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第一章 概论 1

一、微生物在现代生物科学与农业发展中的地位与作用 1

（一）微生物的基本特征与主要类群 1

（二）位于生命科学前沿的微生物学科 2

（三）微生物与农业可持续发展 2

（四）农业微生物的遗传改良 3

二、农业微生物基因工程主要研究领域与研究现状 3

（一）微生物肥料 3

（二）微生物农药 4

（三）饲料用酶制剂 6

（四）环境净化用微生物制剂 6

（五）基因工程微生物安全性管理 7

三、农业微生物基因工程的发展前景 8

（一）新基因的克隆与功能研究 8

（二）新型高效微生物制剂的研究 8

第二章 重组根瘤菌 11

一、根瘤菌与豆科植物的相互关系与分类 11

（一）根瘤菌的形态与生理特性 11

（二）根瘤形成的早期过程与阶段 12

（三）根瘤的结构与功能 14

（四）根瘤菌与豆科植物的互接种族关系 17

（五）根瘤菌的分类 17

二、研究根瘤菌共生固氮基因结构与功能的主要方法 19

（一）突变缺失法 19

（二）基因探针杂交法 20

（三）功能互补法 20

（四）专一性基因活化或抑制法 21

三、根瘤菌共生固氮基因的结构、功能与调节 21

（一）根瘤菌结瘤基因的结构、功能与调节 22

（二）根瘤菌固氮基因的结构、功能与调节 34

（三）与共生固氮作用有关的其他基因 44

四、影响根瘤菌结瘤与固氮效率的主要因素 50

（一）接种根瘤菌的占瘤率与提高接种菌竞争结瘤能力的途径 51

（二）接种根瘤菌的共生固氮效率与提高接种菌共生固氮效率的途径 55

五、重组根瘤菌构建的技术路线与研究结果 61

（一）重组根瘤菌的发光酶基因luxAB标记与占瘤率检测 61

（二）用luxAB标记技术测定重组质粒的稳定性 63

（三）以绿色荧光蛋白基因gfp为报告基因的启动子探针载体的构建与应用 66

（四）导入三叶草素基因（tfx）的费氏中华根瘤菌竞争结瘤能力的研究 69

（五）导入增效基因对大豆根瘤菌共生固氮作用的影响 71

（六）导入四碳二羧酸转移酶基因（dct）对大豆根瘤菌共生固氮作用的影响 74

（七）导入竞争结瘤基因nfe的重组大豆根瘤菌的构建与应用 80

（八）带Kp nifA的重组质粒pXD1的构建 82

第三章 重组联合固氮菌 102

一、联合固氮相关基因的结构功能与表达调控 102

（一）联合固氮正调节和负调节基因 103

（二）一般氮代谢调节基因 112

（三）铵载体基因（amtB） 117

（四）固氮酶翻译后共修饰蛋白dra基因 120

二、固氮菌的氢酶基因 124

（一）引言 124

（二）氢代谢与固氮和生长的关系 125

（三）细菌的氢酶 128

（四）氢酶的基因 131

（五）结论与展望 135

三、重组联合固氮菌的构建 136

（一）转ntrC-nifA耐铵工程菌AC1541的构建 137

（二）阴沟肠杆菌E26和催眠克氏杆菌NG13耐铵工程菌的构建 139

（三）重组吸氢工程菌的构建 141

（四）耐铵或泌铵工程日勾维肠杆菌的构建 143

（五）转nifA基因巴西固氮螺菌draT突变株的构建 148

四、联合固氮菌的田间应用 149

（一）水稻联合固氮工程菌的田间应用 149

（二）玉米联合固氮工程菌的田间应用 156

（三）菌剂剂型及接种方式的研究 160

第四章 重组杀虫细菌 175

一、重组杀虫细菌的研究进展 175

（一）杀虫细菌的主要类群及其生物学特性 175

（二）杀虫毒素及编码的基因 186

（三）重组杀虫细菌 188

二、苏云金芽孢杆菌分子生物学 193

（一）苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因的定位 193

（二）苏云金杆菌质粒生物学 195

（三）苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因的类群 197

（四）苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因的结构 206

（五）苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因的表达与调控 210

（六）伴胞晶体的杀虫机制 215

（七）昆虫对苏云金芽孢杆菌毒素的抗性 218

三、苏云金芽孢杆菌工程菌 224

（一）苏云金芽孢杆菌工程菌的构建策略 226

（二）高效广谱苏云金芽孢杆菌工程菌 232

（三）多功能苏云金芽孢杆菌工程菌 235

（四）延缓抗性工程菌 236

四、重组荧光假单胞菌 237

（一）荧光假单胞菌及其分子生物学 237

（二）重组荧光假单胞菌的构建 240

（三）重组荧光假单胞菌的开发与应用 246

第五章 重组昆虫杆状病毒 271

一、杆状病毒杀虫剂 271

（一）杆状病毒的形态及病理学特性 271

（二）杆状病毒杀虫剂的生产和应用 274

（三）杆状病毒杀虫剂的优缺点 276

二、杆状病毒分子生物学 277

（一）基因组结构 277

（二）杆状病毒的结构蛋白 280

（三）杆状病毒基因组的复制 282

（四）杆状病毒分子病理学 285

三、杆状病毒表达载体系统及基因操作 287

（一）杆状病毒作为外源基因的表达载体 288

（二）转移载体的构建 289

（三）细胞内同源重组及重组病毒的筛选 291

（四）外源基因的表达与分析 293

（五）构建杆状病毒表达载体系统的新路线 295

四、应用基因工程技术改良杆状病毒杀虫剂 297

（一）表达激素和酶的重组杆状病毒 298

（二）表达昆虫专性毒素的重组杆状病毒 298

（三）缺失egt基因的重组杆状病毒 301

（四）异源病毒重组扩大杀虫谱 302

（五）修饰病毒本身的基因 302

（六）安全性 303

第六章 重组植物病害防治微生物 316

一、重组植物病害防治微生物的构建原理 316

（一）植物生防机制 316

（二）寄主-病原物互作机制 326

（三）植物环境微生物 342

二、构建重组植物病害防治微生物的策略 350

（一）应用策略 351

（二）靶标设计 352

（三）路线设计 357

三、研究进展及展望 364

（一）细菌素及其产生菌的应用 364

（二）PGPR的应用 370

（三）基于harpin的生防工程菌的研究与应用 374

（四）水稻白叶枯病菌（Xoo）hrp基因缺失突变体Du728的构建及其对水稻白叶枯病的防治效果 380

（五）水稻黄单胞菌水稻致病变种致病因子调控基因的克隆和鉴定 397

（六）水稻黄单胞菌水稻致病变种致病因子调控基因rpfC缺失突变体对水稻白叶枯病的防治效果 400

第七章 重组饲料用酶的种类和作用 409

一、饲料用酶的种类和作用 409

二、饲料用酶基因工程研究的主要方向 411

（一）利用重组微生物反应器高效表达、生产饲料用酶制剂 412

（二）利用基因工程手段改良饲料用酶制剂 412

三、重要饲料用酶的分子生物学与基因工和研究进展 414

（一）蛋白酶 414

（二）饲料用淀粉酶类 421

（三）植酸酶 429

（四）饲料用非淀粉多糖酶 434

四、展望 445

第八章 农业微生物基因工程的安全性 457

一、农业微生物基因工程安全性评价与管理的意义和内容 458

（一）农业微生物基因工程安全评价与管理的重要性 458

（二）安全性评价的主要内容 459

二、我国农业微生物基因工程安全性评价与管理体系 459

（一）我国基因工程安全管理部门及有关法规 459

（二）我国《基因工程安全管理办法》简介 460

（三）我国农业微生物基因工程安全性评价与管理体系 461

三、美国农业微生物基因工程安全性评价与管理体系 467

（一）实验研究——控制条件下的基因工程安全性管理 467

（二）田间试验和环境释放（包括商品化）——开放条件下的基因工程安全性评价与管理 468

四、欧洲联盟微生物基因工程安全性评价与管理 479

五、农业微生物基因工程安全性评价研究 480

（一）研究动态 480

（二）环境释放的监控方法 484

（三）案例分析 487

附录 遗传重组微生物环境释放的安全性评价案例 493

案例1：水稻黄单胞菌水稻变种缺失致病性基因的不致病工程菌SL3751的中间试验 493

案例2：转Bt杀虫蛋白基因荧光假单胞菌IPP202的中间试验 504

案例3：双重重组棉铃虫核型多角体病毒杀虫剂在河南省的中间试验 513

案例4：Tn5介导转ntrC-nifA基因粪产碱菌AC1541的环境释放 522

案例5：日勾微肠杆菌转重组质粒工程菌E7的环境释放 531

案例6：同源重组双交换法转nifA-dctABD基因中华苜蓿根瘤菌RMBPC-2的有限商品化 537

案例7：利用生物反应器——基因工程酵母生产植酸酶的商品化 539