Biotechnology of Biofertilizers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Morgan & Claypool

作者:Kannaiyan, Sadasivam (EDT)

出品人:

页数:612

译者:

出版时间:

价格:165

装帧:HRD

isbn号码:9781842650998

丛书系列:

图书标签:

• Biofertilizers
• Biotechnology
• Agriculture
• Microbiology
• Plant Science
• Sustainable Agriculture
• Soil Science
• Plant Nutrition
• Environmental Biotechnology
• Bioinoculants

好的，这是一份为一本名为《Biotechnology of Biofertilizers》的书籍所撰写的、但不包含该书内容的详细图书简介。这份简介将聚焦于其他相关但不同的主题，力求内容详实且富有专业性。 《合成生物学驱动的下一代农业：精准营养调控与环境可持续性》 书籍简介 导言：农业生态系统的深度重构 全球人口的持续增长对粮食安全构成了严峻的挑战，传统的依赖高剂量化学投入的农业模式正日益显露出其环境和社会经济上的不可持续性。我们正站在一个农业范式转型的关键节点上，驱动这场变革的核心动力，正是以合成生物学、基因组编辑技术和高级生物信息学为基础的前沿生命科学。 本书《合成生物学驱动的下一代农业：精准营养调控与环境可持续性》并非聚焦于传统的生物固氮菌或磷酸盐增溶菌的应用技术，而是深入探讨如何利用工程化微生物组和定向基因回路，从分子层面重塑作物与土壤微生物群落的互作机制，以实现前所未有的精准营养供给和资源利用效率。 第一部分：合成生物学基础与新型生物系统的设计 本部分首先回顾了构建功能性微生物细胞工厂的关键工程学原理，包括代谢路径的理性设计、基因线路的标准化（如BioBricks系统在土壤微生物中的应用潜力）以及对异源基因表达系统的优化。我们将详细阐述如何利用CRISPR-Cas系统对土壤微生物的固有代谢通路进行精确“编辑”，以增强其对特定逆境（如干旱、盐碱）的耐受性，并提高其在非优势生境中的定殖能力。 核心章节聚焦： 微生物细胞工厂的模块化设计： 从非模式生物（如某些厌氧菌或极端微生物）中提取关键基因簇，重新整合到高效表达宿主中，以催化复杂有机分子（如新型生物刺激素或抗生素前体）的合成。 环境响应型基因开关（Promoter Engineering）： 介绍如何设计对土壤中特定化学信号（如低氧、特定pH值变化或根系分泌物）敏感的启动子系统。这使得工程化微生物能够在作物营养需求高峰期“按需”表达目标功能基因，极大地提高了代谢资源的利用效率，避免了传统生物制剂中常见的“资源浪费”问题。 第二部分：精准营养输送与养分循环的分子调控 本书的核心贡献在于揭示了如何通过先进的生物技术手段，实现对氮、磷、钾等宏量元素及微量元素循环的动态精准调控。我们摒弃了简单地提高生物固氮效率的思路，转而探索构建“智能”的根际生态系统。 关于氮素利用的深度探讨： 超越传统的固氮菌应用，我们深入分析了氮循环的基因网络工程。这包括： 1. 抑制氨挥发： 设计微生物群落中的特定细菌，使其能快速将作物根系分泌的氨（或铵态氮）通过特异性酶转化为稳定的有机或无机形态，防止其以温室气体N₂O或挥发性氨气的形式损失。 2. 定向硝化抑制： 介绍如何通过基因工程手段，筛选或构建对硝化过程具有强效、靶向抑制作用的微生物因子，从而将土壤中的氮素长时间维持在作物最易吸收的铵态（NH₄⁺），而非易淋失的硝态（NO₃⁻）。 磷酸盐与微量元素的生物可利用性提升： 重点探讨了通过酶工程优化溶磷微生物的效率。我们分析了磷酸酶（Phosphatase）家族中具有高活性和低pH敏感性的变体。通过将编码这些高效酶的基因整合到稳定的共生或定殖菌株中，可以显著提高土壤中惰性磷酸盐向有效磷酸盐的转化速率，尤其是在酸性或碱性胁迫土壤中。此外，还详细讨论了如何利用工程菌株螯合和转运铁、锌等微量元素，使其在复杂的土壤基质中保持水溶性和根系可吸收性。 第三部分：环境安全、宿主选择与系统集成 精准农业的未来依赖于生物制剂的安全性和稳定性。本部分关注将实验室的分子设计转化为田间可实施的、环境友好的解决方案。 生物安全性与生态位竞争： 我们详尽讨论了生物安全遏制策略在工程菌株设计中的应用。这包括构建环境响应型自毁机制，确保工程菌株在完成其预设功能后（例如，在收获期或特定环境条件改变时）能够自动降低其在田间生态系统中的竞争力和存活率。此外，还深入分析了如何通过代谢路径优化，削弱工程菌株在自然界中与其他优势菌群竞争生存资源的能力，从而确保其功能具有时间上的局限性。 宿主选择与生物载体： 本书强调了宿主生物体的选择对于功能实现的关键性。我们对比了不同类型的生物载体——从根瘤菌、丛枝菌根真菌（AMF）的共生伙伴，到高效定殖的假单胞菌（Pseudomonas）和芽孢杆菌（Bacillus）属——在不同作物和土壤类型中的优劣势。详细介绍了原位（in-situ）基因递送系统，用于在不将完整工程菌株释放到环境中的情况下，实现特定酶或信号分子的瞬时表达。 第四部分：数据驱动的表型预测与田间验证 最终，本书回归到数据科学和系统生物学。我们探讨了如何结合高通量宏基因组学、宏转录组学数据与作物生理表型数据，构建数字孪生（Digital Twin）模型，以预测特定工程菌株在给定气候和土壤条件下的营养调控效果。这使得营养方案的设计可以从“试错法”迈向基于因果推断的精准调控。 结论：构建闭环、可持续的食物生产系统 《合成生物学驱动的下一代农业》描绘了一幅清晰的蓝图：通过对分子机制的深度理解和对生命系统的精确重塑，我们可以设计出高度特异性、环境友好且能自我调控的生物系统，最终目标是实现农业生产中化肥投入的极度最小化，同时最大化作物健康与环境的长期可持续性。本书适合于合成生物学研究人员、作物生理学家、农业生态工程师以及致力于推进可持续粮食生产解决方案的政策制定者和产业界人士。

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