Advanced Techniques in Soil Microbiology (Soil Biology) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Ajit Varma

出品人:

页数:455

译者:

出版时间:2007-08-17

价格:USD 199.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540708643

丛书系列:

图书标签:

• Soil Microbiology
• Soil Biology
• Microbial Ecology
• Soil Health
• Agricultural Microbiology
• Environmental Microbiology
• Biogeochemistry
• Microbial Interactions
• Soil Enzymes
• Nutrient Cycling

现代微生物生态学前沿：从宏基因组学到生物地球化学循环 导语： 地球的生命支撑系统——土壤，其核心驱动力在于数量庞大且功能多样的微生物群落。随着科学技术的飞速发展，我们正在以前所未有的深度和广度揭示这些微小生物在维持生态系统健康、支持全球生物地球化学循环以及调节气候变化中所扮演的关键角色。本书《现代微生物生态学前沿：从宏基因组学到生物地球化学循环》旨在为研究人员、高级学生以及对土壤生态系统功能有深刻兴趣的专业人士，提供一个超越传统培养依赖方法的、集成化的视角，聚焦于解析复杂土壤微生物群落的结构、功能及其在环境中的动态响应。 第一部分：微生物生态学研究范式的革新 本部分着重探讨近年来推动微生物生态学研究实现范式转变的关键技术和理论框架。我们不再仅仅满足于分离和培养少数模式菌株，而是转向利用高通量测序技术，全面描绘整个群落的遗传潜能和实际活动。 第一章：宏基因组学与微生物群落功能解析 详细阐述宏基因组学（Metagenomics）在土壤生态研究中的应用。内容涵盖从宏基因组文库的构建、高效的生物信息学流程（包括基因组组装、基因注释和功能分类），到如何利用这些数据重建微生物群落的功能网络。重点讨论远见式宏基因组学（Shotgun Metagenomics）如何揭示未培养微生物的代谢途径，以及如何利用宏基因组分箱（Metagenomic Binning）技术从复杂的土壤数据集中重建潜在的微生物基因组（MAGs）。我们将深入探讨如何通过比较不同环境条件下宏基因组数据的功能基因丰度变化，来理解微生物对环境变化的适应机制，例如碳固定、氮转化和抗生素耐药性基因的生态学意义。 第二章：转录组学、蛋白质组学与微生物活性状态 为了理解基因组潜能如何转化为实际生态功能，本部分将详细介绍宏转录组学（Metatranscriptomics）和蛋白质组学（Metaproteomics）在解析微生物活性状态中的作用。转录组学部分将聚焦于如何通过量化特定功能基因的mRNA表达水平，识别在特定环境压力（如干旱、污染）下被激活的代谢通路。蛋白质组学部分则探讨如何利用质谱技术识别土壤蛋白质组，明确在某一时间点真正执行特定生物化学反应的酶分子，从而弥合基因表达与实际生态功能之间的差距。内容将包括用于处理复杂土壤样本的提取优化方法和数据解释策略。 第三章：同位素探针与代谢流分析 本章回归到与生物地球化学过程紧密结合的实验技术。重点介绍稳定同位素探针（SIP）技术，包括¹³C、¹⁵N和¹⁸O标记技术，如何用于追踪特定碳源或氮源在微生物群落中的转化路径。内容将详述如何将SIP技术与下一代测序技术相结合（如SIP-metagenomics），实现对参与特定代谢途径的功能微生物的精准鉴定。此外，还将探讨代谢流分析（Fluxomics）在理解微生物如何分配能量和资源于不同生物合成路径中的应用。 第二部分：关键生物地球化学循环的微生物调控 本部分深入探讨土壤微生物群落在全球关键物质循环中的核心作用，并着重分析影响这些过程的环境因子。 第四章：土壤碳循环的驱动力：分解与固存 深入解析土壤有机质（SOM）的分解机制。重点讨论纤维素、半纤维素和木质素等复杂聚合物的微生物降解途径，特别是外酶（Extracellular Enzymes）的产生、结构与调控。本章将详细介绍真菌和细菌在碳分解中的协同作用，以及富集培养诱导技术（Priming Effect）在理解微生物对新输入碳源响应中的应用。此外，还讨论了微生物在形成稳定土壤有机碳库（如微生物生物量碳和微生物分泌物）中的作用。 第五章：氮素循环的复杂性：从固氮到反硝化 本章聚焦于氮素循环中的关键微生物过程，包括生物固氮（Diazotrophy）、硝化作用（Nitrification）和反硝化作用（Denitrification）。我们将详细考察参与这些过程的关键功能基因群（如$nifH, $amoA, $nirS, $nosZ）的生态学分布和环境因子（如氧气、pH值和底物浓度）对这些过程的调控。特别关注氮素循环的“非经典”路径，如厌氧氨氧化（Anammox）和不完全反硝化，及其在全球氮平衡中的贡献。 第六章：硫、磷与微量元素循环的微生物介导 本章扩展至硫、磷以及重要金属元素的生物地球化学循环。对硫循环的讨论将涵盖硫酸盐还原菌（SRB）和硫氧化菌在氧化还原梯度中的作用。在磷循环方面，重点分析磷酸盐胞外酶（如磷酸酶）的分泌机制及其在提高磷有效性中的作用。此外，还将介绍微生物在重金属解毒、生物吸附和生物矿化过程中扮演的角色，尤其是在受污染土壤的修复潜力方面。 第三部分：微生物群落与环境变化的相互作用 本部分将目光投向宏观环境变化对土壤微生物群落结构和功能产生的深远影响，以及微生物群落如何反馈调控这些变化。 第七章：气候变化情景下的微生物响应 详细分析全球变暖（温度升高）和降水模式改变对土壤呼吸作用、温室气体（$ ext{CO}_2$, $ ext{CH}_4$, $ ext{N}_2 ext{O}$）排放的影响。本章将整合长期田间实验数据和受控模拟实验结果，探讨温度对微生物群落结构（如细菌/真菌比例）的长期效应，以及微生物群落对碳氮耦合效应的响应机制。重点讨论微生物群落的反馈调节机制，例如“微生物利用效率假说”在预测未来碳释放中的应用。 第八章：极端环境与微生物生态适应 本章关注微生物在非典型或极端环境中的生存策略。内容涵盖高盐度、高酸性（如酸性矿山排水）、高海拔和永冻土等极端生境中的微生物群落结构和功能多样性。通过案例研究，解析这些微生物如何利用特殊的酶系和代谢通路来维持细胞稳态和生物地球化学活性，并探讨这些极端环境微生物在生物技术和生物修复中的潜在应用价值。 第九章：土壤微生物群落的稳定性与生态系统服务 本章探讨如何量化和评估土壤微生物群落的功能冗余性（Functional Redundancy）和生态稳定性（Resilience）。内容将介绍基于网络理论的群落结构分析方法，用以识别关键功能节点。最后，本章将整合前述内容，论述如何将深入的微生物生态学理解转化为可量化的生态系统服务指标，从而指导可持续农业实践和土壤健康管理策略的制定。 结语： 本书力求提供一个全面、前沿且注重实证的视角，引导读者掌握现代土壤微生物生态学最先进的研究工具和理论框架，为解决全球环境挑战提供基于微生物组的科学见解。

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