Genetic Improvement of Bioenergy Crops pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Vermerris, Wilfred 编

出品人:

页数:472

译者:

出版时间:2008-8

价格:$ 224.87

装帧:

isbn号码:9780387708041

丛书系列:

图书标签:

• Bioenergy
• Genetic Improvement
• Crop Science
• Plant Breeding
• Renewable Energy
• Biomass
• Genomics
• Molecular Biology
• Sustainable Agriculture
• Plant Genetics

《植物育种学前沿：从基因组到生态适应性》 图书简介 本书旨在全面梳理和深入探讨当前植物育种领域最具创新性和影响力的研究方向与技术突破，重点关注如何利用现代生物技术和大数据分析，加速培育出具有更高产量、更强抗逆性以及更优异品质的新型作物品种。本书结构严谨，内容前沿，兼顾理论深度与实践指导意义，是作物科学、分子生物学、遗传学及现代农业领域专业人士、高级研究人员和研究生不可或缺的参考书。 全书共分为六大部分，涵盖了从基础的遗传学原理到尖端的基因编辑应用，再到面向未来挑战的系统性解决方案。 --- 第一部分：现代植物遗传学基础与基因组学驱动力 本部分奠定了理解现代育种变革的理论基石。我们首先回顾了经典孟德尔遗传学在现代作物改良中的应用局限性，随后深入解析了新一代基因组学技术（如高通量测序、单细胞测序）如何彻底改变我们对作物遗传变异的理解。 重点章节包括： 作物基因组的复杂性与结构变异分析： 探讨了多倍体、基因组重复和结构变异（SVs）在塑造作物性状中的关键作用，以及如何利用先进的生物信息学工具解析这些复杂的遗传景观。 数量遗传学理论的复兴与重塑： 重新审视了数量性状遗传学的核心概念，并结合全基因组关联研究（GWAS）和复杂性状的遗传力解析，展示了如何更精确地识别复杂农艺性状的遗传基础。 转录组学与表观遗传调控网络： 详细阐述了在不同发育阶段和环境胁迫下，基因表达的动态调控机制。特别关注了DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传标记如何作为可遗传的调控因子，为远缘杂交和远缘种质的利用开辟了新途径。 --- 第二部分：精准育种工具箱：CRISPR/Cas 系统的深度应用 本部分聚焦于当前最革命性的基因编辑技术——CRISPR/Cas系统，及其在作物改良中的精确、高效的应用。我们超越了基础的基因敲除，深入探讨了如何实现精准的碱基编辑（Base Editing）和先导编辑（Prime Editing），以最小化脱靶效应并实现复杂的基因修复或改造。 关键内容涵盖： 多基因编辑策略与复合性状改良： 阐述了如何利用CRISPR阵列同时靶向多个基因位点，以期一次性实现对产量、抗病性和营养品质等多个复杂农艺性状的协同改良。 非整合型基因编辑系统的开发与优化： 讨论了病毒载体介导、瞬时表达系统以及利用农杆菌介导的CRISPR递送方法，旨在克服转基因作物的监管难题和潜在的基因污染风险。 作物性状的表型组学驱动的基因编辑： 结合高精度表型组学数据（如高光谱成像、3D结构分析），指导CRISPR靶点的选择，确保编辑结果能够直接转化为可测量的表型优势。 --- 第三部分：表型组学与高通量表型分析的集成 精准育种的瓶颈往往在于高通量、高精度的表型数据获取。本部分系统介绍了整合了物理学、计算机科学和生物学的前沿表型组学技术。 核心章节包括： 机器人与自动化平台在田间表型采集中的应用： 详细描述了无人机（UAV）、地面自主导航车辆（UGV）搭载的多光谱、高光谱、激光雷达（LiDAR）传感器在测量冠层结构、生物量、水分胁迫响应等方面的集成方案。 深度学习在表型数据解析中的角色： 阐述了卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）如何用于图像识别、病害严重度量化以及预测复杂生长曲线，从而实现对海量表型数据的快速、无偏倚分析。 环境-基因型-表型（GxE x P）交互作用的建模： 探讨了如何利用多站点、多年份的表型数据，结合环境因子数据，建立统计模型来预测特定基因型在不同地理区域和气候条件下的表现稳定性。 --- 第四部分：应对全球变化的抗逆性育种新范式 面对气候变化带来的极端天气、新发病虫害和水资源短缺，培育具有卓越环境适应性的作物品种是育种的当务之急。本部分集中于非传统抗逆机制的挖掘和利用。 主要内容包括： 极端温度和干旱胁迫下的分子信号通路解析： 深入探讨了关键的脱落酸（ABA）信号通路、钙信号传导以及热休克蛋白在介导作物热胁迫适应性中的作用，并指出可作为育种靶点的关键调控因子。 根系构型与养分利用效率（NUE/PUE）的遗传改良： 强调了根系形态（深度、分支密度）对水分和养分吸收的关键性。介绍了利用微管CT扫描和根系表型分析技术，筛选具有高NUE和PUE的优良基因位点。 作物病害广谱抗性的分子机制： 聚焦于R基因的快速克隆、功能验证及其在构建广谱抗性体系中的应用。讨论了如何通过靶向多个病原体识别受体来预防作物病害的快速演化。 --- 第五部分：生物强化与营养品质的定向改良 现代育种不仅关注产量，更强调作物的营养价值和健康益处（生物强化）。本部分侧重于次生代谢产物、维生素和矿物质含量的定向提升。 详细讨论了： 代谢流分析与合成途径的重塑： 结合代谢组学数据，识别出限制目标营养素（如类胡萝卜素、铁、锌）积累的限速步骤，并利用基因编辑技术增强或绕过这些瓶颈酶的活性。 过敏原和毒素含量的降低策略： 针对谷物和豆类中常见的过敏原（如麦醇溶蛋白、草坪蛋白）和真菌毒素（如赭曲霉毒素），阐述了如何通过靶向基因沉默或编辑来降低其生物合成途径的关键酶活性。 新型功能性成分的异源表达与积累： 探讨了将非作源的有益代谢物合成基因导入作物中，实现高价值功能性成分（如特定多酚、生物活性肽）的稳定积累。 --- 第六部分：育种项目的加速与大数据整合 本部分着眼于将实验室的创新成果快速转化为实际生产力，重点讨论了加速育种周期和高效种质资源管理的策略。 关键主题包括： 加速系谱选择（Accelerated Backcrossing）与近等基因系（Near Isogenic Lines, NILs）的构建： 运用高密度SNP标记和高通量基因分型技术，指导回交程序的优化，显著缩短目标性状的导入周期。 预测育种（Predictive Breeding）的实践与挑战： 详细介绍了基因组选择（Genomic Selection, GS）模型的构建、验证和实施流程。对比了不同GS模型（如Bayes-RK, BLUP）在不同作物群体中的适用性，并讨论了如何通过持续的数据反馈来迭代优化模型。 种质资源库的数字化管理与利用： 探讨了如何利用云计算平台、区块链技术安全地存储和共享大规模基因组、表型和环境数据，构建全球共享的“作物基因型-表型知识图谱”，最大化挖掘野生近缘种和传统品种的遗传潜力。 --- 本书以严谨的科学态度和面向未来的视野，为读者提供了理解和参与下一代作物改良的全面视角，强调了跨学科知识整合在解决全球粮食安全和营养挑战中的核心地位。

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