简介 植物生物技术为生物系统的操作提供了前所未有的机会，它已经成为植物科学中令人瞩目的领域。本书是一本生物技术课程的教材，可供不同年级的本科生和研究生使用。本书涵盖了植物组织培养的全部重要知识，即营养介质、微繁殖、器官培养、细胞悬浮培养、单倍体培养、原生质的分离与融合、次生代谢产物、体细胞克隆变异和冷藏。同时为了更好地理解DNA重组技术，作者在修订版中增加了一些章节，内容包括遗传材料、DNA在基因组中的结构和DNA重组所涉及的基本技术。DNA重组技术涵盖了不同的内容，包括基因克隆、植物基因分离、转座子和基因标记、体外诱变、PCR、分子标记、分子标记辅助选择、转基因技术、基因组学和生物信息学。其中基因克隆分为三章进行介绍，其中一章对酶进行了介绍，另一章对载体进行了介绍，还有一章介绍了cDNA和基因组克隆以及克隆DNA的序列分析。本书中基因组学包括功能基因组学、结构基因组学、蛋白质组学、不同生物的测序情况和DNA芯片技术。书中的各项技术的实验操作，都给出了具体步骤。关于生物技术的应用，作者在通过转基因对作物进行改良的部分进行了讨论，同时，还对生物技术对作物改良的影响作了综述。对各种形式的知识产权，例如植物育种者权利、生物多样性以及一些专利的例子在知识产权一章中进行了介绍。 目录第1篇 植物组织培养1第1章 绪论3 11 植物繁育的新技术3 12 生物技术的起源4 13 生物技术的发展史4第2章 组织培养室的组建9 21 清洗工作区9 22 普通实验室和培养介质准备区9 23 材料转化工作区10 24 材料培养工作区10 25 光强单位11 26 温室11 27 实验室和工作人员的安全11第3章 营养培养基12 31 器材和设备12 32 溶液配制所用的单位12 33 培养基组成成分13331 无机营养14332 碳源和能源15333 维生素15334 生长调节剂15335 有机添加物16336 胶凝剂17337 pH17 34 培养基配制的一般实验方案18 课外阅读20第4章 灭菌技术21 41 无菌培养基、容器和小器件的准备21411 蒸汽灭菌21412 干燥灭菌22413 过滤灭菌22414 紫外线灭菌22 42 无菌条件的保持23421 酒精灭菌23422 火焰灭菌23 43 外植体的化学消毒23 44 实验方案24441 种子消毒24442 芽、叶片、茎、根等组织的消毒24443 未成熟胚、胚珠和花药培养中 组织的消毒24 课外阅读25第5章 培养类型26 51 细胞分化26 52 器官分化27 53 培养类型27531 种子培养27532 胚胎培养28533 胚胎培养的应用29534 愈伤组织培养30535 器官培养31536 珠心培养及其应用31537 胚乳培养及其应用32 54 细胞培养33 55 原生质体培养34 56 实验程序34561 种子萌发（烟草）34562 胚培养（谷类作物：小麦、 玉米、大麦和水稻等）34563 胚培养（豆类作物：绿豆、 黑豆、菜豆和大豆等）35564 愈伤组织的诱导（烟草）35565 愈伤组织的诱导（谷类作 物：小麦、水稻、玉米 和大麦等）35 课外阅读36第6章 微繁殖37 61 腋芽繁殖方法38611 分生组织和嫩枝顶端培养38612 芽培养40613 器官发生42614 通过愈伤组织的器官发生42615 不定器官的直接形成44 62 胚胎发生44 63 微繁殖的研究进展47 64 与微繁殖有关的一些问题48 65 实验方案49651 马铃薯分裂组织和节点的 培养（Solanum tuberosum） 49652 腋芽的增殖（草莓： Fragaria chiloensis） 49653 器官发生：不定芽的形成50654 通过愈伤形成的器官分化（烟草）50655 通过愈伤形成的器官分化（谷 类：小麦，大麦，玉米，水 稻等）50656 器官形成（胡萝卜）51 课外阅读52第7章 细胞悬浮培养与次生代谢物53 71 悬浮培养的类型54711 分批培养54712 连续培养55713 半连续培养55 72 生长的测定55 73 悬浮培养细胞的同步化56 74 单细胞培养技术：BERGMANN 细胞平板培养技术57 75 应用57 76 次生代谢物的生产58761 形态和化学分化59762 有利于次生代谢物形成的培 养基成分59763 生长生产模式60764 环境因子61765 产生大量有用代谢物的细胞 系的选择61766 产物分析62 77 应用62 78 次生代谢化合物生产有关的问题63 79 细胞固定体系63791 固定细胞的多聚体64792 产品释放65 710 生物转化65 711 方法667111 细胞悬浮培养方法（烟草）667112 细胞悬浮培养方法（谷类： 小麦、水稻、玉米、大麦等）67 课外阅读67第8章 单倍体的离体培养生产68 81 雄核发育方法68811 花药培养69812 小孢子培养69813 影响雄核发育的因素70814 雄核发育过程72815 倍数性水平和染色体加倍72816 二倍化73 82 单倍体的意义和应用73 83 问题75 84 雌核发育单倍体76 85 影响单雌生殖的因素76 86 谷类单倍体生产的染色体丢失技 术（大麦和小麦）77 87 谷类（水稻、大麦、小麦等）的 花药培养方法78 课外阅读79第9章 原生质体的游离与融合80 91 原生质体游离80911 机械法80912 酶法80 92 原生质体发育85921 细胞壁形成85922 生长、分裂和植株再生85 93 体细胞杂交85931 原生质体融合86932 杂种细胞的鉴定和选择88933 体细胞杂种的鉴定与特性90 94 体细胞杂种的染色体数92 95 胞质杂种92 96 体细胞杂交的应用潜力94 97 体细胞杂交的问题和限制97 98 方法97981 原生质体分离和融合方法97982 原生质体融合99 课外阅读100第10章 细胞无性系变异101 101 命名101 102 获得细胞无性系变异的方法1011021 非离体选择1021022 离体选择102 103 细胞无性系变异的应用105 104 细胞无性系变异的基础109 105 不利因素110 106 配子克隆变异110 课外阅读111第11章 种子资源的保存与低温 冷藏112 111 低温冷藏法1121111 培养不育的组织培养物1131112 添加低温保护剂和组织材料的 预处理1141113 冷冻处理1141114 生活力和再生力的测定1151115 植株生长和再生116 112 细胞缓慢生长保存法116 113 应用116 课外阅读117 第2篇 遗传物质及其结构119第12章 遗传物质121 121 糖类122 122 氨基酸122 123 核苷酸1231231 核苷酸的结构式1241232 核苷与核苷酸化合物的定义124 124 多聚核苷酸1251241 DNA与RNA不同的重要性1261242 多核苷酸结构的缩写法127 125 遗传物质1271251 DNA的发现1281252 双螺旋是稳定的结构1291253 DNA复制129 课外阅读130第13章 DNA组成与基因表达131 131 DNA存在的不同结构131 132 DNA超螺旋：DNA的三级 结构1331321 连环数1331322 十字形构型：DNA的三级 结构134 133 真核DNA组成核小体134 134 DNA组成135 135 变性137 136 DNA的复性137 137 复性速度和DNA序列复杂度： Cot曲线138 138 遗传信息的传递：中心法则139 139 DNA分子内的基因组成1401391 操纵子1401392 多基因家族140 1310 植物的结构基因：不连续 基因141 1311 调控序列14113111 TATA盒子14213112 AGGA盒子14213113 基他调控元件142 1312 RNA分子的类型14313121 信使RNA与作用过程14313122 核糖体RNA14513123 tRNA（转运RNA） 14513124 核内小RNA146 1313 转录14613131 核苷酸序列14713132 原核生物的转录过程14713133 真核生物的转录148 1314 遗传密码与翻译14913141 遗传密码14913142 翻译15113143 翻译后修饰152 课外阅读153 第3篇 DNA重组技术155第14章 基本技术157 141 琼脂糖凝胶电泳157 142 脉冲场凝胶电泳157 143 聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE） 1601431 等电聚焦（IEF） 1611432 二维凝胶电泳1621433 蛋白质染色162 144 核酸印迹1621441 Southern印迹分析1621442 Northern印迹164 145 蛋白质印迹164 146 点杂交技术165 147 放射自显影165 148 Ecoli的转化167 149 步骤168 课外阅读168第15章 基因克隆：DNA的切割和 连接169 151 基因克隆简介169 152 切割酶：限制性内切酶1701521 I型限制性内切酶1711522 II型限制性内切酶1711523 III型内切酶1731524 其他限制性内切酶174 153 DNA分子的连接与DNA连接酶174 154 DNA修饰系统1751541 激酶1751542 碱性磷酸酶1751543 DNA聚合酶1751544 末端转移酶1761545 S1核酸酶1761546 λ-外切酶1761547 外切酶III1771548 Bal 31核酸酶177 155 连接子和接头177 156 质粒DNA的限制性酶切反应的 步骤178 课外阅读179第16章 基因克隆：载体180 161 克隆载体的特征180 162 Ecoli K-12的生物学特征180 163 质粒1811631 pBR3221831632 pACYC1841841633 pUC载体1841634 pUN1211851635 酵母质粒载体1861636 Ti质粒188 164 黏粒188 165 噬菌体载体1891651 λ噬菌体1891652 λ噬菌体克隆载体1901653 M13噬菌体191 166 噬菌粒192 167 酵母人工染色体（YAC） 193 168 细菌人工染色体（BAC） 194 169 P1噬菌体载体195 1610 P1人工染色体（PAC） 196 1611 穿梭载体196 1612 表达载体196 1613 步骤19616131 质粒DNA的分离：小量 制备19616132 用SDS蛋白酶K方法分离 基因组DNA198 课外阅读198第17章 基因克隆：cDNA克隆和基 因组克隆及克隆DNA的序 列分析199 171 基因文库199 172 cDNA文库及其克隆1991721 mRNA的分离提取2001722 第一链cDNA的合成2001723 第二链cDNA的合成2001724 cDNA的克隆2011725 宿主细胞的介绍2011726 克隆筛选201 173 基因组克隆2021731 DNA的分离2031732 局部消化2031733 克隆载体2031734 片段和载体的连接2031735 包装203 174 克隆基因的检测与分析及探针 介绍204 175 基因的检测方法2051751 菌落和噬菌斑杂交2051752 免疫学检测2061753 克隆基因的Southern印迹 分析2061754 印迹的过程206 176 核酸序列的检测206 177 放射性标记206 178 非放射性标记2081781 HRP系统2081782 DIG系统2081783 生物素-链霉抗生物素标记 系统209 179 DNA测序2101791 Sanger-Coulson方法2101792 Maxam-Gilbert方法2111793 大量DNA测序213 课外阅读215第18章 聚合酶链式反应216 181 PCR反应的步骤218 182 PCR反应的成分2191821 寡聚物引物2191822 扩增缓冲液2191823 脱氧核糖核苷三磷酸2191824 靶序列2191825 Taq DNA聚合酶219 183 反向PCR220 184 反转录酶介导的PCR （RT-PCR） 2211841 RACE： cDNA末端的快速 扩增2211842 定量RT-PCR2231843 差异表达基因的扩增224 185 PCR产物的克隆2271851 增加限制性位点2271852 T／A克隆2281853 平端连接228 186 PCR的遗传工程228 187 PCR的应用228 188 PCR的优点230 189 存在的问题231 1810 转基因的PCR检测的流程231 课外阅读232第19章 体外突变233 191 定位突变2331911 缺失突变2341912 盒式突变2371913 寡核苷酸定向突变2371914 化学突变2421915 PCR介导的体外突变2431916 定位突变的优点2451917 随机突变245 192 插入突变2461921 转座子介导的插入突变2461922 T-DNA介导的插入突变247 课外阅读248第20章 转座子遗传因子和基因标签249 201 细菌中的转座子2492011 IS因子2492012 复合式转座子2512013 复杂的转座子：Tn3家族252 202 真核生物中的转座因子2522021 分类2522022 I族因子2532023 II族因子2562024 其他因子258 203 转座子标签法2582031 转座因子的分离2592032 基因标记2602033 目标基因标签法的局限性2622034 突变基因的分离2632035 完整基因的分离2632036 异源转座子标签法2632037 提高在目标位点的插入频率2652038 基因分离2652039 转座子标签法的优点26620310 转座子标签法的重要性266 课外阅读267第21章 基因分离268 211 植物基因克隆的总策略2682111 编码特异蛋白基因的分离2682112 组织特异性的功能基因分离2682113 以DNA插入为基础的克隆 方法2702114 差减克隆2702115 图位克隆271 212 染色体跳查276 213 染色体着陆278 课外阅读279第22章 分子标记和辅助标记选择280 221 形态学标记280 222 生物化学标记280 223 分子标记281 224 不以PCR为基础的技术：限制 性片段长度多态性（RFLP）282 225 基于PCR的技术289 226 靶向PCR及测序297 227 指纹300 228 标记辅助筛选302 229 RAPD分析流程304 课外阅读305第23章 植物基因转移306 231 瞬时和稳定的基因表达306 232 标记基因3072321 报告基因3072322 选择标记309 233 嵌合基因载体310 234 基因转移方法3112341 载体介导的基因转移3112342 无载体介导或DNA的直接 转移324 235 转入基因的状况和表达以及基因 沉默331 236 实验方案3342361 农杆菌介导的转化3342362 基因枪轰击法：瞬时表达335 课外阅读336第24章 应用转基因技术改良作物337 241 抗生物逆性3372411 抗虫性3382412 抗病毒性3402413 抗疾病性343 242 抗非生物胁迫346 243 抗除草剂349 244 品种改良基因工程3502441 作物储藏物改良基因工程3502442 花卉保鲜基因工程3512443 花色、花型改良基因工程3512444 雄性不育转基因工程3522445 终结种子基因工程352 245 转基因植物生物反应器3552451 碳水化合物3552452 脂类化合物3562453 蛋白质品质3562454 维生素和矿质营养3572455 生物可降解塑料3582456 蛋白质、多肽及疫苗3582457 口服性疫苗的生产3592458 商品化转基因作物3602459 重组DNA技术的影响361 课外阅读365第25章 基因组学366 251 原核基因组图谱以及Ecoli基 因组366 252 真核生物基因组图谱367 253 DNA测序中的基因定位3702531 序列检测3702532 实验技术371 254 酵母（Scerevisiae） 基因组372 255 人类基因组373 256 拟南芥基因组375 257 水稻基因组375 258 功能基因组学3762581 计算机分析3772582 实验分析378 259 基因表达模式3822591 检测RNA转录水平进行基因 表达分析3822592 SAGE（基因表达的系列 分析）3822593 DNA芯片技术384 2510 DNA芯片的种类38425101 基于寡聚核苷酸的芯片38425102 基于cDNA的芯片386 2511 杂交与检测方法38625111 DNA芯片（微阵列）特征 描述38725112 DNA芯片的应用388 2512 蛋白质组学38925121 蛋白双向电泳39025122 蛋白质谱分析39025123 数据库搜索390 课外阅读391第26章 生物信息学392 261 生物信息学的发展393 262 数据库394 263 网络教育395 264 数据库的访问395 265 应用397 266 面临的挑战398 课外阅读398第27章 知识产权保护399 271 知识产权简介399 272 知识产权保护3992721 世界性组织4002722 保护形式4002723 版权4012724 商标4012725 专利4022726 专利应用4022727 国际专利和《专利合作条约》4032728 专利的撤回4032729 地理标识40627210 商业秘密40627211 外观设计40727212 技术秘密（know-how） 40727213 植物育种者权利40727214 UPVO的作用40827215 农民的权利41027216 生物多样性大会41027217 植物品种保护41127218 关于植物专利的一些案例 研究412附录414 附录I414 附录II414 附录III415 附录IV415 附录V415 附录VI416术语解释417参考文献435作者索引448主题索引452
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