緒論/1
第1篇分子機制
第1章光合機構/17
1.1光合生物種類/17
1.2結構層次/19
1.3氣孔復合體/20
1.4葉綠體/21
1.5色素繫統/23
1.6光繫統/27
1.7膜繫統/34
1.8酶繫統/39
參考文獻/40

第2章光反應/42
2.1光化學反應/42
2.2基本前提——天線色素的光能吸收與向反應中心傳遞/44
2.3必要保障——水氧化放氧/45
參考文獻/49

第3章同化力形成/51
3.1光合電子傳遞/52
3.2光合磷酸化/58
3.3結合改變機制/58
3.4體內同化力（ATP NADPH）水平的觀測/60
參考文獻/61

第4章碳反應/63
4.1光合碳還原循環或卡爾文本森巴沙姆循環/63
4.2光呼吸/67
4.3四碳雙羧酸循環/68
4.4景天酸代謝途徑/74
4.5碳濃縮機制/75
4.6光合作用產物/78
參考文獻/81
第2篇環境影響
第5章光/85
5.1光誘導現像/86
5.2光響應/87
5.3光抑制/88
5.4光適應/93
5.5連續光/94
5.6波動光/94
5.7光合作用的作用光譜/95
5.8雙光增益效應/97
5.9類囊體膜的狀態轉換/97
5.10紫外輻射對光合作用的影響/99
5.11光質對植物生長發育的影響/101
參考文獻/105

第6章溫度/107
6.1溫度響應/107
6.2溫度脅迫/108
6.3溫度適應/114
參考文獻/117

第7章水/119
7.1水的環境作用/119
7.2水分虧缺/120
7.3水分過多/125
7.4鹽脅迫/126
7.5用水效率改善/128
參考文獻/129

第8章氣/131
8.1CO2/131
8.2O2/137
8.3臭氧/137
8.4氧化脅迫/140
8.5空氣污染/145
8.6氣壓/145
8.7全球氣候變化/146
參考文獻/147

第9章礦質營養/149
9.素/149
9.素/155
9.3重金屬污染/158
9.4有機污染物/161
參考文獻/162
第3篇調節控制
第10章基因表達調節/167
10.1調節物質/167
10.2調節方式/169
10.3調節部位/171
10.4調節階段/173
10.5C4光合基因表達的控制/175
10.6CAM植物基因表達的調節/176
10.7D1蛋白基因表達的調節/177
10.8脅迫條件下光合相關基因表達的調節/177
參考文獻/178

第11章捕光調節/180
11.1葉片運動/180
11.2葉綠體運動/181
11.3類囊體膜的狀態轉換/182
11.4天線大小的快變化——LHCII可逆脫離/182
11.5天線大小的慢變化——LHCII蛋白豐度變化/188
11.6葉片分子組成的改變/189
11.7葉片形態結構變化/190
參考文獻/190

第12章電子傳遞調節/192
12.1前饋與反饋控制/192
12.2可選擇的電子傳遞途徑/192
12.3圍繞光繫統I的循環電子傳遞/193
12.4光繫統II循環電子傳遞/199
12.5光繫統I之後的電子庫/200
參考文獻/201

第13章碳同化調節/203
13.1氣孔調節/203
13.2葉肉導度調節/206
13.3酶調節/207
13.4植物激素調節/217
參考文獻/218

第14章能量耗散/220
14.1高能態猝滅/220
14.2光抑制猝滅/222
14.3代謝耗能/226
參考文獻/229

第15章信號轉導/231
15.1基本過程/231
15.2光受體/232
15.3信號分子/236
參考文獻/243

第16章節律變化/246
16.1生理節律/246
16.2日變化/249
16.3季節變化/251
16.4發育變化/251
16.5葉片衰老/252
參考文獻/253

第17章相互協調/255
17.1光合產物的源與庫/255
17.2光合作用與呼吸作用/257
17.3C4循環與C3循環/259
17.4光繫統II與光繫統I/260
17.5電子傳遞與碳同化/260
17.6葉綠體與細胞核/260
17.7協調方式/261
參考文獻/264
第4篇改善應用
第18章光合作用效率/269
18.1常用術語或指標/269
18.2光合效率/273
18.3光合量子效率的爭論/274
18.4實際的光合效率/278
18.5改善光合效率的可能方向/279
18.6光合效率與作物產量/279
18.7源庫關繫與作物產量/279
參考文獻/280

第19章光合作用的改善/282
19.1主要出路/282
19.2思想障礙/283
19.3改善的目標/283
參考文獻/292
第5篇人工光合
第20章人工光合作用/297
20.1人工光合作用的意義/297
20.2人工反應中心/299
20.3人工天線/299
20.4人工放氧復合物/300
20.5人工ATP合成/301
20.6人工光能制氫/301
20.7人工碳同化途徑/306
20.8人工CO2還原/307
20.9人工葉與人工葉綠體/309
20.10模擬全過程/311
參考文獻/312

名詞解釋/314

名詞索引/360

放眼當今世界，人類面臨食物短缺、能源枯竭和環境污染及全球氣候變暖這樣一些亟需解決的重大難題。田野、草原、森林裡的陸生植物與江河湖海水體中藍細菌、藻類的自然光合作用，以及依據其原理、靈感構建的裝置進行的人工光合作用，閃爍著迷人的希望之光，展現出人類攻堅克難的必由之路。
人類通過加強自然光合作用和發展人工光合作用破解這些難題，是一項偉大而艱巨的事業。它需要植物生理學、生物化學、分子生物學、遺傳學和物理學、化學以及材料學等多學科科技工作者幾代人不懈的努力。為了讓盡可能多的人特別是年輕人了解、熱愛、投身或理解、支持這項偉大事業，大力傳播光合作用的理論與應用知識，實乃當務之急。
然而，深淺、詳略適度而通俗易懂地介紹光合作用基礎理論與應用知識的讀物還相當稀缺。作為研究生創新教育繫列叢書，拙作《光合作用學》已經問世8年多了。8年多來，它得到眾多讀者的肯定，出版社一再加印，令作者深受感動，同時又深感愧疚，有負讀者的厚愛，因為它還有許多缺點、錯誤和不足： 一是有不少文字錯誤，亟需更正；二是枝蔓過多，篇幅太長，亟需精煉；三是在光合作用研究新進展層出不窮的形勢面前，它已經顯得陳舊、落後，亟需修改、補充和完善。因此，作者還是一如既往地跟蹤該領域的研究進展，不斷對它加以修改、補充和調整。其間曾嘗試以問答的形式（曾用名《光合作用一百問》《光合作用問題： 理論與應用》，包括200多個問題）介紹光合作用的基本理論與應用，力求反映研究成果，為寫作本書作準備。由於問答式的結構不如《光合作用學》章節式繫統、嚴謹和明晰，且多有重復，經再三斟酌後還是決定放棄這種表達方式。
與《光合作用學》相比，《新編光合作用學》的主要變化如下： 一是改正諸多文字、印刷錯誤。二是精煉文字，壓縮篇幅，全書由5篇（分子機制篇、環境影響篇、調節控制篇、改善應用篇及人工光合篇）20章組成，篇幅不到《光合作用學》的一半，刪除了技術方法、光合參數和生物能源等幾章，而基因表達調節、捕光調節和人工光合作用等幾章則重新改寫。三是增加了近年來光合作用研究的眾多進展。四是除名詞索引外，增補了800多條名詞解釋，每條控制在100字以內，力求言簡意賅。五是更新教科書中一些過時的概念，例如用“卡爾文本森巴沙姆循環”替換“卡爾文循環”，用“碳反應”代替“暗反應”，並且增加了“人工葉”“人工葉綠體”等新概念。六是每章的參考文獻控制在30條以內，保留經典的，增加新近的，全書總計引用新近文獻170餘篇。七是增加30多幅插圖。所有這些改動，都是希望盡可能把完善的內容呈現給讀者。
在本書稿精煉、補充過程中，有幸得到瀋允鋼院士（中國科學院上海植物生理生態研究所）、李燦院士（中國科學院大連化學物理研究所）和高輝遠教授（山東農業大學）的熱情鼓勵與幫助；瀋允鋼院士對本書稿提出了很多寶貴意見；科學出版社馬俊編輯提出增加名詞解釋部分的有益建議；陳根雲博士協助收集了許多文獻。作者在此對他們一並表示衷心的感謝。作者還要特別感謝中國植物生理與植物分子生物學學會學術項目的支持。
作者纔疏學淺，拙作錯謬失當之處在所難免，誠懇歡迎專家、讀者批評指正。