Plant sciences for students

VOLUME 1: Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v Geologic Timescale . . . . . . . . . . . . . . . vii List of Contributors . . . . . . . . . . . . . viii A Acid Rain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Agricultural Ecosystems . . . . . . . . . . . . . . 3 Agriculture, History of . . . . . . . . . . . . . . 5 Agriculture, Modern . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Agriculture, Organic . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Agronomist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Alcoholic Beverage Industry . . . . . . . . . . 18 Alcoholic Beverages . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Algae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Alkaloids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Allelopathy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Alliaceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Anatomy of Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Angiosperms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Anthocyanins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Aquatic Ecosystems . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Aquatic Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Arborist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Archaea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Asteraceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Atmosphere and Plants . . . . . . . . . . . . . . 59 B Bamboo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Bark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Bessey, Charles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Biodiversity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Biogeochemical Cycles . . . . . . . . . . . . . . 73 Biogeography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Biomass Fuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Biome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Bioremediation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Bonsai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Borlaug, Norman E. . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Botanical and Scientific Illustrator . . . . . . 89 Botanical Gardens and Arboreta . . . . . . . 91 Botany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Breeder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Breeding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Breeding Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Britton, Nathaniel . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Brongniart, Adolphe . . . . . . . . . . . . . . . 103 Bryophytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Burbank, Luther . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 C Cacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Cacti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Calvin, Melvin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Candolle, Augustin de . . . . . . . . . . . . . . 117 Cannabis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Carbohydrates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 Carbon Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Carnivorous Plants . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Carotenoids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Carver, George Washington . . . . . . . . . 131 Cell Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Cells, Specialized Types . . . . . . . . . . . . 140 Cellulose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Cell Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Chaparral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Chestnut Blight . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Chlorophyll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Chloroplasts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Table of Contents Chromosomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Clements, Frederic . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Clines and Ecotypes . . . . . . . . . . . . . . . 161 VOLUME 2: Coastal Ecosystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Coca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Coevolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Coffee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 College Professor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Compost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Coniferous Forests . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Conifers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Cordus, Valerius . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Cork . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Corn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Cotton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Creighton, Harriet . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Cultivar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Curator of a Botanical Garden . . . . . . . . . 35 Curator of an Herbarium . . . . . . . . . . . . 36 Cyanobacteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 D Darwin, Charles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Deciduous Forests . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Deciduous Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Decomposers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Defenses, Chemical . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Defenses, Physical . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Deforestation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Dendrochronology . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 de Saussure, Nicolas-Théodore . . . . . . . . 68 Desertification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Deserts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Dicots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Differentiation and Development . . . . . . . 80 Dioscorea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Dutch Elm Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 E Ecology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Ecology, Energy Flow . . . . . . . . . . . . . . . 90 Ecology, Fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Ecology, History of . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Economic Importance of Plants . . . . . . . . 99 Ecosystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Embryogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Endangered Species . . . . . . . . . . . . . . . 106 Endosymbiosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Epiphytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Ethnobotany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Eubacteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Evolution of Plants . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Evolution of Plants, History of . . . . . . . 127 F Fabaceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Family . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Ferns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Fertilizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Fiber and Fiber Products . . . . . . . . . . . . 137 Flavonoids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Flavor and Fragrance Chemist . . . . . . . . 141 Flora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Flowers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Food Scientist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Forensic Botany . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Forester . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Forestry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Fruits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Fruits, Seedless . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Fungi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 G Gametophyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Genetic Engineer . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Genetic Engineering . . . . . . . . . . . . . . . 168 Genetic Mechanisms and Development . 173 Germination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Germination and Growth . . . . . . . . . . . 176 Ginkgo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Global Warming . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Grains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Grasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Grasslands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Gray, Asa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Green Revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Gymnosperms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 VOLUME 3: H Hales, Stephen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Halophytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Herbals and Herbalists . . . . . . . . . . . . . . . 3 Herbaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 x i i Table of Contents Table of Contents x i i i Herbicides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Herbs and Spices . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Hooker, Joseph Dalton . . . . . . . . . . . . . . 12 Hormonal Control and Development . . . 13 Hormones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Horticulture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Horticulturist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Human Impacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Humboldt, Alexander von . . . . . . . . . . . . 30 Hybrids and Hybridization . . . . . . . . . . . 32 Hydroponics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 I Identification of Plants . . . . . . . . . . . . . . 36 Inflorescence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Ingenhousz, Jan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Interactions, Plant-Fungal . . . . . . . . . . . . 40 Interactions, Plant-Insect . . . . . . . . . . . . . 41 Interactions, Plant-Plant . . . . . . . . . . . . . 43 Interactions, Plant-Vertebrate . . . . . . . . . 45 Invasive Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 K Kudzu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 L Landscape Architect . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Leaves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Lichens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Linnaeus, Carolus . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Lipids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 M McClintock, Barbara . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Medicinal Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Mendel, Gregor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Meristems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Molecular Plant Genetics . . . . . . . . . . . . 80 Monocots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Mycorrhizae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 N Native Food Crops . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Nitrogen Fixation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Nutrients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 O Odum, Eugene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Oils, Plant-Derived . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Opium Poppy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Orchidaceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Ornamental Plants . . . . . . . . . . . . . . . . 105 P Palms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Palynology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Paper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Parasitic Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Pathogens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Pathologist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 Peat Bogs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Pharmaceutical Scientist . . . . . . . . . . . . 123 Photoperiodism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Photosynthesis, Carbon Fixation and . . . 128 Photosynthesis, Light Reactions and . . . 133 Phyllotaxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Phylogeny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Physiologist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Physiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Physiology, History of . . . . . . . . . . . . . . 153 Phytochrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Pigments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Plant Community Processes . . . . . . . . . 157 Plant Prospecting . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Plastids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Poison Ivy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Poisonous Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Pollination Biology . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Polyploidy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Potato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Potato Blight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Psychoactive Plants . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Q Quantitative Trait Loci . . . . . . . . . . . . . 195 VOLUME 4: R Rain Forest Canopy . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Rain Forests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Record-Holding Plants . . . . . . . . . . . . . . 13 Reproduction, Alternation of Generations and . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Reproduction, Asexual . . . . . . . . . . . . . . . 18 Reproduction, Fertilization and . . . . . . . . 20 Reproduction, Sexual . . . . . . . . . . . . . . . 21 Rhythms in Plant Life . . . . . . . . . . . . . . . 24 Rice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Roots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Rosaceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 S Sachs, Julius von . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Savanna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Seed Dispersal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Seedless Vascular Plants . . . . . . . . . . . . . 45 Seed Preservation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Seeds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Senescence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Sequoia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Shape and Form of Plants . . . . . . . . . . . . 58 Soil, Chemistry of . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Soil, Physical Characteristics of . . . . . . . . 65 Solanaceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Soybean . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Speciation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Sporophyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Stems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Succulents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Sugar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Symbiosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Systematics, Molecular . . . . . . . . . . . . . . 87 Systematics, Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 T Taxonomic Keys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Taxonomist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Taxonomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Taxonomy, History of . . . . . . . . . . . . . . 103 Tea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Terpenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Tissue Culture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Tissues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Tobacco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Torrey, John . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Transgenic Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Translocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Tree Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Trichomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Tropisms and Nastic Movements . . . . . . 130 Tundra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Turf Management . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 V Vacuoles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 van Helmont, Jan . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 van Niel, C. B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Variety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Vascular Tissues . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Vavilov, N. I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Vegetables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 W Warming, Johannes . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Water Movement . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Weeds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Wheat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Wood Anatomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Wood Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Photo and Illustration Credits . . . . 165 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Topic Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193