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第一篇 植物基因工程的目的基因 1

第1章 抗植物虫害基因及其应用 3

1.1 bt基因及其应用 4

1.2 蛋白酶抑制剂基因及其应用 9

1.3 植物凝集素基因及其应用 12

1.4 淀粉酶抑制剂基因及其应用 13

1.5 胆固醇氧化酶基因 14

1.6 营养杀虫蛋白基因 14

1.7 系统肽基因 14

1.8 其他抗虫基因 15

1.9 非蛋白质类杀虫剂调控基因 16

1.10 抗虫基因的互补和协同作用 16

第2章 抗植物病毒基因及其应用 21

2.1 cp基因及其应用 21

2.2 病毒复制酶基因及其应用 23

2.3 病毒卫星RNA的利用 24

2.4 反义RNA介导抗病毒 25

2.5 缺陷型运动蛋白介导的抗病毒 25

2.6 植物体内的抗病毒基因 26

2.7 缺陷干扰颗粒抗病毒 27

2.8 核糖体失活蛋白基因及其应用 27

2.9 干扰素基因及其应用 29

第3章 抗植物真菌病害基因及其应用 31

3.1 几丁质酶基因与β-1，3-葡聚糖酶基因及其应用 32

3.2 植物抗毒素基因及其应用 34

3.3 来自植物的抗真菌基因及其应用 35

3.4 rip基因及其抗真菌病的应用 36

3.5 过氧化物酶基因及其应用 38

3.6 SAR的抗病基因 38

第4章 抗植物细菌病害基因及其应用 43

4.1 病原菌自身的抗性基因及其应用 43

4.2 抗菌肽基因及其应用 44

4.3 溶菌酶基因及其应用 46

4.4 病原相关蛋白基因及其应用 47

4.5 防御素基因及其应用 48

4.6 植物保卫素及其合成酶基因 49

4.7 TLP蛋白基因及其应用 50

4.8 水稻xa21基因及其应用 51

4.9 拟南芥rps2基因及rpml基因的结构功能 52

第5章 抗非生物胁迫基因及应用 55

5.1 耐除草剂基因及其应用 55

5.2 抗其他非生物胁迫的基因及其应用 61

第6章 提高作物产量、改良作物品质的基因及其应用 74

6.1 提高作物产量的基因及其应用 74

6.2 改良作物品质的基因及其应用 77

第7章 改良植物其他形状和雄性不育的基因及其应用 89

7.1 调控胚胎发生、形态建成的基因及其应用 89

7.2 植物激素基因对植物生长发育的调控及其应用 92

7.3 调控植物花色、花形、衰老的基因及其应用 95

7.4 植物雄性不育基因及其应用 98

第8章 植物医药基因工程及其应用 106

8.1 植物医药基因工程概述 106

8.2 植物医药基因工程的表达系统 108

8.3 植物医药基因工程的研究进展及应用 112

第二篇 目的基因的分离克隆 123

第9章 基因芯片技术分离目的基因 125

9.1 生物芯片概述 125

9.2 利用基因芯片技术分离目的原因 128

9.3 基因芯片技术在植物基因工程研究中的其他应用 138

9.4 基因芯片技术的评价及发展前景 140

第10章 基因文库技术分离目的基因 143

10.1 基因文库的类别 144

10.2 植物核基因组文库构建 147

10.3 植物cDNA文库构建 150

10.4 利用PCR技术构建植物cDNA文库 154

10.5 减法cDNA文库的PCR法构建 157

10.6 人工染色体文库 159

10.7 基因文库筛选方法 168

10.8 问题与展望 170

第11章 功能蛋白组技术分离目的基因 173

11.1 功能蛋白组技术概述 173

11.2 蛋白质双向电泳技术 174

11.3 功能蛋白氨基酸序列分析 178

11.4 功能蛋白基因分离 182

第12章 PCR技术在植物基因克隆中的应用 188

12.1 PCR基本技术 189

12.2 RT-PCR 194

12.3 cDNA末端的快速克隆(RACE技术) 197

12.4 基因组DNA相邻片段的体外克隆 202

12.5 突变基因及重组基因的PCR法构建 204

12.6 PCR技术在植物基因克隆中的其他应用 206

第13章 mRNA差别显示技术分离差别表达基因 207

13.1 mRNA差别显示技术的基本原理 208

13.2 mRNA差别显示技术分离差别表达基因的基本程序 208

13.3 mRNA差别显示技术的优点及局限性 208

13.4 mRNA差别显示技术的改进 210

13.5 mRNA差别显示实验中的注意事项 214

第14章 插入突变分离克隆目的基因 217

14.1 插入失活筛选重组体 217

14.2 插入接头突变分离克隆目的基因 219

14.3 T-DNA标签法分离克隆目的基因 220

14.4 转座子诱变分离克隆目的基因 222

14.5 插入突变的其他应用 230

第15章 图位克隆的目的基因 232

15.1 图位克隆的基本原因 232

15.2 图位克隆的基本程序 233

15.3 图位克隆的主要技术环节 233

15.4 图位克隆植物目的基因的进展和展望 239

第16章 酵母双杂交系统分离克隆目的基因 242

16.1 酵母双杂交系统的基本原理 242

16.2 酵母双杂交系统的内容 244

16.3 基本操作程序 246

16.4 酵母双杂交系统的特点分析 246

16.5 酵母双杂交系统的应用和发展 249

第17章 生物信息学技术在分离克隆基因中的应用 253

17.1 生物信息学技术概述 253

17.2 用生物信息学技术发现和分离目的基因的方法及原理 259

17.3 用生物信息学技术分离目的基因的优点及不足 263

17.4 生物信息学的发展和展望 264

第18章 基因分离克隆的新技术及其选择策略 267

18.1 基因分离克隆的新技术 268

18.2 目的基因分离克隆方法的评述与选择策略 284

第三篇 目的基因的转化 293

第19章 植物基因工程载体及其构建 295

19.1 植物基因工程载体种类及命名规则 296

19.2 根癌农杆菌Ti质粒的结构与功能 297

19.3 农杆菌Ti质粒基因转化机理 308

19.4 农杆菌Ti质粒的改造及载体构建 316

19.5 载体构建中常用的选择标记基因及报告基因 330

19.6 常用的植物基因工程载体 337

第20章 植物基因转化受体系统的建立 344

20.1 植物基因转化受体系统的条件 344

20.2 植物基因转化受体系统的类型及其特性 347

20.3 植物基因转化受体系统建立的程序 350

20.4 植物基因转化受体系统建立中常遇的问题 355

第21章 根癌农杆菌Ti质粒介导基因转化 360

21.1 根癌农杆菌的生物学特性 362

21.2 根癌农杆菌侵染植物细胞的化学机理 364

21.3 根癌农杆菌的侵染能力及其特异性 372

21.4 根癌农杆菌的转化策略 377

21.5 根癌农杆菌转化程序及操作原理 385

21.6 根癌农杆菌Ti质粒转化的方法 397

21.7 根癌农杆菌转化系统的评述 401

第22章 发根农杆菌Ri质粒载体基因转化 407

22.1 发根农杆菌的生物学特性 408

22.2 Ri质粒的基因结构与功能 411

22.3 发根农杆菌基因转化策略 417

22.4 发根农杆菌基因转化的方法及操作 418

22.5 Ri质粒基因转化的影响因素 420

22.6 Ri质粒T-DNA在转化体中的遗传特性 421

22.7 发根农杆菌转化的应用 422

第23章 植物病毒载体介导基因转化 426

23.1 植物病毒的生物学特性 427

23.2 双链DNA病毒转化载体 431

23.3 植物单链DNA病毒转化载体 440

23.4 植物单链RNA病毒的基因转化载体 444

23.5 反转录病毒基因转化载体 446

23.6 植物病毒作为基因转化载体的应用潜力和策略 450

第24章 DNA直接导入基因转化及原理 455

24.1 化学诱导DNA直接转化 456

24.2 物理法诱导DNA直接转化 461

第25章 种质系统介导基因转化 481

25.1 花粉管通道法介导基因转化 482

25.2 生殖细胞浸泡法介导基因转化 491

25.3 胚囊、子房注射法介导基因转化 494

第26章 植物基因转化系统的选择策略及单子叶植物基因转化 497

26.1 植物基因转化系统的分析 497

26.2 植物基因转化系统的选择原则 500

26.3 单子叶植物的基因转化 501

第四篇 转基因植物的检测与鉴定 515

第27章 报告基因的表达检测 517

27.1 gfp(绿色荧光蛋白)基因的检测 517

27.2 gus(β-葡萄糖苷酸酶)基因的检测 518

27.3 cat(氯霉素乙酰转移酶)基因的检测 523

27.4 冠瘿碱合成酶基因的检测 525

27.5 萤光素酶基因的检测 527

27.6 npt-Ⅱ基因的检测 527

27.7 pat基因的检测 529

27.8 二氢叶酸还原酶基因的检测 530

第28章 外源基因整合的Southern杂交鉴定 532

28.1 分子杂交概述 532

28.2 Southern杂交 533

第29章 外源基因转录的Northern杂交鉴定 578

29.1 植物RNA提取 578

29.2 探针制备 582

29.3 Northern斑点杂交 582

29.4 Northern印迹杂交 583

第30章 外源基因表达蛋白的检测 586

30.1 ELISA检测 586

30.2 Western杂交 591

30.3 表达蛋白的含量测定 595

第31章 外源基因整合及表达的原位杂交检测 598

31.1 染色体DNA原位杂交 599

31.2 组织细胞mRNA原位杂交 600

31.3 外源基因表达蛋白的组织细胞免疫定位 602

31.4 组织印迹的Northern及Western杂交 604

第32章 转基因植物的PCR检测 606

32.1 外源基因整合的PCR-Southern杂交检测 606

32.2 外源基因拷贝数的IPCR检测 614

32.3 外源基因表达的RT-PCR检测 615

第33章 外源基因整合及表达的其他分析方法 617

33.1 外源基因整合的RFLP分析原理 617

33.2 外源基因整合的RAPD分析原理 618

33.3 外源基因整合位点的遗传学分析 618

33.4 生物芯片技术在转基因植物检测中的应用 619

第五篇 转基因植物的遗传特性及表达调控 621

第34章 转基因植物中外源DNA的整合特性 623

34.1 外源DNA的整合位点和拷贝数 623

34.2 外源DNA结构对整合的影响 626

34.3 转化后整合位点的DNA结构变化 628

34.4 转化方法对整合外源基因结构的影响 628

34.5 位点特异性重组 631

第35章 转基因植物中外源DNA整合的遗传效应 638

35.1 位置效应 638

35.2 重组效应 639

35.3 转基因沉默 640

35.4 克服转基因沉默的策略 647

第36章 转基因植物中外源基因的遗传特性 650

36.1 外源基因在转化植物中的遗传传递规律 650

36.2 转基因的遗传稳定性 654

36.3 外界环境对转基因遗传特性的影响 658

36.4 不同转化方法获得的转基因植株的遗传特性比较 659

第37章 转化外源基因的瞬时表达和稳定表达 662

37.1 高等植物基因表达系统特点 662

37.2 转化外源基因的瞬时表达 666

37.3 转化外源基因的稳定表达 668

37.4 外源基因的同源性和异源性表达 674

第38章 转化外源基因的表达调控 677

38.1 启动子对转化外源基因转录的调控作用 677

38.2 终止子对转化外源基因的转录调控作用 678

38.3 5'端及3'端序列对转化外源基因转录后的调控作用 679

38.4 内含子对转化外源基因的表达调控作用 681

38.5 信号肽序列对转化外源基因翻译产物的调控作用 682

38.6 DNA甲基化对转化外源基因表达的调控作用 684

38.7 激素对转化外源基因表达的调控作用 685

38.8 提高转化外源基因表达水平的策略 690

第39章 植物基因工程研究进展、存在的问题及新策略 698

39.1 植物基因工程研究进程 698

39.2 植物基因工程存在的问题 708

39.3 植物基因工程的新策略 713

39.4 展望 727

第六篇 植物基因工程实验技术 731

第一部分 目的基因克隆及载体构建 733

实验1-1 大肠杆菌质粒DNA提取 734

实验1-2 大肠杆菌质粒DNA纯化 736

实验1-3 农杆菌Ti质粒DNA提取 738

实验1-4 农杆菌双元载体中mini-Ti质粒提取 739

实验1-5 M13噬菌体DNA提取 740

实验1-6 植物总DNA提取 742

实验1-7 植物核DNA提取 744

实验1-8 植物细胞器DNA提取 747

实验1-9 植物总RNA提 取 750

实验1-10 总RNA中mRNA的分离 752

实验1-11 cDNA合成 754

实验1-12 核酸提取物纯度及浓度检测 755

实验1-13 目的基因的PCR扩增 757

实验1-14 mRNA差别显示(DDRT-PCR) 758

实验1-15 目的基因与载体的限制酶酶切及连接 761

实验1-16 重组质粒DNA转化大肠杆菌 766

实验1-17 重组质粒DNA的检测 767

实验1-18 DNA序列测定 768

实验1-19 中间表达载体构建 774

实验1-20 中间载体直接导入农杆菌 776

实验1-21 三亲交配法将中间载体导入农杆菌 777

实验1-22 菌落原位杂交 778

实验1-23 cDNA文库构建 780

实验1-24 YAC文库构建 782

实验1-25 BAC文库构建 787

实验1-26 TAC文库构建 788

实验1-27 酵母双杂交系统分离克隆目的基因 790

第二部分 目的基因的转化 792

实验2-1 根癌农杆菌整体植株及离体器官接种诱发冠瘿瘤 792

实验2-2 冠瘿瘤的离体培养及植株再生 794

实验2-3 农杆菌叶盘法转化 795

实验2-4 悬浮细胞与农杆菌共培养转化 798

实验2-5 原生质体与农杆菌共培养转化 799

实验2-6 发根农杆菌整体植株接种及离体器官共培养诱导毛状根 800

实验2-7 毛状根的离体培养及植株再生 801

实验2-8 发根农杆菌介导的目的基因转化 802

实验2-9 病毒介导外源基因转化 803

实验2-10 基因枪转化外源基因 805

实验2-11 PEG介导基因转化 807

实验2-12 电激诱导基因转化 808

实验2-13 显微注射导入外源基因 809

实验2-14 激光转化外源基因 811

实验2-15 超声波转化外源基因 812

实验2-16 脂质体转化外源基因 814

实验2-17 花粉粒媒体介导外源基因转化 817

实验2-18 子房注射导入外源基因 819

实验2-19 穗鞘腔浸泡导入外源基因 820

实验2-20 种子浸泡导入外源基因 820

第三部分 转基因植物的检测技术 822

实验3-1 冠瘿碱检测 823

实验3-2 NPT-Ⅱ活性检测 826

实验3-3 Gus活性检测 831

实验3-4 Cat活性检测 836

实验3-5 Pat活性检测 839

实验3-6 Dhfr活性检测 840

实验3-7 萤光素酶活性检测 841

实验3-8 转基因植物总核酸的提取 843

实验3-9 转基因植物的Southern印迹杂交鉴定 844

实验3-10 外源基因整合的PCR-Southern印迹杂交检测 854

实验3-11 外源基因表达的Northern印迹杂交检测 854

实验3-12 外源基因表达的RT-PCR检测 856

实验3-13 外源基因整合的原位杂交 857

实验3-14 外源基因表达的mRNA原位杂交 859

实验3-15 外源基因表达的ELISA检测 861

实验3-16 外源基因表达的Western印迹分析 863

实验3-17 外源基因表达的组织印迹法检测 866

实验3-18 用cDNA芯片检测拟南芥基因表达 867

实验3-19 利用生物信息学技术推断基因未知序列 869

实验3-20 cDNA芯片制备及杂交 870

附录 874

附录1 常用的测量单位及换算 874

附录2 常用的分子质量标准物 875

附录3 凝胶电泳中凝胶浓度的分离范围 877

附录4 常用的限制酶的主要性质及缓冲液 877

附录5 常用抗生素配制及使用浓度 878

附录6 主要溶液（母液）及缓冲液配制 879

附录7 常用的农杆菌培养基成分（g/L） 881

附录8 SephadexG-50柱层析纯化DNA 881

附录9 重要植物种的核基因组大小 882

附录10 不同物种对密码子使用的偏向性比较 883

附录11 部分重要的生物信息学网络资源 887