植物生物技术

目录第一章植物生物技术发展简介1一、植物生物技术发展简史1二、植物生物技术主要领域的发展3参考文献6第二章植物细胞的全能性7第一节植物细胞脱分化与感受态细胞发生7一、细胞周期与脱分化7二、植物细胞脱分化的条件和特征8三、感受态细胞8第二节植物细胞的决定作用11一、诱导细胞决定的信号分子11二、决定细胞的细胞特征13三、细胞决定作用发生的时期15第三节细胞和组织分化15一、维管束组织的分化16二、导管细胞分化的分子调控16三、培养基成分对维管束分化的影响16第四节细胞全能性在细胞培养过程中的变化17一、愈伤组织的驯化17二、长期培养物形态发生潜力的丧失18参考文献18第三章实验室的要求和基本操作技术19第一节实验室设备19一、准备实验室19二、无菌操作室20三、培养室20第二节培养基21一、无机营养22（一）大量元素22（二）微量元素25二、有机营养26（一）维生素26（二）氨基酸和酰胺27（三）碳源28三、植物生长调节剂29（一）生长素29（二）细胞分裂素29（三）赤霉素和脱落酸29（四）其他生长活性物质30四、凝胶剂30（一）琼脂30（二）琼脂糖30（三）Gelrite30五、培养基类型30六、培养基的配制31第三节植物材料的表面消毒32一、消毒剂32二、外植体表面消毒32参考文献33第四章培养细胞的形态建成34第一节愈伤组织诱导和生长调节34一、愈伤组织的诱导34二、愈伤组织生长的调节34第二节器官建成35一、培养细胞器官建成的特征35二、器官建成过程中培养细胞的生理变化36（一）蛋白质和核酸变化36（二）碳水化合物和呼吸变化36（三）内源激素水平的变化36（四）多胺水平的变化37三、诱导器官建成的特异性基因37（一）不定根发生的特异性基因37（二）不定芽发生的特异性基因38四、器官发生的假说41（一）激素学说41（二）拟分生组织学说41（三）位置效应理论42（四）胞间信息传递假说43第三节体细胞胚胎建成43一、体细胞胚胎建成的特征43（一）形态与解剖43（二）体细胞胚胎建成的途径44（三）体细胞胚胎建成的过程44二、胚性细胞的生理变化48三、体细胞胚发生的基因表达50四、体细胞胚胎建成的假说52第四节培养细胞形态建成的调节53一、外植体的选择53二、培养基成分55三、培养的环境条件57参考文献58第五章试管苗的快速繁殖60第一节试管苗繁殖的基本步骤60一、组培苗的建立60二、组培苗的增殖61三、生根63（一）壮苗63（二）诱导生根的条件63（三）诱导生根的方法63四、移栽64（一）组培苗的生长发育特征64（二）炼苗64（三）移栽条件64第二节人工种子65一、人工种子的种类和制备65（一）人工种子的种类65（二）人工种子的制备65二、人工种子的萌发67参考文献67第六章培养细胞突变体的诱导和筛选68第一节突变细胞的来源68一、体细胞无性系变异的特征68二、体细胞无性系变异的来源68（一）外植体细胞来源的变异69（二）离体培养诱导的变异71第二节培养细胞突变发生的机理73一、染色体数目变化73二、染色体结构和DNA多态性的变化74三、基因突变74四、基因扩增75五、细胞质基因变异75六、转座因子活化76七、DNA甲基化76第三节诱导培养细胞突变的主要类型76一、氨基酸和氨基酸类似物抗性选择77二、抗病性选择77三、除草剂抗性的选择78四、耐盐性选择79五、其他性状选择79第四节培养细胞变异的筛选和鉴定79一、一般筛选程序80二、不同培养物的筛选80三、体细胞无性系的鉴定81参考文献82第七章有用次生代谢产物的生产83第一节细胞培养83一、悬浮细胞的来源和起始培养83二、悬浮细胞培养方式85（一）分批培养85（二）连续培养86三、固定化培养86（一）包埋技术87（二）吸附技术88（三）共价结合技术88四、植物细胞反应器的类型89（一）悬浮培养生物反应器89(二）固定化细胞生物反应器90五、培养细胞生长量和活力分析92（一）细胞生长量的分析92（二）培养细胞活力的测定92第二节培养细胞生产有用次生代谢产物92一、有用次生代谢产物的种类93二、培养细胞的生产特征93三、两步培养法生产次生代谢产物93（一）培养基成分95（二）培养条件96四、诱发反应97五、生物转化98（一）单萜烯的生物转化99（二）甾类激素的生物转化99（三）吲哚碱和紫杉醇的生物转化101参考文献101第八章单倍体和多倍体细胞培养102第一节花药和花粉培养102一、花药培养技术102二、影响花药培养的因素103三、雄核发育单倍体发生途径106四、花粉培养106第二节未受精胚珠和子房培养109一、未受精子房培养109二、未受精胚珠培养110三、胚囊培养110四、离体雌核发育的胚胎研究110第三节胚乳细胞培养111一、外植体的选择与接种111二、愈伤组织诱导112三、器官发生诱导112四、体细胞胚发生114五、培养条件114六、胚乳愈伤组织的细胞学特征114第四节离体授粉和受精114一、离体授粉114二、胚珠和子房培养116三、影响离体授粉结实的因子117四、离体受精118参考文献119第九章原生质体培养和体细胞杂交121第一节植物原生质体培养121一、植物原生质体的分离121（一）分离原生质体的酶液成分121（二）分离原生质体的主要步骤123（三）分离原生质体的材料123(四）微原生质体的分离124（五）原生质体的活力检测125二、原生质体培养126（一）原生质体培养基126(二）原生质体培养方法127（三）培养条件和原生质体生长发育128第二节植物体细胞杂交129一、原生质体融合的方法129（一）NaNO3处理129（二）高pH/高浓度钙处理129（三）PEG处理130(四）电融合131二、体细胞杂交的类型132（一）细胞质杂交132（二）微细胞杂交133（三）细胞核的吸收135三、体细胞杂种的选择和鉴定135第三节体细胞杂种的遗传136一、核对称体细胞杂种137二、核不对称体细胞杂种137三、细胞质基因组的遗传138参考文献140第十章无病毒苗木培育和种质资源保存142第一节植物病毒的主要类型142一、植物病毒的概念142二、植物病毒的主要类型142第二节植物病毒传播及其在植物体中的移动和分布144一、植物病毒传播144（一）介体传播144（二）非介体传播145二、植物病毒在植物体内的移动145第三节无病毒苗的培育和鉴定146一、培育无病毒苗的途径146（一）组织培养脱除病毒146（二）物理或化学方法脱除病毒148二、脱毒苗的鉴定149第四节种质资源保存150一、低温保存150二、冷冻保存151（一）冷冻151（二）贮存153（三）解冻153（四）重新培养154参考文献154第十一章植物基因的克隆155第一节植物基因的结构和功能155一、植物基因的结构和特点155（一）植物基因的启动子156（二）植物基因的增强子序列156（三）植物基因的起始子序列157（四）植物基因的加尾信号序列157（五）植物基因的密码子偏好157二、植物功能基因的类型157第二节基因克隆的载体158一、质粒载体159（一）质粒的生物学特性159（二）质粒载体的特征159（三）几种常见的质粒载体160二、噬菌体载体163（一）λ噬菌体的生物学特性163（二）λ噬菌体载体164（三）M13噬菌体的生物学特性165（四）M13噬菌体载体165三、黏粒载体166四、人工染色体载体167第三节基因克隆的工具酶167一、限制性核酸内切酶及其应用168（一）限制性核酸内切酶的分类和命名168（二）Ⅱ型限制性核酸内切酶的基本特性168（三）与Ⅱ型核酸内切酶有关的几个概念169（四）限制性核酸内切酶的消化反应169二、DNA连接酶及其应用169（一）DNA连接酶作用的特点169（二）DNA连接反应的条件170三、DNA聚合酶及其应用170（一）大肠埃希菌DNA聚合酶Ⅰ170（二）Klenow片段170（三）T4 DNA聚合酶171（四）逆转录酶171四、修饰性工具酶171第四节基因克隆的策略173一、目标DNA片段的获得173二、载体的选择及制备174三、目的DNA片段和载体的连接174四、重组载体转化宿主细胞176五、重组克隆的筛选176第五节植物目的基因的分离克隆方法178一、生物芯片178二、基因文库的筛选179（一）基因文库的种类179（二）植物核基因组文库的构建180（三）植物cDNA文库的构建181（四）植物基因文库的筛选181三、蛋白质组学184四、mRNA差异显示184五、插入失活技术185六、图位克隆方法186七、其他新方法187（一）基于生物信息学的基因克隆187（二）抑制性消减杂交187（三）代表性序列差别分析188（四）基因表达系列分析189参考文献190第十二章植物细胞的遗传转化191第一节农杆菌介导的遗传转化191一、根癌农杆菌及其Ti质粒191二、农杆菌介导的遗传转化机理193（一）感染194（二）致病区蛋白的激活和作用196（三）TDNA整合到植物基因组197三、Ti质粒的改造和利用198（一）一元载体系统199（二）双元载体系统199（三）选择标记基因和报告基因200四、农杆菌介导的基因转移方法203（一）叶圆片法204（二）共培养法204（三）直接接种法204第二节基因直接转移方法204一、化学方法204（一）PEG诱导法205（二）脂质体导入法205二、物理转化方法205（一）基因枪法205（二）电激法206（三）显微注射法207三、农杆微弹方法207第三节转基因表达的调控207一、组成型表达208二、诱导型表达208（一）非植物来源的表达体系209（二）植物对环境信号反应的表达体系212（三）植物发育的表达体系214三、基因瞬时表达和稳定表达219第四节外源基因在转基因植物中的表达219一、外源基因拷贝数量、插入位点与排列219二、外源基因表达序列特征221三、外源基因表达的沉默221（一）转录水平的基因沉默222（二）转录后水平的基因沉默223第五节外源基因清除技术226一、共转化227二、位点特异性重组227三、转座227四、不使用选择标记基因228参考文献228第十三章DNA分子标记229第一节非PCR依赖的分子标记229一、限制性片段长度多态性标记229（一）基因组DNA的限制性酶切230（二）Southern印迹231（三）使用放射性探针进行杂交232二、染色体原位杂交233第二节基于PCR的分子标记234一、随机扩增多态性DNA235二、DNA扩增指纹印迹237三、随机引物聚合酶链反应237四、简单序列重复238五、扩增片段长度多态性241（一）AFLP反应过程241(二)AFLP技术的优缺点243六、特异PCR标记245第三节DNA分子标记的应用246一、遗传多样性与亲缘关系研究246二、图谱定位控制重要性状的基因248三、分子标记辅助选择249四、比较基因组研究249五、杂种优势预测252第四节生物芯片252一、生物芯片的种类252（一）基因芯片252（二）蛋白质芯片255（三）芯片实验室255二、生物芯片技术的应用255参考文献257第十四章转基因植物的性状改良259第一节抗虫害259一、微生物来源的抗虫基因259二、高等植物来源的抗虫基因261（一）蛋白酶抑制剂261(二）植物外源凝集素262第二节抗病毒病害262一、外壳蛋白基因262二、卫星RNA263三、核糖体灭活蛋白264第三节抗细菌和真菌病害264一、抗菌蛋白265（一）几丁质酶和葡聚糖酶265（二）抗菌肽265二、诱导超敏反应的抗性蛋白265第四节抗除草剂267一、修饰除草剂的靶蛋白267（一）抗草甘膦除草剂267（二）抗磺酰脲类与咪唑酮类除草剂268(三)抗阿特拉津除草剂268二、解毒蛋白268第五节抗逆性269一、抗干旱和盐碱269二、抗寒270（一）甘油3磷酸酯酰基转移酶270（二）抗冻蛋白270三、抗重金属污染271第六节植物品种品质的改良271（一）种子贮藏蛋白271（二）淀粉和糖类272（三）脂肪酸273（四）维生素274（五）延迟果实成熟274第七节植物生长发育的调节276（一）调节内源激素水平276（二）调节小孢子或花粉发育277（三）调节甜味蛋白和花色素成分278第八节药物生产278（一）抗体278（二）可食疫苗280参考文献281第十五章转基因植物的安全性及其评价283第一节转基因植物的安全性283一、选择标记基因283二、超级草284三、转基因食品284四、转基因植物对生物多样性的影响285第二节转基因植物的安全性评价286参考文献287