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出版者:Oxford Univ Pr

作者:Janse, J. D.

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:

价格:$ 180.80

装帧:HRD

isbn号码:9781845930257

丛书系列:

图书标签:

• 植物病理学
• 植物细菌病
• 细菌学
• 植物健康
• 微生物学
• 农业科学
• 植物病害防治
• 病原菌
• 细菌识别
• 植物保护

菌群的奥秘：微生物群落与生态调控 作者： 艾米莉亚·沃克 (Dr. Amalia Walker) 出版社： 环球科学出版社 页数： 680 页 装帧： 精装 --- 内容提要 《菌群的奥秘：微生物群落与生态调控》是一部深入探讨地球上无所不在、极其复杂的微生物群落结构、功能及其在宏观生态系统中扮演关键角色的权威著作。本书跳脱出传统微生物学的窠臼，以系统生物学和生态学的交叉视角，全面解析了从土壤到海洋，从人类肠道到极端环境中的微生物社群如何形成、维持动态平衡、进行物质循环并驱动关键的生物地球化学过程。 本书旨在为生态学家、环境科学家、生物化学家以及对生命起源和可持续发展感兴趣的研究人员和学生，提供一个前沿且深入的知识框架，以理解微生物在构建和维持地球生命支持系统中的核心地位。 --- 第一部分：微生物群落生态学基础 本部分奠定了理解复杂微生物系统的理论基础。它详细阐述了微生物多样性的量化方法，包括基于标记基因测序（如16S rRNA和宏基因组学）的技术进展，以及如何利用先进的生物信息学工具从海量数据中提取有意义的生态学信息。 第一章：从个体到群落：构建模块的定义 本章首先界定了“微生物群落”的概念，区分了物种丰富度、均匀度和多样性指数的生态学含义。重点讨论了如何定义群落的边界，以及在不同尺度（微米级到生态系统级）上观察到的结构差异。同时，引入了微生物生态学中的核心理论，如中性理论与竞争排斥理论在微生物群落动态中的适用性分析。 第二章：驱动群落组装的力量 这是本书的基石章节之一。沃克博士详尽考察了塑造微生物群落结构的两大主要力量：斑块化（或环境过滤） 和 物种内部相互作用。 环境过滤： 深入剖析了非生物因素（如pH值、氧化还原电位、营养物梯度、水文条件）如何筛选出适应特定栖息地的物种。特别关注了极端环境（如深海热液喷口、高盐湖泊）中的选择压力。 物种间相互作用： 细致分类了微生物群落内部的动态关系，包括互利共生（如固氮菌与植物根系）、竞争（营养物或空间竞争）、捕食（原生动物对细菌的摄食压力）以及复杂的寄生和拮抗作用。重点介绍了微生物群落网络分析，如何利用拓扑结构来预测群落的稳定性和功能冗余。 第三章：功能多样的量化与归属 本章超越了单纯的物种鉴定，转向功能分析。通过宏转录组学和代谢组学的视角，探讨了群落的“做什么”而非“有什么”。讨论了如何将特定的生化通路（如甲烷生成、硝化作用、纤维素降解）归属于群落中的特定功能单元，并评估群落整体功能的弹性（Resilience）。 --- 第二部分：关键生态系统中的群落调控 第二部分将理论应用于现实世界，考察了在地球关键生物圈中，微生物群落如何进行物质循环和生态服务。 第四章：土壤：生物圈的代谢引擎 土壤被誉为地球上生物多样性最丰富的栖息地之一。本章详细解析了土壤微生物群落的垂直分布和时间动态。 根际效应（Rhizosphere）： 深入研究了植物根系分泌物如何作为强力的“信号灯”和“营养源”，精细调控其周围微生物群落的组成和功能，这是植物健康和营养吸收的基石。 碳与氮的转化： 重点关注了土壤中关键酶的活性，特别是碳固定、腐殖质分解以及硝化/反硝化过程的速率控制。探讨了气候变化（如温度升高和干旱）对这些循环速率的反馈机制。 第五章：水体生态系统中的微生物网络 从淡水湖泊到广阔的海洋，水体微生物是全球氧气和碳循环的主导者。 海洋微生物组： 重点分析了浮游生物（如蓝藻、硅藻）与异养细菌之间的“Pace-setting”关系。阐述了光合作用产物如何驱动深海细菌的活动，以及病毒（噬菌体）在调节细菌种群大小和基因水平转移中的关键作用。 淡水生态系统与富营养化： 探讨了人为污染如何引发有害藻华（Cyanobacteria Blooms），并分析了在富营养化条件下，微生物群落如何从健康的多样化状态迅速转变为单一优势物种主导的失衡状态。 第六章：极端环境中的生命适应策略 本章聚焦于微生物如何突破生命活动的物理和化学极限。 嗜极微生物的生理学： 考察了深海热液、冰川冰下水体、高酸性矿井排水口中的微生物代谢途径。分析了它们如何通过独特的膜脂结构、分子伴侣蛋白来维持细胞完整性和酶活性。 生物地球化学的边缘： 探讨了在能量稀缺的环境中（如地下深处、沉积物界面），微生物如何利用非常规的电子供体/受体（如铁、硫、氢气）进行生命活动，揭示了地球深层生物圈的规模和重要性。 --- 第三部分：微生物群落与宿主系统的耦合 第三部分将视角转向宏观生物体，探讨微生物群落如何作为“器官”或“代谢工厂”，与动植物宿主形成不可分割的共生关系。 第七章：动物（包括人类）微生物组的稳态与失调 本章深入探讨了胃肠道微生物组在宿主生理学中的作用，这是一个快速发展的交叉学科领域。 免疫系统的“教育”： 详细描述了共生菌群如何与宿主免疫细胞互动，指导免疫系统的成熟和耐受性的建立。强调了“微生物组缺失”（Microbiota Depletion）对宿主免疫防御的长期负面影响。 代谢产物的跨界影响： 阐述了微生物发酵产生的短链脂肪酸（SCFA）如何作为重要的信号分子，跨越肠壁影响宿主的能量储存、血糖调控乃至中枢神经系统功能（肠-脑轴）。 失调（Dysbiosis）的后果： 考察了炎症性肠病（IBD）、肥胖症和过敏性疾病中微生物群落结构和功能的系统性改变，并介绍了粪便微生物移植（FMT） 等干预手段的科学原理和局限性。 第八章：植物健康与微生物辅助系统 本章关注植物如何利用外部微生物群落来增强其适应性和营养获取能力。 微生物辅助营养（MAA）： 详述了菌根真菌与植物根系之间的广泛共生网络，强调了真菌菌丝体在磷和微量元素吸收中的巨大贡献。 生物防治： 考察了拮抗性细菌和真菌如何通过产生抗生素、竞争营养或直接攻击植物病原体，实现对作物的保护。讨论了如何通过生态学原理设计“活体生物肥料”以替代化学农药。 --- 第四部分：未来展望与技术前沿 本部分展望了微生物生态学未来的研究方向，特别是数据集成和应用前景。 第九章：从描述到预测：模型与数据科学 本章强调了传统方法学向数据驱动科学转型的必要性。探讨了如何利用机器学习和复杂系统动力学模型来预测微生物群落在环境压力下的行为（如抗生素耐药性的扩散、生物修复过程的效率）。 第十章：微生物群落工程：精准干预与可持续未来 本书的收官之章聚焦于实际应用。讨论了合成生物学如何被用来设计具有特定功能的“人工微生物群落”，以解决环境污染、提高农业产量或治疗人类疾病。强调了在进行任何大规模的生态干预（如海洋微生物群落的生物地球化学调控）时，必须考虑生态风险和伦理约束。 --- 结语 《菌群的奥秘》并非仅仅是对现有知识的总结，它更是一张通往生命未被完全探索的领域的路线图。通过对这些看不见的生命体的深入理解，人类将能够更好地管理和维护地球生态系统的关键服务，确保生物圈的长期健康与稳定。本书是理解我们赖以生存的“生命网络”的必备参考书。

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