第1章 分子生物学导论 001~007
1.1 分子生物学概论 001
1.2 分子生物学简史 002
参考文献 007

第2章 分子生物学研究内容 008~062
2.1 DNA重组技术 008
2.1.1 基因转录的理论基础 009
2.1.2 转录过程 011
2.1.3 初始转录本的加工与转录后调节 013
2.2 基因表达调控 016
2.2.1 原核生物基因表达调控 016
2.2.2 真核生物基因表达调控 021
2.3 生物大分子 027
2.3.1 核酸的组成与结构 028
2.3.2 DNA的结构 030
2.3.3 RNA的种类及结构 038
2.3.4 蛋白质的生物合成 042
2.4 基因组、功能基因组与生物信息学研究 054
2.4.1 原核生物基因与基因组 054
2.4.2 噬菌体与病毒基因组 056
2.4.3 真核生物基因与基因组 057
2.4.4 真核生物染色体及其结构 058
2.4.5 酵母基因组及其特点 059
参考文献 060

第3章 环境微生物的分子分类 063~092
3.1 微生物的分类系统 063
3.1.1 微生物的分类与鉴定 063
3.1.2 分类方法 064
3.2 DNA组成分析 065
3.2.1 DNA中（G+C）的含量 065
3.2.2 基因组DNA（G+C）含量的测定 066
3.2.3 （G+C）含量在细菌分类鉴定中的作用 068
3.3 DNA分子杂交技术 069
3.3.1 DNA的变性和复性 069
3.3.2 DNA-DNA的分子杂交技术 070
3.4 16S rRNA序列分析技术 073
3.4.1 16S rRNA的分子结构 073
3.4.2 16S rRNA序列分析流程 074
3.4.3 16S rDNA测序与细菌分类地位的确定 078
3.4.4 基于16S rDNA的系统发生分类法 078
3.5 rDNA转录间隔区序列分析技术 080
3.5.1 23S rRNA的分子结构 080
3.5.2 16S-23S rDNA间隔区 081
3.5.3 16S-23S rDNA在细菌分类和鉴定中的应用 082
3.5.4 真核rDNA基因间隔区段序列分析及其应用 083
3.5.5 分子进化的概念 084
3.5.6 分子进化模型与序列分歧度计算 086
3.5.7 分子系统树的构建 088
参考文献 090

第4章 环境样品核酸的提取 093~102
4.1 DNA的提取 093
4.1.1 技术背景 093
4.1.2 常用方法介绍 094
4.1.3 不同环境样本的DNA提取 095
4.2 RNA的提取 097
4.2.1 技术背景 097
4.2.2 常用方法介绍 097
4.2.3 不同环境样本的RNA提取 099
参考文献 100

第5章 环境组学 103~137
5.1 环境宏基因组学 103
5.1.1 宏基因组学定义 104
5.1.2 宏基因组学的研究策略 105
5.1.3 宏基因组学与相关学科的联系 111
5.1.4 宏基因组学面临的挑战和发展前景 111
5.2 环境蛋白质组学 112
5.2.1 宏蛋白质组学面临的挑战和发展前景 112
5.2.2 宏蛋白质组学研究展望 117
5.3 环境微生物转录组学 119
5.3.1 转录组与转录组学 119
5.3.2 转录组的研究方法 121
5.3.3 展望 124
5.4 环境微生物代谢组学 124
5.4.1 代谢组概述 124
5.4.2 微生物代谢组学研究流程 126
5.4.3 微生物代谢组学的分析平台 129
5.4.4 数据挖掘 133
5.4.5 展望 134
参考文献 135

第6章 环境分子生物学技术 138~165
6.1 PCR技术 138
6.1.1 PCR技术的原理 138
6.1.2 PCR反应体系的组成 138
6.1.3 PCR反应过程 140
6.1.4 常用的PCR技术 140
6.1.5 PCR技术在环境领域的应用 141
6.2 分子标记技术 142
6.2.1 DNA指纹图谱技术 142
6.2.2 常见的分子标记技术及应用 144
6.2.3 分子标记技术在环境科学领域的应用前景 152
6.3 荧光标记技术 152
6.3.1 荧光原位杂交技术 153
6.3.2 实时荧光定量PCR技术 154
6.3.3 扩增子测序技术 154
6.4 基因差异表达研究技术 155
6.4.1 mRNA差别显示反转录PCR技术 155
6.4.2 GeneFishing技术 156
6.4.3 基因芯片技术 157
6.5 高通量测序技术 157
6.5.1 高通量测序技术的发展历程 157
6.5.2 常见的高通量测序技术 158
6.5.3 高通量测序技术的工作流程 160
6.5.4 高通量测序技术在生物学研究中的应用 161
6.5.5 未来发展方向与挑战 161
参考文献 162

第7章 分子生物学技术在环境中的应用 166~184
7.1 在土壤微生物研究中的应用 166
7.1.1 分子生物学技术在土壤微生物研究中的应用 166
7.1.2 系统生物学技术在土壤微生物研究中的应用 169
7.2 在水环境中的应用 170
7.2.1 分子生物学技术在水环境研究中的应用 171
7.2.2 系统生物学技术在水环境研究中的应用 173
7.3 在大气研究中的应用 174
7.3.1 大气微生物的来源及种类 174
7.3.2 气溶胶微生物的分析检测方法 175
7.4 在固废资源化中的利用 177
7.4.1 分子生物学技术在堆肥微生物研究中的应用 177
7.4.2 分子生物学技术在厌氧发酵中的应用 180
参考文献 183

第8章 微生物组数据的统计分析和可视化 185~208
8.1 微生物组数据的统计分析 185
8.1.1 扩增子序列变体（ASV）分析 185
8.1.2 群落多样性分析 185
8.2 微生物组数据统计及可视化实例 191
8.2.1 R语言执行PCA分析 191
8.2.2 R语言绘制环状热图 195
8.2.3 R语言绘制结构方程模型 198
8.2.4 R语言绘制网络图 201
8.2.5 R语言进行随机森林分析 204
参考文献 207