目录 第一章 生物共生学概述 1 第一节 生物共生学的概念和理论 1 一、生物共生的基本概念和理论 1 二、生物共生学的基本属性 3 第二节 生物共生体系的类型 4 一、按生物物种区分的共生体系 4 二、按构建共生体系的生物物种数量区分的共生体系 11 三、按共生体系的能量流动关系区分的共生体系 13 四、按生物共生关系的性质区分的共生体系 14 五、按共生部位或共生体结构区分的共生体系 15 第三节 生物共生学的发展历史 16 一、国际生物共生学研究发展历程 17 二、中国生物共生学研究发展历程 20 第四节 生物共生学研究主要进展 22 一、生物的共生机制 22 二、生物的共生效应 24 三、生物共生效应的作用机制 26 第五节 生物共生学的研究意义与发展前景 27 一、生物共生学的研究意义 28 二、生物共生学的发展前景 31 第二章 人类与其他生物的共生 33 第一节 人类与动植物的共生 33 一、人体与动植物的共生体系 33 二、人体与动植物的共生机刹 34 三、人体与动植物的共生效应 35 第二节 人类与微生物的共生 37 一、人体与微生物的共生体系 37 二、人体与微生物的共生机制 41 三、人体与微生物的共生效应 45 第三章 动物与其他生物的共生 49 第一节 动物与动物的共生 49 一、动物与动物的共生体系 49 二、动物与动物的共生机制 55 三、动物与动物的共生效应 57 第二节 动物与植物的共生 58 一、动物与植物的共生体系 58 二、动物与植物的共生机制 63 三、动物与植物的共生效应 65 第三节 动物与真菌的共生 66 一、动物与真菌的共生体系 67 二、动物与真菌的共生机制 70 三、动物与真菌的共生效应 72 第四节 动物与细菌的共生 73 一、动物与细菌的共生体系 73 二、动物与细菌的共生机制 78 三、动物与细菌的共生效应 80 第五节 动物与其他生物共生效应的作用机制 81 一、改善共生生物的营养 81 二、合成次生代谢物质 81 三、调控基因表达 82 第四章 植物与真菌的共生 83 第一节 植物与真菌的共生体 83 一、植物与真菌的共生部位 84 二、植物与真菌的共生类型 89 三、植物与真菌的共生结构 90 第二节 植物共生真菌 98 一、植物共生真菌的种类 99 二、植物共生真菌的分离培养 116 三、植物共生真菌的生长发育 119 第三节 植物与真菌的共生体发育 124 一、菌根真菌定殖特征 125 二、深色有隔内生真菌(DSE)定殖特征 131 三、印度梨形孢定殖特征 133 四、禾草共生真菌定殖特征 135 第四节 植物与真菌的共生机制 137 一、植物与真菌共生的生物化学机制 137 二、植物与真菌共生的生理学机制 139 三、植物与真菌共生的生态学机制 143 四、植物与真菌共生的遗传学机制 144 第五节 植物与真菌共生的生理生态功能 145 一、促进农、林、牧业生产 146 二、增强环境与食品安全性 157 三、增加生物多样性 158 四、保持生态系统的稳定性 158 第六节 植物与真菌共生的作用机制 159 一、植物与真菌共生体改善营养的作用机制 159 二、提高抗逆性的作用机制 160 三、促进植物生长、增加产量和改善品质的作用机制 165 第五章 植物与细菌的共生 167 第一节 植物与细菌的共生体系 167 一、植物与细菌的共生部位 168 二、植物与细菌的共生类型 177 三、植物与细菌的共生结构 180 第二节 植物共生细菌 182 一、植物共生细菌的种类 183 二、植物共生细菌的分离与培养 194 第三节 植物与细菌的共生体发育 195 一、豆科植物与根瘤菌构建的根瘤共生体 195 二、植物与弗兰克氏菌构建的根瘤共生体 196 三、植物与其他细菌的共生体 198 第四节 植物与细菌的共生机制 199 一、植物与细菌共生的生物化学机制 199 二、植物与细菌共生的生理学机制 200 三、植物与细菌共生的生态学机制 202 四、植物与细菌共生的遗传学机制 203 第五节 植物与细菌共生的生理生态功能 203 一、植物与细菌共生改善植物营养的效应 203 二、植物与细菌共生增强植物抗逆的效应 204 三、植物与细菌共生改善土壤肥力的效应 206 四、植物与细菌共生促进植物生长、增加产量的效应 206 第六节 植物与细菌共生效应的作用机制 207 一、植物与细菌共生改善植物营养的作用机制 208 二、植物与细菌共生增强植物抗逆性的作用机制 208 三、植物与细菌共生改善土壤肥力的作用机制 210 四、植物与细菌共生促进植物生长、增加产量的作用机制 211 第六章 真菌与细菌的共生 214 第一节 真菌与细菌的共生类型 214 一、地衣型真菌与蓝细菌的共生 214 二、菌根真菌与细菌的共生 216 三、其他真菌与细菌的共生 217 第二节 真菌与细菌共生体的形态结构 217 一、地衣型真菌与蓝细菌的共生体 217 二、菌根真菌与细菌的共生体 219 三、其他真菌与细菌的共生体 219 第三节 真菌与细菌共生体的发育 219 一、地衣型真菌与蓝细菌共生体的发育 219 二、菌根真菌与细菌共生体发育 220 第四节 真菌与细菌的共生机制 220 一、真菌与细菌共生的生物化学机制 220 二、真菌与细菌共生的生理学机制 220 三、真菌与细菌共生的生态学机制 221 四、真菌与细菌共生的遗传学机制 221 第五节 真菌与细菌共生的生理生态功能和机制 222 一、真菌与细菌共生的生理生态效应 223 二、真菌与细菌共生效应的作用机制 227 第七章 生物复合共生体系 229 第一节 生物复合共生体系的类型 229 一、以动物为主体的复合共生体类型 229 二、以植物为主体的复合共生体类型 231 三、以真菌为主体的复合共生体类型 234 第二节 复合共生体的形态特征 235 第三节 生物复合共生体系的共生机制与发育特点 235 一、昆虫+植物+真菌共生体系的构建过程 235 二、植物+ECM真菌+AM真菌复合共生体的发育 236 三、豆科植物+AM真菌+根瘤菌共生机制 237 第四节 生物复合共生体系的生理生态功能 239 一、改善植物营养 239 二、增强植物抗逆性 240 三、促进植物生长 241 四、修复污染与退化土壤 242 第五节 生物复合共生体系的作用机制 243 一、调控激素水平 244 二、促进生理代谢 244 三、调控相关基因 245 四、实现功能互补 245 第八章 生物共生生态学 248 第一节 生物共生生态系统多样性 248 一、森林生态系统 248 二、草原生态系统 249 三、荒漠生态系统 249 四、海洋生态系统 250 五、江河、湖泊、沼泽、湿地生态系统 252 六、农业生态系统 253 七、城市生态系统 254 第二节 生物共生的微生态 254 第三节 影响生物共生体系的因子与调控 255 一、生物因素 255 二、地理因素 261 三、气象因素 263 四、土壤肥力 266 五、水域条件 270 六、农业技术 272 七、其他因素 277 第九章 生物共生学技术的应用与发展 281 第一节 生物共生学披术的类型 281 一、动物与动物的共生技术 281 二、动物与植物的共生技术 282 三、植物与植物的共生技术 283 四、植物与真菌的共生技术 283 五、植物与细菌的共生技术 283 六、真菌与细菌的共生技术 284 第二节 生物共生学技术的应用领域 284 一、人与动物医学领域 284 二、动物、植物和食用菌产业 287 三、环境保护领域 294 第三节 生物共生学技术的发展前景 295 第十章 生物共生学研究方法 300 第一节 共生真菌研究方法与技术 300 一、动物共生真菌 300 二、植物共生真菌 305 三、地衣型真菌 320 第二节 共生细菌研究方法与技术 324 一、动物共生细菌 324 二、植物共生细菌 328 第三节 分子生物学技术在生物共生学研究巾的应用 331 一、现代分子生物学技术简介 331 二、共生细菌和共生真菌的分子鉴定 336 三、共生细菌和共生真菌群落结构特征 337 四、共生细菌和共生真菌的组学研究 340 参考文献 344 CONTENTS 1 Overview of Biological Symbiotics 1 1.1 Conceptions and Theories ofBiological Symbiotics 1 1.1.1 Basic Conceptions and Theories of Biological Symbiotics 1 1.1.2 Basic Characteristics of Biological Symbiotics 3 1.2 Types of Biological Symbiotic Systems 4 1.2.1 Symbiotic Systems Classified with Species of Symbiotic Partners 4 1.2.2 Symbiotic Systems Classified with Numbers of Species of Symbionts 11 1.2.3 Symbiotic Systems Classified with the Energy Flow Relationships 13 1.2.4 Symbiotic Systems Classified with Symbiosis Relationships 14 1.2.5 Symbiotic Systems Classified with Symbiotic Sites and Structures 15 1.3 Development History of Biological Symbiotics 16 1.3.1 The International Development Course of Biological Symbiotics 17 1.3.2 The Development Course of Biological Symbiotics in China 20 1.4 Main Advances in the Study of Biological Symbiotics 22 1.4.1 Symbiotic Mechanisms in Biology 22 1.4.2 Symbiotic Effects of Biology 24 1.4.3 Functioning Mechanisms of Biological Symbiosis 26 1.5 Significance and Prospects in the Study of Biological Symbiotics 27 1.5.1 Significance of Researches on Biological Symbiotics 28 1.5.2 Prospects of Biological Symbiotics 31 2 Symbiosis between Human and the Other Living Things 33 2.1 Symbiosis between Human andAnimals Plants 33 2.1.1 Symbiotic Systems between Human and Animals Plants 33 2.1.2 Mechanisms of Symbiosis between Human and Animals Plants 34 2.1.3 Effects of Symbiosis between Human and Animals Plants 35 2.2 Symbiosis Between Human and Microbes 37 2.2.1 Systems of Symbiosis between Human and Animals Plants 37 2.2.2 Mechanisms of Symbiosis between Human and Microbes 41 2.2.3 Effects of Symbiosis between Human and Microbes 45 3 Symbiosis between Animals and the Other Living Things 49 3.1 Symbiosis between Animals and Animals 49 3.1.1 Systems of Symbiosis between Animals and Animals 49 3.1.2 Mechanisms of Symbiosis between Animals and Animals 55 3.1.3 Effects of Symbiosis between Animals and Animals 57 3.2 Symbiosis between Animals and Plants 58 3.2.1 Systerus of Symbiosis between Animals and Plants 58 3.2.2 Mechanisms of Symbiosis between Animals and Plants 63 3.2.3 Effects of Symbiosis between Animals and Plants 65 3.3 Symbiosis between Animals and Fungi 66 3.3.1 Systems of Symbiosis between Animals and Fungi 67 3.3.2 Mechanisms of Symbiosis between Animals and Fungi 70 3.3.3 Effects of Symbiosis between Animals and Fungi 72 3.4 Symbiosis between Animals and Bacteria 73 3.4.1 Systems of Symbiosis between Animals and Bacteria 73 3.4.2 Mechanisms of Symbiosis between Animals and Bacteria 78 3.4.3 Effects of Symbiosis between Animals and Bacteria 80 3.5 Functioning Mechanisms of Symbiosis between Animals and the Other Livings 81 3.5.1 Improving Nutrition of Symbionts 81 3.5.2 Synthesizing Secondary Metabolism Substances 81 3.5.3 Regulating Gene Expression 82 4 Symbiosis between Plants and Fungi 83 4.1 Systems of Symbiosis between Plants and Fungi 83 4.1.1 Sites of Symbiosis between Plants and Fungi 84 4.1.2 Types of Symbiosis between Plants and Fungi 89 4.1.3 Structures of Symbiosis between Plants and Fungi 90 4.2 Plant Symbiotic Fungi 98 4.2.1 Species of Plant Symbiotic Fungi 99 4.2.2 Isolation and Culture of Plant Symbiotic Fungi 116 4.2.3 Growth and Development of Plant Symbiotic Fungi 119 4.3 Symbiont Development of Symbiosis between Plants and Fungi 124 4.3.1 Colonization Features of Mycorrhizal Fungi 125 4.3.2 Colonization Features of Dark Septate Endophytic Fungi 131 4.3.3 Colonization Features ofPiriforrriospora indica 1 33 4.3.4 Colonization Features of the Gramineous Herb Symbiotic Fungi 135 4.4 Mechanisms of Symbiosis Between Plants and Fungi 137 4.4.1 Biochemical Mechanisms of Symbiosis Between Plants and Fungi 137 4.4.2 Physiological Mechanisms of Symbiosis Between Plants and Fungi 139 4.4.3 Ecological Mechanisms of Symbiosis Between Plants and Fungi 143 4.4.4 Genetic Mechanisms of Symbiosis Between Plants and Fungi 144 4.5 Physiological and Ecological Functions of Symbiosis Between Plants and Fungi 145 4.5.1 Improving Production ofAgriculture, Forestry, Animal Husbandry and Fishery 146 4.5.2 Enhancing Safety of Environments and Food 157 4.5.3 Increasing Biodiversity 158 4.5.4 Maintaining Ecosystem Stabilization 158 4.6 Functioning Mechanisms of Symbiosis between Plants and Fungi 159 4.6.1 Mechanisms of Improving Nutrition of Plants 159 4.6.2 Mechanisms of Increasing Stress Tolerances of Plants 160 4.6.3 Mechanisms of Promoting Growth, Yield and Quality of Plants 165 5 Symbiosis between Plants and Bacteria 167 5.1 Systems of Symbiosis between Plants and Bacteria 167 5.1.1 Sites of Symbiosis between Plants and Bacteria 168 5.1.2 Types of Symbiosis between Plants and Bacteria 177 5.1.3 Structures of Symbiosis between Plants and Bacteria 180 5.2 Plant Symbiotic Bacteria 182 5.2.1 Species of Plant Symbiotic Bacteria 183 5.2.2 Isolation and Culture of Plant Symbiotic Bacteria 194 5.3 Symbiont Development of Symbiosis between Plants and Bacteria 195 5.3.1 Nodule Symbionts Formed with Legume and Rhizobiurn 195 5.3.2 Symbiotic Systems between Plants and Actinomycetes 196 5.3.3 Symbiotic Systems between Plants and the Other Bacteria 198 5.4 Mechanisms of Symbiosis Between Plants and Bacteria 199 5.4.1 Biochemical Mechanisms of Symbiosis Between Plants and Bacteria 199 5.4.2 Physiological Mechanisms of Symbiosis Between Plants and Bacteria 200 5.4.3 Ecological Mechanisms of Symbiosis Between Plants and Bacteria 202 5.4.4 Genetic Mechanisms of Symbiosis Between Plants and Bacteria 203 5.5 Physiological and Ecological Functions of Symbiosis Between Plants and Bacteria 203 5.5.1 Improving Plant Nutrition by Symbiosis between Plants and Bacteria 203 5.5.2 Enhancing Stress Tolerances of plants by Symbiosis between Plants and Bacteria 204 5.5.3 Increasing Soil Fertilities by Symbiosis between Plants and Bacteria 206 5.5.4 Promoting Growth, Yield and Quality of Plants by Symbiosis between Plants and Bacteria 206 5.6 Functioning Mechanisms of Symbiosis between Plants and Bacteria 207 5.6.1 Mechanisms of Improving Nutrition of Plants 208 5.6.2 Mechanisms of Increasing Stress Tolerances of Plants 208 5.6.3 Mechanisms ofAdding Soil Fertilities by Symbiosis between Plants and Bacteria 210 5.6.4 Mechanisms of Promoting Growth, Yield and Quality of Plants 211 6 Symbiosis between Fungi and Bacteria 214 6.1 Types of Symbiosis between Fungi and Bacteria 214 6.1.1 Symbiosis between Lichen forming Fungi and Cyanobacteria 214 6.1.2 Symbiosis between Mycorrhizal Fungi and Bacteria 216 6.1.3 Symbiosis between the Other Fungi and Bacteria 217 6.2 Morphological Structures of Symbionts Formed Fungi and Bacteria 217 6.2.1 Symbionts Formed with Lichenized Fungi and Bacteria 217 6.2.2 Symbionts Formed with mycorrhizal fungi and Bacteria 219 6.2.3 Symbionts Formed with the Other Fungi and Bacteria 219 6.3 Growth and Development of Symbionts Formed with Fungi and Bacteria 219 6.3.1 Development of Symbionts Formed with Lichenized Fungi and Bacteria 219 6.3.2 Development of Symbionts Formed with Mycorrhizal Fungi and Bacteria 220 6.4 Mechanisms of Symbiosis Between Fungi and Bacteria 220 6.4.1 Biochemical Mechanisms of Symbiosis Between Fungi and Bacteria 220 6.4.2 Physiological Mechanisms of Syrubiosis Between Fungi and Bacteria 220 6.4.3 Ecological Mechanisms of Symbiosis Between Fungi and Bacteria 221 6.4.4 Genetic Mechanisms of Symbiosis Between Fungi and Bacteria 221 6.5 Physiological and Ecological Functions and its Functioning Mechanisms of Symbiosis between Fungi and Bacteria 222 6.5.1 Physiological and Ecological Effects of Symbiosis between Fungi and Bacteria 223 6.5.2 Functioning Mechanisms of Symbiosis between Fungi and Bacteria 227 7 Multiple Symbiosis Systems 229 7.1 Types of Multiple Symbiosis Systems 229 7.1.1Types of Multiple Symbiosis Systems Formed with Animals as the Main Body 229 7.1.2 Types of Multiple Symbiosis Systems Formed with Plants as the Main Body 231 7.1.3 Types of Multiple Symbiosis Systems Formed with Fungi as the Main Body 234 7.2 Morphological Features of'Multiple Symbiosis Systems 235 7.3 Development Characteristics and Symbiotic Mechanisms of Multiple Symbiosis Systems 235 7.3.1 Establishment Processes of Multiple Symbionts Insects+Plants+Fungi 235 7.3.2 Development of Multiple Symbionts Plants+ECM fungi+AM fungi 236 7.3.3 Symbiotic Mechanisms of Multiple Symbionts Legume+AM fungi+Rhizobiurn 237 7.4 Physiological and Ecological Functions of Multiple Symbionts 239 7.4.1 Improving Plant Nutrition 239 7.4.2 Enhancing Plant Stress Resistance 240 7.4.3 Increasing Plant Growth 241 7.4.4 Rehabilitating Polluted and Degraded Soils 242 7.5 Functioning Mechanisms of Multiple Symbionts 243 7.5.1 Adjusting Hormone Levels 244 7.5.2 Promoting Physiological Metabolisms 244 7.5.3 Regulating Related Gene 245 7.5.4 Realizing Function Complementation 245 8 Ecology of Biological Symbiotics 248 8.1 Diversities of Ecosystems of Biological Symbiosis 248 8.1.1 Forest Ecosystems 248 8.1.2 Grassland Ecosystems 249 8.1.3 Desert Ecosystems 249 8.1.4 Marine Ecosystems 250 8.1.5 Ecosystems of Rivers, Lakes, and Wetlands 252 8.1.6 Agricultural Ecosystems 253 8.1.7 Urban Ecosystems 254 8.2 Microecosystems ofBiological Symbiosis 254 8.3 Factors of Influencing Biological Symbiosis and Regulation 255 8.3.1 Biological Factors 255 8.3.2 Geographic Factors 261 8.3.3 Climate Factors 263 8.3.4 Soil Fertilities 266 8.3.5 Aquatic Conditions 270 8.3.6 Agricultural Techniques 272 8.3.7 0ther Factors 277 9 Technique Application and Development of Biological Symbiotics 281 9.1 Types ofBiological Symbiosis Techniques 281 9.1.1 Techniques of Symbiosis between Animals and Animals 281 9.1.2 Techniques of Symbiosis between Animals and Plants 282 9.1.3 Techniques of Symbiosis between Plants and Plants 283 9.1.4 Techniques of Symbiosis between Plants and Fungi 283 9.1.5 Techniques of Symbiosis between Plants and Bacteria 283 9.1.6 Techniques of Symbiosis between Fungi and Bacteria 284 9.2 Application Domains of Biological Symbiosis Techniques 284 9.2.1 Medical Domain of Human and Animals 284 9.2.2 Production Industry ofAnimals, Plants, and Edible Fungi 287 9.2.3 Field of Environment Protection 294 9.3 Application Prospects of Biological Symbiosis Techniques 295 10 Research Methods of Biological Symbiotics 300 10.1 Methods and Techniques for Symbiotic Fungi 300 10.1.1 Animal Symbiotic Fungi 300 10.1.2 Plant Symbiotic Fungi 305 10.1.3 Lichen forming Fungi 320 10.2 Methods and Techniques for Symbiotic Bacteria 324 10.2.1 Animal Symbiotic Bacteria 324 10.2.2 Plant Symbiotic Bacteria 328 10.3 Application ofMolecular Biotechnologies in the Researches ofBiological Symbiotics 331 10.3.1 Brief Introduction to Modern Molecular Techniques 331 10.3.2 Identification of Symbiotic Bacteria and Fungi with Molecular Biotechniques 336 10.3.3 Investigations on Characteristics of Community Structures of Symbiotic Bacteria and Fungi 337 10.3.4 0mics Researches of Symbiotic Bacteria and Fungi 340 References 344
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