地球是钟：固氮篇

　　前言
　　Preface
　　缩略语表（Abbreviations）
　　微生物世界的生日
　　1固氮考古3
　　1?1了解我们的宇宙和星球4
　　1?1?1地球5
　　1?1?2地质6
　　1?1?3地貌7
　　1?1?4氧气：生物的双刃剑9
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　　程奇，博士，中国农业科学院生物技术研究所海外引进人才、研究员，中山大学教授（兼职），德国拜尔公司顾问，曾任英国剑桥超螺旋公司蛋白质大规模标准化生产纯化技术总监。主持973计划项目生物固氮分子生物学、自然基金项目高等植物长链脂肪酸代谢工程，参与自然基金重大项目生物联合固氮。国内外发表论文50余篇，参与编写专著1部。

　　《地球是钟：固氮篇》特色体现在：对普通或专业读者来讲既有科普的广义性又有专业的准确性。作者从追寻已知固氮酶、固氮菌的起源入手，较通俗地讲述了地球上生物进化的历程与生物固氮的关系，并自然地联系到传统固氮酶与光合作用相关酶的起源和发展的关系；从比较生物学的角度，揭示了蛋白质类催化酶的进化趋势；从学术上引导读者确立了全新的生物世界发展观，积极地提出大力推进生物固氮工程化研究和探索的必要性和可能性，同时又辩证地看待了生物工程的发展前景。《地球是钟：固氮篇》还首次引进了“地球钟”及其可能的进一步数字化的概念，并以“广义”的视角大胆提出“真核固氮酶”在整个地球演变过程中存在或出现的可能性。

　　前言
　　Preface
　　缩略语表（Abbreviations）
　　微生物世界的生日
　　1固氮考古3
　　1?1了解我们的宇宙和星球4
　　1?1?1地球5
　　1?1?2地质6
　　1?1?3地貌7
　　1?1?4氧气：生物的双刃剑9
　　1?1?5钼是大功臣10
　　1?2生命的起源12
　　1?2?1生命起源的化学进化过程12
　　1?2?2石猴的演说14
　　1?3生物进化15
　　1?3?1地球上早期生命的形态与特性16
　　1?3?2生物进化思想17
　　1?3?3遗传进化理论中的一些概念19
　　1?3?4生物的发展22
　　1?4人类的进化及其对环境的影响23
　　1?4?1人类的进化23
　　1?4?2人类活动对环境的影响26
　　1?5固氮菌的起源与进化31
　　1?5?1固氮作用的基本条件32
　　1?5?2固氮菌的种类32
　　1?5?3固氮菌的分类39
　　1?5?4固氮菌的进化47
　　固 氮 之 钟
　　2固氮酶及相关研究进展51
　　2?1固氮酶的结构51
　　2?1?1固氮酶的nif基因簇51
　　2?1?2固氮酶的装配复杂性及其作用和调控机制63
　　2?1?3固氮酶铁钼辅因子的生物合成67
　　2?2固氮与固氮酶相关研究进展70
　　2?2?1根瘤菌与豆科植物的共生固氮模式71
　　2?2?2固氮结瘤与花的发育相关蛋白质的研究72
　　2?2?3固氮与光合作用中一些相关酶蛋白的研究72
　　2?2?4在非豆科植物中直接转入固氮基因的努力72
　　2?2?5非传统固氮酶的出现及一些预测性研究77
　　2?3固氮酶研究进展及存在问题79
　　光 合 之 钟
　　3固氮比较生物学85
　　3?1谁是先行者：固氮与光合85
　　3?2固氮酶比较90
　　3?3固氮酶与DPOR、LPOR比较92
　　3?3?1固氮酶与DPOR92
　　3?3?2DPOR与COR94
　　3?3?3DPOR与LPOR95
　　3?3?4固氮酶、DPOR及LPOR的生物进化99
　　3?4固氮酶的科学预测101植 物 之 钟
　　4固氮酶转化工程107
　　4?1固氮酶基因的获得107
　　4?2细胞器的选择108
　　4?3转化方法——叶绿体转化技术109
　　4?3?1叶绿体基因组的特点110
　　4?3?2叶绿体的遗传转化110
　　未 来 之 钟
　　5新世纪、新观念、新理论、新目标123
　　5?1与固氮酶相关的科学问题123
　　5?1?1与固氮酶相关的化学问题123
　　5?1?2与固氮酶相关的生物学问题127
　　5?1?3植物生长发育与能量的问题130
　　5?2几个潜在突破口的分析132
　　5?2?1自主固氮叶绿体?Nitroplastid132
　　5?2?2自主固氮线粒体136
　　5?2?3非豆科植物共生固氮136
　　5?2?4设计和探究“光能固氮酶”139
　　参考文献145
　　附录一地球地质年代表181
　　附录二微生物分类表193
　　附录三植物分类表202
　　附录四国际固氮会议与固氮实验室213
　　附录五国际光合作用会议与叶绿体工程实验室217
　　致谢（Acknowledgements）220
　　跋221
　　Postscript222
^ 收 起　　

　　程奇，博士，中国农业科学院生物技术研究所海外引进人才、研究员，中山大学教授（兼职），德国拜尔公司顾问，曾任英国剑桥超螺旋公司蛋白质大规模标准化生产纯化技术总监。主持973计划项目生物固氮分子生物学、自然基金项目高等植物长链脂肪酸代谢工程，参与自然基金重大项目生物联合固氮。国内外发表论文50余篇，参与编写专著1部。

　　《地球是钟：固氮篇》特色体现在：对普通或专业读者来讲既有科普的广义性又有专业的准确性。作者从追寻已知固氮酶、固氮菌的起源入手，较通俗地讲述了地球上生物进化的历程与生物固氮的关系，并自然地联系到传统固氮酶与光合作用相关酶的起源和发展的关系；从比较生物学的角度，揭示了蛋白质类催化酶的进化趋势；从学术上引导读者确立了全新的生物世界发展观，积极地提出大力推进生物固氮工程化研究和探索的必要性和可能性，同时又辩证地看待了生物工程的发展前景。《地球是钟：固氮篇》还首次引进了“地球钟”及其可能的进一步数字化的概念，并以“广义”的视角大胆提出“真核固氮酶”在整个地球演变过程中存在或出现的可能性。