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出版者:Academic Pr

作者:Wrigley, Colin (EDT)/ Corke, Harold (EDT)/ Walker, Charles E. (EDT)

出品人:

页数:2000

译者:

出版时间:

价格:905

装帧:HRD

isbn号码:9780127654904

丛书系列:

图书标签:

• 谷物科学
• 谷物
• 食品科学
• 食品技术
• 谷物化学
• 谷物加工
• 烘焙
• 面食
• 营养学
• 农业科学

现代农业与食品科学前沿：植物育种学原理与实践 作者： 艾莉森·麦克唐纳，迈克尔·陈 联合主编 出版社： 格兰特科学出版社 出版日期： 2024年秋季 --- 内容简介： 《现代农业与食品科学前沿：植物育种学原理与实践》是一部全面深入探讨现代植物育种学理论基础、前沿技术及其在应对全球粮食安全挑战中应用的权威著作。本书旨在为从事农业科学、作物遗传学、生物技术以及食品工业研究与开发的专业人士、研究生和资深学生提供一个整合性的知识框架，阐明如何通过科学育种手段提高作物的产量、营养价值和环境适应性。 本书摒弃了传统育种的经验主义描述，聚焦于分子生物学、基因组学和大数据分析如何彻底革新作物改良的途径。全书共分为六大部分，近三十个章节，结构严谨，内容涵盖了从基础遗传学到尖端基因编辑技术的完整链条。 --- 第一部分：植物育种学的理论基石与历史演进 本部分首先回顾了植物育种学的历史发展脉络，从早期的人工选择到孟德尔遗传学的确立，再到现代的分子标记辅助选择。重点阐述了群体遗传学和数量遗传学的核心概念，这些概念是理解复杂性状（如产量和抗逆性）遗传基础的关键。 重点章节包括： 群体遗传学在育种中的应用： 详细解析了遗传变异的来源、有效种群大小的估算以及遗传漂变对育种进展的影响。 数量性状的遗传分析： 深入探讨了数量性状的加性、显性和上位效应，并引入了方差分量的估计方法，为后续的育种设计奠定理论基础。 育种目标与经济性状的定义： 阐述了如何根据不同生态区域和市场需求，科学地界定和量化育种目标，并讨论了性状选择的经济学意义。 --- 第二部分：经典育种技术与方法优化 本部分详述了传统杂交育种、自交系选育、群体选择以及无性系繁殖等核心技术。与传统教材不同的是，本书强调如何利用现代统计工具对这些经典方法进行优化和效率提升。 杂交育种的策略设计： 详细比较了双杂交、三交、多交在不同作物（如玉米、水稻、棉花）中的适用性，并引入了动态模拟模型来预测杂种优势的稳定性和表现。 杂交优势（杂种优势）的分子机制探讨： 结合已有的基因组数据，探讨了杂交优势背后的显性效应、杂合子效应以及基因组互补性等假说，并讨论了如何通过基因组选择来预测和优化杂交组合。 抗逆性状的定向选育： 专注于非生物胁迫（干旱、盐碱、高温）和生物胁迫（病虫害）的抗性测试和选择流程。书中提供了针对特定地区气候特征的抗逆种质筛选标准化操作规程（SOP）。 --- 第三部分：分子育种的崛起与基因组学工具 这是本书的核心创新部分，全面覆盖了自20世纪90年代以来，分子生物学对育种领域的革命性影响。重点阐述了如何将高通量测序技术转化为实际的育种工具。 分子标记技术： 详细比较了RFLP、RAPD、AFLP、SSR、SNP等各类分子标记的优缺点，并着重分析了SNP在连锁分析和遗传图谱构建中的无可替代性。 数量性状位点（QTL）定位与解析： 深入讲解了QTL作图的统计模型，包括单标记分析、区间作图和复合区间作图（ICIM）。本书特别收录了利用多环境QTL（MetQTL）分析来解析基因-环境互作（GxE）的案例研究。 基因组选择（Genomic Selection, GS）： 提供了实施GS的完整流程，包括参考群体的构建、基因型数据处理、预测模型的选择（如BLUP、BayesA、BayesB）以及预测精度的评估。书中提供了针对不同遗传背景和世代间隔作物的GS实施蓝图。 --- 第四部分：基因组编辑与精准育种 本部分聚焦于最具颠覆性的技术——基因组编辑，特别是CRISPR/Cas系统在作物改良中的应用。强调了从基础编辑到靶向性状改良的全过程。 CRISPR/Cas系统的原理与变体： 详细介绍了Cas9、Cas12a以及碱基编辑器（Base Editor）和先导编辑器（Prime Editor）的工作机制，以及它们在精确诱导目标基因突变中的效率差异。 作物基因组编辑的挑战与规范： 讨论了提高基因组编辑效率的策略，如靶向递送系统（病毒载体、纳米颗粒）的开发，以及在不同法律框架下推进基因编辑作物的伦理与监管考量。 精确导入与替换育种： 阐述了如何利用同源重组修复（HDR）技术，实现对目标基因片段的精确替换，从而引入理想的等位基因或修饰关键调控元件。 --- 第五部分：生物信息学与大数据在育种中的整合 本部分强调了现代育种已成为一门数据密集型科学。讲解了如何利用计算工具处理和解释海量的遗传组学数据。 大规模基因组数据的管理与分析： 介绍了用于处理高通量测序数据的标准流程（Pipeline），包括从原始数据（FastQ）到注释变异（VCF）的全过程。 作物表型组学（Phenomics）的兴起： 详细介绍了高通量表型采集技术，如无人机遥感、地面自动成像系统（PhenoRobotics），以及如何将这些高维度数据融入到育种模型中。 机器学习在育种预测中的应用： 探讨了深度学习、随机森林等机器学习算法在预测复杂数量性状和优化育种值估计中的潜力，以及如何克服“小样本、高维度”带来的挑战。 --- 第六部分：面向未来的育种应用与可持续发展 最后一部分将理论与实践相结合，探讨了如何将前沿技术应用于解决全球性的农业挑战，特别是气候变化背景下的可持续粮食生产。 营养强化育种（Biofortification）： 聚焦于提高主要粮食作物（如水稻、小麦）的微量元素（铁、锌）和维生素含量，以及蛋白质质量的改良策略。 适应性育种与生物多样性保护： 强调了利用野生近缘种和地方品种的遗传资源库，筛选潜在的抗逆或优质基因，确保育种的长期创新能力。 智慧农业与育种的集成： 讨论了数字孪生技术在模拟不同种植环境下育种材料表现的可能性，以及如何将实时田间数据反馈到育种决策系统中，实现动态改良。 总结： 《现代农业与食品科学前沿：植物育种学原理与实践》不仅是一本知识的汇编，更是一份面向未来的行动指南。它通过对最新科研成果的批判性整合，为读者描绘了一幅清晰的图景：如何利用基因组技术实现作物改良的“精准化、高效化和智能化”，以应对21世纪粮食生产面临的复杂挑战。本书的案例分析和实验设计建议，确保了理论知识能够无缝对接实际的田间工作和实验室研究。

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