Molecular Techniques in Crop Improvement pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Jain, S. Mohan (EDT)/ Brar, D. S. (EDT)

出品人:

页数:781

译者:

出版时间:2009-12

价格:$ 258.77

装帧:

isbn号码:9789048129669

丛书系列:

图书标签:

• Molecular Biology
• Crop Science
• Plant Breeding
• Genetic Engineering
• Biotechnology
• Genomics
• Molecular Markers
• Plant Genetics
• Crop Improvement
• Agricultural Science

《作物育种的分子密码：解析遗传改良的精进之路》 自人类驯化作物之初，我们便踏上了与植物协同进化的漫长旅程。从早期经验主义的杂交选育，到现代基因工程的精准干预，作物育种的目标始终未曾改变：培育出产量更高、品质更优、抗逆性更强的作物品种，以满足不断增长的世界人口对食物日益增长的需求，并应对气候变化、病虫害侵袭等严峻挑战。然而，作物遗传的复杂性，以及传统育种方法在时间、效率和精准度上的局限，使得突破性的进展变得愈发困难。 本书《作物育种的分子密码：解析遗传改良的精进之路》并非一本关于特定技术应用的指南，而是深入探讨作物遗传改良的宏观图景，聚焦于理解和驾驭作物遗传物质的内在规律，从而驱动育种策略的革新与升级。我们将穿越时间的河流，回溯那些塑造了现代农业的面貌的标志性育种成就，并着眼于当下，审视那些正在悄然改变作物改良面貌的前沿探索。本书旨在为读者描绘一幅清晰的画卷，揭示作物遗传改良的深层逻辑，以及如何利用我们对生命分子机制的日益增长的理解，来加速和优化育种过程。 第一部分：基因组学的黎明与作物遗传的基石 在深入探讨现代育种技术之前，我们必须牢固地理解作物遗传学的基本原理。本书将从作物基因组的结构与功能出发，阐述基因在决定作物性状中的核心作用。我们将回顾孟德尔定律的经典发现，以及它如何为理解遗传变异奠定基础。随后，我们将聚焦于基因组测序技术的飞速发展，从第一代Sanger测序到如今的高通量、低成本的二代测序（NGS）技术，以及正在崛起的第三代长读长测序技术。这些技术不仅让我们能够以前所未有的分辨率“阅读”作物的遗传密码，更重要的是，它们提供了海量的基因组数据，为深入理解基因组结构、基因功能、遗传变异以及进化关系提供了可能。 本书将详细阐述基因组的组成，包括编码区（基因）与非编码区（调控元件、重复序列等）的作用。我们将探讨基因多样性（SNP、InDel、结构变异等）的来源与分布，以及它们如何影响作物的表型特征。通过理解这些基因组层面的信息，育种者能够更精准地定位与目标性状相关的基因位点，为后续的育种策略提供科学依据。此外，我们还将探讨基因组学的应用，如构建高密度遗传图谱，进行全基因组关联分析（GWAS），以识别控制重要农艺性状的基因位点，从而大大提高育种的效率和准确性。 第二部分：从表型到基因型：理解与解锁作物的遗传潜力 作物育种的本质是通过对作物进行改良，使其更好地适应特定的生长环境并满足人类的需求。这一过程的核心在于理解表型（可观察到的性状）与基因型（遗传组成）之间的关系。本书将深入探讨如何将表型信息与基因组信息相结合，从而更有效地进行育种。 我们将详细介绍“基因型-表型关联”（Genotype-Phenotype Association）的研究方法。这包括如何进行大规模的表型测量，以及如何利用生物信息学工具对海量的基因组数据进行分析，以发现基因型与表型之间的统计学关联。全基因组关联分析（GWAS）作为其中的关键技术，将得到详尽的阐述。我们将解释GWAS的原理，如何设计实验，如何处理数据，以及如何解读GWAS的结果，从而识别出与产量、抗病性、抗逆性、品质等关键农艺性状紧密相关的基因或基因组区域。 同时，本书还将探讨“数量性状基因座”（Quantitative Trait Loci, QTL）定位的技术。与GWAS侧重于发现关联区域不同，QTL定位通过分析家系或群体中的遗传标记与性状表现的关联，来定位控制数量性状的基因区域。我们将详细讲解QTL定位的原理、常用的方法（如RFLP、SSR、SNP标记），以及如何通过精细定位，缩小目标基因的范围，为后续的育种利用提供支持。 理解基因的表达调控也是至关重要的。本书将探讨基因表达谱分析（如RNA-seq）如何帮助我们理解特定基因在不同条件下（如胁迫、发育阶段）的表达模式，以及这些表达模式如何影响作物的表型。通过整合基因组、转录组、表型数据，我们可以构建更全面的作物遗传改良模型，从而更有效地指导育种实践。 第三部分：精准育种的引擎：分子标记与辅助选择 随着基因组学和分子生物学技术的不断发展，传统的“试错法”育种正逐渐被更精准、更高效的育种策略所取代。本书将聚焦于分子标记在现代作物育种中的核心应用，特别是“分子标记辅助选择”（Marker-Assisted Selection, MAS）。 我们将详细介绍不同类型的分子标记，包括其原理、优势与劣势，例如限制性片段长度多态性（RFLP）、简单序列重复（SSR）、扩增多态性DNA（AP (Amplified Fragment Length Polymorphism, AFLP）、单核苷酸多态性（SNP）等。本书将重点阐述SNP标记的崛起，以及其在标记辅助选择中的巨大潜力，因为它具有高密度、高通量、易于自动化等优点。 MAS的核心在于利用已知的分子标记来预测目标基因的存在与否，从而在植株的早期阶段，甚至在发芽之前，就能准确地筛选出具有理想基因型的个体。本书将通过实例，详细讲解MAS在抗病育种、抗逆育种、品质改良等方面的应用。例如，在抗病育种中，如果一个抗病基因与某个特定的分子标记紧密连锁，育种者就可以通过检测幼苗的分子标记，快速筛选出携带抗病基因的植株，而无需等待植株成熟并暴露于病原菌。这将极大地缩短育种周期，降低育种成本。 本书还将探讨“连锁不平衡”（Linkage Disequilibrium, LD）的概念及其在MAS中的作用。LD是指在基因组的某些区域，等位基因倾向于共同遗传。利用LD，即使在没有直接标记基因的附近，也可以通过标记与其紧密连锁的区域来推断基因型的存在，从而实现更广泛的标记辅助选择。 第四部分：超越线性：作物育种的未来图景 在打下坚实的遗传学基础，掌握了分子标记辅助选择的利器之后，本书将进一步展望作物育种的未来发展趋势。我们将探讨那些正在快速成熟，并有望在不久的将来对作物改良产生深远影响的新兴技术。 基因编辑技术： CRISPR/Cas9等基因编辑技术的出现，为作物育种带来了前所未有的精准度。本书将深入探讨基因编辑技术的原理，以及其在创制新品种中的巨大潜力。与传统的基因导入方法不同，基因编辑技术能够实现对作物自身基因组的精确修改，如敲除、插入、替换特定基因，甚至进行精确的碱基编辑。这将为创造具有特定抗性、改良营养品质、调控生长发育等新性状提供强大的工具。本书将分析基因编辑在应对病虫害、提高养分利用效率、延长货架期等方面的应用前景，并讨论其在伦理和监管方面可能面临的挑战。 高通量表型分析（HTP）： 随着无人机、传感器、人工智能等技术的发展，对作物进行大规模、高精度的表型测量成为可能。本书将介绍高通量表型分析技术，如无人机搭载的遥感设备，用于监测作物生长状况、叶绿素含量、水分胁迫等。结合机器学习算法，这些数据可以转化为 actionable insights，为育种者提供更全面、更动态的作物生长信息，从而更有效地评估和选择优良的育种材料。 表观遗传学在育种中的角色： 除了DNA序列本身的改变，表观遗传修饰（如DNA甲基化、组蛋白修饰）也能影响基因的表达和作物的性状。本书将探讨表观遗传学的基本原理，以及它在作物适应性进化和性状变异中的作用。未来，通过调控表观遗传修饰，有可能在不改变DNA序列的情况下，实现对作物性状的调控，为育种开辟新的途径。 生物信息学与大数据分析： 随着海量数据的产生，强大的生物信息学分析能力变得至关重要。本书将强调大数据分析在作物育种中的地位，包括如何整合基因组学、转录组学、表型组学等多种数据，利用人工智能和机器学习算法，从中挖掘有价值的信息，预测优良基因型，优化育种策略。 结语： 《作物育种的分子密码：解析遗传改良的精进之路》并非止于对现有技术的罗列，而是旨在引导读者深入理解作物遗传改良背后的科学原理和发展逻辑。本书将帮助您认识到，作物育种不仅仅是经验的积累，更是对生命分子奥秘的探索与应用。通过掌握和运用本书所阐述的知识，育种者能够更具前瞻性地规划育种策略，更高效地发掘和利用作物的遗传潜力，最终为全球粮食安全和可持续农业的发展贡献力量。我们相信，对作物遗传改良的深刻理解，是开启未来农业新篇章的关键。

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