菊芋生物學(xué)及高值化利用

目錄
序一
序二
序三
前言
第1章 緒論 1
1.1 菊芋廣袤的分布 2
1.2 菊芋神奇的遺傳學(xué)特性 2
1.3 菊芋——名副其實(shí)的抗逆高效植物 3
1.4 我國(guó)菊芋發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策 5
1.4.1 新資源健康食品與功能飼料 7
1.4.2 新型生物質(zhì)固體與液體燃料 8
1.4.3 植物蛋白質(zhì)來源 8
1.4.4 新穎的次生代謝產(chǎn)物 8
1.4.5 生物基化學(xué)品*具競(jìng)爭(zhēng)力的原料 9
1.5 我國(guó)菊芋產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望與對(duì)策 9
1.5.1 重視現(xiàn)代鹽土農(nóng)業(yè) 11
1.5.2 加大力度引進(jìn)國(guó)外耐鹽新資源植物 11
1.5.3 加快能源植物生產(chǎn)配套關(guān)鍵技術(shù)的引進(jìn) 11
1.5.4 菊粉、生物源藥物與燃料加工技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的引進(jìn) 11
1.5.5 建立菊芋種質(zhì)資源圃 11
1.5.6 發(fā)展特色小鎮(zhèn)、美麗農(nóng)村建設(shè)的支柱產(chǎn)業(yè) 12
參考文獻(xiàn) 12
第2章 菊芋品種資源、形態(tài)及其分布 15
2.1 我國(guó)菊芋品種資源概況及其分布 15
2.2 我國(guó)主要菊芋栽培品種的形態(tài)學(xué)與解剖學(xué)特征 16
2.2.1 菊芋地上莖的形態(tài) 16
2.2.2 菊芋葉的形態(tài) 19
2.2.3 菊芋花的形態(tài) 20
2.2.4 菊芋種子的形態(tài) 22
2.2.5 菊芋根狀莖（匍匐莖）的形態(tài) 22
2.2.6 菊芋根的形態(tài) 23
2.2.7 菊芋地下塊莖的形態(tài) 24
2.3 菊芋主要解剖學(xué)特征 31
2.3.1 菊芋的氣孔 31
2.3.2 菊芋的毛狀體 31
2.3.3 菊芋花中的草酸鈣晶體 33
2.3.4 菊芋塊莖的亞顯微結(jié)構(gòu) 34
參考文獻(xiàn) 35
第3章 菊芋遺傳背景、生理生化及分子生物學(xué) 36
3.1 菊芋的遺傳背景 36
3.2 菊芋高效利用光能與水分的生理生化特征 39
3.2.1 菊芋高效的水分利用特征 39
3.2.2 南菊芋1號(hào)的高光能轉(zhuǎn)化效率及生理機(jī)制 43
3.3 菊芋高養(yǎng)分利用效率及其機(jī)制 58
3.3.1 對(duì)氮高效利用的生理生化機(jī)制 58
3.3.2 對(duì)磷鉀高效利用的生理生化機(jī)制 61
3.4 菊芋的抗逆性 63
3.4.1 菊芋高耐鹽的生理生化與分子機(jī)制 63
3.4.2 菊芋應(yīng)對(duì)鹽逆境的形態(tài)學(xué)變化特征 215
3.4.3 菊芋對(duì)重金屬脅迫的響應(yīng)機(jī)制 229
3.5 外源鈣離子對(duì)菊芋鹽脅迫的緩解效應(yīng)及機(jī)制 232
3.5.1 鈣離子對(duì)鹽脅迫下菊芋生物量的影響 233
3.5.2 鈣離子對(duì)鹽脅迫下離子在菊芋中分布的影響 234
3.5.3 鈣離子對(duì)鹽脅迫下菊芋中抗氧化酶活性的影響 235
3.5.4 鈣離子對(duì)鹽脅迫下菊芋光合速率的影響 237
參考文獻(xiàn) 240
第4章 菊芋代謝生態(tài)學(xué) 251
4.1 菊芋初生代謝生態(tài)學(xué) 251
4.1.1 菊芋植株內(nèi)鹽基離子分布特征 252
4.1.2 菊芋糖代謝特征 281
4.2 菊芋次生代謝生態(tài)學(xué) 294
4.2.1 鹽脅迫對(duì)菊芋滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響 296
4.2.2 菊芋的內(nèi)源激素代謝特征 298
4.3 菊芋酮類物質(zhì)代謝的效應(yīng) 309
參考文獻(xiàn) 311
第5章 菊芋育種與改良 313
5.1 菊芋品種選育的主要參考性狀 313
5.1.1 菊芋根狀莖及塊莖 313
5.1.2 菊芋合適的株型 320
5.1.3 菊芋塊莖的產(chǎn)量及菊粉的含量和質(zhì)量 322
5.1.4 菊芋地上部合適的群體結(jié)構(gòu) 324
5.1.5 營(yíng)養(yǎng)成分及次生代謝產(chǎn)物含量 325
5.1.6 菊芋合適的成熟期 325
5.1.7 菊芋抗逆性狀的選擇 325
5.1.8 菊芋品種選育選擇程序確定的原則 326
5.2 菊芋育種技術(shù) 327
5.2.1 建立高產(chǎn)塊莖的菊芋株型模型 328
5.2.2 菊芋的組織培養(yǎng)技術(shù) 329
5.3 菊芋品種系統(tǒng)選育技術(shù) 341
5.4 菊芋雜交育種技術(shù)研究進(jìn)展 344
5.4.1 溫室中菊芋的控制雜交 345
5.4.2 使用多向雜交進(jìn)行自然開花授粉 345
5.4.3 隔離的配對(duì)雜交 346
5.4.4 菊芋育種的操作技術(shù) 346
5.5 我國(guó)菊芋新品種 347
5.5.1 南菊芋1號(hào)新品種 347
5.5.2 南菊芋9號(hào)新品種 351
參考文獻(xiàn) 355
第6章 菊芋非耕地栽培與輕簡(jiǎn)栽培 359
6.1 菊芋的連作效應(yīng) 359
6.1.1 菊芋的4年連作效應(yīng)比較研究 360
6.1.2 南菊芋1號(hào)長(zhǎng)期連作效應(yīng)研究 369
6.2 菊芋鹽堿地種植的邊際效應(yīng) 375
6.2.1 大豐基地南菊芋1號(hào)邊際效應(yīng)的研究 376
6.2.2 山東泰安試驗(yàn)區(qū)南菊芋1號(hào)邊際效應(yīng)的研究 385
6.2.3 山東泰安與江蘇大豐南菊芋1號(hào)的邊際效應(yīng)比較 392
6.3 菊芋非耕地栽培原理與輕簡(jiǎn)栽培技術(shù) 392
6.3.1 濱海鹽漬土菊芋栽培原理及輕簡(jiǎn)栽培技術(shù) 393
6.3.2 內(nèi)陸高寒荒漠及鹽堿地栽培原理與輕簡(jiǎn)栽培技術(shù) 451
6.3.3 菊芋病蟲害與雜草防治 458
6.3.4 菊芋塊莖收獲期及其機(jī)械化收獲 463
參考文獻(xiàn) 482
第7章 菊芋非耕地生態(tài)修復(fù)及海水養(yǎng)殖廢水凈化效應(yīng) 493
7.1 菊芋種植對(duì)山東萊州鹽漬土的修復(fù)效應(yīng) 493
7.1.1 對(duì)山東萊州鹽漬土土壤理化性質(zhì)的影響 494
7.1.2 山東萊州菊芋種植地生物活性效應(yīng) 495
7.2 菊芋種植對(duì)江蘇大豐鹽漬土的修復(fù)效應(yīng) 499
7.2.1 種植南菊芋1號(hào)對(duì)江蘇大豐鹽漬土理化性質(zhì)的影響 499
7.2.2 種植南菊芋1號(hào)對(duì)江蘇大豐鹽漬土的生物學(xué)效應(yīng) 505
7.2.3 南菊芋1號(hào)種植對(duì)江蘇大豐鹽漬土碳匯的影響 521
7.2.4 江蘇大豐濱海鹽漬土菊芋根系分泌物特征 527
7.2.5 江蘇大豐不同植被濱海鹽漬土礦物組成 540
7.3 江蘇大豐菊芋種植對(duì)濱海鹽漬土碳儲(chǔ)量的效應(yīng) 543
7.3.1 鹽漬土菊芋生物固碳試驗(yàn)研究方法 543
7.3.2 氮肥對(duì)菊芋生物碳固定的效應(yīng) 544
7.3.3 氮肥對(duì)江蘇大豐海涂土壤碳庫(kù)的影響 546
7.3.4 氮肥用量對(duì)菊芋土壤單位面積有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響 547
7.4 微生物-菊芋體系對(duì)海水養(yǎng)殖廢水養(yǎng)分的凈化效應(yīng) 548
7.4.1 海水養(yǎng)殖廢水灌溉菊芋凈化水體氮磷的效應(yīng) 549
7.4.2 山東萊州海涂海水養(yǎng)殖廢水灌溉菊芋的環(huán)境效應(yīng)評(píng)估 566
7.4.3 微生物-菊芋體系凈化海水養(yǎng)殖廢水的效應(yīng) 572
參考文獻(xiàn) 576
第8章 菊芋塊莖的化學(xué)成分與菊粉化學(xué)特征 581
8.1 菊芋塊莖的化學(xué)成分 581
8.1.1 菊芋塊莖的碳水化合物 581
8.1.2 菊芋塊莖的礦物質(zhì) 585
8.1.3 菊芋塊莖的維生素 586
8.1.4 菊芋塊莖的植物活性物質(zhì) 586
8.2 菊粉的種類及結(jié)構(gòu)特征 587
8.2.1 菊芋菊粉的種類與大小 587
8.2.2 菊芋菊粉結(jié)構(gòu)特征 590
8.3 菊芋菊粉的功能 591
8.3.1 菊芋菊粉作為食品添加劑 591
8.3.2 菊芋醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景 592
8.3.3 菊芋菊粉作為脂肪替代品 636
8.4 菊芋菊粉的修飾 637
8.4.1 菊粉生物水解 637
8.4.2 菊粉化學(xué)水解 638
8.5 菊粉發(fā)酵 639
8.5.1 乙醇 639
8.5.2 菊粉轉(zhuǎn)化為正丁醇和丙酮 639
8.5.3 菊粉轉(zhuǎn)化為其他發(fā)酵產(chǎn)品 640
8.6 菊粉環(huán)化 640
8.6.1 菊粉轉(zhuǎn)化為環(huán)狀低聚菊粉 640
8.6.2 菊粉轉(zhuǎn)化為二果糖酐 641
8.7 菊粉氫化 642
8.7.1 菊粉酯化作用 642
8.7.2 菊粉轉(zhuǎn)化為甲基化菊粉 642
8.7.3 菊粉轉(zhuǎn)化為菊粉碳酸鹽 642
8.7.4 菊粉轉(zhuǎn)化為O型（羧甲基）菊粉 642
8.7.5 菊粉醚 646
8.7.6 菊粉醛 647
8.7.7 菊粉轉(zhuǎn)化為氨基甲酸酯 647
8.7.8 菊粉轉(zhuǎn)化為O型（氰）菊粉 648
8.7.9 菊粉轉(zhuǎn)化為O型（3-氨基-3-丙酰）菊粉 648
8.7.10 菊粉轉(zhuǎn)化為O型（羧）菊粉 648
8.7.11 菊粉轉(zhuǎn)化為O型（3-羥基亞胺基-3-氨基丙基）菊粉 649
8.7.12 硬脂酰胺和N-羧基甲基氨基丙醇鹽菊粉 649
8.7.13 菊粉轉(zhuǎn)化為O型（氨丙基）菊粉的衍生物 649
8.7.14 菊粉轉(zhuǎn)化為環(huán)己糖衍生物 650
8.8 菊粉氧化 651
8.8.1 菊粉轉(zhuǎn)化中主要羥基基團(tuán)的選擇性氧化 651
8.8.2 菊粉轉(zhuǎn)化中乙醇酸的氧化 651
8.8.3 菊粉轉(zhuǎn)化為烷氧基化菊粉 652
參考文獻(xiàn) 652
第9章 菊芋地上部化學(xué)成分 666
9.1 菊芋葉片的化學(xué)成分 666
9.1.1 菊芋葉片的糖分組成及其動(dòng)態(tài)變化 669
9.1.2 菊芋葉片中的蛋白質(zhì) 674
9.1.3 菊芋葉片中的維生素 678
9.1.4 菊芋葉片中的黃酮類化合物 678
9.1.5 南菊芋1號(hào)葉片中的酚酸類化合物 685
9.2 菊芋秸稈的化學(xué)成分 731
9.2.1 菊芋秸稈的糖分 731
9.2.2 菊芋秸稈的纖維素與木質(zhì)素 736
9.2.3 菊芋秸稈的其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 737
9.3 菊芋地上部——動(dòng)物飼料 738
9.3.1 菊芋制作青貯飼料和顆粒飼料 741
9.3.2 菊芋制作功能性飼料——益生菌飼料補(bǔ)充劑 742
參考文獻(xiàn) 744
第10章 菊芋代謝產(chǎn)物的提取、分離、純化 754
10.1 原生代謝產(chǎn)物的提取、分離、純化 754
10.1.1 菊粉的提取、分離、純化 754
10.1.2 菊芋葉蛋白的制備 789
10.2 菊芋葉片次生代謝產(chǎn)物 794
10.2.1 菊芋葉片總黃酮快速檢測(cè)方法 795
10.2.2 菊芋葉片總黃酮類的提取與測(cè)定 800
10.2.3 菊芋葉片殺蟲滅菌植物源農(nóng)藥制劑的研發(fā) 819
10.2.4 果蔬綠色防腐保鮮劑的研發(fā) 849
參考文獻(xiàn) 862
第11章 菊芋高值化利用關(guān)鍵技術(shù) 870
11.1 菊芋塊莖生產(chǎn)乙醇的關(guān)鍵技術(shù)研究 870
11.1.1 菊粉外切酶高產(chǎn)菌株篩選及優(yōu)良工程菌株構(gòu)建 870
11.1.2 發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的關(guān)鍵技術(shù)及工藝優(yōu)化 918
11.1.3 分步水解發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的關(guān)鍵技術(shù)及工藝優(yōu)化 953
11.1.4 菊芋塊莖酒*同步糖化發(fā)酵乙醇的研究 968
11.1.5 菊粉乙醇發(fā)酵工程菌株的構(gòu)建、同步糖化與發(fā)酵乙醇 980
11.2 菊芋塊莖果糖漿生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)研究 1000
11.2.1 固定化青霉水解菊粉制備果糖的研究 1004
11.2.2 高果糖漿粗提液的精制工藝 1009
11.3 菊芋秸稈生產(chǎn)固體燃料的核心技術(shù)研究 1018
11.3.1 菊芋秸稈生產(chǎn)固體燃料的核心技術(shù)研究方法 1024
11.3.2 不同生物質(zhì)