High-Dimensional Statistical Genomics in Plants pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Wu, Rongling/ Wu, Song/ Yap, John Stephen

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isbn号码:9780387759623

丛书系列:

图书标签:

• 植物基因组学
• 高维统计
• 生物信息学
• 基因组选择
• QTL定位
• 表型预测
• 基因型-表型关联
• 统计遗传学
• 植物育种
• 基因组数据分析

深入探究生命复杂性的新视角：植物表观遗传调控、发育轨迹与环境响应的分子机制 本书旨在为生命科学研究者提供一个跨学科的综合视角，聚焦于植物生命活动中最为核心且复杂的调控网络——基因表达的动态变化及其背后的分子机制。我们暂不探讨高维统计方法在植物基因组学中的具体应用，而是将叙事的重心放在生物学现象本身，探究植物如何通过精密的调控回路，应对不断变化的环境挑战，并构建出形态各异、功能特化的组织与器官。 本书分为四大模块，层层递进，勾勒出植物从单细胞受精卵到成熟植株的宏伟生命蓝图。 --- 第一部分：发育编程的分子基础与时空特异性 本部分着重于解析植物生命早期和关键发育阶段（如分生组织活动、器官发生）的内在驱动力。我们深入剖析了转录因子（TFs）网络在决定细胞命运和组织特化中的核心作用。 1.1 分生组织的动态平衡与细胞周期调控： 植物的持续生长依赖于根尖和茎尖的活跃分生组织。本章详细阐述了维持分生组织干细胞池（Stem Cell Niche）的复杂信号传导通路。我们分析了关键的细胞周期调控因子，例如Cyclin-Dependent Kinases (CDKs) 及其抑制因子（CKIs）在细胞进入S期和M期的精确调控。特别地，我们讨论了WUSCHEL (WUS) 和CLAVATA3 (CLV3) 信号反馈环路，这是植物如何实现自我更新和组织分化的经典范例。我们关注的重点是，外部信号如何通过改变这些核心TFs的表达或活性，影响细胞周期的速度，进而影响器官的生长速率和最终尺寸。 1.2 形态建成与信号转导的交汇点： 植物的形态（如叶形、花序结构）是遗传信息与环境信号相互作用的产物。本章细致考察了激素信号通路在形态建成中的关键地位。重点讨论了生长素（Auxin）在极性建立、侧根诱导和顶端优势维持中的“运输导向模型”。我们分析了PIN蛋白家族在外流载体的重塑，以及其如何产生浓度梯度，指导细胞伸长和组织分化。此外，我们还探讨了赤霉素（Gibberellins, GAs）在茎伸长和开花转换中的分子开关作用，以及细胞壁的动态重塑如何配合这些内部指令完成最终的形态学表达。 1.3 花发育的精细调控： 开花是植物生命周期中最重要的事件之一。我们详细描述了ABC模型及其扩展（ABCD模型）的分子基础。重点解析了MADS-box转录因子，如SEPALLATA（SEP）基因，如何与其他调控因子协同工作，实现对花器官（萼片、花瓣、雄蕊、心皮）身份的精确指定。我们还将讨论开花时间的调控，分析光周期通路（如FT/FD模块）如何整合日照长度信息，并将其转化为内源性信号，启动开花相关的基因表达程序。 --- 第二部分：植物对非生物胁迫的环境响应机制 植物作为固定生物，必须发展出高效的策略来应对土壤、水分和温度的剧烈变化。本部分聚焦于植物如何通过基因表达的快速重编程来建立抗逆性。 2.1 水分胁迫与渗透调节： 在干旱条件下，植物通过一系列快速响应机制来保护细胞完整性。我们详述了脱落酸（ABA）作为核心胁迫信号分子的作用。我们研究了PYR/PYL受体、PP2C磷酸酶和SnRK2激酶构成的信号级联，如何快速激活下游靶基因。讨论的重点是保水机制，包括气孔的关闭调控（如S-型离子通道的激活）和渗透保护物质（如脯氨酸、可溶性糖）的积累，这些过程均依赖于特定基因表达的瞬时上调。 2.2 温度适应与热休克反应： 极端高温对蛋白质结构和功能构成严重威胁。本章探讨了热休克蛋白（HSPs）家族在分子伴侣功能中的作用。我们分析了HSP基因表达的转录因子家族，如HSF（Heat Shock Factors），如何感知温度升高，并迅速激活下游防御基因。此外，我们还涉及低温适应机制，特别是“抗冻剂”蛋白的表达调控，以及冷诱导基因（COR genes）的启动过程。 2.3 盐胁迫下的离子稳态与膜保护： 高盐环境不仅造成渗透胁迫，还会导致钠离子（Na+）毒害。本部分深入分析了植物如何通过选择性地吸收钾离子（K+）和隔离Na+来维持细胞内离子平衡。讨论集中于HAK/KUP/KT家族的钾离子载体以及NHX型钠氢交换体在液泡膜上的定位和功能，它们是细胞解毒和维持细胞体积的关键分子机器。 --- 第三部分：生物互作与次生代谢产物的调控网络 植物的生存环境充满了微生物、食草动物的威胁。本部分探讨植物如何利用化学信号和免疫系统来建立防御屏障。 3.1 植物免疫系统的激活与信号级联： 我们解析了植物免疫系统的两大防御支柱：模式识别受体（PRRs）介导的PAMP-Triggered Immunity (PTI) 和抗性基因（R genes）介导的Effector-Triggered Immunity (ETI)。重点放在S-型腺苷酸环化酶等信号分子在激活下游防御反应（如活性氧爆发和胼胝质沉积）中的瞬时作用。我们将比较水杨酸（SA）和茉莉酸/乙烯（JA/ET）两条经典防御通路在应对不同病原体时的基因表达特征和相互拮抗现象。 3.2 次生代谢产物的生物合成路径与环境诱导： 次生代谢产物是植物防御和适应环境的主要化学武器。本章详细描绘了黄酮类、萜类和生物碱的生物合成途径。我们关注的是调控这些复杂多步反应的关键限速酶（如查尔酮合酶CHS）的基因表达如何被环境因素（如UV辐射、机械损伤）迅速上调。探讨的侧重点在于植物如何通过调控特定代谢分支的酶表达，优化资源分配，以产生最适合当前威胁的化学防御剂。 --- 第四部分：植物发育的可塑性与命运再编程 最后一部分将视角从对环境的瞬时反应转向长期适应和命运的改变，讨论植物如何实现组织或细胞的重编程。 4.1 细胞脱分化与再生能力： 植物具有无与伦比的组织再生能力，这是其繁殖和修复的关键。我们考察了愈伤组织的诱导机制，即成熟的体细胞如何重新进入一个可塑状态。核心分析集中在生长素和细胞分裂素的比例调控如何决定愈伤组织是向根系还是茎系分化，这本质上是特定发育基因表达状态的“重置”。 4.2 衰老（Senescence）的分子调控网络： 衰老是植物生命周期的终点，也是营养物质回收的关键阶段。本章探讨了衰老启动和程序性细胞死亡（PCD）的分子标志物。我们分析了乙烯、脱落酸等激素对衰老相关基因（SAGs）的调控，特别是叶绿素降解酶和核酸降解酶的激活，这些过程都伴随着特定基因表达谱的显著变化，以确保有限资源的最大化回收利用。 本书力求通过对这些复杂生物学问题的深入剖析，展示植物生命系统的稳健性、适应性以及调控网络的精妙性，为理解生命体如何应对多维度环境挑战提供坚实的分子生物学基础。

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