极端地质环境微生物代表着地球生命的极限和边界，对探索生命起源、促进地球科学与生命科学和行星科学的交叉融合具有重要意义。这些微生物拥有特殊的基因和酶，是重要的种质资源，具有广泛的应用前景，对推动深地、深海、深空等领域关键技术的突破具有重要的战略意义。
本书分别从学科领域的科学意义和战略价值，研究特点、发展规律和发展趋势，关键科学问题、发展思路、发展目标和重要研究方向，国内外发展现状和发展态势，未来发展的有效资助机制及政策建议等方面进行了深入阐述。
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总序 i
前言 v
摘要 ix
Abstract xxi
第一章 科学意义与战略价值 1
第一节 科学意义 1
一、推动了地球科学与生命科学领域的一些重大科学发现 1
二、促进地球科学与生命科学交叉融合，推动地球生物学的发展 7
三、促进地球科学与行星科学和生命科学的交叉，推动天体生物学的发展 10
第二节 战略价值 13
一、蕴含丰富的微生物种质资源 14
二、影响能源与矿产资源 20
三、调控与响应气候环境变化 25
四、与深地、深海、深空计划相衔接而推动相关技术的发展 30
第二章 发展规律与研究特点 35
第一节 极端地质环境的定义 35
一、海洋极端环境 36
二、地表极端环境 41
三、深地环境 46
四、深时极端地质环境 49
五、深空及临近空间环境 50
第二节 极端地质环境微生物的内涵 51
一、极端地质环境因子 51
二、微生物特征及其功能群 52
三、微生物对极端地质环境的适应和响应 59
四、微生物对极端地质环境的作用 60
第三节 学科领域的发展规律和特点 63
一、受工程技术创新的推动，体现了前沿科学与工程计划的结合 63
二、受工农业生产应用前景的推动，体现了基础研究与应用服务的结合 68
三、受国际重大科学计划的推动，体现了学科领域的国际前沿性 74
四、具有多学科交叉和共性科学难题等特点而相互促进地发展 76
第三章 国际发展现状与发展态势 82
第一节 学科整体的发展现状与态势 82
一、不同极端地质环境存在微生物的共性规律 82
二、微生物与极端地质环境的相互作用亟待全方位深入研究 88
三、微生物资源与生物安全 91
四、分学科之间的对比与国际平台 94
第二节 海洋极端环境微生物 97
一、微生物研究进展 98
二、计量统计结果分析发展态势 105
三、国际上的研究团队与平台 107
第三节 地表极端环境微生物 108
一、各类极端环境的适应机理 108
二、计量统计结果分析发展状况与研究队伍 110
第四节 深地环境微生物 115
一、微生物多样性 115
二、微生物功能 118
三、计量统计分析资助态势及研究团队 121
第五节 深时极端地质环境微生物 124
一、深时极端地质环境与生物地球化学循环 124
二、地质环境微生物功能群识别 129
三、微生物地质演化 131
四、实验模拟和现代观测 132
五、国际上的研究团队与平台 134
第六节 深空环境的生命 136
一、太阳系内天体宜居环境研究及生命探测 136
二、地球作为天体生物学研究的基石 137
三、系外生命探测 140
四、生物入侵及行星保护 141
五、空间舱内的生物实验 142
六、计量统计结果分析态势 144
七、国际研究团队和平台 145
第七节 高压环境微生物 146
一、国际总体发展现状 146
二、高压与生命起源、生命边界 148
三、高压下的共适应机制 150
四、国际上的研究团队与平台 156
第四章 国内发展现状与发展态势 157
第一节 学科整体发展情况 157
一、在国际上逐渐产生影响 157
二、不同分学科领域的发展存在较大的差异 157
三、技术平台有待拓宽 159
四、学术组织、研究队伍和资助力量比较分散 160
第二节 海洋极端环境微生物 161
一、优势和薄弱领域 161
二、研究队伍和平台 162
三、主要领域的进展 164
第三节 地表极端环境微生物 170
一、高盐环境微生物研究进展与研究团队 170
二、高温环境微生物研究进展与研究团队 174
三、低温环境微生物研究进展与研究团队 177
四、酸性环境微生物研究进展与研究团队 178
第四节 深地环境微生物 180
一、优势领域与研究队伍 180
二、快速发展领域与研究队伍 182
第五节 深时极端地质环境微生物 184
一、优势领域 185
二、薄弱领域 185
三、研究队伍、学术组织和资助力量 185
第六节 深空环境的生命 186
一、国内发展现状及同国际发展的比较 186
二、国内发展态势 187
第七节 高压环境微生物 192
一、技术平台 192
二、研究进展 193
第五章 发展思路与发展方向 194
第一节 关键科学问题 194
一、学科前沿的基础科学问题 194
二、与人类经济社会发展和国家需求相关的重大科学难题 204
第二节 学科发展总体思路与发展目标 216
一、总体思路 216
二、发展目标 229
第三节 重要研究方向 232
一、深海计划的微生物及其资源环境效应 233
二、深地计划的微生物及其资源环境效应 236
三、深空计划的天体生物学 238
四、深时极端地质环境微生物与地球系统科学 243
五、极端地质环境微生物与种质资源 246
六、极端地质环境微生物与生物安全 247
第六章 资助机制与政策建议 249
第一节 学科领域的总体政策建议 249
一、不遗余力地推进学科交叉和跨学科人才培养 249
二、加大基础科学研究的资助力度 250
三、大力推进条件平台建设 250
四、加强微生物的科学普及工作 251
第二节 实施地质微生物的重大科学研究计划 251
一、重大科学研究计划实施的必要性、紧迫性和可行性 251
二、具体研究内容、拟解决的关键科学问题和预期目标 255
三、可能的实现途径 260
第三节 统筹布局建设国家级地质微生物野外研究基地 262
一、野外研究基地建设的必要性、紧迫性和可行性 262
二、具体建设内容和预期目标 266
三、可能的实现途径 267
第四节 实现地球生物学与天体生物学的全方位连接 270
一、加强天体生物学的地球相似性研究基地建设 270
二、依托各类深空计划加强太空环境生物学模拟实验研究 271
三、加强地球生物学与天体生物学学科体系和队伍及平台的建设 272
第五节 在资助策略、人才和平台建设方面的其他建议 274
一、在深地、深海和深空等重大工程计划和科学计划中加大对地质微生物研究的支持力度 274
二、在平台建设、人才培养和国际合作方面加大对学科交叉联合的倾斜支持 275
第六节 关于建立地质微生物常设联络中心的建议 277
参考文献 279
关键词索引 298
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