冰凍圈微生物學

目錄
叢書總序
叢書自序
前言
第1章 緒論 1
1.1 冰凍圈微生物學及其與冰凍圈科學的關系 1
1.2 冰凍圈微生物學的意義 2
1.2.1 為天體生物學研究提供線索 3
1.2.2 為古氣候環(huán)境和全球變化研究提供科學依據(jù) 3
1.2.3 為拯救瀕臨消失的冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)提供科學支撐 3
1.2.4 為全面深入了解全球的生物地球化學循環(huán)提供理論依據(jù) 3
1.2.5 為揭示生命科學領域的重大問題提供研究模型和科學資料 4
1.2.6 為經(jīng)濟和社會發(fā)展提供新的資源和途徑 4
1.3 冰凍圈微生物學的范疇與研究內(nèi)容 4
1.3.1 冰凍圈微生物學的范疇 4
1.3.2 冰凍圈微生物學的內(nèi)容 5
1.4 冰凍圈微生物學的研究概況 6
1.4.1 冰凍圈主要要素微生物的研究概況 7
1.4.2 冰凍圈病毒的研究概況 9
1.4.3 冰凍圈微生物組學與生物技術的研究概況 9
1.4.4 冰凍圈微生物代謝活性的原位研究概況 10
1.4.5 中國冰凍圈微生物學的研究簡介 10
思考題 10
參考文獻 11
第2章 冰川微生物 13
2.1 冰川微生物種類 13
2.1.1 細菌 13
2.1.2 古菌 14
2.1.3 真菌 15
2.1.4 真核藻類 15
2.1.5 病毒 16
2.2 冰川微生物多樣性和分布特征 17
2.2.1 冰川雪微生物 17
2.2.2 冰川冰微生物 19
2.2.3 冰塵穴微生物 23
2.2.4 冰川上空微生物 24
2.3 冰川微生物的研究意義 26
2.3.1 冰川微生物的氣候環(huán)境指示意義 26
2.3.2 歷史上的冰雪事件與生命演化 29
2.3.3 地外冰環(huán)境與地外生命探索 30
思考題 31
延伸閱讀 31
參考文獻 31
第3章 凍土微生物 33
3.1 凍土微生物的活性 34
3.2 凍土微生物的數(shù)量、多樣性及群落組成特征 35
3.2.1 凍土微生物的數(shù)量 35
3.2.2 南北極凍土微生物的多樣性和群落組成特征 38
3.2.3 中國高海拔地區(qū)凍土微生物的多樣性和群落組成特征 40
3.3 全球氣候變化下的凍土微生物響應 42
3.4 凍土微生物在生物地球化學過程中的作用 43
3.4.1 甲烷產(chǎn)生和氧化 43
3.4.2 有機質降解 44
3.4.3 氮循環(huán) 45
3.4.4 鐵還原 45
3.4.5 硫循環(huán) 45
思考題 46
參考文獻 46
第4章 冰川前緣裸露地微生物 48
4.1 冰川前緣裸露地微生物的種類 49
4.1.1 細菌數(shù)量及其群落結構特征 49
4.1.2 古菌數(shù)量和群落結構特征 51
4.1.3 真菌數(shù)量和群落結構特征 52
4.1.4 病毒數(shù)量和群落結構特征 52
4.2 冰川前緣裸露地中微生物與生態(tài)環(huán)境的相互關系 53
4.2.1 微生物與碳和氮的關系 53
4.2.2 微生物與土壤磷含量的關系 54
4.2.3 微生物與土壤硫含量的關系 54
4.2.4 微生物與土壤酸堿度的關系 54
4.2.5 微生物與土壤酶活性的關系 55
4.2.6 微生物與植物的關系 55
4.2.7 微生物與凍融的關系 55
4.3 冰川前緣裸露地中微生物演替策略與生物地理格局 56
4.3.1 冰川前緣裸露地中微生物的演替策略 56
4.3.2 冰川前緣裸露地生物地理格局 57
思考題 57
參考文獻 58
第5章 冰下湖微生物 59
5.1 冰下湖生境 59
5.1.1 南極冰下湖 59
5.1.2 北極冰下湖 61
5.2 冰下湖微生物的分布特征 61
5.2.1 冰下湖微生物的豐度及形態(tài) 62
5.2.2 冰下湖異養(yǎng)微生物的分布 64
5.2.3 冰下湖自養(yǎng)微生物的分布 64
5.3 冰下湖微生物與環(huán)境的相互作用 65
5.3.1 冰下湖微生物的異養(yǎng)過程 65
5.3.2 冰下湖微生物的自養(yǎng)過程 65
5.4 冰下湖微生物研究的意義 67
5.4.1 稀有基因資源 67
5.4.2 生命演化的證據(jù) 67
5.4.3 地外生命的探索 68
思考題 69
延伸閱讀 69
參考文獻 69
第6章 海冰與海底多年凍土微生物 71
6.1 海冰微生物 71
6.1.1 海冰微生物的種類 71
6.1.2 海冰微生物的數(shù)量 74
6.1.3 海冰微生物的活性 75
6.1.4 環(huán)境變化對海冰微生物的影響 77
6.2 海底多年凍土微生物 77
6.2.1 海底多年凍土中的微生物活性 78
6.2.2 海底多年凍土中的微生物多樣性 78
6.2.3 海底多年凍土微生物與天然氣水合物的關系 79
思考題 79
延伸閱讀 79
參考文獻 79
第7章 冰凍圈微生物的冷適應機制 81
7.1 冰凍圈微生物冷適應的形態(tài)結構特征 81
7.2 冰凍圈微生物冷適應的生理生化機制 82
7.2.1 提高細胞膜結構穩(wěn)定性 82
7.2.2 合成低溫酶 83
7.2.3 合成冷適應蛋白質 85
7.2.4 產(chǎn)生低溫保護劑 87
7.3 冰凍圈微生物冷適應的組學特征 89
7.3.1 冰凍圈微生物的基因組學特征 89
7.3.2 冰凍圈微生物的蛋白組學 90
7.3.3 冰凍圈微生物的轉錄組學 91
思考題 92
延伸閱讀 92
參考文獻 92
第8章 冰凍圈微生物資源及應用前景 94
8.1 冰凍圈微生物資源 94
8.1.1 嗜冷微生物資源 94
8.1.2 耐冷微生物資源 95
8.1.3 冰凍圈中的微生物新種資源 95
8.2 冰凍圈微生物功能基因資源 100
8.2.1 可培養(yǎng)微生物的功能基因資源 100
8.2.2 微生物宏基因組的功能基因資源 100
8.3 冰凍圈微生物資源應用 101
8.3.1 低溫酶在食品工業(yè)中的應用 102
8.3.2 冰凍圈微生物在環(huán)境治理中的應用 103
8.3.3 冰凍圈微生物資源在醫(yī)藥上的應用及前景 104
思考題 106
延伸閱讀 106
參考文獻 106
第9章 冰凍圈微生物學的研究方法 108
9.1 采樣方法 108
9.1.1 采樣前準備 108
9.1.2 雪冰采樣方法 109
9.1.3 凍土采樣方法 110
9.1.4 冰下湖采樣方法 111
9.1.5 海底多年凍土采樣方法 112
9.1.6 樣品的運輸與保存 112
9.2 冰凍圈微生物分析方法 113
9.2.1 基于活體微生物的研究方法 113
9.2.2 基于分子生物學的研究方法 114
9.2.3 其他研究方法 118
9.3 生物信息學在冰凍圈微生物研究中的應用 119
9.3.1 常用數(shù)據(jù)庫 119
9.3.2 常用軟件 120
9.3.3 常用分析方法 122
思考題 129
參考文獻 129