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第一篇　总论3

第1章　传统微生物培养技术3

1.1　传统微生物培养技术的历史3

1.1.1　传统微生物培养技术概述3

1.1.2　传统微生物培养技术的由来及发展3

1.2　传统微生物培养技术的现状5

1.2.1　微生物与人类社会5

1.2.2　微生物与现代分子生物技术7

1.3　传统微生物培养技术的未来9

1.3.1　传统微生物培养技术的“瓶颈”9

1.3.2　传统微生物培养技术的发展方向10

第2章　微生物非培养技术12

2.1　微生物的多样性12

2.2　微生物非培养技术的产生14

2.2.1 非培养技术的诞生及任务14

2.2.2　非培养技术的分类15

2.3　微生物非培养技术的特点及应用16

2.3.1 微生物非培养技术的优势与局限性16

2.3.2　微生物非培养技术的应用前景17

第二篇　微生物非培养技术的原理21

第3章　基因组学21

3.1　基因组学的发展历程21

3.1.1 基因组学的提出及含义21

3.1.2　基因组学中的重要事件22

3.2　基因组学的分类24

3.2.1 结构基因组学26

3.2.2　功能基因组学28

3.3 功能基因组学研究的意义及挑战32

3.3.1 功能基因组学的重要性32

3.3.2　功能基因组学面临的挑战33

3.4　基因组学研究中的常用数据库35

第4章　蛋白质组学39

4.1 蛋白质组学的产生及含义39

4.1.1 从基因组学到蛋白质组学的发展历程39

4.1.2　蛋白质组学的范畴与特点42

4.1.3　蛋白质组学的发展趋势44

4.2　蛋白质组学的方法论45

4.2.1 蛋白质组学的研究流程45

4.2.2　蛋白质样品制备47

4.2.3　蛋白质组样品的鉴定59

4.2.4　蛋白质组的定量分析63

4.2.5　蛋白质相互作用的研究方法64

4.3 蛋白质组学研究中出现的新技术67

4.3.1 液相蛋白芯片系统（以Liquichip为例）67

4.3.2　抗体芯片69

4.3.3　表面增强激光解吸离子化飞行时间质谱技术73

4.4　蛋白质与蛋白质组数据库74

4.4.1　蛋白质数据库74

4.4.2　蛋白质组数据库77

第5章　宏基因组技术80

5.1 宏基因组技术的诞生及其原理80

5.2　宏基因组技术的操作流程81

5.2.1　宏基因组DNA获取82

5.2.2　宏基因组文库构建90

5.2.3　宏基因组文库筛选95

5.3　宏基因组技术的选择策略99

5.3.1　表达文库99

5.3.2　亚宏基因组文库100

5.3.3　微生物多样性分析101

5.3.4　活性生物多样性与总生物多样性的评价101

5.3.5　可移动的宏基因组102

5.3.6　质粒宏基因组103

5.4　宏基因组技术“瓶颈”及发展104

5.4.1　宏基因组的技术“瓶颈”104

5.4.2　宏基因组技术的发展前景105

第6章　DNA指纹技术107

6.1 DNA指纹技术的起源及靶基因107

6.1.1　DNA指纹技术的产生107

6.1.2 DNA指纹技术的靶基因选定108

6.2 DNA指纹技术的基础——PCR技术113

6.2.1 PCR技术的基本原理113

6.2.2 PCR反应体系、条件及常见问题114

6.2.3 PCR技术的种类123

6.3 DNA指纹技术的原理及分类129

6.3.1 DNA指纹技术基本原理129

6.3.2　匹配指纹技术的电泳技术131

6.3.3 DNA指纹技术135

第7章　分子杂交技术153

7.1　常规分子杂交技术的定义及分类153

7.1.1 固相杂交154

7.1.2　液相杂交160

7.2　荧光原位杂交技术162

7.2.1 目的基因165

7.2.2　荧光原位杂交技术原理166

7.3　生物芯片技术170

7.3.1 生物芯片技术的诞生171

7.3.2　生物芯片技术的原理172

7.3.3 生物芯片的制备技术173

7.3.4　生物芯片的类型176

第三篇　微生物非培养技术的应用185

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185

8.1 油田回注水系统中硫酸盐还原菌种群分布规律研究185

8.1.1 大庆油田回注水系统SRB分布规律和来源分析185

8.1.2　系统SRB微生物分子生态学和蛋白质组学分析200

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209

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217

8.1.5　大庆油田回注水系统中SRB和DNB种属鉴定229

8.2　硫酸盐还原菌群生态调控研究233

8.2.1 反硝化抑制SRB活性生态调控及种群动态演替研究234

8.2.2　原水反硝化的抑制效果251

8.2.3　硫酸盐还原菌生态抑菌剂的研制259

8.2.4　油田回注水系统硫酸盐还原菌生态抑制方案263

8.2.5 SRB活性生态抑制剂成本及技术经济分析264

8.3 高盐废水生物强化处理种群演替研究266

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266

8.3.2 中度嗜盐菌株YS-1强化处理高盐有机废水的研究283

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285

8.3.4　高盐混酚废水处理体系的分子诊断300

8.4　氨氮废水处理体系的群落动态解析317

8.4.1　硝化复合菌群处理氨氮废水及群落结构分析317

8.4.2　异养硝化细菌的筛选鉴定及处理氨氮废水的研究329

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345

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360

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372

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390

9.1　工程菌剂构建策略390

9.2　工程菌剂在强化处理石化废水中的实验室应用392

9.2.1 小试试验装置392

9.2.2　中试试验装置393

9.2.3　生产性设施393

9.2.4　分子生物学分析项目与方法396

9.2.5 A/O池运行效果398

9.2.6 PCR-DGGE指纹图谱分析400

9.2.7　微生物群落结构变化对污染物去除效果影响401

9.2.8　污染物去除率变化规律402

9.2.9　可生化性随水流方向变化403

9.2.10　污水处理厂运行中存在的问题403

9.2.11 城市污水处理中存在的问题分析404

9.3 工程菌剂强化在污水处理厂低温启动中的工程应用410

9.3.1　工程概况410

9.3.2　工程调试准备411

9.3.3 A/O池调试程序413

9.3.4　对活性污泥生物相的观察415

9.3.5　启动过程中出现的问题及对策415

9.3.6　生物强化作用机制416

第10章 宏基因组技术在新资源开发中的应用418

10.1 宏基因组技术在新型酶制剂开发中的应用418

10.1.1　新型酶筛选的主要步骤418

10.1.2　新型酶制剂开发实例420

10.2 宏基因组技术在生物催化转化中的应用424

10.2.1 具有绿色合成功能的微生物酶426

10.2.2　微生物酶与绿色手性合成427

10.3　宏基因组技术在活性物质筛选中的应用429

10.3.1 海洋生物活性物质的开发430

10.3.2　土壤生物活性物质的开发430

10.4　宏基因组技术在生物降解基因研究中的应用432

10.4.1　基于序列的方法检测生物降解基因433

10.4.2　基于非序列的方法检测生物降解基因435

第11章　生物芯片技术的应用439

11.1 生物芯片在生物学研究中的应用439

11.1.1 生物芯片在基因结构与功能研究中的应用439

11.1.2　生物芯片在蛋白质间相互作用研究中的应用441

11.1.3　生物芯片在克隆选择与文库筛选研究中的应用442

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442

11.1.5 生物芯片在分子生态学研究中的应用443

11.2　生物芯片在临床医学中的应用443

11.2.1 生物芯片在肿瘤研究中的应用444

11.2.2　生物芯片在传染性疾病研究中的应用444

11.2.3 生物芯片技术在遗传病研究中的应用445

11.2.4 生物芯片在HLA分型研究中的应用447

11.3 生物芯片在环境科学方面的应用448

11.3.1 生物芯片在环境微生物检测方面的应用448

11.3.2　生物芯片在环境化学中的应用449

11.3.3　生物芯片在环境医学中的应用450

第12章　微生物非培养技术的新挑战与应用前景452

12.1 微生物非培养技术的必要性452

12.1.1　微生物非培养技术的研究意义452

12.1.2　微生物非培养技术的研究成果453

12.2　微生物非培养技术的未来458

12.2.1　微生物非培养技术的挑战458

12.2.2　微生物非培养技术的发展方向459

主要参考文献461