生態基因組學

第一部分 生態基因組學概論
第1章 生態基因組學：當生態學遇到基因組學 3
1.1 什麼是生態基因組學 3
1.2 生態學的發展趨勢 3
1.3 生態基因組學的形成過程 6
1.4 生態基因組學主要研究的問題和挑戰 8
1.5 生態基因組學研究的實例——飛蝗表型可塑性研究 9
參考文獻 12

第2章 高通量測序技術及其在生態基因組學上的應用 15
2.1 高通量測序技術介紹 15
2.2 測序技術在生態基因組學研究中的應用 21
2.3 小結 31
參考文獻 32

第3章 生態基因組學研究中的生物資訊學方法 34
3.1 高通量測序數據的質控分析 34
3.2 遺傳變異的識別 35
3.3 非模式生物基因組的拼接 37
3.4 非模式生物中基因識別的方法 39
3.5 系統發育樹構建 41
3.6 微生物生態基因組研究的常用工具 42
參考文獻 44

第4章 細胞器基因組及其在生態學和進化學中的應用 48
4.1 細胞器基因組的結構及特點 49
4.2 細胞器基因組測序及分析 51
4.3 線粒體和葉綠體基因組的應用 53
4.4 小結 57
參考文獻 58

第5章 微生物生態功能基因檢測方法 61
5.1 功能基因的分子檢測方法 61
5.2 碳迴圈功能基因的分子檢測 63
5.3 氮迴圈功能基因的分子檢測 68
5.4 小結 73
參考文獻 74

第二部分 生態基因組學的熱點科學問題
第6章 環境脅迫適應的生態基因組學 83
6.1 生物對環境脅迫的回應與適應：總論 83
6.2 溫度脅迫適應的生態基因組學 84
6.3 低氧脅迫適應的生態基因組學 85
6.4 全球變化/全球變暖的生態基因組學 87
6.5 環境脅迫的表觀遺傳：表觀基因組學 89
6.6 熱激蛋白家族與環境脅迫回應 91
6.7 展望 93
參考文獻 93

第7章 組學與昆蟲神經行為學——以飛蝗型變的神經行為學機制研究為例 98
7.1 神經行為學 98
7.2 昆蟲神經行為學 100
7.3 飛蝗行為型變與行為決策 100
7.4 基於組學的飛蝗行為型變的神經行為學機制研究 101
7.5 基於組學資料發現的單胺類神經遞質對飛蝗行為型變的調節 105
7.6 展望 108
參考文獻 108

第8章 昆蟲生殖調控及適應的生態基因組學 112
8.1 基因組及生殖相關基因 112
8.2 生殖內分泌調控通路 114
8.3 生殖調控的表觀作用機制 118
8.4 生殖調控與環境適應 120
8.5 生殖調控的應用 123
參考文獻 125

第9章 昆蟲多型現象的基因組學研究 131
9.1 昆蟲多型現象 131
9.2 多型性昆蟲的基因組測序和比較研究 133
9.3 昆蟲多型現象的分子調控機制 136
9.4 昆蟲多型現象的表觀調控機制 141
9.5 展望 143
參考文獻 143

第10章 生態免疫學 148
10.1 物種免疫系統多樣性 148
10.2 生態因數對免疫系統的影響 149
10.3 宿主免疫防禦策略的生態適應性 152
10.4 群體性免疫 154
10.5 密度依賴的預先免疫分子機制 155
參考文獻 156

第11章 昆蟲免疫組學 160
11.1 模式昆蟲的免疫組學 160
11.2 衛生昆蟲的免疫組學 168
11.3 免疫互作及免疫進化 173
11.4 免疫基因的比較和進化 176
11.5 展望 179
參考文獻 180

第12章 不同生態環境中昆蟲體色的多型性及其調控機制 187
12.1 環境對昆蟲體色的影響 187
12.2 昆蟲體色多型的內分泌調控機制 192
12.3 昆蟲體色多型的遺傳機制 194
參考文獻 201

第13章 生態基因組學在動物物種形成研究中的應用 205
13.1 全基因組已被揭示的主要動物類群及基因組大小的演化 205
13.2 動物物種形成的特點和機制 207
參考文獻 218

第14章 植物適應性進化的研究 221
14.1 植物的適應性 222
14.2 植物適應性進化的研究方法 223
14.3 植物適應性進化的研究進展 223
14.4 植物適應性進化研究中存在的問題 227
參考文獻 228

第15章 植物對環境中生物脅迫的組學防禦反應 231
15.1 病原相關分子對防禦基因的系統啟動 231
15.2 R 基因的系統啟動及抗性作用 233
15.3 RNA沉默對病原入侵的直接及間接防禦 235
15.4 局部抗性與系統獲得性抗性 240
15.5 抗性反應的跨代傳遞機制 243
參考文獻 245

第16章 生態適應過程中非編碼RNA的表達調控機制 250
16.1 以長鏈非編碼增強子RNA為核心的表達調控機制 250
16.2 以短鏈非編碼piRNA為核心的表達調控機制 253
16.3 生態適應過程中非編碼RNA的表達調控機制 258
參考文獻 261

第17章 植物-昆蟲互作的生態基因組學研究 265
17.1 在基因組水準研究植物對昆蟲取食的回應和對策 265
17.2 利用基因組晶片研究植物與植物化學通訊的機制 273
17.3 利用基因組研究昆蟲嗅覺對寄主資訊流的行為適應機制 280
17.4 植食性昆蟲寄主專化的基因組適應機制 281
參考文獻 284

第18章 唾液蛋白調控昆蟲適應植物的生態基因組學研究 288
18.1 昆蟲唾液蛋白的組成 288
18.2 唾液蛋白在昆蟲與植物互作中的作用 297
18.3 唾液蛋白在昆蟲寄主轉換中的作用 300
參考文獻 302

第19章 吸血節肢動物與哺乳動物的互作基因組學 307
19.1 吸血節肢動物與病原傳播 307
19.2 吸血節肢動物與哺乳動物互作 310
參考文獻 315

第20章 昆蟲-病毒互作的生態基因組學研究 319
20.1 昆蟲作為宿主與病毒的關係 319
20.2 昆蟲作為介體與病毒的關係 326
參考文獻 333

第21章 介體昆蟲腸道微生態與病原微生物的傳播 337
21.1 昆蟲腸道結構與功能 337
21.2 腸道菌群的基本功能 339
21.3 昆蟲細胞內共生菌 342
21.4 腸道菌群的結構及其在宿主體內的維持 343
21.5 介體昆蟲腸道菌群與病原微生物的傳播 345
參考文獻 347

第22章 宏基因組在昆蟲-植物-伴生微生物互作中的應用 354
22.1 伴生微生物群落結構與重要功能關聯分析 356
22.2 伴生微生物宏基因組解析與重要功能預測 359
參考文獻 362

第三部分 生態基因組學的未來科學問題及應用
第23章 分子微生態學的興起與宏基因組學的誕生 367
23.1 人體分子微生態學的興起 367
23.2 宏基因組學的誕生 368
23.3 宏基因組學技術在人體微生態研究中的應用 369
23.4 宏基因組學技術在人體微生態研究中的展望 374
參考文獻 374

第24章 水生生態系統的巨集基因組學研究——環境脅迫的生態效應及方法學研究 376
24.1 水生生態系統遭受的環境脅迫 376
24.2 利用宏基因組學技術研究環境脅迫產生的生態學效應 379
24.3 水生生態系統的巨集基因組學研究存在的問題及可能的解決方案 382
24.4 小結與展望 388
參考文獻 388

第25章 生態環境與流感病毒基因的變異 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 流感病毒的傳播途徑 397
25.5 流感病毒的基因變異 399
25.6 候鳥遷徙與流感病毒傳播 403
25.7 生態環境改變對流感病毒傳播的影響 404
25.8 小結 405
參考文獻 406

第26章 人體微生物組與慢性疾病 412
26.1 人體微生物組 412
26.2 腸道菌群：新發現的人體器官 413
26.3 人體腸道菌群和慢性疾病 417
26.4 調節腸道菌群防治慢性病 423
26.5 小結 425
參考文獻 425