禾本科牧草基因工程技术及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:317

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出版时间:2010-5

价格:70.00元

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isbn号码:9787030275943

丛书系列:

图书标签:

• 禾本科牧草
• 基因工程
• 牧草育种
• 植物生物技术
• 转基因技术
• 分子生物学
• 农业科技
• 草食动物营养
• 牧草改良
• 生物技术

现代农业生物技术前沿进展：作物分子育种与抗逆性改良 图书主题： 本书聚焦于现代农业生物技术，特别是作物分子育种领域的前沿技术、核心理论及其在提高农作物产量、品质和环境适应性方面的实际应用。全书以功能基因组学为基础，系统阐述了基因克隆、基因编辑、分子标记辅助选择等关键技术在重要粮食作物及经济作物上的应用案例，旨在为作物育种学家、分子生物学家以及从事农业高新技术研发的专业人士提供一份深度且实用的参考指南。 --- 第一章：作物基因组学与功能挖掘的基石 1.1 核心作物基因组测序与组装的最新进展 本章首先回顾了近年来水稻、小麦、玉米等主要粮食作物全基因组测序的突破性进展。重点探讨了长读长测序技术（如PacBio HiFi和ONT）如何解决了传统短读长测序在重复序列区域组装上的难题，从而构建出更高质量、更完整的参考基因组图谱。详细分析了基因组结构变异（SVs）在作物适应性进化中的作用，并引入了泛基因组学的概念，强调了挖掘作物遗传多样性的重要性。 1.2 跨物种基因组比较与同源基因分析 深入剖析了通过基因组比对技术（如WGS比对和Synteny分析）来识别重要农艺性状相关基因的策略。讨论了正交分析（Ortholog Analysis）在确定核心功能基因家族，如转录因子（TFs）和信号转导通路成员时的应用。本节特别强调了如何利用保守的基因家族信息，指导从模式植物到经济作物的功能验证工作。 1.3 高通量表型组学（Phenomics）在功能验证中的整合 功能基因的最终验证依赖于精确的表型数据。本章详细介绍了高通量表型组学技术，包括多光谱成像、热成像、LiDAR扫描在田间和温室环境下的应用。重点阐述了如何将复杂的表型数据与基因型数据（Genotype-to-Phenotype, G2P）进行关联分析，实现对候选基因功能的快速确认。 --- 第二章：精准基因编辑工具箱与性状改良 2.1 CRISPR/Cas系统的迭代与优化 本章是关于基因编辑技术的核心章节。详细介绍了CRISPR/Cas9系统的基本原理、递送策略（如农杆菌介导、基因枪法）以及在不同作物细胞体系中的转化效率优化。更进一步，深入探讨了后CRISPR时代的技术发展，如碱基编辑器（Base Editors, BEs）和先导编辑器（Prime Editors, PEs）。重点分析了这些“无斩断”编辑工具如何实现高精度单核苷酸替换，避免了双链断裂带来的脱靶和染色体重排风险，尤其适用于提高作物营养品质和抗病性状的精细调控。 2.2 启动子工程与基因表达调控 基因编辑不仅限于靶向编码区。本节讨论了如何利用CRISPR/Cpf1或CRISPR/dCas9系统进行启动子、增强子和内含子的精准改造。通过调控基因的表达时空特异性（如仅在根系或胁迫条件下表达），实现对作物生长发育的精细控制，例如增强特定胁迫抗性而不影响正常生长。 2.3 遗传转化系统的效率提升与再生屏障突破 虽然基因编辑技术日益成熟，但高效的遗传转化和植株再生仍然是制约某些重要作物（如多数大豆品种、部分小麦品系）育种进程的关键瓶颈。本章梳理了最新的组织培养优化方案，包括激素配比的调整、新型培养基成分的筛选，以及再生屏障基因的鉴定与调控策略。 --- 第三章：分子标记与全基因组选择（Genomic Selection, GS） 3.1 高密度分子标记的构建与应用 本章阐述了从传统的SSR、AFLP到现代的SNP、InDel标记的演变。详细介绍了利用高通量测序技术（如RAD-seq, GBS）快速、低成本地开发大规模SNP标记库的方法。重点阐述了SNP在分子标记辅助选择（MAS）中如何用于追踪与目标性状（如抗病性、穗部性状）紧密连锁的基因片段。 3.2 基因组选择模型的理论基础与实践 基因组选择是现代育种效率飞跃的关键。本章全面介绍了GS的统计学基础，包括线性混合模型（BLUPs）、贝叶斯方法以及深度学习在预测模型中的应用。对比了不同育种群体（小群体、大群体）中GS预测准确性的影响因素，并提供了建立和维护高质量参考群体的操作指南。 3.3 表观遗传标记在复杂性状育种中的潜力 超越DNA序列本身，本章关注表观遗传修饰（如DNA甲基化、组蛋白修饰）如何影响基因表达和作物环境适应性。探讨了基于表观遗传信息的分子标记开发策略，以及如何利用这些标记来预测和稳定获得环境诱导的优良性状。 --- 第四章：重要农艺性状的基因工程改良策略 4.1 作物抗非生物胁迫的分子机制与调控网络 本章聚焦于环境胁迫下的分子育种。针对干旱、盐碱和极端温度胁迫，系统梳理了关键的调水蛋白（AQP）、渗透调节物质合成通路以及热激蛋白（HSP）的调控网络。通过案例分析，展示了如何通过基因编辑或转基因技术，靶向调控这些网络中的核心节点基因，从而实现作物对恶劣环境的综合抗性提升。 4.2 提升作物营养品质的代谢工程 探讨了如何通过重塑次生代谢通路来提高作物的生物学价值。例如，通过靶向维生素合成通路（如类胡萝卜素合成）、矿质元素（如铁、锌）吸收与转运通路（如铁调素-受体系统），实现“生物强化”（Biofortification）。分析了基因编辑技术在精准调控关键限速酶上的优势。 4.3 病虫害抗性育种的集成创新 本章详细介绍了抗病育种中“基因对基因”理论的现代延伸。重点分析了如何利用CRISPR/Cas技术敲除或修改易感基因（S 基因），或增强抗病基因（R 基因）的表达效率，以应对快速演变的病原菌（如卵菌、细菌和病毒）。同时，讨论了通过干扰昆虫靶标基因来提高内源抗虫性的策略。 --- 第五章：生物技术在农业可持续发展中的角色 5.1 根系形态与养分利用效率（NUE）的分子改良 氮磷钾是作物增产的关键。本章深入探讨了根系发育的遗传调控机制，包括对侧根密度、根冠比的控制。介绍了通过基因工程手段优化硝酸盐转运蛋白（NRT）和磷酸盐吸收蛋白（PHO）的效率，以减少化肥投入，提高氮、磷素利用效率的研究进展。 5.2 减少作物生物量损失与提高收获指数 本章关注提高作物经济产出的策略。分析了调控开花时间、灌浆速率和赤霉素响应的关键基因。通过对禾本科作物中半矮化基因的结构变异分析，展示了分子育种如何平衡植株高度与抗倒伏能力，从而提高收获指数（Harvest Index）。 5.3 生物技术在非粮经济作物（如纤维、能源作物）中的应用潜力 超越粮食作物，本章扩展讨论了生物技术在棉花纤维品质改良、生物燃料原料（如纤维素、淀粉含量）的分子调控，以及橡胶树、油料作物等特种经济作物的分子育种进展，为多功能作物的开发提供理论指导。 --- 总结与展望： 本书的最终目标是整合基因组学、转录组学、表型组学和精准编辑技术，构建一个高效、迭代的现代作物育种闭环系统。未来的发展方向将聚焦于整合多组学数据进行复杂数量性状的预测，以及利用人工智能和高通量自动化平台加速育种进程，最终实现应对全球气候变化和人口增长挑战的分子解决方案。

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