本书在全国首次汇集了微生物非培养技术的原理及其在环境保护与资源开发方面的应用实例，以非培养微生物为主线，旨在利用新型的非培养方法开发自然界蕴藏的微生物资源。本书详细地介绍了微生物非培养技术的原理，并总结了其在环境保护与资源开发方面的应用，能加深读者对非培养技术的理解与认识。

本书适读于环境微生物学、微生物生态学、环境科学和环境工程等相关专业研究生、博士生以及教师，相关研究工作者。

本书是作者在长期从事微生物非培养技术工作的基础上，总结几年来的研究成果，并结合世界范围内该领域的最新研究进展编写而成的。本书是国内第一本以非培养技术为立足点的专著，主要介绍微生物非培养技术的基本原理及其在环境污染治理与新资源开发等方面的应用实例。全书共分为三篇，12章。第一篇主要阐述了纯培养技术的发展史、存在问题以及非培养技术的产生与发展；第二篇介绍几种经典的微生物非培养技术原理，包括基因组学、蛋白质组学、宏基因组技术、DNA指纹技术、分子杂交及生物芯片技术等；第三篇列举并总结了各种非培养技术在菌剂构建、揭示微生物群落多样性信息、阐述宏观功能与微生物动态关系以及开发微生物新资源等方面的应用实例。

本书内容丰富，具有较强的科学性、系统性及实用性，可作为从事环境微生物学、微生物生态学、环境科学和环境工程等相关专业研究生以及高校教师的专题教材和参考资料，也可作为相关人员的自学入门教材或科普读物，同时，对食品、药物、医学等领域的研究工作者也具有一定的启发和指导意义。

序

前言

第一篇 总 论

第1章 传统微生物培养技术

 1.1 传统微生物培养技术的历史

1.1.1 传统微生物培养技术概述

1.1.2 传统微生物培养技术的由来及发展

 1.2 传统微生物培养技术的现状

1.2.1 微生物与人类社会

1.2.2 微生物与现代分子生物技术

 1.3 传统微生物培养技术的未来

1.3.1 传统微生物培养技术的“瓶颈”

1.3.2 传统微生物培养技术的发展方向

第2章 微生物非培养技术

 2.1 微生物的多样性

 2.2 微生物非培养技术的产生

2.2.1 非培养技术的诞生及任务

2.2.2 非培养技术的分类

 2.3 微生物非培养技术的特点及应用

2.3.1 微生物非培养技术的优势与局限性

2.3.2 微生物非培养技术的应用前景

第二篇 微生物非培养技术的原理

第3章 基因组学

 3.1 基因组学的发展历程

3.1.1 基因组学的提出及含义

3.1.2 基因组学中的重要事件

 3.2 基因组学的分类

3.2.1 结构基因组学

3.2.2 功能基因组学

 3.3 功能基因组学研究的意义及挑战

3.3.1 功能基因组学的重要性

3.3.2 功能基因组学面临的挑战

 3.4 基因组学研究中的常用数据库

第4章 蛋白质组学

 4.1 蛋白质组学的产生及含义

4.1.1 从基因组学到蛋白质组学的发展历程

4.1.2 蛋白质组学的范畴与特点

4.1.3 蛋白质组学的发展趋势

 4.2 蛋白质组学的方法论

4.2.1 蛋白质组学的研究流程

4.2.2 蛋白质样品制备

4.2.3 蛋白质组样品的鉴定

4.2.4 蛋白质组的定量分析

4.2.5 蛋白质相互作用的研究方法

 4.3 蛋白质组学研究中出现的新技术

4.3.1 液相蛋白芯片系统(以Liquichip为例)

4.3.2 抗体芯片

4.3.3 表面增强激光解吸离子化飞行时间质谱技术

 4.4 蛋白质与蛋白质组数据库

4.4.1 蛋白质数据库

4.4.2 蛋白质组数据库

第5章 宏基因组技术

 5.1 宏基因组技术的诞生及其原理

 5.2 宏基因组技术的操作流程

5.2.1 宏基因组DNA获取

5.2.2 宏基因组文库构建

5.2.3 宏基因组文库筛选

 5.3 宏基因组技术的选择策略

5.3.1 表达文库

5.3.2 亚宏基因组文库

5.3.3 微生物多样性分析

5.3.4 活性生物多样性与总生物多样性的评价

5.3.5 可移动的宏基因组

5.3.6 质粒宏基因组

 5.4 宏基因组技术“瓶颈”及发展

5.4.1 宏基因组的技术“瓶颈”

5.4.2 宏基因组技术的发展前景

第6章 DNA指纹技术

 6.1 DNA指纹技术的起源及靶基因

6.1.1 DNA指纹技术的产生

6.1.2 DNA指纹技术的靶基因选定

 6.2 DNA指纹技术的基础——PCR技术

6.2.1 PCR技术的基本原理

6.2.2 PCR反应体系、条件及常见问题

6.2.3 PCR技术的种类

 6.3 DNA指纹技术的原理及分类

6.3.1 DNA指纹技术基本原理

6.3.2 匹配指纹技术的电泳技术

6.3.3 DNA指纹技术

第7章 分子杂交技术

 7.1 常规分子杂交技术的定义及分类

7.1.1 固相杂交

7.1.2 液相杂交

 7.2 荧光原位杂交技术

7.2.1 目的基因

7.2.2 荧光原位杂交技术原理

 7.3 生物芯片技术

7.3.1 生物芯片技术的诞生

7.3.2 生物芯片技术的原理

7.3.3 生物芯片的制备技术

7.3.4 生物芯片的类型

第三篇 微生物非培养技术的应用

第8章 DNA指纹及荧光原位杂交技术在环境污染防治中的应用

 8.1 油田回注水系统中硫酸盐还原菌种群分布规律研究

8.1.1 大庆油田回注水系统SRB分布规律和来源分析

8.1.2 系统SRB微生物分子生态学和蛋白质组学分析

8.1.3 常规水驱地面工艺系统微生物组成及优势种群分析

8.1.4 聚合物驱油地面工艺系统微生物组成及优势种群分析

8.1.5 大庆油田回注水系统中SRB和DNB种属鉴定

 8.2 硫酸盐还原菌群生态调控研究

8.2.1 反硝化抑制SRB活性生态调控及种群动态演替研究

8.2.2 原水反硝化的抑制效果

8.2.3 硫酸盐还原菌生态抑菌剂的研制

8.2.4 油田回注水系统硫酸盐还原菌生态抑制方案

8.2.5 SRB活性生态抑制剂成本及技术经济分析

 8.3 高盐废水生物强化处理种群演替研究

8.3.1 中度嗜盐菌在高盐有机废水中的生长及其降解特性

8.3.2 中度嗜盐菌株YS.1强化处理高盐有机废水的研究

8.3.3 中度嗜盐菌强化连续流反应器处理高盐制革废水及微生物群落演替

8.3.4 高盐混酚废水处理体系的分子诊断

 8.4 氨氮废水处理体系的群落动态解析

8.4.1 硝化复合菌群处理氨氮废水及群落结构分析

8.4.2 异养硝化细菌的筛选鉴定及处理氨氮废水的研究

8.4.3 好氧反硝化细菌的筛选鉴定及处理硝氮废水的研究

8.4.4 膜曝气生物膜反应器厌氧氨氧化的单级自养脱氮工艺研究

8.4.5 一体化生物膜反应器处理氨氮废水及微生物群落结构分析

第9章 非培养技术在工程菌剂构建及生物强化处理石化废水中的应用

 9.1 工程菌剂构建策略

 9.2 工程菌剂在强化处理石化废水中的实验室应用

9.2.1 小试试验装置

9.2.2 中试试验装置

9.2.3 生产性设施

9.2.4 分子生物学分析项目与方法

9.2.5 A／O池运行效果

9.2.6 PCR.DGGE指纹图谱分析

9.2.7 微生物群落结构变化对污染物去除效果影响

9.2.8 污染物去除率变化规律

9.2.9 可生化性随水流方向变化

9.2.10 污水处理厂运行中存在的问题

9.2.11 城市污水处理中存在的问题分析

 9.3 工程菌剂强化在污水处理厂低温启动中的工程应用

9.3.1 工程概况

9.3.2 工程调试准备

9.3.3 A／0池调试程序

9.3.4 对活性污泥生物相的观察

9.3.5 启动过程中出现的问题及对策

9.3.6 生物强化作用机制

第10章 宏基因组技术在新资源开发中的应用

 10.1 宏基因组技术在新型酶制剂开发中的应用

10.1.1 新型酶筛选的主要步骤

10.1.2 新型酶制剂开发实例

 10.2 宏基因组技术在生物催化转化中的应用

10.2.1 具有绿色合成功能的微生物酶

10.2.2 微生物酶与绿色手性合成

 10.3 宏基因组技术在活性物质筛选中的应用

10.3.1 海洋生物活性物质的开发

10.3.2 土壤生物活性物质的开发

 10.4 宏基因组技术在生物降解基因研究中的应用

10.4.1 基于序列的方法检测生物降解基因

10.4.2 基于非序列的方法检测生物降解基因

第11章 生物芯片技术的应用

 11.1 生物芯片在生物学研究中的应用

11.1.1 生物芯片在基因结构与功能研究中的应用

11.1.2 生物芯片在蛋白质问相互作用研究中的应用

11.1.3 生物芯片在克隆选择与文库筛选研究中的应用

11.1.4 生物芯片在信号转导和基因表达调控研究中的应用

11.1.5 生物芯片在分子生态学研究中的应用

 11.2 生物芯片在临床医学中的应用

11.2.1 生物芯片在肿瘤研究中的应用

11.2.2 生物芯片在传染性疾病研究中的应用

11.2.3 生物芯片技术在遗传病研究中的应用

11.2.4 生物芯片在HLA分型研究中的应用

 11.3 生物芯片在环境科学方面的应用

11.3.1 生物芯片在环境微生物检测方面的应用

11.3.2 生物芯片在环境化学中的应用

11.3.3 生物芯片在环境医学中的应用

第12章 微生物非培养技术的新挑战与应用前景

 12.1 微生物非培养技术的必要性

12.1.1 微生物非培养技术的研究意义

12.1.2 微生物非培养技术的研究成果

 12.2 微生物非培养技术的未来

12.2.1 微生物非培养技术的挑战

12.2.2 微生物非培养技术的发展方向

主要参考文献

彩图