Improvement of Crop Plants for Industrial End Uses pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Ranalli, P. (EDT)

出品人:

頁數:533

译者:

出版時間:

價格:2154.00 元

裝幀:HRD

isbn號碼:9781402054853

叢書系列:

圖書標籤:

• Crop Improvement
• Industrial Crops
• Plant Breeding
• Genetic Engineering
• Biotechnology
• Agronomy
• Plant Science
• Sustainable Agriculture
• Biofuels
• Renewable Resources

現代農業的演進：從田間到市場的跨界融閤 前言：重塑食物與非食物作物價值鏈的迫切性 全球農業正經曆一場深刻的轉型。傳統的種植模式已無法完全滿足日益增長的人口對糧食安全的需求，同時，工業界對生物基材料、能源和特定化學品的需求也達到瞭前所未有的高度。這種雙重壓力要求我們跳齣“産量優先”的傳統思維，轉而關注作物的“多功能性”和“端點價值”。本書旨在深入探討如何通過創新育種、精準農業和下遊加工技術，實現作物價值鏈的全麵升級，使其不僅能提供基礎營養，更能高效地服務於非食品工業領域，從而構建一個更具韌性、可持續且高附加值的現代農業生態係統。 第一章：作物改良的新範式——超越傳統育種的界限 農業的進步曆經數韆年，從經驗性的選擇到現代分子生物學的介入，每一次飛躍都極大地提高瞭單位麵積的産齣。然而，隨著現代農業對環境友好性和功能特異性的更高要求，傳統的錶型選擇和基於數量性狀雜交的育種方法已顯露齣局限性。 本章將聚焦於當前作物改良領域的前沿技術和思維模式的轉變。我們不再僅僅追求高産，而是將育種目標鎖定在那些能直接影響下遊加工效率和最終産品性能的關鍵生理和生化指標上。 1.1 分子育種與基因組編輯的精準賦能： 詳細闡述CRISPR/Cas9、TALENs等基因編輯技術如何被應用於精確調控作物的次生代謝産物閤成通路。重點分析如何通過靶嚮調控基因，提高特定脂肪酸、澱粉結構或縴維素含量，而非僅僅增加生物量。例如，如何通過沉默或激活特定酶的基因，引導植物閤成高價值的特種油脂，而非普通的食用油。 1.2 錶型組學在作物功能性狀篩選中的應用： 介紹高通量錶型組學（High-Throughput Phenotyping）如何加速復雜性狀的篩選過程。闡述如何利用無人機、地麵傳感器和先進的圖像分析技術，實時監測和量化植物在特定環境脅迫下（如乾旱、營養缺乏）關鍵功能組分（如蛋白質沉積速率、次生代謝物積纍麯綫）的變化，從而實現對“加工適宜性”的早期評估。 1.3 逆境生理學與品質的權衡： 探討環境脅迫（如鹽堿脅迫、極端溫度）對作物次級代謝物積纍的影響。深入分析在一定脅迫條件下，某些非營養物質（如抗氧化劑、天然色素或特定生物堿）的産量反而可能提高，以及育種傢如何策略性地利用這些脅迫反應來優化原料的工業價值。 第二章：原料特性的標準化與質量控製體係的構建 工業應用對原料的均一性、穩定性和可預測性有著近乎苛刻的要求，這與傳統農業中麵對季節和地塊差異的“隨機性”形成瞭鮮明對比。本章著重於建立連接田間生産和工業需求的橋梁。 2.1 作物成分的結構化分析與規格化： 詳細介紹氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）、高效液相色譜（HPLC）等分析技術在工業原料檢測中的應用。重點討論如何建立針對生物燃料、生物塑料或特種化學品生産所需的原料指標體係，例如，不僅僅是測定總澱粉含量，更要細化到支鏈/直鏈澱粉比例、粒徑分布等對酶解或聚閤過程至關重要的參數。 2.2 供應鏈中的可追溯性與一緻性管理： 闡述如何利用區塊鏈技術和物聯網（IoT）傳感器網絡，實時追蹤從種子到收割、再到初加工各個環節的關鍵環境數據和處理參數。強調一緻性管理對於保證工業生産流程連續性和最終産品質量的決定性作用。 2.3 預處理技術的優化： 討論初級加工步驟（如乾燥、脫粒、去雜）對最終組分活性和穩定性的影響。例如，不恰當的熱處理可能導緻蛋白質變性或活性酶失活，從而影響後續的生物轉化效率。提齣適應不同工業用途的定製化預處理方案。 第三章：非食品應用領域的深度拓展與價值挖掘 本章將跳齣傳統的糧食和飼料範疇，深入探討作物原料在能源、材料科學和精細化工等高附加值領域的具體應用潛力。 3.1 生物基材料：從縴維到聚閤物的轉型： 縴維素與木質素的深度利用： 討論如何通過專門設計的作物（如特定品種的麻類或速生木本植物），獲得高純度、易分離的縴維素和木質素。分析縴維素納米晶體（CNC）在復閤材料和生物電子學中的前沿應用。 新型生物塑料單體的閤成： 聚焦於利用作物澱粉或糖類通過微生物發酵或化學轉化，高效生産乳酸、丁二酸等可生物降解聚閤物的關鍵單體。分析不同作物路綫的經濟性和環境足跡比較。 3.2 工業油脂的分子重構與功能化： 探討利用富含特定不飽和脂肪酸的油料作物（如蓖麻、藻油或轉基因大豆），通過酯交換、酶催化等方式，生産高性能潤滑劑、錶麵活性劑和生物柴油的最新進展。強調原料結構對最終産品性能的直接影響。 3.3 精細化工與生物活性分子提取： 討論如何將高價值的次生代謝産物——如天然色素、萜類化閤物或生物堿——從作物生物質中進行高效、綠色提取和純化，以服務於製藥中間體、化妝品原料或食品添加劑市場。這要求育種目標必須精準指嚮這些微量但高價值化閤物的積纍。 第四章：經濟性、環境可持續性與政策導嚮 作物的工業化應用最終必須在經濟上可行，並在環境上可持續。本章從宏觀角度審視這一係統的健康發展。 4.1 全生命周期評估（LCA）與環境負荷最小化： 介紹如何運用LCA工具，綜閤評估將作物用於工業用途與化石能源或傳統材料相比的環境效益。重點關注在優化育種和加工流程中如何降低水耗、能源消耗和化肥使用強度。 4.2 農業投入品管理的智能化轉型： 探討精準施肥和灌溉技術如何結閤作物功能性狀的需求來實施。例如，在特定發育階段，如果需要最大化縴維素的積纍，則氮肥的施用時機和劑量需要與傳統目標完全不同。 4.3 市場動態與跨行業協作機製： 分析農業生産者、加工商和最終用戶之間建立長期、穩定的供需閤作關係的重要性。探討政府在引導土地利用結構調整、支持生物質能和材料研發方麵的潛在政策工具，以激勵農業嚮高價值工業原料供應的轉型。 結論：構建麵嚮未來的生物經濟共同體 本書描繪瞭一個清晰的路徑：通過科技創新驅動的作物改良與下遊工業需求的緊密耦閤，農業將從單純的食物生産者，演變為現代生物經濟體係中不可或缺的關鍵支撐。實現這一目標，需要跨學科人纔的培養、持續的研發投入，以及全球産業鏈參與者的共同承諾，確保我們培育的每一株作物都能在其生命周期內，實現其最大的工業和社會價值。

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