整理、归纳和总结前人的有关研究结果，不仅对从事植保素研究的人们有所裨益，而且对作物科学的发展有重要的理论意义，对种植业生产的发展也有实际意义。然而，尽管在不同的研究阶段对植保素研究的各个侧面已有不少的综述和评论 (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，较为全面系统的植保素专著还不多见。
    鉴于此，作者结合自己的教学和研究工作，从1996年即开始尽可能多地收集植保素研究领域的有关研究资料，1999年底开始着手写作本书。期间，曾以所撰写的部分内容为教材，在福建农林大学作物栽培与耕作学专业博士研究生课程以及生物化学和分子生物学专业硕士生课程中开展了“植保素代谢基础与应用研究”的专题讲座，及时根据研究生们的反馈意见进行修改、补充和完善，并追踪最新研究动态，几经修改，最终形成了本书的初稿。本书根据植保素的植物化学、生物化学、分子生物学、生态遗传、信号传递和生物技术等几个方面的问题，相应地分为六个章节。其中涉及的一些次生代谢物尚未有明确的中译文，只好沿用英文。书中所列的参考文献，主要供读者查阅。
    本书稿中虽包括了作者近年来在辣椒植保素及倍半萜环化酶分子生物学方面部分已发表或来不及发表的研究内容，但大部分资料来自于国内外研究者们在植保素相关领域的研究成果。因此，本书的完成和出版，实际上凝聚着世界各国众多的研究者们长期的辛劳和汗水。值此书出版之际，作者谨向所有为植保素研究付出辛勤劳动、作出贡献的人们致以诚挚的敬意。
    书中涉及到许多生命科学的前沿，一些问题仍在探索之中，新的成果又不断涌现。限于作者 学识水平，未能形成高屋建瓴的态势，对于繁多资料的处理尚可能有挂一漏万之嫌，书中欠 妥和错误之处也在所难免。本书属作者大胆的尝试，旨在抛砖引玉，衷心地希望读者提出 宝贵意见，以便今后进一步完善提高。

第一章  植保素及其在植物抗病反应中的作用        (1)

第一节  植保素及其研究概况        (1)

    一、植保素的概念        (1)

    二、植保素的研究历史概况        (5)

第二节  植保素的种类及其在植物中的分布        (6)

    一、植保素的种类        (6)

    二、几种主要植物中的植保素        (9)

    三、植物植保素合成与分布特点        (12)

第三节  植保素在植物防御反应等中的作用        (13)

    一、植保素的抗病作用        (13)

    二、植保素在寄生物对病原菌小种专化抗性中的作用        (17)

    三、植保素在病原菌专一性寄生系统中的作用         (18)

    四、植保素对植物的效应        (19)

    五、植保素对昆虫的效应        (19)

    六、植保素的抗病机制        (19)

    七、植保素与人类健康        (23)

第四节  植保素研究的应用前景        (24)

    一、为抗病育种提供选择依据        (24)

    二、为开发新农药提供理论依据        (25)

    三、植保素作为生物农药的开发        (25)

    四、通过基因工程在目标植物中表达外源植保素基因以提高植物抗性        (25)

第二章  植保素代谢及其调控        (27)

第一节  植保素等次生代谢物的生物合成途径        (27)

    一、次生代谢物的生物合成途径        (27)

    二、次生代谢物合成的基本初始前体及次生代谢物的分布        (39)

第二节  植保素合成代谢调控        (41)

    一、多酚类主要植保素的生物合成及其调控        (42)

    二、萜类植保素生物合成途径及其调节        (45)

    三、生物碱植保素的合成及其调控        (55)

    四、植保素合成的“代谢频道”        (58)

第三节  病原菌对植保素的分解作用和对植保素合成的抑制作用        (61)

    一、病原菌对各类植保素的降解作用        (61)

    二、病原菌对植保素的降解作用与其对植保素的耐性及其致病力的关系        (66)   
    三、病原菌对植保素降解的酶学基础        (67)

    四、病原菌对植保素的降解作用诱导        (67)

    五、病原菌对植保素合成和积累的抑制作用        (69)

第三章  植保素生物合成关键酶的分子生物学        (70)

第一节  植保素生物合成过程中关键酶的分子克隆        (70)

    一、基因分离手段及其在植保素合成关键酶基因分离上的应用      (70)

    二、基因鉴定方法及其在植保素合成有关基因鉴定中的应用        (74)

    三、已克隆的与植保素合成有关基因        (77)

第二节  植保素合成关键酶的结构与功能关系        (78)

    一、主要酶编码序列结构与功能关系分析        (79)

    二、植保素合成关键酶的结构与功能关系研究        (90)

第三节  植保素基因结构及其诱导型表达启动子调控元件        (94)

    一、诱导型基因调控序列        (94)

    二、植保素合成有关基因在植物基因组中的分布        (104)

第四章  诱发因子与植保素诱发        (107)

第一节  诱发因子        (107)

    一、生物诱发因子        (107)

    二、非生物诱发因子        (112)

第二节  主要植保素的诱发及其生态遗传效应        (113)

    一、主要植保素的诱导合成        (113)

    二、植保素诱发的生态效应        (117)

    三、植保素诱发的遗传效应        (120)

第三节  诱发因子诱导植保素合成的分子基础        (121)

    一、诱发因子对植保素诱发作用及其与关键酶蛋白基因的转录与翻译的关系     (121)   

    二、诱发因子对植保素生物合成途径中关键酶蛋白基因表达的调节         (122)

第四节  诱发因子在病害防治中的可能作用        (130)

    一、合成诱导化合物对病害的防治作用        (130)

    二、不同诱发因子提高植物抗性的幅度及机制        (132)

    三、植保素合成的诱导化合物对主要作物病害防治效果        (132)

第五章  植保素诱发过程中的信号传递        (137)

第一节  植物细胞表面专一性的诱发因子受体        (137)

    一、生物诱发因子的结合蛋白        (137)

    二、G蛋白及其在植保素诱发合成信号传递中的作用        (141)

第二节  钙信使系统与植保素的合成        (141)

    一、 在病原菌或诱发因子作用下细胞内Ca2+水平的变化和调节    (141)

    二、几种诱发因子植物系统中Ca²⁺信使系统的作用        (144)

    三、其他离子在植保素诱导合成中的信使作用        (147)

第三节  cAMP信使系统        (147)

    一、胞内信使cAMP的产生、传递和灭活        (147)

    二、cAMP在植保素诱发过程中的作用        (148)

第四节  IP3和DG信使与植保素的诱导合成        (148)

    一、IP3和DG信使        (148)

    二、IP3和DG信使与植保素的诱导合成        (149)

第五节  活性氧、膜脂过氧化与植保素的合成        (150)

    一、活性氧代谢        (150)

    二、在诱发因子或病原菌侵染作用下植物细胞活性氧代谢及膜脂过氧化作用   (152)

  三、病原菌或诱发因子作用下猝发的活性氧及膜脂过氧化作用与信号传递     (153)

第六节  茉莉酸在植保素诱导合成中的信使作用        (155)

第七节  磷酸激酶及蛋白质磷酸化与植保素的合成        (156)

    一、磷酸化及蛋白激酶在信号传递中的作用        (156)

    二、植保素诱导合成过程中蛋白磷酸化/脱磷酸化的作用        (157)

第八节  植保素生物合成诱发过程中的信号传递途径        (158)

第六章  植保素开发应用的生物技术        (161)

第一节  植保素的基因工程        (161)

    一、植物基因工程        (161)

    二、植保素代谢基因工程        (166)

    三、植保素合成途经中关键酶基因诱导型启动子的开发应用        (170)

第二节  植保素等植物次生代谢物的离体培养生产        (171)

    一、植物培养系统        (171)

    二、植保素等次生代谢物合成的“二阶段”调节策略        (178)

    三、次生代谢物生物合成中的反馈调节        (180)

    四、固定化植物细胞培养系统与植保素生产        (181)

    五、生物反应器在次生代谢物生产中的应用        (183)

参考文献        (185)