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固氮合成生物学技术创新与应用进展

目录

一、文档综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.3文章结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

二、氮循环基础与固氮作用概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.1氮循环的主要过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.2生物固氮作用机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.3工业固氮技术简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

三、固氮微生物资源与基因挖掘．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

3.1固氮微生物多样性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

3.2高效固氮菌株筛选．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

3.2.1土壤样品采集与筛选．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

3.2.2实验室高效筛选方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

3.3固氮关键基因克隆与鉴定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

3.3.1噬菌体展示技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

3.3.2PCR扩增与测序分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

四、合成生物学在固氮中的作用原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

4.1基因工程改造策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

4.1.1基因编辑技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

4.1.2转录调控机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

4.2质粒构建与应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

4.3合成生物系统设计与构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

五、固氮合成生物学技术创新方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

5.1过表达与撬动调控．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

5.2反向工程与通路重构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

5.3基于计算机的理性设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62

5.4人工智能辅助设计与优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64

5.5生物传感器与反馈调控．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68

5.6基于CRISPR/Cas9的基因编辑技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71

5.7基于类病毒载体的基因递送．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74

5.8多组学技术结合的解析研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76

5.9高通量筛选技术的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78

六、固氮合成生物学技术在农业领域的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．80

6.1工程菌剂研发．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81

6.1.1抗逆性工程菌株构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83

6.1.2固氮效率提升菌株开发．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84

6.2固氮微生物肥料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．87

6.2.1肥料性能评价．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．89

6.2.2田间应用效果研究．．．