本书系统阐述基因组工程的理论、技术与应用，共分七章，构建了从基础到应用、从技术到伦理的完整知识体系。第一章介绍基因组工程的理论基础、技术体系与研究工具，奠定学科认知；第二章梳理测序技术四代发展历程及未来AI、量子计算等前沿趋势；第三章详解经典与新型基因组编辑技术，重点阐述CRISPR/Cas系统等核心技术原理；第四至六章聚焦工业生物技术领域，介绍动植物、微生物、藻类、病毒等多物种基因组工程的研究与应用，以及宏基因组学实践价值；第七章探讨基因组工程的隐私安全与伦理争议，兼具科学与社会视角。教材内容兼具基础性与前沿性，逻辑清晰、体系完备。
样章试读
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丛书序
前言
第一章 基因组工程简介 1
第一节 基因组工程的理论基础 1
一、人类基因组与基因组学 2
二、分子遗传学理论 3
三、基因组学理论 3
四、生物信息学理论 4
第二节 基因组工程的技术体系 5
一、基因克隆技术 5
二、基因表达调控技术 6
三、基因组编辑技术 7
四、合成生物学技术 8
第三节 基因组学的发展 10
一、群体基因组分析 10
二、个体基因组分析 11
三、跨组学分析 13
四、各物种基因组学进展 14
第四节 基因组工程及其应用 15
一、单基因测序——单个基因与性状 15
二、全基因组测序——多个基因与复杂性状 16
三、单细胞测序——基因组特异性 16
四、宏基因组测序 17
五、基因组工程与生物经济 19
第五节 基因组学相关工具 21
一、基因层级工具 21
二、蛋白层级工具 21
三、网络化平台 22
本章思考题 22
主要参考文献 23
第二章 测序技术的发展历程与发展趋势 24
第一节 测序技术的历史意义与应用领域 24
一、基因组学研究的基石作用 24
二、测序技术的应用领域 25
第二节 Sanger测序技术（第一代测序技术） 25
一、Sanger测序法的原理及突破 25
二、人类基因组计划中的关键贡献 27
三、Sanger测序法的局限性 27
四、鸟枪法测序技术原理 28
五、第一代测序数据的整理与预处理 29
第三节 高通量测序技术（第二代测序技术） 30
一、高通量测序技术发展进程 30
二、大规模并行测序原理 31
三、第二代测序中的代表性技术 32
四、第二代测序结果分析 33
五、第二代测序技术的应用 34
六、第二代测序技术的缺点 35
第四节 单分子测序技术（第三代测序技术） 35
一、PacBio SMRT技术 36
二、实时测序的技术突破 37
三、测序结果分析 38
第五节 纳米孔测序（第四代测序技术） 39
一、Oxford Nanopore技术 39
二、第四代测序数据的整理与分析 40
三、空间转录组整合应用 41
四、单细胞测序的突破 41
五、第四代测序技术与蛋白质组学的交叉融合：多组学整合的新范式 43
第六节 未来发展趋势 43
一、微流控芯片技术 43
二、人工智能辅助碱基识别 44
三、量子计算在序列组装中的应用前景 46
本章思考题 47
主要参考文献 47
第三章 基因组编辑技术与原理 49
第一节 基因组编辑的定义、发展及其特点 49
一、基因组编辑的定义与发展 49
二、微生物基因编辑的特点 51
第二节 经典基因组编辑技术 53
一、锌指核酸酶 53
二、转录激活因子样效应物核酸酶 54
三、大范围核酸酶技术 56
四、同源重组与重组体技术 58
第三节 CRISPR/Cas系统 63
一、CRISPR/Cas系统简介与分类 63
二、CRISPR/Cas9基因编辑机制 65
三、其他Cas系统 68
第四节 新型基因组编辑技术 74
一、碱基编辑技术 74
二、先导编辑技术 77
三、CRISPR干扰与激活技术 84
四、RNA编辑技术 89
五、CRISPR相关转座系统与衍生RNA-guided整合工具 94
本章思考题 97
主要参考文献 98
第四章 植物基因组工程 101
第一节 植物基因组的认识与发展历程 102
一、植物基因组的研究意义 102
二、植物基因组学技术的发展 103
第二节 植物基因组的构成与多样性 105
一、植物基因组的构成 105
二、植物泛基因组 109
三、植物基因组的多样性 110
第三节 植物基因组研究与应用 112
一、模式植物——拟南芥 112
二、粮食作物类植物 113
三、经济类植物 125
四、蔬菜类植物 138
五、瓜果类植物 143
六、花卉类植物 150
七、其他植物 155
第四节 植物基因组未来展望 161
本章思考题 162
主要参考文献 162
第五章 动物基因组工程 167
第一节 动物基因组的认识与发展历程 167
一、动物基因组的定义与研究意义 167
二、动物基因组的发展历程 168
第二节 动物基因组的共性特征与多样性 168
一、动物基因组的共性特征 168
二、动物基因组的多样性表现 169
三、从共性到多样性的演化机制 169
第三节 动物基因组研究与应用 169
一、模式生物 169
二、畜禽 173
三、水产类动物 185
四、濒危保护动物 192
五、灵长类动物（不包括人类） 200
六、人类 203
第四节 动物基因组未来展望 206
本章思考题 206
主要参考文献 207
第六章 微生物基因组工程 209
第一节 微生物基因组的认识与发展历程 209
一、微生物基因组的定义及研究意义 210
二、微生物基因组学技术的发展 211
第二节 原核微生物基因组研究与应用 213
一、大肠杆菌 213
二、谷氨酸棒杆菌 218
三、芽孢杆菌 223
四、假单胞菌 227
五、梭菌 232
六、放线菌 233
七、益生菌 243
八、极端环境微生物 256
九、其他典型微生物 268
十、病原菌 277
第三节 真核微生物基因组研究与应用 285
一、酵母菌 286
二、丝状真菌 292
三、担子菌 300
第四节 藻类基因组研究与应用 302
一、藻类基因组工程的背景与意义 303
二、藻类基因组研究进展及应用案例 303
三、藻类基因组未来展望 315
第五节 病毒基因组研究与应用 316
一、病毒分类 316
二、典型病毒介绍 319
三、病毒基因组工程应用领域 329
第六节 宏基因组学 332
一、宏基因组学的基本概念 332
二、宏基因组学关键技术流程 333
三、宏基因组学在微生物基因组工程研究中的应用 334
四、宏基因组学未来的挑战与展望 338
本章思考题 339
主要参考文献 340
第七章 基因组工程的安全与伦理问题 346
第一节 基因组工程的隐私与安全 346
一、国内基因组工程隐私保护现状与安全问题 346
二、国外基因组工程隐私保护模式与安全监管体系 348
三、国际基因组工程隐私与安全的合作与挑战 351
第二节 基因组工程的伦理问题 351
一、基因编辑的伦理争议 351
二、合成生物学的伦理考量 353
三、公平性与社会正义问题 357
第三节 展望 358
本章思考题 359
主要参考文献 359
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