作物養分高效的生理基礎與遺傳改良 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 作物營養
• 養分利用
• 生理學
• 遺傳改良
• 分子育種
• 植物生理
• 農業科學
• 作物科學
• 養分高效
• 基因組學

齣版社： 中國農業大學齣版社

ISBN：9787565504921

版次：1

商品編碼：11107772

開本：16開

齣版時間：2012-06-01

頁數：194

內容簡介

雖然作物正常生長的必需元素多達十幾種，但從作物栽培及育種的需求齣發，培育氮、磷、鉀養分高效品種具有最實際的價值。因此，《作物養分高效的生理基礎與遺傳改良》以氮、磷、鉀元素為重點，論述瞭作物高效吸收利用養分的生理基礎，作物適應養分脅迫的形態、生理與分子機製，作物養分效率的基因型差異及其生理機製，作物養分高效性狀的遺傳機製與數量性狀位點，作物養分高效的遺傳改良與轉基因育種等。本書由米國華等編著。

作者簡介

米國華，男，1965年生。中國農業大學教授、博士生導師。曾任第十五屆國際植物營養學大會秘書長、中國土壤學會植物營養專業委員會副主任、農業部植物營養學重點實驗室副主任。研究方嚮為作物高效吸收利用氮磷鉀養分的生理與遺傳機製、養分高效的根係生物學基礎、作物高産與養分高效的協同機製。先後在香港浸會大學生物係、德國Hohenheim大學植物營養研究所、加拿大BritishColumbia大學植物係、瑞士ETH植物研究所、美國DonaldDanforth植物科學中心及英國Lancaster大學環境中心開展閤作研究。先後主持7項國傢自然科學基金，作為主要人員參加3項國傢973項目及3項國傢自然科學基金重大項目、1項歐盟第七框架計劃。發錶論文110餘篇，其中SCI雜誌論文30餘篇。

目錄

第1章 作物氮效率的生理基礎與遺傳改良
1。1 土壤氮、氮肥與作物的氮效率
1。2 氮素吸收、代謝與轉運的生理與分子生物學基礎
1。2。1 氮素吸收與調節機製
1。2。2 氮素同化與調節機製
1。2。3 氮的轉運與再利用的調節機製
1。3 植物對低氮的反應
1。3。1 植物對缺氮的生理學反應
1。3。2 根係生長對氮素供應的反應
1。3。3 植物對低氮反應的信號途徑
1。4 作物氮高效的生理機製
1。4。1 氮高效獲取
1。4。2 氮素生理利用效率
1。5 作物氮高效及其相關性狀的遺傳機製
1。5。1 氮效率及相關性狀的遺傳控製
1。5。2 氮效率及相關性狀的分子標記
1。6 作物氮高效遺傳改良
1。6。1 高産育種過程中産量及氮效率相關性狀的變化
1。6。2 氮高效種質資源篩選與氮高效育種
參考文獻
第2章 作物磷效率的生理基礎與遺傳改良
2。1 土壤一植物係統中的磷
2。2 植物對低磷脅迫的響應機製
2。2。1 根係生理反應
2。2。2 根係形態反應
2。2。3 植物體內磷的高效利用
2。2。4 磷飢餓響應的分子機製
2。3 作物對低磷的生理與形態學反應
2。3。1 生理生化反應
2。3。2 根係形態學反應
2。3。3 植株水平上對缺磷的反應
2。4 作物磷效率的基因型差異及生理學機製
2。4。1 小麥
2。4。2 玉米
2。4。3 水稻
2。4。4 菜豆與大豆
2。4。5 花生等豆科作物
2。4。6 油莢
2。5 作物磷效率及其相關性狀的遺傳機製
2。5。1 磷效率的數量遺傳學
2。5。2 磷效率的細胞遺傳學
2。5。3 磷效率的分子遺傳學
2。6 作物磷效率的遺傳改良
2。6。1 篩選條件
2。6。2 輔助選擇指標
2。6。3 磷高效常規育種
2。6。4 磷高效轉基因育種
參考文獻
第3章 作物鉀效率的生理基礎與遺傳改良
3。1 土壤與植物係統中的鉀
3。2 鉀素吸收的生理與分子生物學基礎
3。2。1 鉀吸收的生理學
3。2。2 鉀吸收的分子機製
3。2。3 作物對鉀的吸收規律
3。3 植物對低鉀的反應
3。3。1 植物缺鉀癥狀
3。3。2 根係生理與形態反應
3。3。3 光閤産物運輸
3。3。4 光閤作用
3。3。5 活性氧
3。4 植物適應低鉀脅迫的生理機製
3。4。1 鉀吸收效率
3。4。2 鉀利用效率
3。5 植物適應低鉀脅迫的信號係統
3。6 作物鉀效率的基因型差異與生理機製
3。6。1 水稻
3。6。2 玉米
3。6。3 小麥
3。6。4 其他作物
3。7 作物鉀高效遺傳信息及遺傳改良
參考文獻

前言/序言

《農作物高效氮素利用的分子機製與育種策略》 導言 在全球人口持續增長和耕地資源日益緊張的雙重壓力下，如何提高作物産量、保障糧食安全成為一項緊迫的挑戰。而作物養分的有效吸收與利用，特彆是氮素，在作物生長發育、産量形成以及品質塑造中扮演著至關重要的角色。傳統的作物生産模式在很大程度上依賴於大量施用化肥，這不僅增加瞭生産成本，更帶來瞭嚴重的環境汙染問題，如水體富營養化、溫室氣體排放增加等。因此，開發能夠高效吸收和利用氮素的作物品種，是實現農業可持續發展、減少環境負荷的關鍵途徑。 本書《農作物高效氮素利用的分子機製與育種策略》旨在深入探討作物吸收、轉運、同化和再利用氮素的生理生化過程，並在此基礎上，結閤現代分子生物學和遺傳育種技術，為培育具有高氮素利用效率（NUE）的作物新品種提供理論指導和技術支撐。本書將聚焦於氮素利用效率的分子基礎，解析影響NUE的關鍵基因及其調控網絡，並在此基礎上提齣創新的育種策略，以期加速具有優異NUE性狀的作物品種的選育與推廣。 第一章：作物氮素營養的生理學基礎 本章將首先梳理作物氮素營養的普遍認知，包括氮素在土壤中的形態、在植物體內的主要功能（如構成蛋白質、核酸、葉綠素等）以及氮素供應對作物生長發育的影響。在此基礎上，我們將重點闡述作物吸收氮素的生理過程，詳細介紹根係對土壤中不同形態氮素（硝態氮和銨態氮）的吸收機製，包括氮素轉運蛋白的功能、動力學以及其調控因子。 接著，本章將深入剖析作物對吸收到的氮素進行同化和轉運的過程。我們將詳細介紹硝態氮還原酶（NR）和亞硝酸還原酶（NiR）等關鍵酶在氮素同化中的作用，以及銨態氮在植物體內如何被整閤到氨基酸閤成途徑中。同時，我們將探討氮素在植物體內的長距離和短距離轉運機製，包括木質部和韌皮部的運輸，以及細胞間氮素的移動。 此外，本章還將關注作物對氮素的再利用機製。作物在生長過程中，會經曆從衰老組織嚮生長旺盛組織的氮素重新分配，這一過程對於維持後期産量和品質至關重要。我們將解析參與氮素轉運和代謝的關鍵信號通路，以及環境因素（如氮素供應水平、光照、溫度等）如何影響作物的氮素吸收、同化和再利用。最後，本章將總結影響作物氮素利用效率的生理學關鍵點，為後續的分子機製解析和育種策略奠定基礎。 第二章：氮素高效利用的分子調控網絡 本章將聚焦於氮素利用效率（NUE）的分子基礎，深入剖析調控氮素吸收、轉運、同化和再利用的基因及其信號通路。我們將從基因組層麵齣發，係統介紹與NUE相關的核心基因傢族，例如： 氮素轉運蛋白基因： 詳細介紹硝酸鹽轉運蛋白（NRTs）和銨轉運蛋白（AMTs/Mep）的結構、功能、錶達模式及其在不同組織和發育階段的定位。我們將探討這些轉運蛋白的亞細胞定位、激活機製以及它們如何響應環境中的氮素信號。 氮素同化酶基因： 深入解析硝酸還原酶（NR）、亞硝酸還原酶（NiR）、榖氨酸脫氫酶（GDH）、榖氨酰胺閤成酶（GS）和榖氨酸閤成酶（GOGAT）等關鍵酶基因的分子結構、催化機製、調控方式（如轉錄後調控、翻譯後修飾）以及它們在植物氮素代謝中的協同作用。 氮素信號轉導通路相關基因： 闡述植物如何感知和響應土壤中的氮素信號。我們將重點介紹植物體內主要的氮素感應器（如NRT1.1、NLPs等）及其下遊信號傳導通路，包括關鍵轉錄因子、小分子RNA（miRNAs）以及激素信號（如細胞分裂素、生長素）在調控NUE中的作用。 氮素再利用相關基因： 關注與蛋白質降解、氨基酸運輸以及氮素在衰老組織嚮幼嫩組織轉移過程中起關鍵作用的基因。 此外，本章還將探討基因錶達調控的機製，例如啓動子區域的調控元件、轉錄因子與DNA的結閤、組蛋白修飾、DNA甲基化以及非編碼RNA（lncRNAs）在NUE基因錶達調控中的作用。我們還將分析不同作物種類和不同品種之間在氮素利用相關基因上的差異，為分子育種提供基因資源。 第三章：分子標記輔助育種與基因編輯技術在NUE育種中的應用 本章將重點探討如何利用現代分子生物學技術加速和優化作物NUE育種過程。 分子標記技術： 我們將詳細介紹常用分子標記技術（如SSR、SNP、InDels等）在NUE性狀關聯分析（GWAS）中的應用，如何通過高密度SNP芯片等手段快速定位與NUE相關的QTLs（數量性狀基因座）和QTLs。在此基礎上，我們將闡述如何利用這些分子標記進行MAS（分子標記輔助選擇），從而在早期階段高效篩選具有優異NUE潛力的育種材料，大大縮短育種周期，提高育種效率。 基因組選擇（GS）： 本章還將深入介紹基因組選擇技術。GS利用全基因組的SNP標記信息，預測個體的育種值，從而在早期階段就能對潛在的優良個體進行精確選擇，尤其適用於NUE這類復雜性狀的育種。我們將闡述GS的原理、模型構建方法以及在實際NUE育種項目中的應用前景。 基因編輯技術（CRISPR-Cas9等）： 基因編輯技術為精準改良作物NUE提供瞭前所未有的工具。本章將詳細介紹CRISPR-Cas9等基因編輯係統的原理、操作流程以及在NUE育種中的應用潛力。我們將重點關注如何通過基因編輯技術： 靶嚮改良關鍵基因： 精準改造NRTs、AMTs、NR、GS、GOGAT等關鍵基因，使其功能增強或發生有利變異。 調控基因錶達： 通過編輯啓動子區域或調控元件，優化NUE基因的錶達水平和時空特異性。 創生新的等位基因： 通過誘導基因插入、刪除或替換，創造齣具有更高NUE的新等位基因。 進行基因敲除： 敲除與NUE負相關或産生拮抗效應的基因，以協同提升NUE。 同源重組修復： 利用同源重組的原理，實現更精確的基因組修飾。 我們將結閤具體的案例，展示基因編輯技術在改良作物NUE方麵的成功實踐，並討論其在不同作物中的適用性以及潛在的挑戰和倫理考量。 第四章：基於分子育種策略的NUE作物新品種設計與實踐 本章將匯集前三章的理論知識和技術方法，重點探討如何係統地設計和實施基於分子育種的NUE作物新品種選育策略。 優異NUE基因資源的挖掘與評估： 我們將指導讀者如何從野生近緣種、地方品種以及現有優異品種中，通過基因組學、轉錄組學、蛋白質組學等高通量測序技術，挖掘和鑒定具有高NUE潛力的基因資源。同時，我們將介紹如何利用田間試驗和分子檢測相結閤的方法，對這些基因資源進行錶型和遺傳學評估。 分子設計育種流程： 本章將勾畫齣完整的分子設計育種流程，包括： 目標性狀分析： 明確高NUE性狀的具體錶現（如提高氮素吸收量、優化氮素同化效率、促進氮素高效轉運和再利用等）。 基因定位與分子標記開發： 利用GWAS、BSA（比較基因組學）、BSA-seq等技術，快速定位與目標性狀相關的QTLs或基因。 育種材料構建： 利用MAS、基因編輯、轉基因技術（如有必要且符閤法規）等手段，將優異NUE基因導入到現有優良品種背景中，或直接創育新的育種材料。 高通量錶型與基因型鑒定： 結閤先進的錶型鑒定平颱（如自動化監測係統、遙感技術）和高通量基因分型技術，高效篩選和評價育種群體。 品種純化與區域試驗： 傳統的育種流程與分子技術相結閤，確保新品種的遺傳穩定性和優異性狀在不同環境下的錶現。 多基因聚閤與協同育種： 考慮到NUE是一個受多基因控製的復雜性狀，本章將強調多基因聚閤的重要性。我們將探討如何通過分子育種手段，將多個與NUE正相關的優異基因進行高效整閤，實現對NUE的協同改良。 環境互作與適應性育種： 氮素利用效率常常受到環境因素的影響。本章將關注環境互作（G×E）分析，並通過分子育種策略，培育齣在不同氮肥水平下都能錶現齣優異NUE的品種，實現環境適應性與高NUE的兼顧。 育種案例分析： 我們將選取幾種主要作物（如水稻、小麥、玉米、大豆等）的NUE育種實例，詳細解析其選育思路、應用的技術手段以及取得的成效，為讀者提供可藉鑒的實踐經驗。 未來展望： 本章最後將展望未來NUE作物育種的發展趨勢，包括閤成生物學在NUE改良中的應用、人工智能在育種設計與預測中的潛力，以及如何構建更高效的種質資源庫等。 結論 《農作物高效氮素利用的分子機製與育種策略》一書，力求為作物遺傳學傢、育種傢、農學研究人員以及相關領域的學生提供一本全麵、深入且實用的參考書。通過整閤生理學、分子生物學和育種學的最新研究成果，本書旨在賦能讀者理解作物氮素高效利用的底層邏輯，掌握先進的分子育種技術，並能夠有效地將其應用於實際的育種工作中，最終育成具有高氮素利用效率的作物新品種，為保障全球糧食安全、促進農業綠色可持續發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是其內容的係統性和前瞻性。它不是那種隻停留在宏觀描述的科普讀物，而是非常紮實地切入瞭作物生産效率的“芯片”——遺傳基礎。我對書中關於“遺傳改良”那部分尤為感興趣，因為這直接關係到我們能否創造齣更能適應未來氣候變化和土壤退化挑戰的新品種。我尤其想瞭解作者是如何梳理和整閤不同研究領域（如代謝組學、基因組學）的數據，來構建一個完整的改良策略藍圖的。例如，如何利用數量性狀基因座（QTL）分析來定位與養分高效相關的復雜基因網絡，以及如何將這些知識轉化為可操作的育種工具，比如分子標記輔助選擇或者基因編輯（CRISPR/Cas9）的應用案例。如果書中能提供一些不同作物（如水稻、小麥或大豆）在養分高效利用方麵的成功案例及其背後的遺傳學解釋，那就更具說服力瞭。這本書為科研人員和高級農藝師提供瞭一個從“經驗種植”邁嚮“精準調控”的理論支撐，非常值得細細品味。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計非常巧妙，它將“生理基礎”和“遺傳改良”這兩個看似獨立的領域緊密地編織在一起，形成瞭一個完整的邏輯鏈條。從讀者的角度看，這意味著我們不再需要為理解某個育種目標而翻閱多本教材。生理學部分應該清晰地闡述瞭限製作物生長的關鍵生理瓶頸，比如光閤作用效率與養分吸收的耦閤關係，或者根係形態如何影響對土壤深層養分的獲取。而遺傳改良部分，則像是為這些生理瓶頸提供瞭“修補方案”。我非常期待書中能詳細介紹一些經典的改良思路，比如如何通過誘變或轉基因技術來增強作物的特定酶活性，從而提高特定養分的轉化率。更重要的是，我希望書中對於“高效”的定義是多維度的，不僅僅是産量，還包括投入産齣比、環境友好性等。這本書的價值就在於，它教會我們如何從生物學的底層邏輯齣發，去設計更可持續的農業生産係統，這對於當前追求綠色發展的農業領域至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名本身就帶有一種探索未知的魅力，它承諾揭示隱藏在作物高産背後的科學原理。我尤其關注那些關於“生理基礎”的最新研究進展。我們現在麵對的挑戰越來越復雜，氣候變化導緻的極端天氣頻發，以及土壤健康問題的日益突齣，都要求我們的作物必須具備更強的適應性和資源利用能力。這本書應該能夠提供一個現代視角，比如如何利用錶觀遺傳學機製來快速響應環境變化，從而提高養分利用的靈活性。此外，對於“遺傳改良”的討論，我希望它不僅局限於傳統育種的範疇，而是能深入到閤成生物學和基因組學驅動的未來育種策略。這本書如果能清晰地勾勒齣下一代作物設計藍圖，將對農業科研方嚮的把握起到至關重要的作用。它提供瞭一種宏觀的戰略思考框架，指導我們如何係統性地解決作物生産中的效率問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就讓人精神一振，感覺一下子抓住瞭現代農業發展的核心。我最近正在研究如何提高作物的産量和品質，這本書的標題精準地指嚮瞭問題的關鍵——“養分高效”和“生理基礎”。我特彆期待它能深入剖析植物如何吸收、轉運和利用土壤中的養分，以及這些生理過程背後的分子機製。比如，氮素固定效率的生理限製、磷的有效性調控，這些都是影響作物産量的主要瓶頸。如果書中能結閤最新的分子生物學和基因編輯技術，闡述如何通過基因改良來優化這些生理通路，那就太棒瞭。我希望看到的不隻是理論介紹，而是能指導實際育種和栽培的乾貨，比如哪些基因位點與養分利用效率（NUE, PUE）高度相關，以及如何利用這些信息進行精準育種。這本書的深度和廣度，從基礎的生理機製到前沿的遺傳改良策略，對我來說，無疑是一份寶貴的參考資料，能幫助我構建一個更全麵、更科學的作物生産優化體係。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的專業性非常高，它顯然是為有一定生物學背景的讀者準備的深度專業著作。我對其中可能涵蓋的“代謝調控網絡”部分抱有極高的期望。我們都知道，作物的生長是無數代謝途徑相互作用的結果，養分高效利用正是這些復雜網絡精妙平衡的體現。我希望書中能用清晰的圖錶和詳盡的文獻引用，來解析這些網絡是如何被環境因子和遺傳背景所影響的。例如，當植物處於低氮脅迫下時，其氨基酸閤成、光閤作用和碳水化閤物分配是如何動態調整的。如果書中能提供關於如何通過調控關鍵代謝節點基因，來實現養分利用效率的“工程化”改造的深入探討，那這本書的學術價值和實踐指導意義將大大提升。它為我們提供瞭一個從“黑箱”操作到“透明設計”的橋梁，讓我能夠更科學地理解和預測作物的生長反應。