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第一部分 生态基因组学概论 3

第1章 生态基因组学：当生态学遇到基因组学 3

1.1 什么是生态基因组学 3

1.2 生态学的发展趋势 3

1.3 生态基因组学的形成过程 6

1.4 生态基因组学主要研究的问题和挑战 8

1.5 生态基因组学研究的实例——飞蝗表型可塑性研究 9

参考文献 12

第2章 高通量测序技术及其在生态基因组学上的应用 15

2.1 高通量测序技术介绍 15

2.2 测序技术在生态基因组学研究中的应用 21

2.3 小结 31

参考文献 32

第3章 生态基因组学研究中的生物信息学方法 34

3.1 高通量测序数据的质控分析 34

3.2 遗传变异的识别 35

3.3 非模式生物基因组的拼接 37

3.4 非模式生物中基因识别的方法 39

3.5 系统发育树构建 41

3.6 微生物生态基因组研究的常用工具 42

参考文献 44

第4章 细胞器基因组及其在生态学和进化学中的应用 48

4.1 细胞器基因组的结构及特点 49

4.2 细胞器基因组测序及分析 51

4.3 线粒体和叶绿体基因组的应用 53

4.4 小结 57

参考文献 58

第5章 微生物生态功能基因检测方法 61

5.1 功能基因的分子检测方法 61

5.2 碳循环功能基因的分子检测 63

5.3 氮循环功能基因的分子检测 68

5.4 小结 73

参考文献 74

第二部分 生态基因组学的热点科学问题 83

第6章 环境胁迫适应的生态基因组学 83

6.1 生物对环境胁迫的响应与适应：总论 83

6.2 温度胁迫适应的生态基因组学 84

6.3 低氧胁迫适应的生态基因组学 85

6.4 全球变化／全球变暖的生态基因组学 87

6.5 环境胁迫的表观遗传：表观基因组学 89

6.6 热激蛋白家族与环境胁迫响应 91

6.7 展望 93

参考文献 93

第7章 组学与昆虫神经行为学——以飞蝗型变的神经行为学机制研究为例 98

7.1 神经行为学 98

7.2 昆虫神经行为学 100

7.3 飞蝗行为型变与行为决策 100

7.4 基于组学的飞蝗行为型变的神经行为学机制研究 101

7.5 基于组学数据发现的单胺类神经递质对飞蝗行为型变的调节 105

7.6 展望 108

参考文献 108

第8章 昆虫生殖调控及适应的生态基因组学 112

8.1 基因组及生殖相关基因 112

8.2 生殖内分泌调控通路 114

8.3 生殖调控的表观作用机制 118

8.4 生殖调控与环境适应 120

8.5 生殖调控的应用 123

参考文献 125

第9章 昆虫多型现象的基因组学研究 131

9.1 昆虫多型现象 131

9.2 多型性昆虫的基因组测序和比较研究 133

9.3 昆虫多型现象的分子调控机制 136

9.4 昆虫多型现象的表观调控机制 141

9.5 展望 143

参考文献 143

第10章 生态免疫学 148

10.1 物种免疫系统多样性 148

10.2 生态因子对免疫系统的影响 149

10.3 宿主免疫防御策略的生态适应性 152

10.4 群体性免疫 154

10.5 密度依赖的预先免疫分子机制 155

参考文献 156

第11章 昆虫免疫组学 160

11.1 模式昆虫的免疫组学 160

11.2 卫生昆虫的免疫组学 168

11.3 免疫互作及免疫进化 173

11.4 免疫基因的比较和进化 176

11.5 展望 179

参考文献 180

第12章 不同生态环境中昆虫体色的多型性及其调控机制 187

12.1 环境对昆虫体色的影响 187

12.2 昆虫体色多型的内分泌调控机制 192

12.3 昆虫体色多型的遗传机制 194

参考文献 201

第13章 生态基因组学在动物物种形成研究中的应用 205

13.1 全基因组已被揭示的主要动物类群及基因组大小的演化 205

13.2 动物物种形成的特点和机制 207

参考文献 218

第14章 植物适应性进化的研究 221

14.1 植物的适应性 222

14.2 植物适应性进化的研究方法 223

14.3 植物适应性进化的研究进展 223

14.4 植物适应性进化研究中存在的问题 227

参考文献 228

第15章 植物对环境中生物胁迫的组学防御反应 231

15.1 病原相关分子对防御基因的系统激活 231

15.2 R基因的系统激活及抗性作用 233

15.3 RNA沉默对病原入侵的直接及间接防御 235

15.4 局部抗性与系统获得性抗性 240

15.5 抗性反应的跨代传递机制 243

参考文献 245

第16章 生态适应过程中非编码RNA的表达调控机制 250

16.1 以长链非编码增强子RNA为核心的表达调控机制 250

16.2 以短链非编码piRNA为核心的表达调控机制 253

16.3 生态适应过程中非编码RNA的表达调控机制 258

参考文献 261

第17章 植物－昆虫互作的生态基因组学研究 265

17.1 在基因组水平研究植物对昆虫取食的响应和对策 265

17.2 利用基因组芯片研究植物与植物化学通讯的机制 273

17.3 利用基因组研究昆虫嗅觉对寄主信息流的行为适应机制 280

17.4 植食性昆虫寄主专化的基因组适应机制 281

参考文献 284

第18章 唾液蛋白调控昆虫适应植物的生态基因组学研究 288

18.1 昆虫唾液蛋白的组成 288

18.2 唾液蛋白在昆虫与植物互作中的作用 297

18.3 唾液蛋白在昆虫寄主转换中的作用 300

参考文献 302

第19章 吸血节肢动物与哺乳动物的互作基因组学 307

19.1 吸血节肢动物与病原传播 307

19.2 吸血节肢动物与哺乳动物互作 310

参考文献 315

第20章 昆虫－病毒互作的生态基因组学研究 319

20.1 昆虫作为宿主与病毒的关系 319

20.2 昆虫作为介体与病毒的关系 326

参考文献 333

第21章 介体昆虫肠道微生态与病原微生物的传播 337

21.1 昆虫肠道结构与功能 337

21.2 肠道菌群的基本功能 339

21.3 昆虫细胞内共生菌 342

21.4 肠道菌群的结构及其在宿主体内的维持 343

21.5 介体昆虫肠道菌群与病原微生物的传播 345

参考文献 347

第22章 宏基因组在昆虫－植物－伴生微生物互作中的应用 354

22.1 伴生微生物群落结构与重要功能关联分析 356

22.2 伴生微生物宏基因组解析与重要功能预测 359

参考文献 362

第三部分 生态基因组学的未来科学问题及应用 367

第23章 分子微生态学的兴起与宏基因组学的诞生 367

23.1 人体分子微生态学的兴起 367

23.2 宏基因组学的诞生 368

23.3 宏基因组学技术在人体微生态研究中的应用 369

23.4 宏基因组学技术在人体微生态研究中的展望 374

参考文献 374

第24章 水生生态系统的宏基因组学研究——环境胁迫的生态效应及方法学研究 376

24.1 水生生态系统遭受的环境胁迫 376

24.2 利用宏基因组学技术研究环境胁迫产生的生态学效应 379

24.3 水生生态系统的宏基因组学研究存在的问题及可能的解决方案 382

24.4 小结与展望 388

参考文献 388

第25章 生态环境与流感病毒基因的变异 393

25.1 引言 393

25.2 流感病毒概述 394

25.3 流感病毒的天然宿主 396

25.4 流感病毒的传播途径 397

25.5 流感病毒的基因变异 399

25.6 候鸟迁徙与流感病毒传播 403

25.7 生态环境改变对流感病毒传播的影响 404

25.8 小结 405

参考文献 406

第26章 人体微生物组与慢性疾病 412

26.1 人体微生物组 412

26.2 肠道菌群：新发现的人体器官 413

26.3 人体肠道菌群和慢性疾病 417

26.4 调节肠道菌群防治慢性病 423

26.5 小结 425

参考文献 425