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基於環境DNA的生物多樣性研究和監測/新生物學叢書

  • 作者:編者:(法)P.塔貝萊//A.博南//L.青格爾//E.誇薩克|責編:岳漫宇|譯者:陳橋//張翔//李曌
  • 出版社:科學
  • ISBN:9787030739438
  • 出版日期:2023/03/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:272
人民幣:RMB 198 元      售價:
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內容大鋼
    本書是一部系統介紹環境DNA的工具書,在梳理總結環境DNA的概念及其技術發展的基礎之上,按照研究和監測的規範化程序,詳細介紹了宏條形碼選擇、引物設計、採樣、DNA提取、擴增、測序以及數據分析等主要技術內容,並圍繞淡水生態系統、海洋生態系統、陸地生態系統、古環境、食性分析等方面闡述了研究應用情況,提出了未來的發展方向和需要重點解決的技術問題。本書的特色是在深入淺出地介紹環境DNA的同時,以研究和監測目標為導向,啟發讀者對環境DNA監測、研究、應用及技術發展的進一步思考,並列出了相關文獻供讀者進一步深入學習。
    本書可供生態學、環境科學、生物科學等相關領域的科研技術人員,政府部門相關管理人員以及高等院校師生閱讀和參考。

作者介紹
編者:(法)P.塔貝萊//A.博南//L.青格爾//E.誇薩克|責編:岳漫宇|譯者:陳橋//張翔//李曌

目錄
第1章  環境DNA概述
  1.1  概念
  1.2  eDNA分析簡史
  1.3  eDNA技術的難點
  1.4  eDNA研究的工作流程及其主要方法
  1.5  eDNA的應用
第2章  DNA宏條形碼選擇和設計
  2.1  選擇哪種DNA宏條形碼?
  2.2  理想DNA宏條形碼的特性
  2.3  in silico引物設計和測試
    2.3.1  必要前提
    2.3.2  參考序列:ecoPrimers的說明、篩選和格式設置
    2.3.3  使用ecoPrimers進行in silico引物設計
    2.3.4  使用ecoPCR進行in silico引物測試
  2.4  DNA宏條形碼引物對案例
第3章  參考資料庫
  3.1  從EMBL、GenBank和DDBJ中提取參考資料庫
    3.1.1  下載EMBL的本地副本
    3.1.2  識別與相關宏條形碼相對應的序列
  3.2  特異性標記物的參考資料庫
    3.2.1  核rRNA基因參考資料庫
    3.2.2  真核生物特異性資料庫
  3.3  構建本地參考資料庫
    3.3.1  基於PCR的本地參考資料庫
    3.3.2  基於鳥槍法的本地參考資料庫
  3.4  當前的挑戰和未來的方向
第4章  採樣
  4.1  eDNA的環境循環
    4.1.1  狀態和來源
    4.1.2  歸趨
    4.1.3  遷移
  4.2  採樣設計
    4.2.1  聚焦合適的DNA
    4.2.2  確定採樣方案
  4.3  樣品保存
第5章  DNA提取
  5.1  土壤樣品提取
  5.2  沉積物樣品提取
  5.3  凋落物樣品提取
  5.4  糞便樣品提取
  5.5  水樣提取
第6章  DNA的擴增和多重擴增
  6.1  PCR的原理
  6.2  選擇哪種聚合??
  6.3  標準PCR反應
  6.4  質控的重要性
    6.4.1  提取中的陰性對照
    6.4.2  PCR中的陰性對照
    6.4.3  PCR中的陽性對照
    6.4.4  標籤系統對照

    6.4.5  內參對照
  6.5  PCR的優化
  6.6  如何降低污染風險?
  6.7  阻滯寡核?酸以減少非目標序列的擴增
  6.8  做多少個PCR重複?
  6.9  同一個PCR中若幹個宏條形碼的多重擴增
  6.10  在同一測序通道上多重擴增多個樣品
    6.10.1  問題概述
    6.10.2  方案1:使用Illumina接頭的單步PCR
    6.10.3  方案2:使用Illumina接頭的兩步PCR
    6.10.4  方案3:帶有標記引物的單步PCR
第7章  DNA測序
  7.1  一、二、三代測序技術概述
  7.2  Illumina技術
    7.2.1  文庫製備
    7.2.2  流動槽、橋式PCR和簇
    7.2.3  合成測序
    7.2.4  序列讀長的質量分數
第8章  DNA宏條形碼數據分析
  8.1  基礎序列處理和篩選
    8.1.1  測序質量
    8.1.2  雙端讀長配對
    8.1.3  序列的分解使用
    8.1.4  序列去重複化
    8.1.5  序列初步篩選
  8.2  序列分類
    8.2.1  系統分類
    8.2.2  無監督分類方法
    8.2.3  嵌合體識別
  8.3  利用實驗對照的優勢
    8.3.1  篩除潛在污染
    8.3.2  去除功能障礙的PCR
  8.4  生態學分析的一般考量
    8.4.1  採樣嘗試及其代表性
    8.4.2  處理不同測序深度的樣品
    8.4.3  進一步調整生態學模型以適應宏條形碼
第9章  單物種檢測
  9.1  定量PCR(qPCR)原理
    9.1.1  通過熒光測量實時記錄擴增子累積情況
    9.1.2  典型擴增曲線
    9.1.3  使用Ct方法量化目標序列
  9.2  針對單物種的qPCR條形碼的設計和測試
    9.2.1  特異性問題
    9.2.2  qPCR引物和探針
    9.2.3  候選qPCR條形碼
  9.3  其他實驗考慮
    9.3.1  與採樣、提取和PCR擴增相關的一般問題
    9.3.2  特別關注污染和抑制
第10章  用於功能多樣性的環境DNA
  10.1  DNA宏條形碼的功能多樣性

    10.1.1  功能推理
    10.1.2  以活躍種群為目標
  10.2  宏基因組學和宏轉錄組學:測序不僅僅是一個條形碼
    10.2.1  一般的採樣限制
    10.2.2  一般的分子約束
    10.2.3  從序列到功能
第11章  一些早期的里程碑式研究
  11.1  eDNA概念的提出以及關於微生物的初步結果
  11.2  檢驗宏基因組以探索eDNA攜帶的功能信息
  11.3  從微生物擴展到大型生物
第12章  淡水生態系統
  12.1  淡水生態系統中eDNA的產生、持久性、遷移和可檢測性
    12.1.1  產生
    12.1.2  持久性
    12.1.3  遷移/擴散距離
    12.1.4  可檢測性
  12.2  大型無脊椎動物
  12.3  硅藻和微真核生物
  12.4  水生植物
  12.5  魚類、兩棲動物和其他脊椎動物
    12.5.1  物種檢測
    12.5.2  生物量估算
  12.6  河流是否是生物多樣性信息的傳送帶?
第13章  海洋環境
  13.1  海洋生態系統中的環境DNA循環和遷移
  13.2  海洋微生物多樣性
  13.3  海洋大型生物的環境DNA
第14章  陸地生態系統
  14.1  土壤eDNA的可檢測性、持久性和遷移性
  14.2  植物群落特徵
  14.3  蚯蚓群落特徵
  14.4  細菌群落或宏基因組特徵
  14.5  多類群多樣性調查
第15章  古環境
  15.1  湖泊沉積物
    15.1.1  孢粉、大型化石和DNA複合條形碼
    15.1.2  安特納湖的植物和哺乳動物
    15.1.3  北美地區「無冰走廊」中的生命力
  15.2  永久凍土
    15.2.1  永久凍土作為eDNA來源的概述
    15.2.2  用於重建過去植物群落的凍土樣品大規模分析
  15.3  考古中的貝冢材料
    15.3.1  大量來自馬達加斯加的考古魚骨
    15.3.2  用來自格陵蘭的貝冢材料評估過去人類的飲食
第16章  與宿主相關的微生物區系
  16.1  DNA動力學
  16.2  早期基於分子技術的相關工作
  16.3  共生體相關延伸工作
第17章  食性分析
  17.1  一些開創性的食性研究

    17.1.1  概念驗證——使用下一代測序分析食草動物的食性
    17.1.2  比亞沃維耶扎森林保護行動的效率評估
    17.1.3  食肉動物食性的表徵或如何區分捕食者和獵物的eDNA
    17.1.4  雜食性分析或將多種食性整合到單種食性中
  17.2  eDNA食性分析的方法學和實驗特異性
    17.2.1  eDNA來源
    17.2.2  定量分析
    17.2.3  作為現有生物多樣性樣品的飲食
    17.2.4  食性分析存在的問題
第18章  混合樣品分析
  18.1  什麼是混合樣品
  18.2  案例分析
    18.2.1  用於生物多樣性監測的昆蟲混合樣品
    18.2.2  熱帶雨林線蟲多樣性
    18.2.3  底棲生態系統中的海洋後生動物多樣性
  18.3  混合樣品的宏條形碼標記物
  18.4  替代方法
第19章  eDNA宏條形碼技術展望
  19.1  基於PCR的方法
    19.1.1  單標記物方法
    19.1.2  多重標記物方法
  19.2  基於鳥槍法的宏條形碼技術
    19.2.1  未通過捕獲富集
    19.2.2  通過捕獲富集
  19.3  趨於更為標準化
    19.3.1  為了跨研究間的合理比較
    19.3.2  為了環境監測
  19.4  下一代參考資料庫
  19.5  尚待研究的問題
    19.5.1  新的測序技術對eDNA分析有什麼影響?
    19.5.2  是否會為DNA宏條形碼開發一些特定的存儲庫?
    19.5.3  宏條形碼是否提供定量結果?
    19.5.4  宏條形碼是否會完全融入生態學模型和理論?
    19.5.5  如何訓練學生和管理人員有效地將這個工具整合到學術和業務化的生態研究與監測中?
附錄1  用於DNA宏條形碼的引物對示例
附錄2  8個核?酸的384個標籤,其之間至少有3個不同之處
附錄3  設計基於PCR的DNA宏條形碼實驗的清單
參考文獻

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