《光合作用學》共有七篇二十五章：序篇簡要說明光合作用在地球生物圈中的地位；第一篇為歷史篇，包括光合作用的研究歷程和光合作用的演化簡史兩章；第二篇為方法篇，包括光合作用研究的技術方法和光合參數兩章；第三篇為機制篇，包括光合機構、原初反應、同化力形成和碳同化四章；第四篇為響應篇，包括光合作用對主要環境因素光照、溫度、水分、空氣和營養的響應與適應五章；第五篇為調節篇，包括基因表達調節、捕光調節、電子傳遞調節、碳同化調節、能量耗散、信號轉導和生理節律及統一協調等八章；第六篇為應用篇，包括光合改善、生物能源和人工光合作用三章。《光合作用學》的特點是既包括光合作用的研究簡史、生物化學機制和生理生態學基礎知識，又涉及光合作用的研究現狀和最新進展以及水氧化機制、捕光調節、能量耗散、信號轉導、逆境記憶、C4水稻、生物光能制氫和人工光合等諸多研究前沿。
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