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真菌進化生物學 版權信息
- ISBN：9787030716439
- 條形碼：9787030716439 ; 978-7-03-071643-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
真菌進化生物學 內容簡介
本書以進化生物學的基本原理為基礎，重點闡述真菌進化與系統生物學，適當兼顧卵菌和黏菌，內容涵蓋宏觀的進化生物學概述、真菌物種的形成與多樣性及分類系統，微觀的真菌形態建成與代謝的進化、物種的遺傳進化、種群的微進化、協同進化，以及真菌宏進化等，同時包括真菌分子進化的分析方法和進化生物學應用，較為系統地論述了真菌進化生物學的新觀念和研究進展。 本書可作為微生物學、進化生物學、生態學、保護生物學、農學、植物保護、森林保護及環境保護等專業的研究生教材，也可作為相關專業科研工作者的參考用書。
真菌進化生物學 目錄
目錄Contents
**章 進化生物學概述 1
**節 進化生物學與生物進化的定義 1
第二節 進化生物學的發展歷程和主要理論 2
第三節 進化生物學的主要研究證據和研究方法 3
第四節 進化生物學的其他研究證據和研究方法 7
第五節 如何學習進化生物學 10
第二章 真菌物種的形成與多樣性 13
**節 真菌物種概念 13
第二節 物種的形成 16
第三節 物種形成隔離機制 20
第四節 真菌生物多樣性 21
第三章 真菌分類系統與進化 30
**節 真菌命名法規 30
第二節 真菌分類系統概述 36
第三節 極早期分化真菌分類系統與進化 39
第四節 壺菌分類系統與進化 42
第五節 接合菌分類系統與進化 45
第六節 擔子菌分類系統與進化 51
第七節 子囊菌進化 63
第八節 類真菌菌物——茸鞭生物界菌物 68
第九節 類真菌菌物——原生生物界菌物 71
第四章 真菌形態建成與代謝的進化 81
**節 單細胞向多細胞真菌的演化 81
第二節 菌絲體進化 85
第三節 真菌多態性 95
第四節 真菌的次級代謝進化與調控 104
第五章 真菌物種的遺傳進化 116
**節 自然選擇 116
第二節 真菌的生殖及進化 121
第三節 真菌發育進化 133
第四節 真菌表觀遺傳調控與進化 141
第五節 真菌基因組的進化 151
第六節 真菌線粒體基因組進化 158
第六章 真菌種群的微進化 175
**節 微進化 175
第二節 種群的遺傳多態性 176
第三節 隨機遺傳進化 178
第四節 適應性進化 180
第五節 定向進化 184
第七章 真菌的協同進化 187
**節 種間關系 187
第二節 協同進化 189
第三節 共生協同進化 196
第四節 寄生協同進化 207
第五節 捕食與競爭協同進化 215
第八章 真菌宏進化 220
**節 宏進化的概念 220
第二節 進化速率與宏進化式樣 221
第三節 宏進化趨勢 227
第四節 宏進化的表現 229
第五節 滅絕 233
第六節 宏進化的實驗研究 236
第九章 真菌分子進化的分析方法 240
**節 系統發生樹的基本概念 240
第二節 系統發生樹的推斷方法 241
第三節 系統發生樹的統計檢驗 250
第四節 分歧時間估計及其理論基礎 250
第五節 物種樹和基因樹 252
第六節 全基因組水平的系統發生樹構建 253
第十章 真菌進化生物學應用 256
**節 真菌次級代謝產物多樣性與應用 256
第二節 馴化與育種 271
第三節 基因工程 278
第四節 合成生物學元件挖掘和底盤構建 283
第五節 從菌種選育到細胞工廠 290
**章 進化生物學概述 1
**節 進化生物學與生物進化的定義 1
第二節 進化生物學的發展歷程和主要理論 2
第三節 進化生物學的主要研究證據和研究方法 3
第四節 進化生物學的其他研究證據和研究方法 7
第五節 如何學習進化生物學 10
第二章 真菌物種的形成與多樣性 13
**節 真菌物種概念 13
第二節 物種的形成 16
第三節 物種形成隔離機制 20
第四節 真菌生物多樣性 21
第三章 真菌分類系統與進化 30
**節 真菌命名法規 30
第二節 真菌分類系統概述 36
第三節 極早期分化真菌分類系統與進化 39
第四節 壺菌分類系統與進化 42
第五節 接合菌分類系統與進化 45
第六節 擔子菌分類系統與進化 51
第七節 子囊菌進化 63
第八節 類真菌菌物——茸鞭生物界菌物 68
第九節 類真菌菌物——原生生物界菌物 71
第四章 真菌形態建成與代謝的進化 81
**節 單細胞向多細胞真菌的演化 81
第二節 菌絲體進化 85
第三節 真菌多態性 95
第四節 真菌的次級代謝進化與調控 104
第五章 真菌物種的遺傳進化 116
**節 自然選擇 116
第二節 真菌的生殖及進化 121
第三節 真菌發育進化 133
第四節 真菌表觀遺傳調控與進化 141
第五節 真菌基因組的進化 151
第六節 真菌線粒體基因組進化 158
第六章 真菌種群的微進化 175
**節 微進化 175
第二節 種群的遺傳多態性 176
第三節 隨機遺傳進化 178
第四節 適應性進化 180
第五節 定向進化 184
第七章 真菌的協同進化 187
**節 種間關系 187
第二節 協同進化 189
第三節 共生協同進化 196
第四節 寄生協同進化 207
第五節 捕食與競爭協同進化 215
第八章 真菌宏進化 220
**節 宏進化的概念 220
第二節 進化速率與宏進化式樣 221
第三節 宏進化趨勢 227
第四節 宏進化的表現 229
第五節 滅絕 233
第六節 宏進化的實驗研究 236
第九章 真菌分子進化的分析方法 240
**節 系統發生樹的基本概念 240
第二節 系統發生樹的推斷方法 241
第三節 系統發生樹的統計檢驗 250
第四節 分歧時間估計及其理論基礎 250
第五節 物種樹和基因樹 252
第六節 全基因組水平的系統發生樹構建 253
第十章 真菌進化生物學應用 256
**節 真菌次級代謝產物多樣性與應用 256
第二節 馴化與育種 271
第三節 基因工程 278
第四節 合成生物學元件挖掘和底盤構建 283
第五節 從菌種選育到細胞工廠 290
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真菌進化生物學 節選
**章 進化生物學概述 自然選擇驅動下的進化是生命*重要的特征之一。地球是一個具有46億年歷史的行星，其上*古老的巖石具有39億～40億年的年齡。現在已知*早記錄有光合作用的巖石的年齡約為38億年；*早記錄有原核細胞的化石的年齡約為35億年；真核生物的起源為27億～12.5億年前。自生命起源開始延續至今的漫長的生物進化史，皆由無數個物種形成、前進進化與物種消失譜寫而成。 **節 進化生物學與生物進化的定義 通行的進化（evolution）是指生物在與其生存環境的相互作用中，其遺傳系統隨時間發生一系列不可逆的改變，并導致相應的表型改變。大多數情況下這種改變導致生物總體對其生存環境的相對適應，即進化宏觀上表現為生物種群的可遺傳性狀（heritable characteristics）在世代（generation）間的改變，微觀上表現為這些性狀的相關基因自親代傳遞給子代。不同性狀來源于種群內的基因突變、基因重組及其他遺傳變異。當自然選擇和遺傳漂變等進化過程作用于這些變異時，其決定的性狀特征的頻率在種群中發生改變，進一步產生了分子水平、個體水平和物種水平的生物多樣性。 在中文語境中，“進化”一詞給人以“物種總是向高等和復雜的方向前進”之感，而未能反映簡化式進化的“退化性”。近年來許多學者呼吁將“進化”改稱為“演化”，以便更清晰地闡釋生物在適應環境的過程中不斷改變并產生差異的過程，同時將“進化”的意義局限為“退化”的反義。為保證全書統一，本書除某些特殊用法外，統一使用“進化”一詞。但無論是翻譯為“進化”還是“演化”，其背后的規律和機制無甚差別，即突變的不斷出現是生物進化的根本動力，而生物表型是自然選擇的對象與結果，凡是可以影響性狀和遺傳結構的因素，都有作為進化調節者的潛力。 進化生物學（evolutionary biology）作為生物學的一個分支，是研究生物進化的學科，進化的過程、原因、機制和趨勢都屬于進化生物學的研究范疇。作為生物學的一個基本學科，進化生物學與其他生物學科均有交集。在細胞個體層面與細胞生物學、群體遺傳學密不可分，在生物系統學層面與動物學、植物學、真菌學等方向的學科相互支持。此外，進化生物學也與理論生物學、實驗演化生物學、古生物學有研究角度的交集，甚至產生演化生態學、演化發育生物學、演化神經生物學等新的分支學科。 雖然進化生物學在研究方向上具有諸多細分，但各分支皆建立于進化論的理論基礎之上，以詮釋生物進化為核心從不同層面展開研究。進化生物學不僅從生物組織的不同層次揭示進化的原因，同時也從時間的維度追溯進化的歷程。對于進化生物學來說，*小的時間尺度限于世代，*大的時間可橫跨近40億年；*小的結構水平為研究分子，*大的空間組織層次直至生物圈范圍。生物界諸多復雜現象，如生物的適應、物種形成、物種滅絕及分子進化，都需要在進化生物學的研究中解析內部機制和原因。 早期的進化生物學偏重理論學說，但隨著生命科學研究的不斷推進，進化生物學與分子生物學、發育生物學等學科廣泛結合，F代實驗技術和信息技術成熟后，進化生物學的飛速進步很大程度上依賴于復雜的分子演化、序列比對、種群遺傳模型和進化樹計算等方法的發展。在此基礎上，諸多新的學說，如中性選擇學說、間斷-平衡理論等被不斷提出，原來根據形態生理特征分類的方法也被分子序列相似性所替代，促進了進化生物學從定性走向定量，從推論走向驗證。 第二節 進化生物學的發展歷程和主要理論 對自然解釋的系統探索源于古希臘的哲學家，當時占據統治地位的宗教神學認為神造萬物，物種不變，生物進化思想囿于“神創論”（creationism）觀點而難以作為主流學說興起和發展。文藝復興時期，生物學思想被新的經驗主義思想變革，對世界的研究方式從憑空想象轉變至觀察與實驗，大量累積的生物和化石分類需求催化了雙名法（binomial nomenclature）的誕生，奠定了按階層體系分類的基礎，是反映物種可能具有共同祖先的一個重要信息。 隨著生物標本集的擴大，自然界現存物種與發掘的化石之間既有相同之處又存在異變的問題逐漸被學界關注，家養動物和野生動物之間的差異與物種不變思想之間的矛盾也愈發引人矚目。雖然“災變論”（catastrophism）認為不同地質年代的化石中含有現今不存在的生物類型是多次巨災滅世后上帝重新造物的結果，但依然不能很好地解釋生物間連續性的現象。首位給出明確解決思路的是法國科學家拉馬克，他認為原始生命*初因為偶然而產生，之后沿著生物鏈條不斷改進，從而產生了更復雜的生命體。作為**位提出比較完整的進化理論的學者，拉馬克動搖了“神創論”的基礎。 真正改變物種認知思想的是達爾文的進化論。達爾文跟隨探險隊經歷了5年環球考察，途中所見的眾多不同環境下的相同或相異物種啟發了他對物種起源的思考。首先，物種是可變的，地球上現存的物種起源于同一共同祖先，然后不斷地分支形成一個生命樹；其次，物種有過度繁殖傾向，產生的具有不同遺傳變異的后代中，適應環境者得到生存的優勢并且更容易產生新的后代；*后，生物產生適應的前提是具有豐富的不定向變異，自然或者人工選擇將某些變異選擇出來產生不同的物種表型。達爾文的學說被恩格斯譽為19世紀世界的三大發現之一，因為進化論的提出不僅有力地證明了生物進化是由自然原因引起的，同時也為科學地闡明生物界的發生和發展奠定了基礎，引領了后續生物研究領域關于進化的研究內容和研究方向。 不過達爾文的進化論中關于遺傳變異的論述僅僅來源于觀察和經驗，其中深層機制尚未明晰，故雖自成體系，但缺乏進一步的遺傳理論基礎加以支撐。后續遺傳學的發展則填補了這一缺陷。由孟德爾提出的分離定律和自由組合定律，以及摩爾根進一步補充的連鎖遺傳定律為遺傳機制的解析奠定了基石；颍╣ene）的概念從分子層面解釋了物種進化的漸變和突變，隨后對 DNA結構的解析則進一步補充了進化的始動條件和影響因素。由此，生物進化的研究從個體層面深入分子層面，基因與表型研究的互補促進了適用于生物學的統一理論——“進化綜合論”（modern evolutionary synthesis）的誕生！斑M化綜合論”的主要內容可以概括為以下五個方面。 **，自然選擇決定進化的方向，生物朝著適應環境的方向發展。兩步適應（又稱間接適應），即產生變異并經過選擇，是適應形成的機制。生物的進化與發展是生物內在的遺傳與變異這一對矛盾斗爭的結果，生物在此推動下不斷發展變化。 第二，種群而非個體，是生物進化的基本單位。進化的實質是種群內基因頻率和基因型頻率的改變，微小的變化在自然選擇的作用下，經過長時間的積累帶來生物性狀的不斷遷移。 第三，突變、選擇及隔離是物種形成和生物進化的機制。在選擇壓力下有利變異經過長時間積累導致顯著的性狀變化進而成種。物種是自然界中占有獨*生態位的生殖集群，在生殖上同其他集群相隔離。 第四，生物進化的原材料來自基因突變產生的新基因。雖然突變具有多害少利性，但自然選擇可以淘汰大多數不利變異，保留對生物生存和種群繁衍有利的變異。這種選擇導致種群的基因庫改變，但不意味著新種的形成。外在的地理隔離或者生態隔離將種群間基因庫的差異逐漸放大，經歷從量變到質變并達到阻斷基因交流的程度后，導致新種形成。 第五，進化是漸進的，物種的不連續性可以用進化過程中的地理隔離和物種滅絕事件來解釋。物種間性狀的連續性可以用從微觀進化推演到宏觀進化來解釋，但漸進主義并不等于進化的速率始終不變。 “進化綜合論”整合了生物學的多個層面，在達爾文自然選擇學說的基礎上給出了一個相對全面的進化詮釋，但依然存在一些未能清楚解釋的方面，如遺傳變異的本質和原因。此外，選擇作用對類群和物種的適用范圍也不甚明確。20世紀60年代末，木村資生等提出分子進化中性學說，也稱中性突變進化學說。此學說認為生物的進化在于廣泛的中性突變和突變的漂移固定，其從與達爾文“自然選擇學說”不同的角度提出了進化的分子機制，**次將進化研究的焦點從有害或有利突變轉移到中性突變。 隨著實驗技術和分析手段的進步，從“生物是怎么來的”這樣一個問題中誕生的進化生物學，自身也已經從單純研究生物表型進化為囊括分子、細胞、遺傳、生物地理和生態等各方面知識的相對成熟的學科。新學說的不斷涌現更是為進化生物學注入了新鮮血液， DNA甲基化、組蛋白修飾、染色體重塑和非編碼 RNA調控等表觀遺傳為研究進化的本質提供了另一個視角，我們不得不再一次考慮“獲得性遺傳”的可能，即表型可塑性與基因突變是否對于進化都起到推動的作用？近年來系統生物學漸漸興起，一部分進化學家希望借助系統生物學建模和基因組定量數據研究的方法來拓展進化綜合論，以實現對特定發展現象的多層次解釋。雖然我們現在尚不能清晰地講出生命起源的來龍去脈，但生命科學有著前赴后繼的研究者，每一次思想的碰撞都有可能燃起真理的火花，橫亙在目前學說中難以解釋的問題總有一天會被源源不斷的后來者所攻克。 第三節 進化生物學的主要研究證據和研究方法 化石（fossil）是進化生物學的主要研究證據和研究方法。化石一詞來源于拉丁文“fossilis”，意為通過挖掘而獲得之物（obtained by digging），指過去地質時代保存下來的任何遺留物、印跡或痕跡（Prothero，2013）。除了*常見的骨頭外，貝殼、外骨骼、毛發、 DNA殘留物甚至動物或微生物的石頭印記都可以形成化石，更特殊的化石是保存在琥珀中的物體，這種罕見的實體化石對于研究有著重要意義。 一、化石的形成 化石的主要形成機制有礦化作用、置換作用和碳化作用。礦化作用（permineralization）又稱礦物質填充作用，是指某些無脊椎動物貝殼或脊椎動物骸骨中的有機物分解消失后留下的中空部分，在漫長的地下歲月中，被溶解在地下水中的礦物質（主要是碳酸鈣）填充并再結晶形成堅硬實體的過程。置換作用（replacement）中，生物體的組成成分不斷溶解，并由外來礦物質不斷補充替代，即生物體發生了分子級別的替換。在這個過程中如果溶解和交替速度相等，而且以分子相進行交換，就可以保存原來的精細結構，如硅化木中原來木質纖維中的碳質被硅質所置換，其年輪和細胞輪廓依然清晰可見。碳化作用（carbonization）是指在一定溫度和壓力條件下，有機物經過分解和蒸餾作用，氫、氧、氮元素揮發逃逸，碳元素存留形成較為穩定的碳質薄膜。具有角質層、纖維質和幾丁質薄膜的生物，如植物、筆石及昆蟲等更易經過碳化作用保存為化石，而動物的內臟和肌肉等容易被氧化和腐蝕的軟體則很難通過碳化作用遺留下來。 二、化石的分類 地層中的化石按其保存特點可分為實體化石、模鑄化石、遺跡化石和化學化石幾大類。 此外，還有定義和識別地質時期或動物階段的標志化石（index fossil）、形成條件不佳依然保留有機物因而可用于生物分子提取和測序的亞化石（subfossil）等其他分類。 1）實體化石（body fossil）是由古生物遺體本身的全部或部分，特別是硬體部分保存下來而形成的化石。例如，西伯利亞凍土中發現的第四紀猛犸象、波蘭發現的落入瀝青湖的披毛犀及琥珀。 2）模鑄化石（mold and cast fossil）是古生物遺體留在巖層或圍巖中的印痕和復鑄物，包括印痕化石和印；。印痕主要是因生物遺體陷落于細碎屑沉積物或化學沉積物后被分解而產生。印模包括外模和內模：外模是古生物遺體堅硬部分的外表面印在圍巖上的印痕，能夠反映原來生物外表的形態及構造特征；內模是殼體的內表面輪廓構造留下的印痕，能夠反映該生物硬體的內部形態及構造特征。 3）遺跡化石（trace fossil）是指保留在巖層中的古生物生活時的活動痕跡及其遺物；顒雍圹E如脊椎動物的足跡、蠕形動物的爬跡和某些動物的覓食痕跡。遺物化石主要有動物的排泄物（糞化石）或卵（
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