Biotechnology in Forage and Turf Grass Improvement pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Potrykus, I.

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:

价格:$ 185.32

装帧:HRD

isbn号码:9783540638261

丛书系列:

图书标签:

• Biotechnology
• Forage Grasses
• Turf Grasses
• Plant Breeding
• Genetic Engineering
• Molecular Biology
• Plant Science
• Agronomy
• Crop Improvement
• Genomics

深入理解与实践：现代植物生理学与作物改良新路径 内容概要 本书旨在为农业科学、植物生物学以及相关领域的研究人员、高级学生和行业专业人士提供一个全面、前沿的视角，深入探讨现代植物生理学原理及其在作物改良，特别是粮食和园艺作物改良中的创新应用。全书内容聚焦于当前研究热点，如植物激素信号转导的分子机制、光合作用效率的调控策略、非生物胁迫（如干旱、盐碱和极端温度）下的适应性生理反应，以及如何利用基因组学和表观遗传学工具来指导和加速传统育种的进程。 本书避开了对牧草和草坪草特定改良案例的详细论述，而是将重点放在了更具普适性的基础生理学原理和跨物种适用的改良技术框架上。读者将获得对植物生命活动核心过程的深刻理解，以及如何将这些知识转化为提高作物产量、营养品质和环境适应性的实用策略。 --- 第一部分：作物生理学基础与效率提升 第一章：光合作用的分子调控与生物学优化 本章详细剖析了C3和C4植物光合作用的生理生化路径，重点阐述了关键酶（如RuBisCO）的调控机制及其在不同环境条件下的活性变化。内容涵盖了光合系统的结构组成、光能捕获与传递的效率瓶颈，以及能量转换过程中可能存在的限制因素。 更进一步，本章探讨了如何通过代谢工程手段对关键光合途径进行优化。这包括对碳固定循环中限速步骤的干预策略，例如通过增强或异源表达关键代谢酶来提高二氧化碳的利用率。同时，也讨论了叶片形态建成（如叶面积指数、叶片角度）如何影响群体的光能捕获效率，并介绍了利用分子标记辅助选择（MAS）加速优良光合性状的育种进程。 第二章：植物激素在生长发育中的精细调控网络 本章聚焦于五大经典植物激素（生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯）以及近年来备受关注的新型信号分子（如油菜素甾醇、独角仙素）在植物生命周期中的核心作用。我们深入分析了这些激素信号如何通过受体、转运体和转录因子网络实现跨尺度的精确调控。 内容详细阐述了激素信号通路的关键节点突变对植株形态建成（如茎伸长、侧根发育、花序分化）的影响，并探讨了如何通过调控内源激素稳态或利用外源激素处理来改善作物器官的发育质量。例如，如何通过调控细胞分裂素/生长素比例来优化种子大小或提高分蘖能力。本章强调了激素信号交叉互作的复杂性，为理解和操纵作物表型提供了分子基础。 第三章：营养元素吸收、转运与氮素效率的生理学基础 本章侧重于植物如何高效地从土壤中获取和利用必需营养元素，特别是氮、磷和钾。详细解析了根系吸收营养的跨膜转运蛋白家族的结构和功能，以及这些转运过程如何受到植物激素和环境信号的反馈调控。 针对当前农业生产中对化肥依赖性强的问题，本章集中探讨了提高作物氮素利用效率（NUE）的生理学途径。这包括深入研究硝酸盐和铵盐的还原与同化路径，解析根瘤固氮的分子机制（侧重于豆科作物），以及如何通过改良根系构型（如增加根长密度或优化根冠比）来扩大吸收面积，从而在低氮环境下维持高产潜力。 --- 第二部分：非生物胁迫生理学与适应性改良 第四章：干旱与水分利用效率的生理适应机制 本章全面概述了植物应对水分胁迫的核心生理和分子机制。内容从水分胁迫对细胞膨压和光合作用的影响开始，逐步深入到植物的抗旱策略。重点讨论了气孔的动态调控（特别是ABA介导的信号传导），以及在水分亏缺下细胞内渗透调节物质（如脯氨酸、可溶性糖）的积累机制。 此外，本章还探讨了如何通过遗传改良来提高水分利用效率（WUE）。这包括对气孔导度的精细调控、根系深度和水分吸收能力的定向改良，以及利用同位素示踪技术量化不同作物品种的WUE差异。讨论的案例集中于谷物作物在半干旱地区的表现优化。 第五章：盐胁迫下的离子稳态与膜系统保护 盐渍化是全球农业面临的严峻挑战。本章专注于植物如何维持细胞内离子稳态以应对高盐环境。详细分析了钠离子（Na+）和氯离子（Cl-）毒害的分子基础，包括Na+在根部和木质部的隔离机制，以及如何利用NHX型和HKT型转运体来调节细胞质内和液泡间的离子分布。 本章同时涵盖了次生代谢产物在抗盐胁迫中的作用，如活性氧（ROS）的清除系统（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等）的激活。旨在为筛选和培育具有高效“排盐”或“耐盐”机制的作物品种提供生理学依据。 第六章：极端温度（冷害与热害）的分子病理学与应对 本章将极端温度视为对植物生长发育的严重干扰因素。在低温胁迫部分，内容聚焦于膜脂成分的调整以维持膜的流动性，以及冷调控基因（CBF/DREB通路）如何激活下游的抗冻相关基因。 在高温胁迫部分，重点分析了蛋白质变性和光合机构损伤的机制。热激蛋白（HSPs）的作用、维持细胞膜完整性以及热缓冲系统的激活机制是本章的核心内容。最终，本章提出如何将这些热耐受性状纳入到作物群体改良的分子育种框架中。 --- 第三部分：基因组学与表观遗传学在改良中的前沿应用 第七章：宏基因组学视角下的作物性状遗传基础解析 本章介绍了高通量测序技术（如全基因组重测序、RNA-Seq）在解析复杂农艺性状遗传基础中的应用。详细讨论了数量性状位点（QTL）精细定位的技术路线，包括基于近等背景系（Near Isogenic Lines, NILs）和GWAS（全基因组关联研究）的应用。 内容着重于如何从海量遗传数据中识别出关键的候选基因，并将其与已知的生理过程联系起来。例如，如何通过转录组分析在特定胁迫条件下鉴定出调控水分利用效率的关键转录因子家族，从而为基因编辑提供靶点。 第八章：表观遗传调控在环境适应性中的角色 本章引入了表观遗传学这一新兴领域在作物改良中的潜力。详细探讨了DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA（miRNA、siRNA）在介导植物对环境变化做出快速而可遗传响应中的作用。 重点分析了表观遗传标记的动态变化如何影响关键农艺性状的稳定表达，以及环境信号（如温度、光照周期）如何“重塑”基因组的可及性。本章提供了一些案例研究，展示了如何通过靶向特定的表观遗传调控因子来稳定或解锁作物对环境的潜在适应性。 第九章：基因编辑技术（CRISPR/Cas）在功能基因验证与性状改良中的集成 本章聚焦于CRISPR-Cas系统在现代作物改良中的突破性应用。内容不仅限于基因敲除，更详细阐述了碱基编辑（Base Editing）和先导编辑（Prime Editing）技术如何实现精准的单碱基替换或小片段插入/缺失，而无需引入双链断裂。 本章强调了如何利用这些技术快速验证前述生理学研究中发现的功能基因。同时，也讨论了如何利用CRISPR技术构建新的启动子-增强子系统，以实现对关键生理过程（如光合作用或激素响应）的精准时空调控，从而加速传统育种难以达到的改良目标。 本书的受众群体将通过这些前沿的生理学洞察和分子技术应用，建立一个全面的知识体系，以应对未来农业对高产、高效和高适应性的综合需求。

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