Genetics and Breeding of Industrial Microorganisms pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Ball, Christopher (EDT)

出品人:

页数:210

译者:

出版时间:

价格:239.95

装帧:HRD

isbn号码:9780849356728

丛书系列:

图书标签:

• 工业微生物
• 遗传学
• 育种
• 微生物学
• 生物技术
• 基因工程
• 工业发酵
• 菌株改良
• 分子生物学
• 生物工程

工业微生物的遗传与育种 本书简介 《工业微生物的遗传与育种》深入探讨了塑造现代生物技术产业的基石——工业微生物的遗传学原理、选育策略以及基因工程技术。本书旨在为微生物学、生物工程、发酵工程、农业科学以及相关领域的专业人士和高级学生提供一个全面、深入且实用的知识框架。它不仅仅是理论的阐述，更是一本关注实际应用和前沿进展的工具书。 第一部分：工业微生物基础与遗传学原理 本书的开篇聚焦于工业微生物的生物学基础和核心遗传机制。我们首先界定了“工业微生物”的范畴，涵盖了真菌、细菌、酵母以及藻类等在工业生产中扮演关键角色的微生物群落，并概述了它们在酶制剂、抗生素、生物燃料、氨基酸、维生素以及新型生物材料生产中的历史地位与当前应用场景。 随后，章节深入解析了这些关键微生物的基因组结构与特点。对于原核生物（如大肠杆菌、芽孢杆菌）和真核生物（如酿酒酵母、黑曲霉）的染色体结构、DNA复制、转录和翻译的调控网络进行了详尽的比较分析。重点阐述了在工业环境下，如高浓度底物、渗透压变化或代谢产物抑制等非正常生理条件下，微生物如何激活和响应其遗传应激反应通路。 遗传变异是育种的物质基础。本书专门辟出一章讨论微生物自然变异的机制，包括自发突变（点突变、插入缺失）、基因组重排、以及水平基因转移（如接合、转化、转导）在工业菌株快速适应和性能提升中的作用。我们详细分析了这些自然事件如何影响目标代谢产物的产量和路径效率。 第二部分：传统选育技术与优化策略 在现代分子生物学技术广泛应用之前，经典选育方法为工业微生物的性能提升奠定了坚实基础。本书系统梳理并评估了这些经过时间检验的育种技术。 诱变育种： 详细介绍了物理诱变剂（如紫外线、X射线、伽马射线）和化学诱变剂（如亚硝基胍、乙基甲磺酸酯）的作用机制、剂量效应和选择策略。本书强调了如何设计高效的筛选流程，以识别出具有所需性状（如更高产率、更强抗逆性或特定酶活性）的突变株。特别关注了半致死剂量下的随机突变累积效应。 分子标记辅助选择（MAS）： 随着分子生物学工具的引入，我们探讨了如何利用限制性内切酶图谱、RFLP、RAPD、AFLP以及后来的SSR标记来追踪关键功能基因或遗传簇。MAS的应用大大缩短了世代间隔，提高了育种的准确性和可重复性，特别是在处理复杂数量性状（QTLs）时展现出巨大潜力。 杂交与基因组重组： 对于具有清晰有性生殖周期的微生物（如某些酵母和真菌），本书探讨了有性杂交在基因重组和优势基因组合中的应用。同时，也涵盖了体细胞杂交技术在提高倍性和遗传稳定性方面的实践案例。 定向进化与高通量筛选： 传统的筛选方法效率低下。本书深入介绍了如何结合微生物的快速生长特性，构建高通量筛选（HTS）平台。详细阐述了基于报告基因系统、微流控技术以及自动化液体处理平台，如何实现对数百万个体的快速表型评估，这是现代酶工程和代谢工程的基石。 第三部分：基因工程与代谢通路重塑 本书的核心篇章集中于现代基因工程技术，这些技术已成为改造高性能工业菌株的决定性力量。 基因操作的工具箱： 首先，我们全面回顾了克隆技术的基础，包括载体设计（质粒、噬菌体、人工染色体）、启动子/终止子的选择与优化、以及DNA连接技术。详细讨论了基因表达调控元件在工业应用中的关键考量，例如如何实现强诱导性表达或组成型表达。 定向基因操作： 详细阐述了基因的敲除（Knock-out）、基因的过表达（Overexpression）和异源表达（Heterologous Expression）的具体操作流程和遇到的挑战。特别关注了工业菌株中常见的“宿主效应”和“代谢拥堵”问题，以及如何通过精确的基因操作来缓解这些限制。 CRISPR-Cas系统及其演进： CRISPR-Cas9系统已彻底改变了微生物遗传学。本书提供了关于其在不同工业菌株（如革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母）中应用的详细指南。此外，也涵盖了CRISPRi（干扰）和CRISPRa（激活）等进阶工具，用于精细调控代谢流，以及碱基编辑和先导编辑技术在实现点突变方面的优势。 代谢工程：从蓝图到实现： 代谢工程是连接遗传学与工业生产的桥梁。本书采用系统化的方法，指导读者如何基于代谢网络分析和通量平衡分析（FBA）来识别代谢瓶颈和限速步骤。讨论了多基因通路的同时重塑技术，例如使用多顺反子载体或整合多个基因到染色体特定安全位点。实例分析包括生物燃料（如丁醇、异丁醇）的合成路径优化、以及新型高附加值化合物（如萜类、类胡萝卜素）的微生物“细胞工厂”构建。 第四部分：菌株的稳定化与安全考量 一个高产菌株的价值不仅在于其初始表现，更在于其在长期、大规模工业发酵过程中的稳定性和安全性。 遗传稳定性的维护： 工业发酵环境的压力可能导致基因组失稳或外源质粒丢失。本书讨论了维护高产菌株稳定性的策略，包括：将关键基因整合到染色体、使用单拷贝载体系统、利用毒性筛选系统（如双拷贝筛选）以及优化发酵过程以减少选择压力对非目标性状的影响。 生物安全与法规遵循： 随着转基因菌株被更广泛地应用于食品、医药和农业领域，生物安全成为核心议题。本书涵盖了生物安全等级（BSL）的评定、生物遏制策略（如自毁机制、营养依赖性）的设计，以及符合不同国家和地区（如FDA, EMA, 农业部）关于转基因微生物使用的监管框架和风险评估要求。 展望未来 本书最后展望了工业微生物育种的未来方向，包括利用合成生物学设计全新的非天然代谢路径、利用单细胞基因组学进行更精细的菌群分析、以及将机器学习和人工智能引入育种决策过程，以加速从基因发现到工业规模生产的转化效率。 通过对这些复杂主题的详尽阐述，《工业微生物的遗传与育种》旨在成为该领域从业者和研究人员案头的必备参考书，驱动下一代高性能生物制造技术的诞生。

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我对植物生物学更感兴趣，最初拿起这本书纯粹是出于一种跨学科学习的好奇心。因此，我更关注的是书中涉及到的进化压力和群体遗传学概念如何被引入到微生物的定向改良中。令人惊喜的是，作者不仅关注了实验室内的完美环境，还花了不少篇幅讨论了“野外适应性”与“工业效率”之间的张力。比如，一个微生物在自然界中可能拥有复杂的防御和竞争机制，但在工业发酵罐这个相对“安逸”的环境下，这些机制反而成了能源的浪费。这本书深刻地剖析了如何利用遗传工具“剥离”这些非必要的复杂性，将微生物的能量路径最大限度地导向目标产物的合成。这给我带来了极大的启发，让我意识到，看似简单的微生物世界，其背后的驱动力与高等生物的生存竞争逻辑是相通的，只是规模和时间尺度不同。书中的插图质量非常高，尤其是一些复杂的信号转导通路图，用色区分明确，即使是复杂的反馈抑制环路，也能一目了然。总的来说，它提供了一种全新的视角来看待生物系统的优化问题，远超出了传统生物学的范畴。

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这本书的封面设计就给人一种既古典又现代的视觉冲击，暗色调的背景上交织着复杂的分子结构图谱，辅以未来感的字体排版，着实吸引了我这个对生物工程领域充满好奇心的门外汉。拿到书后，我立刻被它严谨的学术气息所震撼。虽然我对“工业微生物”这个概念最初的理解仅停留在酸奶和啤酒的范畴，但这本书迅速将我的视野拓宽到了一个宏大而精密的领域。它详尽地梳理了微生物遗传学的基本原理，从孟德尔定律在单细胞生物中的变体，到更复杂的基因组编辑技术，每一个章节的推导都逻辑清晰，层层递进。尤其是关于重组DNA技术在提高特定代谢产物产率上的应用分析，数据翔实，图表制作精良，即便是初次接触这些复杂过程的读者，也能感受到作者对知识体系构建的深厚功力。这本书无疑是一部教科书级别的著作，它不满足于泛泛而谈，而是深入到每一个关键技术节点，力图让读者理解“为什么”和“如何做”，这对于任何希望在生物制造领域深耕的人来说，都是一座无法绕开的知识宝库。我尤其欣赏作者在探讨技术伦理和可持续发展方面的平衡视角，这使得这本书的价值超越了纯粹的技术手册。

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我是一个在制药行业摸爬滚打了十多年的老兵，主要负责的是质量控制和流程优化，对基础研究领域的深度探索一直心存敬畏。说实话，当我翻开这本书时，我的第一反应是：这可能有点太“硬核”了。里面的术语密度几乎达到了峰值，什么转座子、载体构建、代谢通路的调控网络，看得我脑仁直发疼。但奇妙的是，当我强迫自己沉下心来，聚焦于那些与我日常工作看似遥远的“育种”部分时，我开始发现它隐藏的巨大实用价值。例如，书中详细描述了如何通过诱变筛选提高特定抗生素的生产株系，这种基于随机性和定向选择的策略，其背后的统计学和进化论基础，与我们现在依赖的高通量筛选有着本质的联系。作者没有采用那种高高在上的说教口吻，反而像一位经验丰富的工匠，手把手地教你如何“打磨”一个微生物细胞，让它能更高效、更稳定地为工业目的服务。虽然我可能不会亲自去操作那些基因敲除实验，但理解了其背后的遗传学原理，能让我更好地与研发部门沟通，从而在放大生产的环节中规避潜在的遗传不稳定性风险。这本书，与其说是给学生看的，不如说是给希望站在前沿的工程师和管理者准备的进阶指南。

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作为一名关注生物技术投资的分析师，我阅读这本书的目的，是想摸清当前工业微生物“育种”领域的核心技术壁垒和未来发展潜力。这本书以一种极度务实的态度，剖析了从菌种的“发现”到“优化”再到“稳定化”的完整生命周期。它没有过多渲染那些光鲜亮丽的新技术，而是着重于“工程化”的难点：如何确保一个经过基因改造的菌株在数千升的发酵罐中，依然能保持极高的、可预测的产率。书中对“定向进化”和“计算设计”的结合部分令我印象深刻。作者清晰地论证了，在面对复杂的多基因调控网络时，单纯依靠实验室的随机尝试是低效的，必须引入强大的计算模型进行预测和指导，才能实现真正的突破。这种将基础科学、工程实践和未来趋势融合在一起的叙事方式，使得这本书不仅具有学术价值，更具备了极高的商业洞察力。它让我明白了，当前行业竞争的焦点，正在从简单的“有没有”转向复杂的“能不能稳定大规模地做”。这本书为评估一家生物技术公司的核心竞争力提供了坚实的知识框架。

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购买这本书完全是一个意外，我本来想找一本关于发酵工程的书，结果却被这个更偏向“育种”方向的标题吸引了。我必须承认，这本书的理论深度是超乎我的预期的。它对分子生物学工具的介绍细致入微，简直像是一本高级分子生物学手册的工业应用版。我特别关注了基因组学和蛋白质组学如何反哺到传统的诱变育种流程中。作者并没有将新的“组学”技术视为对旧有方法的完全取代，而是巧妙地展示了它们如何作为强大的诊断和预测工具，极大地加速了传统筛选的效率。例如，如何通过测序快速锁定突变位点，从而避免进行大量无效的表型测试。然而，这本书的阅读体验并非一帆风顺，它对读者的预备知识要求很高，如果读者对微生物生理学或基础遗传学知识储备不足，可能会在开篇的几个章节就感到吃力。但我坚持下来了，因为一旦跨过了前期的陡峭学习曲线，你会发现作者对细节的把握达到了近乎苛刻的程度，每一个实验设计、每一个参数调整的背后，都有着坚实的理论支撑。这绝对是一本可以作为工具书长期使用的专业参考资料，而不是昙花一现的快餐读物。

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