本书为全校性通识课课程教材,为适应不同知识背景学生需要,本书在编写原则上力争体现知识的系统性、完整性和学科共性为主,一方面强调理论创新和资源观,另一方面展示产业利用前景和实例,鼓励学习者以积极的态度对待可再生资源,指导其学习方向和职业规划。本书主要内容有生物资源的基本属性、生物质资源、生物遗传资源、生物信息资源、生物资源工程、生物基化学品、生物资源与大健康、特殊生境生物资源、生物资源保护等。
资源是人类社会赖以生存和发展的基础。相对于其他资源,生物资源与人类的衣食住行和生老病死都密切关联。人类社会的特定发展阶段,某个国家或地区人们的生活质量和发展潜力直接受到生物资源质量的制约。因此,世界各国都十分重视生物资源的保护和开发。当今世界,生物资源是地球上可大规模持续利用并足以支撑社会发展的实物性资源,生物资源的收集保护、整理建设、创新利用,可实现“社会一资源一环境”协调友好发展模式,为消除贫困和共同繁荣提供基本保障。
资源是从利用价值方面来认识的,也就是说必须具备实际或潜在利用价值。生物资源虽为可再生资源,但有其自身特点,并非取之不尽,用之不竭。因此,对生物资源须合理利用,遵循“适时取之,而不天其生;适量取之,而不绝其长”的原则。同时,需要利用现代科学技术原理与条件,保护、发展和建设新的资源。生物资源学作为现代生命科学、资源科学、信息科学、健康科学和工程科学等相关领域继承、交叉和衍生出的新兴学科,顺应了时代的大发展,近年来,一些国家已把生物资源学作为独立学科,在高等院校开设新专业。在此背景下,我们结合国内外对此领域的各种研究进展,对生物资源进行了比较科学和全面的阐释。其中,遗传资源或种质资源是自然资源;生物质资源和生物信息资源是社会资源,也就是人类劳动所获得的,具备更多直接的财富特征。将生物质资源和生物信息资源作为生物资源的主要内涵,不仅有效地区分了生物资源学与生物分类学,而且体现了其本身的资源特征,也就是可利用价值。
为了循序渐进地介绍资源的相关基础、技术和产业应用,《生物资源学导论》分为基础篇、技术篇和应用篇三大部分。其中,基础篇主要介绍了生物资源内涵;技术篇主要包括生物资源保护和生物资源工程;应用篇则介绍了生物基化学品、生物资源与大健康和海洋与滩涂生物资源等。考虑作为通识课程教材,部分大学生还没有系统学习生物学基础课,如分类学、生物化学和生理学等。因此,在介绍生物资源的概念之后,专门介绍了生物资源的属性,以供缺少生物学基础的学生选读。
在高等教育出版社生命科学与医学出版事业部和中国生物工程学会生物资源专业委员会的指导与倡议下,本教材在编写过程中,联合了国内24所教学研究机构的40多位同行共同参与,以求集思广益,博采众长,保证了本教材编写内容的科学性和适用性。其间,参考了许多国内相关教材与专著,同时也参阅了大量近几年来的国内外新文献,采用了章节导读、知识导图,并采用“纸质教材+数字课程”的编写方式,力求图文并茂,生动活泼,既具有一定的专业水准,又能深入浅出、通俗易懂,以丰富学习内容和增添阅读乐趣。
本教材共分10章,是全体编撰者共同劳动的成果。各章编写分工如下:第一章由陈集双撰写;第二章由陈集双组织撰写;第三章由蒋继宏组织撰写;第四章由欧江涛撰写;第五章由陈功锡组织撰写;第六章由陈世品和宋发军组织撰写,李明福提供了基本素材;第七章由何农跃组织撰写;第八章由姜岷组织撰写;第九章由唐伯平撰写;第十章由梁宗锁组织撰写。全书由陈集双和欧江涛统稿,由欧阳平凯和韦萍任主审。陆祥安博士承担了本书插图的绘制工作。
本教材为江苏省“十三五”高等学校重点教材,是编者们共同努力的结果,此外还要感谢南京工业大学教学事务
1 绪论
第一节 生物资源与生物资源学
第二节 生物资源的内涵
一、生物质资源及其利用
二、生物遗传资源及其开发
三、生物信息资源建设
第三节 生物资源的保护与挑战
一、生物资源保护及其任务
二、生物资源保护面临的挑战
第四节 生物资源工程及其内涵
一、生物资源工程的定义
二、生物遗传资源改造工程
三、生物信息资源建设工程
四、生物质生产和利用工程
第五节 生物资源学的发展概况
一、国内外生物资源学学科发展现状
二、生物资源学的发展机遇
2 生物质资源
第一节 木质纤维素
一、木质纤维素的特点
二、木质纤维素的功能
三、木质纤维素利用的历史
第二节 生物活性物质
一、生物活性物质及其代谢
二、生物活性物质的种类
第三节 动物和微生物源生物质
一、动物源生物质
二、微生物源生物质
三、几丁质
第四节 农业源生物质资源
第五节 加工副产物
一、加工副产物的资源现状
二、加工副产物的无害化处理
三、加工副产物的工业化利用
第六节 生物质能和能源生物质
一、生物质能的定义
二、生物质直接燃烧和固体燃料
三、生物质液体燃料及相关资源
四、生物质气化和沼气资源
第七节 生物质材料
一、纸浆与包装材料
二、天然纤维复合材料
三、其他材料的生物质
四、生物炭和活性炭
五、生物基矿物质
3 生物遗传资源
第一节 生物遗传资源的内涵与外延
一、生物遗传资源的定义
二、生物遗传资源的开发利用
第二节 微生物资源
一、微生物资源的存在形式
二、微生物资源利用技术
第三节 植物资源
一、野生植物资源
二、作物资源
三、药用植物资源
第四节 动物资源
一、野生动物资源
二、家养动物资源
三、昆虫资源
四、水产动物资源
4 生物信息资源
第一节 生物信息资源概述
一、生物信息资源的内涵与外延
二、大数据与生物信息资源
三、生物信息资源与新生物产业
第二节 生物信息资源数据库
一、生物信息资源数据库概述
二、NCBI数据库与数据资源
三、EMBL一EBI数据库
四、ENCODE数据库
第三节 生物信息资源的组学技术
第四节 生物信息资源的应用
一、生物信息资源与生物医学
二、生物信息资源与现代农业
三、生物信息资源与现代工业
四、生物信息资源与合成生物学
5 生物资源的属性
第一节 生物资源的物质属性
一、构成生物资源的基本元素
二、生物分子
第二节 生物资源的生命属性
一、生命的基本特征
二、生命的层级系统与多样性
第三节 生物资源的生态属性
一、生物资源与生态系统
二、生态系统中的物质循环
三、生态系统中的能量流动
四、生态系统中的信息传递
第四节 生物资源的经济属性
一、生物资源的经济价值
二、生物资源经济价值的评价
三、生物资源经济价值的获取
6 生物资源保护
第一节 生物多样性
一、生物多样性的概念
二、生物多样性的资源价值
三、生物多样性丧失的原因
四、生物多样性修复
第二节 生物资源保护的对策和行动
一、生物资源保护思想
二、生物资源保护对策
三、生物资源保护方式
四、濒危种等级保护制度
五、有关生物资源保护的重要行动
第三节 生物资源保护的法律框架
第四节 生物入侵与防控
一、生物入侵的概况
二、生物入侵的原因
三、生物入侵的特点
四、生物入侵的危害
五、生物入侵的控制
六、生物入侵的修复
七、检验检疫与物种资源的安全引进
第五节 品种资源保护
一、品种的概念和特性
二、品种的类型
三、品种的命名
四、品种保护的法律途径
五、有关品种保护的重要法规简介
六、品种多样性保护
第六节 动物资源保护
一、野生和濒危动物的保护
二、家养动物资源的保护
第七节 植物保护
一、植物保护的意义
二、有害生物对植物的危害
三、植物保护的主要措施
四、植物保护与生物资源可持续利用
7 生物资源工程
第一节 种质资源育种工程
一、育种技术
二、工程化育种技术
第二节 生物质生产工程
一、种植与养殖
二、生物反应器
三、微生物发酵工程
第三节 生物信息工程
一、生物信息资源的建设与利用
二、生物医学信息工程
三、生物信息资源的农业利用
第四节 生物质加工工程
一、生物活性物质工程
二、生物质炼制工程
第五节 生物质处理工程
一、生物质收集和处理的必要性
二、低品质生物质及其资源化利用
三、生物质的处理处置方式
四、污水与污泥的处理方式
第六节 园艺与生态工程
一、园艺工程
二、生态工程
8 生物基化学品
第一节 生物基化学品的概述
一、生物基化学品的定义
二、生物基化学品的主要类型
三、生物基化学品的开发利用
四、生物基化学品的前景与展望
第二节 生物基材料单体与聚合物
一、概述
二、琥珀酸
三、2,3一丁二醇
四、戊二胺
五、生物合成的高分子聚合物
六、生物基材料的前景与展望
第三节 生物基精细化学品
一、概述
二、氨基酸
三、维生素
四、低聚糖
五、生物基精细化学品的应用与前景
9 海洋与滩涂生物资源
第一节 海洋与滩涂生物资源概述
第二节 海洋与滩涂生物资源的分类
一、按生活方式分类
二、按生物学特征分类
第三节 海洋与滩涂动物资源
第四节 海洋与滩涂植物资源
第五节 海洋与滩涂生物资源的生产
一、滩涂养殖业
二、海洋养殖业
三、养殖业的问题与对策
四、滩涂种植业
第六节 海洋和滩涂生物资源的永续利用
一、海洋和滩涂生物资源面临的挑战
二、海洋和滩涂生物资源保护与科学
利用行动
10 生物资源与大健康
第一节 大健康概述
一、大健康的概念
二、大健康与大健康产业
三、生物资源与大健康产业
第二节 微生物与健康
一、微生物与健康
二、微生物与环境健康
三、微生物健康产品
第三节 植物与健康
一、植物与健康
二、植物与环境健康
第四节 动物与健康
一、动物与健康
二、药用与药食同源动物
三、动物源性药物
第五节 生态资源与养生
一、生态资源与生态文明
二、生态资源与休闲养生
三、生态资源破坏对人类健康的影响