Algal Adaptation to Environmental Stresses pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Rai, L. C. (EDT)/ Gaur, J. P. (EDT)

出品人:

页数:421

译者:

出版时间:

价格:$ 259.90

装帧:HRD

isbn号码:9783540419389

丛书系列:

图书标签:

• Algae
• Environmental stress
• Adaptation
• Physiology
• Ecology
• Marine biology
• Freshwater biology
• Stress response
• Photosynthesis
• Biotechnology

藻类适应环境胁迫：新视角下的跨学科探索 本书深入探讨了从微观细胞机制到宏观生态系统层面，藻类如何应对和适应各种环境胁迫。作为地球上最古老、最多样的生命形式之一，藻类在维持全球碳、氧循环中扮演着至关重要的角色，其适应策略直接影响着水生生态系统的结构与功能，并对生物燃料、水产养殖等人类活动产生深远意义。 全书共分为六个主要部分，系统梳理了当前藻类生物学研究的前沿进展，并着重分析了在气候变化和人类活动加剧的背景下，藻类生存面临的挑战及其演化响应。 --- 第一部分：基础生物学与胁迫识别 本部分奠定了理解藻类适应机制的理论基础。首先，详细回顾了不同藻类类群（如蓝藻、硅藻、绿藻、甲藻等）的系统发生学差异，强调了结构和代谢复杂性在应对环境压力时的多样性。 胁迫信号的接收与转导： 核心章节聚焦于藻类如何感知环境中的不利因素。这包括对光照强度和波长变化的敏感性（如紫外线辐射、低光照）、温度的剧烈波动、营养物质（如氮、磷、铁）的匮乏与过剩，以及渗透压变化（盐度升高或降低）的信号分子通路。我们详细分析了膜受体、离子通道以及胞内第二信使系统（如钙离子信号、活性氧物种ROS的产生与清除）在启动适应性响应中的关键作用。 细胞器的响应： 胁迫下，细胞器——特别是叶绿体和线粒体——的结构和功能会发生显著重塑。本部分探讨了光合系统II（PSII）的动态保护与修复机制，例如非光合猝灭（NPQ）的快速激活，以及在极端温度下对光合色素复合体的稳定作用。同时，也讨论了内质网（ER）应激反应在蛋白质折叠和质量控制方面的调控作用。 --- 第二部分：遗传与表观遗传调控网络 藻类的快速适应往往依赖于基因表达的快速重编程。本部分深入剖析了调控这些适应性基因表达的分子机制。 转录因子与基因调控： 重点介绍了在胁迫响应中起关键作用的关键转录因子家族，如AP2/ERF、bZIP以及MYB等在藻类中的同源体。这些调控因子如何协同作用，激活或抑制胁迫耐受性基因的表达，是本章的核心内容。例如，在铁饥饿条件下，调控因子如何介导铁吸收和储存蛋白的表达上调。 表观遗传学的角色： 传统遗传学视角之外，我们强调了表观遗传修饰在介导代际遗传或快速环境记忆中的作用。本章详细阐述了DNA甲基化、组蛋白修饰（如乙酰化、甲基化）以及小分子RNA（miRNA和siRNA）在调控胁迫基因沉默与激活中的动态变化。我们展示了特定胁迫事件如何“重塑”藻类的表观遗传景观，从而影响其后代对相似胁迫的耐受性。 基因组不稳定性与适应性突变： 在长期或极端胁迫下，突变率的升高可能成为快速适应的驱动力。本部分讨论了胁迫诱导的DNA修复机制的效率，以及DNA重组事件在产生新的适应性等位基因方面的贡献。 --- 第三部分：代谢重塑与生物化学防御 成功的适应策略最终体现在代谢通路的优化上。本部分集中探讨藻类在应对能量失衡、氧化应激和营养限制时，如何重新分配代谢流。 光合作用与能量管理： 在高光或低温胁迫下，过剩的光能必须被安全地耗散。详细分析了类胡萝卜素在保护光合系统中的作用，以及叶绿体内部能量分配机制的精细调控。我们比较了不同藻类利用“光保护”和“光抑制”策略的优缺点。 氧化应激与抗氧化网络： 活性氧（ROS）是环境胁迫的普遍副产品。本章深入研究了藻类的多层次抗氧化防御系统，包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸-谷胱甘肽循环（Ascorbate-Glutathione cycle）的效率和协同作用。着重讨论了次生代谢产物如类黄酮、萜类和多酚类化合物作为“清道夫”在应对氧化损伤中的关键贡献。 次生代谢产物的多样性： 胁迫常常触发特定生物活性物质的积累。本节专题分析了特定胁迫下对高价值化合物（如虾青素、橄榄油）产生的诱导机制，揭示了这些物质在结构稳定化、渗透压调节和自由基清除中的多重功能。 --- 第四部分：生理与形态适应性变异 适应不仅仅是分子层面的变化，也体现在细胞和生物体层面的形态结构调整。 渗透调节与离子平衡： 针对盐度胁迫，详细阐述了藻类维持细胞体积和内部离子稳态的策略，包括兼容性溶质（如甘露醇、甜菜碱、脯氨酸）的合成与积累，以及主动离子外排泵的功能。 细胞壁与囊泡的重塑： 在物理压力（如剪切力）或捕食者压力下，细胞壁的结构和化学成分会发生显著变化。本章分析了细胞外基质（ECM）和分泌囊泡在增强细胞保护、附着或释放防御信号方面的作用。对于硅藻，硅壳的构建过程和对环境变化的敏感性被作为重点案例讨论。 休眠与“隐生”状态： 在极端和不可逆的胁迫条件下（如长期黑暗、极度干旱），许多藻类会形成抵抗力极强的休眠孢子或厚垣孢子。本部分详细描述了进入和退出休眠状态所需的分子开关、代谢停滞的机制，以及这些结构在环境中的长期存活能力。 --- 第五部分：生态学响应与群落动态 藻类的适应性选择最终决定了其在生态系统中的分布和优势。本部分将研究尺度扩展到种群和群落层面。 物种间竞争与适应性权衡： 环境压力往往会改变物种间的相对竞争力。我们探讨了在高污染或极端气候条件下，某些“胁迫耐受型”物种如何取代敏感物种，从而重塑藻类群落结构。适应的代价（如生长速率下降）与生存收益之间的权衡是分析的核心。 藻华的形成与环境触发： 针对富营养化和升温导致的有害藻华（HABs）问题，本章分析了特定藻种（如甲藻和蓝藻）在特定环境因子组合下，其快速增殖和毒素产生的适应性优势。我们结合现场数据和模型，预测了未来气候情景下藻华事件的频率和地理分布变化。 共生适应： 许多藻类与宿主（如珊瑚、原生动物）形成共生关系。胁迫（特别是海水酸化和升温）如何影响共生体的适应性，以及藻类如何调整其碳固定和营养转移效率以维持共生稳定，是本部分的创新点。 --- 第六部分：应用前景与未来挑战 本书的最后一部分聚焦于如何将对藻类适应机制的理解转化为实际应用。 生物技术与胁迫驯化： 探讨如何通过基因工程或定向进化技术，提高经济藻种（如用于生物燃料或高价值化学品的生产藻株）对工业化培养环境（如高密度、pH波动、污染物存在）的耐受性。重点介绍了利用胁迫诱导的代谢通路，实现次生代谢产物的高效积累。 环境修复与生物修复： 藻类强大的耐受性使其成为重金属污染或极端盐碱地生物修复的理想选择。本章分析了藻类吸收、富集和固定污染物（如砷、镉、石油烃）的分子机制，并评估了其在实际修复项目中的潜力与局限性。 研究方法的进展： 总结了当前研究藻类适应性的先进技术，包括单细胞转录组学（scRNA-seq）在揭示群体异质性适应策略中的应用、高通量表型分析平台（HTP）在筛选耐逆株系方面的进展，以及代谢流分析（MFA）在追踪胁迫下碳流向中的精确性。 本书旨在为藻类学家、生态学家、生物技术专家以及环境科学家提供一个全面、深入且具有前瞻性的参考框架，以期应对日益严峻的环境挑战。

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