植物基因工程

容简介《植物基因工程》是融汇了近代植物基因工程新理论、新技术及新成果编写而成的系统论述植物基因工程原理与技术的“十二五”高等院校统编教材。《植物基因工程》对第一版进行了较大的改动，共设八篇46章，新增了“植物基因变异分子生物学”、“植物质体基因转化系统”及“外源基因在转基因植物中的表达调控”等共20余章，最后还增加了第八篇生物信息学与植物基因工程，新增内容为《植物基因工程》的三分之二以上。同时，《植物基因工程》引入了许多最新的图表及近三年的新文献，力求图文并茂，内容丰富，既具有较高的专业水平，又深入浅出，使《植物基因工程》具有多种功能。

目录

前言

绪论植物基因工程概述1
1植物基因工程的定义1
2植物基因工程的研究发展历史2
21植物基因工程理论形成期2
22植物基因工程的问世期3
23植物基因工程的发展期4
3植物基因工程的理论基础及技术路线4
31理论基础4
32植物基因工程的技术基础5
33植物基因工程的技术路线5
4植物基因工程研究的内容6
41植物基因工程的基础理论研究6
42植物基因工程的应用研究6
5植物基因工程的发展前景7
复习题8
名词解释8
问题8


第一篇植物基因分子生物学


第1章植物基因组的结构功能及特点10
1植物基因组与基因组学的基本概念10
11植物基因组的定义10
12基因组学的概念10
2植物基因组的结构特点11
21植物基因组的大小与C值复杂性11
22植物基因组的简单序列11
23植物基因组的重复序列11
24植物基因组的多态性13
25植物基因组的密码偏爱性13
3植物细胞三套基因组的结构功能14
31植物细胞核基因组的结构特点14
32植物线粒体基因组的结构特点14
33植物叶绿体基因组的结构特点15
34植物细胞三套基因组的结构功能比较15
4植物细胞三套基因组的遗传关系16
41三套基因组的混源DNA16
42叶绿体中蛋白质的基因编码及核质调控16
43线粒体中蛋白质的基因编码及核质调控17
44植物细胞三套基因组之间的相互调控17
复习题18
名词解释18
问题18
第2章植物基因的分子结构功能及特点19
1植物细胞核基因的分子结构功能及特点19
11植物细胞核基因的基本结构19
12植物细胞核基因的分子结构特点19
13植物细胞核基因的功能及类型22
2植物叶绿体基因的分子结构功能及特点22
21叶绿体基因的基本结构22
22叶绿体基因的分子结构特点22
23叶绿体基因表达调控特点23
3植物线粒体基因的分子结构功能及特点23
31线粒体基因分子结构特点23
32线粒体基因的表达调控特点24
4植物核基因、叶绿体基因和线粒体基因结构功能的比较24
复习题25
名词解释25
问题25
第3章植物基因的表达调控特点26
1植物基因表达在染色质水平上的调控特点26
11植物染色质MAR的调控26
12DNaseⅠ超敏位点的调控27
13DNA甲基化对基因表达的调控27
2植物基因表达在转录水平的调控特点27
21转录因子调控27
22增强子、沉默子及Kozak序列调控28
3植物基因转录后水平的调控特点28
31选择性剪接28
32小分子RNA的调控特点28
4植物基因翻译水平的调控特点29
41调控因子的磷酸化和脱磷酸化调节30
42前导序列调控30
43移码和选读30
5翻译后水平调控特点30
51多肽链折叠调控30
52肽链的修饰调控30
53蛋白质的降解31
复习题32
名词解释32
问题32
第4章植物基因变异分子生物学33
1植物基因组变异33
11染色体组的倍性变异33
12同源染色体配对错误性变异33
13有性杂交基因重组变异33
2植物基因变异33
21DNA损伤33
22基因突变35
3植物DNA损伤、突变及修复重组36
31直接修复36
32切除修复36
33错配修复36
34双链断裂修复37
35跨损伤DNA合成37
4植物基因变异的生物学效应及其应用37
41性状改良37
42新品种培育38
5植物转基因与基因变异的同理性分析38
复习题38
名词解释38
问题38
部分近期参考文献39




第二篇植物基因工程的目的基因


第5章抗植物虫害基因及其应用42
1微生物来源的抗虫基因及其应用42
11bt基因42
12胆固醇氧化酶基因44
13营养杀虫蛋白基因44
14其他微生物来源的抗虫基因44
2植物来源的抗虫基因及其应用45
21蛋白酶抑制剂基因45
22植物凝集素基因46
23淀粉酶抑制剂基因47
24系统肽基因47
25其他植物来源的抗虫基因47
3动物来源的抗虫基因及其应用48
31昆虫特异性神经毒素基因48
32其他动物来源的抗虫基因48
4非蛋白质类杀虫剂调控基因48
5抗虫基因的互补和协同作用49
复习题49
名词解释49
问题49
第6章抗植物病毒基因及其应用50
1病毒基因及其应用50
11病毒基因介导的抗性机制50
12cp基因及其应用50
13非病毒结构基因及其应用52
14缺陷干扰RNA53
15病毒卫星RNA53
16核酶基因53
2植物体内的抗病毒基因及其应用54
21病程相关蛋白基因54
22核糖体失活蛋白基因54
23其他植物内源基因55
3干扰素基因及其应用55
31干扰素的抗病毒原理56
32干扰素基因的应用56
4抗体基因及其应用56
41抗体基因的抗病毒原理56
42抗体基因在植物中的应用56
复习题57
名词解释57
问题57
第7章抗植物真菌病害基因及其应用58
1抗菌物质相关基因及其应用58
11植物抗毒素（植保素）基因及其应用58
12核糖体失活蛋白基因及应用58
13多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因及其应用59
2病程相关蛋白基因及其应用59
21病程相关蛋白种类59
22病程相关蛋白基因及其应用59
3植物抗真菌病R基因及其应用62
31植物抗真菌病R基因的作用机理62
32植物抗真菌病R基因功能及应用策略63
33植物抗真菌病R基因及其应用63
4植物系统获得性抗性的抗病基因及其应用64
41SAR的作用机制64
42SAR的诱导基因64
复习题66
名词解释66
问题66
第8章抗植物细菌病害基因及其应用67
1病原菌自身的抗性基因及其应用67
11作用原理67
12oct基因和tta基因及其应用67
2抗菌肽基因及其应用67
21抗菌肽的分子结构及其抗菌谱67
22抗菌肽的杀菌机制68
23抗菌肽基因的应用68
3防御素基因及其应用68
31防御素的结构与功能68
32防御素np1基因及其应用69
33美洲商陆Paafp基因及其应用69
4溶菌酶基因及其应用69
5病原相关蛋白基因及其应用69
51PR蛋白的基本结构和功能69
52番茄pto基因的结构与功能70
53番茄ptil基因的结构与功能70
6植物保卫素合成酶基因及其应用70
61化合物保卫素的功能及其合成酶基因70
62活性氧的抗菌功能及其调控基因70
7类甜蛋白基因及其应用71
71类甜蛋白的成分和结构71
72TLP的作用机制和应用71
73tho基因的结构与功能71
复习题71
名词解释71
问题71
第9章抗非生物胁迫基因及其应用72
1耐除草剂基因及其应用72
11抗EPSPS抑制剂基因72
12抗ALS抑制剂基因73
13草铵膦乙酰转移酶基因73
2抗非生物逆境基因及其应用73
21渗透调节物质合成酶基因及其应用73
22抗氧化保护酶基因及其应用74
23LEA蛋白基因及其应用75
24抗逆相关转录因子基因及其应用75
25信号因子及其应用77
3抗寒基因及其应用78
31抗冻蛋白基因78
32提高生物膜流动性的蛋白质基因79
33环境因素诱导表达的植物抗寒相关基因79
4耐瘠薄基因及其应用80
41耐低磷候选基因及其应用80
42耐低钾候选基因及其应用81
复习题81
名词解释81
问题81
第10章影响作物产量、品质的基因及其应用82
1影响作物产量的基因及其应用82
11植物光合作用机制及提高作物产量的设想82
12影响作物光合作用的基因及其应用82
13植物产量形成的相关基因84
2影响作物品质的基因及其应用85
21谷物种子贮藏蛋白基因及其应用85
22影响淀粉品质的基因及其应用86
3调控果实成熟基因及其应用87
31多聚半乳糖醛酸酶87
32果胶酯酶87
33果胶裂解酶88
34纤维素酶88
35脂氧合酶88
36乙烯合成相关酶类88
4改良脂肪酸组成的基因及其应用88
41植物饱和脂肪酸合成途径及其改造88
42植物不饱和脂肪酸的合成途径及其改造90
43三酰甘油组装酶及其改造90
44影响种子含油量的调控因子90
5植物甜味蛋白及其应用90
51甜味蛋白的基因工程90
52环化糊精糖苷转移酶基因及其应用91
复习题91
问题91
第11章调控植物生长发育的基因及其应用92
1植物激素基因对植物生长发育的调控及其应用92
11生长素相关基因92
12细胞分裂素基因93
13赤霉素基因93
2光信号转导相关基因对植物形态建成的调控及其应用94
21光受体基因对形态建成的调控94
22cop1基因及其对光形态建成的负调控95
23hy5基因及其对光形态建成的正调控95
3调控胚胎发育及体细胞再生的基因及应用95
31调控胚胎发育的基因95
32胚胎发育基因在体细胞再生中的应用96
4调控叶片发育、衰老的基因及其应用96
41调控叶片发育的基因96
42调控叶片衰老的基因97
5调控植物花发育、衰老的基因及应用98
51调控植物花发育的基因98
52调控植物花衰老的基因及其应用99
6植物雄性不育基因及其应用99
61创建植物雄性不育的基因99
62雄性不育保持及恢复相关基因100
复习题101
名词解释101
问题101
第12章植物生物产品基因工程102
1植物基因工程生物反应器102
11植物基因工程生物反应器的优点102
12植物基因工程产品的表达定位102
2酶合成植物基因工程103
3脂肪合成植物基因工程104
31不饱和脂肪酸的基因调控104
32饱和脂肪酸的基因调控104
4淀粉合成植物基因工程105
41催化淀粉合成的酶及其基因105
42改造或生产特定结构淀粉的基因106
5可降解塑料(PHA)合成植物基因工程107
51生物可降解塑料PHB的结构功能107
52PHA的生物合成及其基因调控108
53利用转基因植物生产PHA的策略108
复习题109
问题109
第13章植物医药基因工程及其应用110
1植物医药基因工程概述110
11植物医药基因工程的发现110
12转基因植物生产药物的优点110
13植物医药基因工程宿主植物的选择110
14重组蛋白在细胞中的定位111
2植物抗体基因工程及相关基因112
21抗体及其基因的结构与功能112
22抗体在转基因植物中的表达113
23植物抗体的应用前景113
24植物抗体存在的问题及研究方向113
3植物疫苗基因工程及相关基因114
31植物疫苗基因工程目的基因的选择114
32植物疫苗基因工程的研究进展及应用前景114
33植物疫苗基因工程存在的问题及策略116
4转基因植物生产药用蛋白多肽117
5植物医药基因工程研究展望117
复习题118
名词解释118
问题119
部分近期参考文献120



第三篇目的基因分离克隆



第14章基因序列同源性克隆目的基因124
1基因序列同源性克隆的原理124
11基因序列同源性克隆的种类124
12基因序列同源性克隆的原理124
2基因序列同源性克隆的程序124
21简并引物设计125
22克隆基因片段序列及同源性分析126
3目的基因全长克隆126
31cDNA末端的快速克隆（RACE技术）126
32染色体步移（chromosomewalking）技术129
4基因序列同源性克隆的评述130
复习题130
名词解释130
问题130
第15章基因芯片技术克隆目的基因131
1基因芯片概述131
11基因芯片的定义131
12基因芯片的特点131
2利用基因芯片技术分离目的基因131
21基因芯片技术分离目的基因的原理131
22基因芯片技术分离目的基因的操作流程132
23基因芯片技术在分离目的基因中的应用134
3基因芯片技术的其他应用135
31基因表达分析135
32大规模测序135
33突变体和多态性检测135
34基因文库作图135
35转基因产品检测135
36基因芯片技术的评价及发展前景135
复习题135
名词解释135
问题135
第16章基因文库技术136
1基因文库概述136
2基因文库的类别136
21基因组文库和cDNA文库136
22克隆文库及表达文库136
23不同载体的基因文库137
3植物核基因组文库构建137
31DNA片段的产生和制备137
32构建基因文库的载体138
33应用λ噬菌体载体构建基因组文库138
4植物cDNA文库构建138
41mRNA的制备138
42cDNA的合成138
43cDNA与载体的连接139
5人工染色体文库构建140
51人工染色体文库简介140
52酵母人工染色体(YAC)文库140
53细菌人工染色体(BAC)文库141
54可转化人工染色体（TAC）文库142
6基因文库筛选方法142
61核酸杂交法142
62免疫学检测法143
63同胞选择法143
64PCR筛选法143
7问题与展望143
复习题144
名词解释144
问题144
第17章差异表达基因的分离技术145
1mRNA差异显示技术145
11mRNA差异显示技术的基本原理145
12mRNA差异显示技术分离差异表达基因的基本程序146
13mRNA差异显示技术的优点及局限性146
14mRNA差异显示技术的改进147
15mRNA差异显示实验中的注意事项149
2实时荧光定量PCR技术分离目的基因150
3RACE技术克隆全长目的基因150
4基因表达系列分析技术（SAGE）分离目的基因150
41SAGE的原理150
42SAGE操作程序150
43SAGE的特点分析及应用151
5差减杂交（SH）与抑制性差减杂交（SSH）技术分离目的基因151
51SSH的基本原理152
52SSH的操作程序152
53SSH的优点分析153
54SSH在基因克隆中的应用前景153
复习题153
名词解释153
问题153
第18章插入突变技术分离克隆目的基因154
1插入失活筛选重组体154
11根据载体表型特征选择重组体154
12根据插入序列的表型特征筛选重组体155
2插入接头突变分离克隆目的基因155
21基本原理155
22具体操作155
3TDNA标签法分离克隆目的基因156
31基本原理156
32操作及应用156
4转座子诱变分离克隆目的基因157
41转座子的基本概念157
42转座子的分类和结构特征157
43转座机制158
44转座子的应用159
5插入突变的其他应用162
复习题162
名词解释162
问题162
第19章图位克隆分离目的基因163
1图位克隆的基本原理163
2图位克隆的基本程序163
3图位克隆的主要技术环节163
31目的基因遗传作图群体的构建163
32筛选与目标基因连锁的分子标记164
33目的基因区域的精细定位和作图166
34目的基因克隆167
35目的基因的鉴定168
4图位克隆的研究进展168
复习题169
名词解释169
问题169
第20章酵母双杂交系统分离克隆目的基因170
1酵母双杂交系统的基本原理170
2酵母双杂交系统的内容171
21酵母双杂交的组成171
22酵母双杂交的实验模式171
23酵母双杂交体系的寄主菌与质粒载体171
3酵母双杂交系统的特点分析172
31双杂交系统优点172
32酵母双杂交系统应用的局限性和存在的主要问题173
33酵母双杂交系统的改进174
4酵母双杂交系统的功能及其新技术175
41筛选与已知蛋白特异作用的成分175
42确定两个已知有生理作用的蛋白间的作用位点或结构域176
43酵母单杂交系统176
44反向双杂交技术176
45酵母三杂交系统176
5酵母双杂交系统的应用177
复习题178
名词解释178
问题178


第21章功能蛋白组技术分离目的基因179
1功能蛋白组技术概述179
2蛋白质双向电泳技术180
21双向电泳原理180
22用于功能蛋白组研究的双向电泳系统180
23蛋白质双向电泳技术181
3功能蛋白氨基酸序列分析183
31概述183
32蛋白质指纹质谱分析183
4功能蛋白基因分离184
41聚合酶链式反应技术分离目的基因184
42核酸杂交筛选法分离目的基因185
43免疫学筛选法分离目的基因185
复习题187
名词解释187
问题187
第22章基因分离克隆的新技术与选择策略188
1基因分离克隆的新技术188
11EST序列标签法分离克隆目的基因188
12EST表达标签法的原理188
13EST表达标签法的思路188
14EST表达标签法在植物研究中的应用189
2代表性差异分析(RDA)189
21gDNARDA190
22cDNARDA190
23cDNARDA在植物基因分离克隆中的
应用191
3TADSH技术191
31TADSH的基本原理191
32TADSH方法操作程序191
33TADSH方法特点191
4cDNADS技术(cDNA直选法)192
41cDNADS的基本原理与内容192
42cDNA直选法的操作程序192
43cDNADS方法的影响因素192
44cDNA直选法的应用及研究进展193
5cDNAAFLP与cDNARAPD技术193
51cDNAAFLP193
52cDNARAPD194
6基因鉴定集成法194
61IPGI技术的基本原理194
62IPGI的实验步骤194
63IPGI技术的优点195
64基因鉴定集成法的应用前景195
7目的基因分离克隆方法的评述与选择策略195
71植物目的基因分离克隆新方法评述195
72植物目的基因分离克隆方法的选择策略197
复习题198
名词解释198
问题198
部分近期参考文献199



第四篇植物基因工程载体及其构建


第23章植物基因工程载体202
1植物基因工程载体概述202
2植物基因工程载体命名规则及种类202
21植物基因工程载体的命名规则202
22植物基因工程载体的种类及特性202
3载体的基本结构203
4RNA干扰表达载体204
41RNAi的分子机制204
42植物RNAi的特点205
43RNAi载体的设计及构建205
44RNA干扰的研究与应用展望206
5植物基因工程常用的质粒载体207
51植物基因工程常用的克隆载体207
52植物基因工程常用的表达载体209
6植物基因工程载体改进和优化210
61改进和优化启动子210
62增强翻译效率210
63消除位置效应210
64使用定位信号210
65利用内含子增强基因表达210
复习题211
名词解释211
问题211
第24章植物基因工程载体的标记基因和报告基因212
1标记基因212
11标记基因概述及环境安全212
12标记基因的分类212
13常用的选择标记基因214
14转基因植物中选择标记基因的消除215
2报告基因218
21报告基因概述218
22氯霉素乙酰转移酶基因(cat)218
23荧光素酶基因(luc)218
24绿色荧光蛋白基因(gfp)219
25β葡萄糖醛酸糖苷酸酶基因(gus)219
3标记基因和报告基因的选择策略219
复习题219
名词解释219
问题219
第25章Ti质粒载体及其构建220
1Ti质粒载体的结构与功能220
11TDNA区域的基因结构与功能220
12Vir区操纵子的基因结构与功能221
2Ti质粒基因在转化中的调控作用222
21单链TDNA的加工222
22T链复合体的形成223
23T链复合体的转运223
24T复合体靶向植物细胞核224
25农杆菌染色体基因对TDNA转移的调控224
3Ti质粒的改造及载体构建224
31双元载体系统225
32载体卡盒225
4双元质粒Ti载体的新技术225
41双元Ti载体结构的优化226
42双元Ti载体的发展227
43双元Ti载体应用的展望230
复习题230
名词解释230
问题230
第26章Ri质粒载体及其构建231
1Ri质粒载体的结构与功能231
11Ri质粒的酶切图谱231
12Ri质粒与Ti质粒的同源性232
13Vir区的基因结构与功能232
2Ri质粒T区的基因结构与功能232
21农杆碱型Ri质粒TDNA区特点与功能232
22甘露碱型和黄瓜碱型TDNA区特点234
23RiTDNA在转化体的整合机制234
3RiTDNA微型质粒的构建235
复习题235
名词解释235
问题235
第27章植物病毒载体及构建236
1植物病毒载体概述236
11植物病毒载体特点236
12植物病毒载体分类236
2植物病毒载体的构建241
21基因替代置换241
22基因插入242
23融合抗原242
24基因互补242
3病毒载体的应用及评价243
31植物病毒载体表达系统在植物基因工程中的应用243
32植物病毒诱导的基因沉默系统(VIGS)在植物功能基因组研究中的应用244
复习题246
名词解释246
问题246
部分近期参考文献247


第五篇目的基因转化


第28章植物基因转化受体系统的建立250
1植物基因转化受体系统的条件250
11高效稳定的再生能力250
12较高的遗传稳定性250
13具有稳定的外植体来源251
14对选择性抗生素敏感251
15对农杆菌侵染有敏感性251
2植物组织培养转化受体系统251
21植物组织培养转化受体系统的种类及其特性251
22植物组织培养转化受体系统建立的程序253
23植物组织培养转化受体系统建立的常见问题255
3植物非组织培养受体系统258
31植物生殖细胞受体系统258
32植物种子受体系统259
33植物茎尖分生细胞受体系统259
34植物质体受体系统259
复习题259
名词解释259
问题259



第29章根癌农杆菌Ti质粒基因转化260
1根癌农杆菌的生物学特性260
11根癌农杆菌的形态结构、生活习性及寄主范围260
12根癌农杆菌的分类及鉴定260
13根癌农杆菌的遗传宿主及内共生原理260
14根癌农杆菌附着植物细胞的机制261
2根癌农杆菌侵染植物细胞的化学机制261
21根癌农杆菌的趋化性261
22根癌农杆菌侵染的诱导物及作用机制261
23冠瘿碱的化学特性及功能264
3根癌农杆菌的侵染能力及其特性266
31转化中常用的根癌农杆菌菌系及菌株266
32影响农杆菌侵染能力的内在因素267
33根癌农杆菌的侵染能力差异及植物的敏感反应268
4根癌农杆菌转化程序及操作原理268
41根癌农杆菌转化程序269
42根癌农杆菌的培养、纯化、保存及工程菌液制备269
43Vir区基因活化诱导物的使用270
44外植体的选择271
45外植体的预培养、接种及与农杆菌的共培养272
46外植体脱菌及选择培养273
5根癌农杆菌转化方法274
51整体植株接种共感染法274
52叶盘转化法275
6根癌农杆菌转化系统的评述276
复习题277
名词解释277
问题277
第30章发根农杆菌Ri质粒基因转化278
1发根农杆菌的生物学特性278
11发根农杆菌的宿主及转化体的特性278
12发根农杆菌的分类及命名279
13毛状根是单细胞克隆体279
14发根农杆菌的冠瘿碱合成280
2发根农杆菌基因转化策略280
21共整合载体转化280
22双元载体转化280
23Ri质粒与Ti质粒的相容性280
3发根农杆菌基因转化的方法及操作原理280
31转化方法281
32毛状根的培养281
4发根农杆菌基因转化的影响因素281
41发根农杆菌种类之间侵染能力的差异281
42发根农杆菌Vir区基因的影响282
43发根农杆菌染色体基因的影响282
44宿主对发根农杆菌侵染的敏感性282
5发根农杆菌转化的应用282
51促进生根282
52增强抗逆性282
53次生代谢产物生产282
复习题283
名词解释283
问题283
第31章植物病毒载体介导基因转化284
1植物病毒的生物学特性284
11植物病毒的种类及其特性284
12植物病毒的形态结构285
2植物病毒介导基因转化的原理286

21植物病毒的侵染机制286
22病毒在植物细胞内的装配286
3植物病毒介导基因转化的程序287
31病毒载体转化系统的基本条件287
32病毒载体转化系统的选择策略287
33病毒载体转化的方法288
4病毒载体与质粒载体转化系统的比较288
41病毒载体与质粒载体转化系统的异同288
42病毒载体的缺点288
5病毒载体转化系统的应用潜力288
复习题289
名词解释289
问答题289
第32章DNA直接导入法基因转化290
1化学诱导DNA直接转化290
11PEG介导基因转化290
12脂质体介导基因转化292
2物理法诱导DNA直接转化293
21电激法介导基因转化293
22超声波介导基因转化294
23显微注射介导基因转化295
24激光微束介导基因转化296
25基因枪法介导基因转化297
26低能离子束介导植物基因转化301
复习题302
名词解释302
问题302
第33章植物种质系统介导基因转化303
1花粉管通道法介导基因转化303
11花粉管通道法的提出303
12花粉管导入的原理303
13花粉管通道法的操作程序304
14对花粉管通道法的技术评价304
2花粉粒介导基因转化305
21花粉粒介导基因转化的原理305
22花粉粒介导基因转化的操作程序305
23花粉粒基因转化的优点及问题306
24花粉粒基因转化的应用306
3生殖细胞浸泡法介导基因转化306
31浸泡转化法的原理306
32浸泡转化法程序307
33浸泡转化法的技术评价307
4胚囊、子房注射法介导基因转化308
41胚囊、子房注射法的原理308
42胚囊、子房注射法的操作程序308
43胚囊、子房注射法的评述308
5萌发种子基因转化309
51萌发种子基因转化的原理309
52萌发种子胚基因转化方法309
53萌发种子基因转化的优缺点309
54萌发种子基因转化的应用前景309
复习题309
名词解释309
问题309
第34章植物质体基因转化系统310
1植物质体基因转化系统概述310
11植物质体系统的定义310
12植物质体基因转化的研究历史310
13植物质体基因转化系统的优越性310
2叶绿体基因转化及原理311
21叶绿体基因组结构特点311
22叶绿体的转化方法及原理311
23叶绿体基因转化载体的特性311
24外源基因在叶绿体基因组的整合原理312
3外源基因在叶绿体基因组的表达313
4转化外源基因在叶绿体基因组的同质化途径314
4116SrRNA突变型细胞途径314
42利用筛选标记基因途径314
43利用花粉管导入途径314
5标记基因的选择及删除314
51选择筛选标记基因314
52筛选标记基因的删除315
6叶绿体基因工程的应用315
61提高光合效率315
62改良作物特性316
63生产药物及工业生物产品316
7存在问题及展望316
71转化效率低316
72叶绿体同质化困难317
73展望317
复习题317
名词解释317
问题317
部分近期参考文献317


第六篇转基因植物的检测


第35章标记及报告基因的表达检测320
1抗生素抗性基因检测320
11β葡萄糖苷酸酶基因gus的检测320
12氯霉素乙酰转移酶基因cat的检测322
13nptⅡ基因的检测323
2抗除草剂基因检测324
21pat基因的检测原理324
22检测方法325
3生化代谢基因检测325
31冠瘿碱合成酶基因的检测325
32萤光素酶基因的检测325
33二氢叶酸还原酶基因的检测326
4生物安全性标记基因检测326
41磷酸甘露糖异构酶基因(pmi)的检测326
42木糖异构酶基因(xyla)检测327
43甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的测定327
44绿色荧光蛋白基因gfp的检测328
复习题328
名词解释328
问题328

第36章外源基因整合检测329
1外源基因整合的Southern杂交鉴定329
11植物DNA提取329
12杂交探针的制备330
13Southern印迹杂交332
14Southern印迹杂交结果分析335
2整合外源基因拷贝数的IPCR检测337
21IPCR的原理337
22IPCR技术要点337
3整合外源基因实时荧光定量PCR检测337
31实时荧光定量PCR概述337
32实时荧光定量PCR的基本概念338
33实时荧光定量PCR的化学原理338
34应用SYBRGreenⅠ法进行基因整合检测(绝对定量分析)340
4整合外源基因的原位杂交340
41染色体DNA原位杂交原理341
42染色体DNA原位杂交方法341
复习题341
名词解释341
问题341
第37章外源基因的表达检测342
1外源基因转录的Northern杂交检测342
11植物RNA提取342
12探针制备344
13Northern斑点杂交344
14Northern印迹杂交344
2外源基因表达的RTPCR检测345
21原理345
22RTPCR反应程序345
3外源基因表达蛋白的检测345
31ELISA检测345
32免疫荧光技术检测346
4表达蛋白的含量测定346
5Western杂交检测347
51Western杂交原理347
52Western杂交程序347
53Western印迹实验设计348
6外源基因表达的原位杂交检测348
61组织细胞mRNA原位杂交348
62外源基因表达蛋白的组织细胞免疫定位349
63组织印迹的Northern及Western杂交349
复习题350
名词解释350
问题350
第38章转基因植物的生物学特性检测351
1转基因植株外源基因纯合和嵌合性检测351
11转基因植株外源基因纯合体检测351
12转基因植株嵌合体检测355
2转基因植物遗传多样性检测355
21RFLP检测分析原理355
22RAPD检测分析原理356
23SSR标记分析转基因植株的遗传多样性356
3转基因植株的目的性状检测358
31生理生化检测转基因植物的目的性状指标358
32转基因植物目的性状的生物学鉴定358
4转基因植物稳定性检测359
复习题359
名词解释359
问题359
部分近期参考文献360

第七篇转基因植物的遗传特性及其安全性


第39章外源DNA在转基因植物中的整合特性362
1外源DNA的整合特点362
11外源DNA整合的随机性362
12外源DNA整合的规律性362
13农杆菌介导法的整合特点363
14基因枪法的整合特点363
15花粉管通道法的整合特点364
2外源DNA的整合机制364
21TDNA整合的机制364
22直接导入法外源DNA整合的分子机制365
3外源DNA的整合方式及结构变化367
31外源DNA的整合方式367
32转化后外源DNA的结构变化368
4外源DNA整合的效应369
41位置效应369
42重组效应369
43转基因拷贝数的效应(剂量效应)370
44转基因沉默370
5外源基因的删除370
51共转化法370
52转座子法370
53位点特异性重组法371
54染色体内同源重组法372
55几种方法的比较和评价372
6提高外源DNA有效整合的技术372
61定点重组转基因技术简介372
62定点重组转基因技术的主要类型372
63位点特异性重组的作用机制373
64位点特异性重组的应用373
复习题374
名词解释374
问题374
第40章外源基因在转基因植物中的表达特性375
1外源基因的瞬时表达375
11瞬时表达的过程375
12瞬时表达的机制375
13植物瞬时表达的技术376
14瞬时表达的应用376
2外源基因的稳定表达377
21外源基因稳定表达的特点377
22外源基因稳定表达的类型377
3同源性和异源性外源基因的表达378
31同源性外源基因的表达378
32异源性外源基因的表达379
4外源基因的沉默379
41转基因沉默的表现379
42转基因沉默的机制379
5外源基因的整合方式对其表达的影响381
51外源基因的整合位置381
52外源基因的拷贝数381
6优化外源基因表达的策略381
61启动子的合理选择381
62目的基因的修饰382
63信号肽序列的利用382
64特殊序列的恰当使用382
65利用优良的转化方法和重组系统383
复习题383
名词解释383
问题383
第41章外源基因的遗传特性及其利用384
1外源基因的遗传规律384
11孟德尔式遗传384
12非孟德尔式遗传385
2外源基因的遗传稳定性387
21转基因在转化细胞中的稳定性387
22转基因在遗传传递中的稳定性387
23转基因植株的倍性变化388
24沉默转基因的遗传稳定性388
3影响外源基因遗传特性的因素388
31环境条件388
32转化方法389
4转基因材料在遗传育种中的应用389
41转基因材料在遗传学研究中的利用389
42转基因材料的育种利用390
43转基因材料的基因聚合利用方法392
44快速利用转基因材料的技术392
复习题393
名词解释393
问题393
第42章转基因植物的安全性394
1转基因生物安全性概述394
11生物安全的定义394
12转基因生物的安全性评价394
13转基因生物安全等级的划分395
2转基因植物的基因元件安全性395
21目的基因的安全性395
22标记基因的安全性395
23调控元件的安全性396
24载体骨架序列的安全性396
3转基因植物的环境安全性396
31生存竞争能力396
32基因漂移的环境影响397
33转基因植物的功能效率评价397
34对生物多样性的影响397
35产业化后的环境监测与风险管理398
4转基因植物的食品安全性398
41转基因食品安全398
42转基因植物食品安全性的评价内容398
5转基因生物安全管理399
51国外转基因生物安全管理399
52我国转基因生物安全管理399
6转基因生物安全的风险交流400
61风险交流的定义400
62风险评估、风险管理和风险交流之间的关系400
7转基因生物安全事件澄清401
71Pusztai事件401
72大斑蝶事件401
73转基因玉米品种对大鼠肾脏和肝脏毒性事件401
复习题401
名词解释401
问题401
部分近期参考文献401



第八篇生物信息学与植物基因工程


第43章生物信息学概述406
1什么是生物信息学？406
11生物信息学概念406
12生物信息学的研究内容406
2生物信息学发展简史408
3生物分子数据库408
31基因组数据库409
32功能数据库409
4生物信息学在植物基因工程中的应用410
41生物信息学在基因信息挖掘中的应用410
42生物信息学在基因克隆中的应用410
43生物信息学在转基因植物表达分析中的应用411
44生物信息学在整合外源基因结构功能分析中的应用411
复习题411
问题411
第44章生物信息学与基因结构功能分析412
1序列同源性分析412
11序列比对412
12进化树分析413
2基因完整性分析414
3基因结构域分析414
4启动子分析414
41在线搜索的方法415
42本地运行方法415
复习题416
问题416
第45章生物信息学与植物基因分离克隆417
1植物基因组与基因信息获取417
11TAIR库资源的获取417
12GenBank库资源的获取417
2分子标记和基因组数据分析418
21基因表达数据分析与候选基因筛选418
22基因芯片数据分析418
23Nextgenerationsequencing(NGS)数据分析419
3基因克隆中的生物信息学方法421
31PCR引物设计方法421
32电子克隆基因422
复习题424
问题424
第46章生物信息学与蛋白质结构功能分析425
1蛋白质结构数据库425
11PROSITE425
12PDB425
13SCOP425
14CATH425
15PIR和PSD426
16SWISSPROT426
17COG426
2蛋白质结构预测426
21蛋白质二级结构预测的方法及软件426
22蛋白质三级结构预测的方法及软件427
3蛋白质功能预测428
31蛋白质功能预测方法428
32蛋白质结构与功能关系数据库428
复习题429
问题429
部分近期参考文献430
植物基因工程中英文名词对照431