本书第1～3章阐述菊芋品种资源的概况及其分布，介绍其形态学特征，菊芋水分利用高效、光能转化效率高等生理生化特征及其分子机制；第4章阐述其代谢生态学过程相互协同关系；第5章和第6章介绍菊芋育种双减”栽培原理，不同区域菊芋播种、田间管理、收获到储存防腐的技术体系;第7章介绍菊芋的生态作用过程及机制，阐述菊芋栽培对中国健康土壤的贡献；第8章介绍菊芋块茎的化学成分与菊粉化学特征，揭示菊芋菊粉对高血脂、高血糖、肥胖症及糖尿病等症状的控制效果；第9章阐明菊芋叶片主要化学成分及其提取物对一些致病菌的抑制效果和抑菌机制，对菊芋秸秆的化学成分及作为动物功能性饲料、生物质能源材料、纤维类产品原料开发进行探索；第10章和第11章描述菊芋代谢产物菊粉与蛋白质的提取、分离、纯化的关键技术和燃料生产关键技术与工艺。
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2010年教育部科技进步奖一等奖；2012年江苏省人民政府科学技术奖二等奖
目录
序一
序二
序三
前言
第1章 绪论 1
1.1 菊芋广袤的分布 2
1.2 菊芋神奇的遗传学特性 2
1.3 菊芋——名副其实的抗逆高效植物 3
1.4 我国菊芋发展现状及对策 5
1.4.1 新资源健康食品与功能饲料 7
1.4.2 新型生物质固体与液体燃料 8
1.4.3 植物蛋白质来源 8
1.4.4 新颖的次生代谢产物 8
1.4.5 生物基化学品最具竞争力的原料 9
1.5 我国菊芋产业发展展望与对策 9
1.5.1 重视现代盐土农业 11
1.5.2 加大力度引进国外耐盐新资源植物 11
1.5.3 加快能源植物生产配套关键技术的引进 11
1.5.4 菊粉、生物源药物与燃料加工技术和关键设备的引进 11
1.5.5 建立菊芋种质资源圃 11
1.5.6 发展特色小镇、美丽农村建设的支柱产业 12
参考文献 12
第2章 菊芋品种资源、形态及其分布 15
2.1 我国菊芋品种资源概况及其分布 15
2.2 我国主要菊芋栽培品种的形态学与解剖学特征 16
2.2.1 菊芋地上茎的形态 16
2.2.2 菊芋叶的形态 19
2.2.3 菊芋花的形态 20
2.2.4 菊芋种子的形态 22
2.2.5 菊芋根状茎（匍匐茎）的形态 22
2.2.6 菊芋根的形态 23
2.2.7 菊芋地下块茎的形态 24
2.3 菊芋主要解剖学特征 31
2.3.1 菊芋的气孔 31
2.3.2 菊芋的毛状体 31
2.3.3 菊芋花中的草酸钙晶体 33
2.3.4 菊芋块茎的亚显微结构 34
参考文献 35
第3章 菊芋遗传背景、生理生化及分子生物学 36
3.1 菊芋的遗传背景 36
3.2 菊芋高效利用光能与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号的高光能转化效率及生理机制 43
3.3 菊芋高养分利用效率及其机制 58
3.3.1 对氮高效利用的生理生化机制 58
3.3.2 对磷钾高效利用的生理生化机制 61
3.4 菊芋的抗逆性 63
3.4.1 菊芋高耐盐的生理生化与分子机制 63
3.4.2 菊芋应对盐逆境的形态学变化特征 215
3.4.3 菊芋对重金属胁迫的响应机制 229
3.5 外源钙离子对菊芋盐胁迫的缓解效应及机制 232
3.5.1 钙离子对盐胁迫下菊芋生物量的影响 233
3.5.2 钙离子对盐胁迫下离子在菊芋中分布的影响 234
3.5.3 钙离子对盐胁迫下菊芋中抗氧化酶活性的影响 235
3.5.4 钙离子对盐胁迫下菊芋光合速率的影响 237
参考文献 240
第4章 菊芋代谢生态学 251
4.1 菊芋初生代谢生态学 251
4.1.1 菊芋植株内盐基离子分布特征 252
4.1.2 菊芋糖代谢特征 281
4.2 菊芋次生代谢生态学 294
4.2.1 盐胁迫对菊芋渗透调节物质的影响 296
4.2.2 菊芋的内源激素代谢特征 298
4.3 菊芋酮类物质代谢的效应 309
参考文献 311
第5章 菊芋育种与改良 313
5.1 菊芋品种选育的主要参考性状 313
5.1.1 菊芋根状茎及块茎 313
5.1.2 菊芋合适的株型 320
5.1.3 菊芋块茎的产量及菊粉的含量和质量 322
5.1.4 菊芋地上部合适的群体结构 324
5.1.5 营养成分及次生代谢产物含量 325
5.1.6 菊芋合适的成熟期 325
5.1.7 菊芋抗逆性状的选择 325
5.1.8 菊芋品种选育选择程序确定的原则 326
5.2 菊芋育种技术 327
5.2.1 建立高产块茎的菊芋株型模型 328
5.2.2 菊芋的组织培养技术 329
5.3 菊芋品种系统选育技术 341
5.4 菊芋杂交育种技术研究进展 344
5.4.1 温室中菊芋的控制杂交 345
5.4.2 使用多向杂交进行自然开花授粉 345
5.4.3 隔离的配对杂交 346
5.4.4 菊芋育种的操作技术 346
5.5 我国菊芋新品种 347
5.5.1 南菊芋1号新品种 347
5.5.2 南菊芋9号新品种 351
参考文献 355
第6章 菊芋非耕地栽培与轻简栽培 359
6.1 菊芋的连作效应 359
6.1.1 菊芋的4年连作效应比较研究 360
6.1.2 南菊芋1号长期连作效应研究 369
6.2 菊芋盐碱地种植的边际效应 375
6.2.1 大丰基地南菊芋1号边际效应的研究 376
6.2.2 山东泰安试验区南菊芋1号边际效应的研究 385
6.2.3 山东泰安与江苏大丰南菊芋1号的边际效应比较 392
6.3 菊芋非耕地栽培原理与轻简栽培技术 392
6.3.1 滨海盐渍土菊芋栽培原理及轻简栽培技术 393
6.3.2 内陆高寒荒漠及盐碱地栽培原理与轻简栽培技术 451
6.3.3 菊芋病虫害与杂草防治 458
6.3.4 菊芋块茎收获期及其机械化收获 463
参考文献 482
第7章 菊芋非耕地生态修复及海水养殖废水净化效应 493
7.1 菊芋种植对山东莱州盐渍土的修复效应 493
7.1.1 对山东莱州盐渍土土壤理化性质的影响 494
7.1.2 山东莱州菊芋种植地生物活性效应 495
7.2 菊芋种植对江苏大丰盐渍土的修复效应 499
7.2.1 种植南菊芋1号对江苏大丰盐渍土理化性质的影响 499
7.2.2 种植南菊芋1号对江苏大丰盐渍土的生物学效应 505
7.2.3 南菊芋1号种植对江苏大丰盐渍土碳汇的影响 521
7.2.4 江苏大丰滨海盐渍土菊芋根系分泌物特征 527
7.2.5 江苏大丰不同植被滨海盐渍土矿物组成 540
7.3 江苏大丰菊芋种植对滨海盐渍土碳储量的效应 543
7.3.1 盐渍土菊芋生物固碳试验研究方法 543
7.3.2 氮肥对菊芋生物碳固定的效应 544
7.3.3 氮肥对江苏大丰海涂土壤碳库的影响 546
7.3.4 氮肥用量对菊芋土壤单位面积有机碳储量的影响 547
7.4 微生物-菊芋体系对海水养殖废水养分的净化效应 548
7.4.1 海水养殖废水灌溉菊芋净化水体氮磷的效应 549
7.4.2 山东莱州海涂海水养殖废水灌溉菊芋的环境效应评估 566
7.4.3 微生物-菊芋体系净化海水养殖废水的效应 572
参考文献 576
第8章 菊芋块茎的化学成分与菊粉化学特征 581
8.1 菊芋块茎的化学成分 581
8.1.1 菊芋块茎的碳水化合物 581
8.1.2 菊芋块茎的矿物质 585
8.1.3 菊芋块茎的维生素 586
8.1.4 菊芋块茎的植物活性物质 586
8.2 菊粉的种类及结构特征 587
8.2.1 菊芋菊粉的种类与大小 587
8.2.2 菊芋菊粉结构特征 590
8.3 菊芋菊粉的功能 591
8.3.1 菊芋菊粉作为食品添加剂 591
8.3.2 菊芋医学应用前景 592
8.3.3 菊芋菊粉作为脂肪替代品 636
8.4 菊芋菊粉的修饰 637
8.4.1 菊粉生物水解 637
8.4.2 菊粉化学水解 638
8.5 菊粉发酵 639
8.5.1 乙醇 639
8.5.2 菊粉转化为正丁醇和丙酮 639
8.5.3 菊粉转化为其他发酵产品 640
8.6 菊粉环化 640
8.6.1 菊粉转化为环状低聚菊粉 640
8.6.2 菊粉转化为二果糖酐 641
8.7 菊粉氢化 642
8.7.1 菊粉酯化作用 642
8.7.2 菊粉转化为甲基化菊粉 642
8.7.3 菊粉转化为菊粉碳酸盐 642
8.7.4 菊粉转化为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 菊粉转化为氨基甲酸酯 647
8.7.8 菊粉转化为O型（氰）菊粉 648
8.7.9 菊粉转化为O型（3-氨基-3-丙酰）菊粉 648
8.7.10 菊粉转化为O型（羧）菊粉 648
8.7.11 菊粉转化为O型（3-羟基亚胺基-3-氨基丙基）菊粉 649
8.7.12 硬脂酰胺和N-羧基甲基氨基丙醇盐菊粉 649
8.7.13 菊粉转化为O型（氨丙基）菊粉的衍生物 649
8.7.14 菊粉转化为环己糖衍生物 650
8.8 菊粉氧化 651
8.8.1 菊粉转化中主要羟基基团的选择性氧化 651
8.8.2 菊粉转化中乙醇酸的氧化 651
8.8.3 菊粉转化为烷氧基化菊粉 652
参考文献 652
第9章 菊芋地上部化学成分 666
9.1 菊芋叶片的化学成分 666
9.1.1 菊芋叶片的糖分组成及其动态变化 669
9.1.2 菊芋叶片中的蛋白质 674
9.1.3 菊芋叶片中的维生素 678
9.1.4 菊芋叶片中的黄酮类化合物 678
9.1.5 南菊芋1号叶片中的酚酸类化合物 685
9.2 菊芋秸秆的化学成分 731
9.2.1 菊芋秸秆的糖分 731
9.2.2 菊芋秸秆的纤维素与木质素 736
9.2.3 菊芋秸秆的其他营养物质 737
9.3 菊芋地上部——动物饲料 738
9.3.1 菊芋制作青贮饲料和颗粒饲料 741
9.3.2 菊芋制作功能性饲料——益生菌饲料补充剂 742
参考文献 744
第10章 菊芋代谢产物的提取、分离、纯化 754
10.1 原生代谢产物的提取、分离、纯化 754
10.1.1 菊粉的提取、分离、纯化 754
10.1.2 菊芋叶蛋白的制备 789
10.2 菊芋叶片次生代谢产物 794
10.2.1 菊芋叶片总黄酮快速检测方法 795
10.2.2 菊芋叶片总黄酮类的提取与测定 800
10.2.3 菊芋叶片杀虫灭菌植物源农药制剂的研发 819
10.2.4 果蔬绿色防腐保鲜剂的研发 849
参考文献 862
第11章 菊芋高值化利用关键技术 870
11.1 菊芋块茎生产乙醇的关键技术研究 870
11.1.1 菊粉外切酶高产菌株筛选及优良工程菌株构建 870
11.1.2 发酵生产乙醇的关键技术及工艺优化 918
11.1.3 分步水解发酵生产乙醇的关键技术及工艺优化 953
11.1.4 菊芋块茎酒曲同步糖化发酵乙醇的研究 968
11.1.5 菊粉乙醇发酵工程菌株的构建、同步糖化与发酵乙醇 980
11.2 菊芋块茎果糖浆生产的关键技术研究 1000
11.2.1 固定化青霉水解菊粉制备果糖的研究 1004
11.2.2 高果糖浆粗提液的精制工艺 1009
11.3 菊芋秸秆生产固体燃料的核心技术研究 1018
11.3.1 菊芋秸秆生产固体燃料的核心技术研究方法 1024
11.3.2 不同生物质固体成型燃料燃烧参数的研究 1028
11.3.3 菊芋秸秆劣质烟煤复合固体燃料的制备及燃烧性能研究 1032
11.3.4 固体燃料添加剂的选择与燃烧性能分析 1041
11.4 菊芋的产业链构建及其产业化 1049
11.4.1 菊芋的产业链构建及其产业化的意义 1049
11.4.2 菊芋的产品在国内外市场具有竞争力 1049
11.4.3 我国菊芋产业发展 1050
参考文献 1053
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