內容簡介
農業微生物在維係與提高土壤生産力、改善農産品品質、降低病蟲害發生、保護農田生態環境以及夯實國傢糧食安全等方麵已起到瞭非常重要的作用,對它的研究及其産業化日益得到重視。農業微生物産業化也是以後國傢支持發展的重要生物領域之一。
《生命科學前沿及應用生物技術:農業微生物研究與産業化進展》由從事農業微生物研究與産業化應用的專傢學者集體編著而成,內容反映瞭“十一五”期間該領域取得的新進展,對下一步該學科的發展趨勢和産業化前景進行瞭展望。全書由農業微生物綜閤研究進展、微生物肥料研究與産業化、農業微生物其他研究與應用、微生物肥料標準摘錄4個部分組成;共列齣瞭33個廣受關注的方麵,以專題的方式進行介紹;微生物肥料標準摘錄中摘錄瞭微生物肥料標準體係的主要內容,以便查閱和使用。
《生命科學前沿及應用生物技術:農業微生物研究與産業化進展》可供農業微生物學研究、教學、産業化,農業技術推廣,農業生産及其相關管理人員,以及想瞭解農業微生物學研究和應用的讀者使用和參考。
內頁插圖
目錄
序
前言
第一部分:農業微生物綜閤研究進展
充分發揮根瘤菌在優化我國農牧種植業體係中的重要作用——根瘤菌選種原則參考
土壤微生物與土壤質量研究
土壤微生物與仝球氣候變化的研究進展
農業微生物學研究進展與産業化發展
農業微生物的功能基因組學研究進展
固氮微生物功能基因組研究進展
微生物蛋白質組學研究進展
土壤微生物生態學研究方法進展
農業環境的微生物修復研究進展與應用
微生物列土壤瘸殖質形成的影響與應用
嗜鹽微生物的研究進展及其應用前景
木黴屬真菌在農業生産中的應用及其作用機製
微生物對低品位含鉀岩石的轉化與利用研究
第二部分:微生物肥料研究與産業化
微生物肥料作用機製研究與技術創新
我國微生物肥料標準體係建設
微生物肥料産業發展的相關技術問題探討
叢枝菌根真菌與根際養分吸收
木質縴維素的微生物分解機製與秸稈腐熟菌劑的組成
我國農業微生物肥料産業拓展與提升
微生物肥料生産工程設計
微生物肥料生態學研究進展
堆肥微生物及堆肥接種研究進展
生物固氮技術在大豆種植中應用研究進展
根瘤菌與非豆科植物的關係和應用研究進展
固氮芽孢菌研究進展與應用
我國微生物肥料生産中一些技術問題的探討
有機廢棄物新型快速發酵技術研發及産業化
第三部分:農業微生物其他研究與應用
PGPR研究進展及其應用
生防微生物研究進展及其應用
土壤農藥殘留微生物修復技術研究進展與應用
微生物防治植物寄生綫蟲研究與應用進展
微生物絮凝劑的研究及其應用
食用菌研究進展及其産業化發展
第四部分:微生物肥料標準摘錄
微生物肥料術語(NY/T 1113—2006)
微生物肥料生物安全通用技術準則(NY 1109—2006)
農用微生物菌劑(GB 20287—2006)
復閤微生物肥料(NY/T 798—2004)
生物有機肥(NY 884—2004)
微生物肥料菌種鑒定技術規範(NY/T 1736—2009)
肥料閤理使用準則微生物肥料(NY/T 1535—2007)
微生物肥料田間試驗技術規程及肥效評價指南(NY/T 1536—2007)
微生物肥料生産菌株質量評價通用技術要求(NY/T 1847—2010)
前言/序言
本書是在我國農業微生物研究與産業化處於快速發展階段,其製品在農業生産作用日益凸顯、國傢持續加大支持力度的背景下,我們組織國內從事農業微生物研究、教學、質量標準、生産、技術推廣應用等方麵的專傢和學者共同編著而成。其主要目的既是為瞭總結近幾年農業微生物研究與産業化所取得的新成果和新進展,更重要的是力圖從中凝練齣未來本領域研究及産業化的發展方嚮和核心內容,以推動本學科的創新與産業發展。
近10年的農業生産實踐證明,以微生物肥料和微生物農藥為代錶的農業微生物産品在維係與提高土壤生産力、改善農産品品質、降低病蟲害發生、保護農田生態環境以及夯實國傢糧食安全等方麵起到瞭不可或缺的作用。因此,農業微生物研究與産業化得到瞭國傢的重視和支持,取得瞭許多新成果和新進展。農業微生物研究進展突齣錶現在農用微生物資源、重要農用微生物功能基因組研究和微生物修復三個方麵:農業微生物各種類資源建設已躍上一個新颱階,目前我國收集、保藏、鑒定的菌種庫藏資源達15000餘株,並對資源開展瞭功能基因發現、新代謝物發掘等研究,為農業微生物産業化提供瞭菌種保證;重要農用微生物功能基因組研究已揭開序幕,其作用機製研究不斷深入,為其應用的拓展和效果的穩定奠定基礎;以土壤的微生物修復和秸稈等有機物料的微生物腐解為代錶的研究,取得瞭顯著進展,提齣瞭土壤的微生物調控措施和消減對策,是實現土壤健康維護及其生産力持續提高的一條根本途徑。現階段是我國農業微生物産業化發展的黃金時期,自2008年以來,無論是國傢政策,還是産業化專項,均是有史以來力度最大、涉及麵最廣的時期,為我國農業微生物産業發展提供瞭極其良好的機遇。我國微生物肥料産業近幾年來發展迅速,已形成瞭800多傢生産企業、産能800萬t、産值超百億元的産業規模。在國傢生物産業發展戰略中,明確指齣微生物肥料和微生物農藥是生物農業領域産業的重要産品,是生物産業的組成部分,發展前景廣闊。
本書是農業微生物學各方麵專傢和學者智慧的結晶。作者中既有我們尊敬的陳文新院士、趙其國院士和老專傢,又有年富力強的中青年學者和骨乾。本書在內容上,不僅涉及微生物與土壤質量、微生物與養分循環利用、微生物功能基因組與蛋白質組學、微生物作用分子機製、微生物與土壤生物化學、微生物分子生態學、微生物新資源、生物固氮、有機物料的微生物腐解、微生物肥料産業化等研究與應用的熱點領域,而且還涉及微生物農藥、微生物農田環境治理、食用菌等領域。在本書的結構上,分為農業微生物綜閤研究進展、微生物肥料研究與産業化、農業微生物其他研究與應用和微生物肥料標準摘錄四個部分;前三部分涵蓋瞭目前廣受關注的33個重要專題,每一專題從文前引言、目前的主要進展、展望(或應用前景)三個層次進行介紹;在本書的微生物肥料標準摘錄中,摘錄瞭微生物肥料標準體係的主要內容。全書的結構與安排,力求為讀者提供查閱和使用的便利。
本書編寫過程中,得到陳文新院士、趙其國院士、葛誠研究員等老專傢的支持;陳文新院士親自為本書作序,並提齣寶貴建議;各位作者在繁忙的工作中認真收集資料,撰寫文稿;齣版社諸多同誌對編寫工作給予具體指導和幫助,在此一並緻謝。由於時間和經驗所限,作者對部分關注的領域和方嚮把握不夠全麵,疏漏及不足之處在所難免,敬請讀者批評指正。
《植物基因組學與分子育種:挑戰與機遇》 內容梗概: 本書深入探討瞭植物基因組學的最新進展及其在現代農業育種中的革命性應用。我們從宏觀的植物基因組結構、功能和進化齣發,逐步聚焦到微觀的基因編輯技術、轉錄組學、蛋白質組學以及代謝組學等高通量組學技術如何被有效地整閤,以揭示植物性狀的遺傳基礎。全書緊密圍繞“挑戰與機遇”這一核心主題,旨在為植物科學研究者、育種傢以及相關領域的從業者提供一個全麵、深入且具有前瞻性的視角。 第一部分:植物基因組學奠基 本部分為讀者構建起堅實的理論基礎。首先,我們將迴顧植物基因組學的發展曆程,從早期的基因定位到如今的全基因組測序和組裝,梳理齣其關鍵性的裏程碑。隨後,詳細闡述植物基因組的結構特徵,包括染色體數目、基因密度、重復序列的分布和功能,以及非編碼RNA在基因錶達調控中的重要作用。我們將深入分析不同植物物種基因組的比較基因組學研究,揭示基因組的進化模式、物種分化機製,以及基因的獲得與丟失如何影響植物的適應性。此外,本部分還將介紹用於植物基因組研究的各種先進測序技術,包括二代、三代測序技術及其在基因組組裝、變異檢測方麵的優勢與局限性,並探討如何通過生物信息學工具和策略來處理海量的基因組數據。 第二部分:解析植物性狀的分子機製 理解復雜農藝性狀的遺傳基礎是推動育種效率提升的關鍵。本部分將深入剖析如何利用高通量組學技術來解鎖這一奧秘。我們將詳細介紹轉錄組學在分析基因錶達譜、鑒定與特定性狀相關的功能基因方麵的應用,包括RNA測序(RNA-Seq)技術的原理、數據分析流程以及在揭示轉錄因子、非編碼RNA調控網絡中的重要作用。接著,我們將聚焦蛋白質組學,探討如何通過質譜技術鑒定和量化植物體內的蛋白質,從而理解蛋白質互作網絡、翻譯後修飾以及蛋白質水平的調控如何影響植物的錶型。代謝組學部分將重點介紹如何利用核磁共振(NMR)、質譜(MS)等技術分析植物體內的代謝産物,解析代謝通路,揭示關鍵代謝物的積纍與特定性狀(如産量、品質、抗逆性)之間的聯係。最後,本部分將強調多組學數據的整閤分析,即如何將基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學等不同層次的信息結閤起來,構建更全麵的植物分子調控網絡模型,從而更深入地理解復雜性狀形成的機製。 第三部分:基因編輯技術在植物育種中的革命 基因編輯技術,特彆是CRISPR-Cas係統,已經徹底改變瞭植物育種的麵貌。本部分將詳細介紹CRISPR-Cas9、CRISPR-Cas12a等主要基因編輯係統的原理、作用機製以及在植物中的應用。我們將深入探討如何利用這些技術進行基因敲除、基因插入、基因替換以及啓動子編輯,以實現對植物基因組的精確改造。全書將列舉大量實際案例,展示基因編輯技術在提高作物産量、改善農産品品質(如營養成分、風味)、增強植物抗病蟲害能力、提高環境脅迫耐受性(如乾旱、鹽堿)以及加速育種進程等方麵的突齣成就。此外,本部分還將討論基因編輯技術在構建基因功能研究工具、培育新品種以及解決當前農業生産麵臨的挑戰方麵的巨大潛力,並分析其在轉化應用過程中可能麵臨的技術瓶頸和倫理考量。 第四部分:分子育種策略與平颱建設 基於基因組學和基因編輯技術的進步,現代分子育種策略正在不斷優化和發展。本部分將探討如何將這些先進技術整閤到育種流程中,構建高效的分子育種平颱。我們將深入介紹標記輔助選擇(MAS)、基因組選擇(GS)等傳統分子育種技術在現代育種中的持續應用和優化,以及如何與高通量基因分型技術相結閤。重點將放在如何利用基因編輯技術加速新品種的創製,例如通過定點誘變或轉基因技術快速引入優異基因。此外,本部分還將討論大數據在分子育種中的應用,包括如何利用機器學習、人工智能等方法分析海量育種數據,預測雜種優勢,優化育種方案。同時,我們還將關注如何構建一體化的分子育種平颱,涵蓋基因組測序、分子標記開發、高通量錶型評估、基因編輯以及新品種評價等各個環節,以實現育種的智能化和高效化。 第五部分:植物基因組學與分子育種的挑戰與未來展望 盡管取得瞭巨大的成就,植物基因組學和分子育種領域仍然麵臨諸多挑戰,同時也孕育著無限的機遇。本部分將對此進行深入探討。我們將分析當前植物基因組研究中存在的難題,例如復雜基因組的組裝與注釋、非編碼區功能的解析、錶觀遺傳調控的研究等。在分子育種方麵,我們將討論如何提高基因編輯的靶嚮性和效率,減少脫靶效應,以及如何解決轉基因技術在部分國傢和地區麵臨的監管障礙。此外,本部分還將關注如何將基因組學和分子育種技術應用於非模式植物和野生近緣種的保護與利用,以發掘新的遺傳資源。最後,我們將對未來植物基因組學與分子育種的發展趨勢進行展望,包括閤成生物學在植物設計與育種中的應用、單細胞組學技術對植物發育和分化的深入研究、以及如何利用基因組信息應對氣候變化和保障全球糧食安全等重大議題。本書旨在為所有緻力於通過科技創新推動農業可持續發展的研究者和實踐者提供有益的參考和啓示。 本書特點: 前沿性: 緊密跟蹤植物基因組學和分子育種領域的最新研究動態和技術突破。 係統性: 從基因組學的宏觀結構到分子調控機製,再到基因編輯技術和育種策略,構建瞭完整的研究體係。 應用性: 大量案例分析,著重展示技術在實際育種和解決農業生産問題中的應用價值。 前瞻性: 深入探討麵臨的挑戰和未來的發展方嚮,為讀者提供戰略性思考。 專業性: 內容嚴謹,理論與實踐相結閤,適閤植物科學、農學、生物技術等相關領域的科研人員、研究生以及高年級本科生閱讀。 《植物基因組學與分子育種:挑戰與機遇》將是一部不可或缺的參考著作,幫助您駕馭這個快速發展的領域,並為迎接未來的農業挑戰做好準備。