Nucleic Acids and Proteins in Soil pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Smalla, K. 编

出品人:

页数:458

译者:

出版时间:

价格:$ 281.37

装帧:HRD

isbn号码:9783540294481

丛书系列:

图书标签:

Soil science
Nucleic acids
Proteins
Biochemistry
Molecular biology
Soil biology
Environmental science
Geochemistry
Humic substances
Soil organic matter

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具体描述

With millions of different bacterial species living in soil, the microbial community is extremely complex, varying at very small scales. Microbe-driven functions are essential for most processes in soil. Thus, a better understanding of this microbial diversity will be invaluable for the management of the various soil functions. Nucleic Acids and Proteins in Soil combines traditional approaches in soil microbiology and biochemistry with the latest techniques in molecular microbial ecology. Included are methods to analyse the presence and importance of nucleic acids and proteins both inside and outside microbial cells, the horizontal gene transfer which drives bacterial diversity, as well as soil proteomes. Further chapters describe techniques such as PCR, fingerprinting, the challenging use of gene arrays for structural and functional analysis, stable isotope probing to identify in situ metabolic functions, and the use of marker and reporter genes in soil microbial ecology.

土壤中的核酸与蛋白质本书导读：本书深入探讨了土壤生态系统中生命活动的核心物质——核酸与蛋白质的复杂性和多样性。土壤，这个地球上最活跃的生物反应器之一，其功能和健康状况在很大程度上取决于其中微生物群落的遗传物质（核酸）和执行生命功能的大分子（蛋白质）。本书旨在为土壤科学家、微生物学家、环境生物学家以及相关领域的学生提供一个全面、深入的参考框架，阐释这些生物大分子在土壤生态过程中的作用、分布、结构及其动态变化。第一部分：土壤核酸的提取、分析与功能第一章：土壤核酸的生物学意义与环境背景土壤核酸不仅是微生物的遗传蓝图，也是衡量土壤生物量、多样性和代谢活性的关键指标。本章首先界定了土壤核酸的范围，包括代表活体微生物的DNA和RNA，以及可能存在的环境DNA（eDNA）。我们详细分析了土壤复杂的物理化学环境——如pH值、有机质含量、矿物粘粒结构——如何影响核酸的稳定性和可提取性。重点讨论了土壤作为核酸“储藏库”的角色，以及核酸在土壤有机质周转中的潜在作用。第二章：土壤核酸的提取与纯化技术成功的核酸分析依赖于高效且无偏好的提取方法。本章系统梳理了当前主流的土壤核酸提取技术，从经典的酚氯仿提取法到现代的商业试剂盒。我们对比了不同方法的优缺点，特别关注如何克服土壤中腐殖酸、多糖和矿物颗粒对PCR和测序效率的抑制作用。详细介绍了针对微量或降解核酸的优化步骤，如基于膜吸附和离心洗涤的纯化策略，确保获得高质量的模板DNA和RNA。第三章：微生物群落结构分析：基于核酸的宏基因组学核酸是揭示土壤微生物“谁在、做什么”的关键信息载体。本章聚焦于宏基因组学（Metagenomics）在土壤研究中的应用。内容涵盖从宏基因组测序文库的构建到高通量测序数据的生物信息学处理。我们将详细解析如何利用全基因组测序数据来重建微生物群落的系统发育结构（16S rRNA基因分析）和功能潜力（功能基因注释）。此外，本书也探讨了宏转录组学（Metatranscriptomics）在揭示环境压力下微生物基因表达动态变化方面的独特优势。第四章：土壤环境DNA（eDNA）的应用与挑战环境DNA（eDNA）作为一种非培养、非侵入性的研究工具，在监测土壤生物多样性方面展现出巨大潜力。本章专门讨论了eDNA在土壤中降解动力学、空间分布特征。我们探讨了利用eDNA来评估入侵物种检测、生物修复效果监测以及土壤健康评估的应用案例。同时也深入分析了eDNA分析中存在的挑战，如低拷贝数的生物体检测、背景噪音的去除以及定量分析的准确性问题。第二部分：土壤蛋白质组学与生物化学功能第五章：土壤蛋白质的来源、性质与稳定性土壤蛋白质是土壤生态系统中进行物质转化、能量流动和信号传导的核心执行者。本章阐述了土壤蛋白质的复杂来源，包括活细胞分泌的酶、死亡微生物的细胞裂解物以及与土壤矿物表面结合的结构性蛋白质。我们深入分析了蛋白质在土壤环境中的稳定性，重点讨论了蛋白质与土壤有机质（如腐殖酸）的结合模式（包埋效应），以及水合层和氧化还原条件对蛋白质三维结构和活性的影响。第六章：土壤蛋白质提取与高效分离技术获取代表性的土壤蛋白质组是进行蛋白质组学研究的前提。本章详细介绍了几种主要的土壤蛋白质提取方法，强调了提取缓冲液的优化对提高酶活性和减少非特异性结合的重要性。我们系统介绍了二维电泳（2DE）、液相色谱（LC）分离技术，以及如何利用这些技术实现数千种蛋白质组分的初步分离。特别关注了针对低丰度信号蛋白和膜结合蛋白的分离策略。第七章：土壤蛋白质组学：鉴定与定量分析质谱技术（Mass Spectrometry, MS）是现代土壤蛋白质组学的基石。本章详述了基于LC-MS/MS的蛋白质鉴定流程，包括样品制备、肽段谱图采集和数据库检索。我们重点介绍了定量蛋白质组学方法，如TMT（Tandem Mass Tags）和iTRAQ（Isobaric Tags for Relative and Absolute Quantification），这些技术使得研究人员能够精确测量不同土壤处理条件下蛋白质的相对或绝对丰度变化。此外，本书还讨论了蛋白质翻译后修饰（PTMs）在调控土壤酶活性中的关键作用。第八章：土壤酶活性的分子机制与环境响应土壤酶是生物地球化学循环（如碳、氮、磷、硫循环）中最直观的生理指标。本章将蛋白质组学数据与经典酶活性测定相结合，探究土壤酶的分子调控机制。我们分析了关键酶类（如脲酶、磷酸酶、漆酶）的结构与功能关系，并探讨了气候变化（温度、湿度）和人为干扰（施肥、污染）如何通过调控这些酶的表达和活性来影响土壤养分循环的速率和效率。第三部分：核酸与蛋白质的相互作用及生态学意义第九章：土壤核酸与蛋白质的动态交互网络土壤生态系统的功能依赖于遗传信息（核酸）到执行功能（蛋白质）的精确转化，以及两者之间的反馈调控。本章探讨了DNA-蛋白质相互作用，例如转录因子对基因表达的调控，以及蛋白质对核酸降解的酶促作用。此外，我们也讨论了蛋白质与核酸在土壤有机质形成过程中的共价结合，这影响了环境中遗传物质的持久性。第十章：利用组学数据解析土壤功能潜力与健康指标宏基因组学和蛋白质组学的整合（Multi-omics）是理解复杂土壤系统的未来方向。本章展示了如何将物种多样性信息（来自核酸）与代谢活性信息（来自蛋白质）相结合，构建更全面的土壤健康评估模型。案例分析包括：评估土壤修复过程中微生物群落的复苏路径，以及利用蛋白质组学特征预测土壤碳封存的潜力。结论：未来展望本书最后总结了当前研究的瓶颈（如数据解释的复杂性、标准化的缺乏），并展望了利用单细胞组学、空间转录组学等前沿技术来解析土壤中核酸和蛋白质的“时空”动态的广阔前景，强调了这些分子信息对于可持续农业和全球环境科学研究的不可替代性。 --- (预计字数：约1500字)