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第一篇 全球转基因植物的发展 3

第一章 转基因植物对全球繁荣的重要性 3

1.1 生物技术与转基因植物 3

1.1.1 生物技术 3

1.1.2 转基因植物 3

1.2 转基因植物发展的特点 4

1.2.1 转基因植物种类持续增多 4

1.2.2 转基因植物商品化速度明显加快 5

1.2.3 转基因植物作为生物反应器促进药物生产 6

1.2.4 转基因植物稳定高效表达技术不断完善 8

1.3.2 转基因植物技术促进农作物新品种的培育 10

1.3.1 传统农业面临的挑战 10

1.3 转基因植物对农业发展的影响 10

1.3.3 转基因植物商品化提高农业生产的效益 21

1.4 转基因植物对国民经济其他产业和人类社会的影响 22

1.4.1 转基因植物对医药业的影响 22

1.4.2 转基因植物对食品、纺织和化工等产业的影响 24

1.4.3 转基因植物对人类社会的影响 27

第二章 全球转基因植物进人田间试验情况 36

2.1 转基因农作物进入田间试验的国家和年度分布 36

2.1.1 全球田间试验发展概况 36

2.1.2 国家分布 37

2.2.1 转基因植物的田间试验基本概况 41

2.2 进入田间试验的转基因植物和性状分布 41

2.2.2 不同转基因植物和性状在国家和地区间分布 42

2.3 我国转基因植物的田间试验 47

2.3.1 我国转基因植物的田间试验状况 47

2.3.2 我国转基因植物田间试验中存在的问题 48

第三章 全球转基因作物的商业化 51

3.1 转基因作物种植在不同国家的分布 52

3.2 不同转基因作物的分布 54

3.3 商业化的转基因性状分布 60

3.3.1 商业化转基因性状 60

3.3.2 未来可能商业化的主要性状 61

3.4 转基因植物商业化中存在的问题 64

第四章 转基因作物应用的收益 66

4.1 工业化国家应用转基因作物的收益 67

4.1.1 美国耐除草剂大豆的收益 68

4.1.2 美国Bt玉米的收益 70

4.1.3 美国Bt棉花的收益 71

4.1.4 美国Bt马铃薯的收益 73

4.1.5 加拿大抗除草剂油菜的收益 73

4.2 发展中国家应用转基因作物的收益 74

4.2.1 中国的转基因作物收益 74

4.2.3 墨西哥的抗病毒马铃薯收益 77

4.2.4 肯尼亚的高产香蕉收益 77

4.2.2 阿根廷的转基因作物收益 77

第二篇 转基因植物的研制 81

第五章 转基因植物的基因转化方法 81

5.1 植物基因转化的受体系统 81

5.1.1 原生质体受体系统 81

5.1.2 愈伤组织受体系统 81

5.1.3 种质系统 82

5.1.4 胚状体受体系统 82

5.1.5 直接分化芽受体系统 82

5.2 农杆菌介导的植物基因转化技术 83

5.2.1 Ti质粒的结构与功能 83

5.2.2 Ti质粒载体系统 85

5.2.3 Ti质粒介导的遗传转化方法 87

5.2.4 发根农杆菌Ri质粒介导的基因转化 91

5.2.5 农杆菌介导的基因转化系统的应用及进展 92

5.3 DNA直接导入的基因转化技术 94

5.3.1 聚乙二醇（PEG）介导的基因转化 94

5.3.2 脂质体介导法 96

5.3.3 电穿孔法 96

5.3.4 基因枪法 99

5.3.5 其他方法 103

5.4 花粉管通道法介导的基因转化技术 105

5.4.1 原理 106

5.4.2 操作程序 107

5.4.3 应用 109

第六章 转基因植物的诊断方法 117

6.1 基于报告基因／选择标记基因的转基因植物诊断方法 117

6.1.1 选择性标记基因 117

6.1.2 报告基因 119

6.1.3 选择性标记基因和报告基因鉴定方法 120

6.1.4 PCR快速检测法 144

6.1.5 报告基因的分离分析与转基因插入拷贝数的鉴定 152

6.2 外源目的基因整合的鉴定 154

6.2.1 分子杂交与转基因植物的鉴定 154

6.2.2 Southern杂交 154

6.2.3 PCR-Southern杂交 190

6.2.4 Southern斑点杂交 192

6.2.5 应用原位杂交技术鉴定外源基因整合的位点 193

6.2.6 应用DNA标记技术鉴定外源基因的整合 193

6.3 转基因植物的外源基因表达检测 197

6.3.1 外源基因转录的检测 197

6.3.2 外源基因表达蛋白的检测 206

第七章 转基因水稻 214

7.1 转基因水稻植株的培育 214

7.1.1 农杆菌介导法 214

7.1.2 基因枪法 216

7.1.3 标记基因及其消除 217

7.2.1 转基因的整合与遗传特点 219

7.2 转基因的遗传、表达与沉默 219

7.2.2 转基因的表达与调控 220

7.2.3 转基因沉默 221

7.3 抗生物和非生物胁迫转基因水稻的培育 222

7.3.1 抗虫水稻 223

7.3.2 抗病水稻 225

7.3.3 抗逆转基因水稻 226

7.4 稻米品质的基因工程改良 227

7.4.1 淀粉品质 227

7.4.2 蛋白质品质 228

7.4.3 金米 228

7.5 水稻基因组的研究 229

7.4.4 富铁稻米 229

第八章 转基因小麦 239

8.1 转基因小麦研制方法 239

8.1.1 常用基因来源 239

8.1.2 表达载体 240

8.1.3 目的基因向小麦的转化 242

8.1.4 转化体的筛选和鉴定 246

8.1.5 基因转化后再生植株选择和转基因表达分析 247

8.2 转基因小麦研究进展及展望 247

8.2.1 抗病毒转基因小麦 249

8.2.2 改良籽粒品质的转基因小麦 250

8.2.3 改变籽粒中淀粉结构的转基因小麦 251

8.2.4 抗病、抗虫转基因小麦 252

8.2.5 雄性核不育小麦的培育 253

8.2.6 培育抗除草剂转基因小麦 253

第九章 转基因玉米 257

9.1 玉米转基因技术概述 258

9.1.1 转基因的导入技术 258

9.1.2 转化受体的基因型选择及愈伤组织的培养与植株再生 262

9.1.3 转化体的表达调控与选择 263

9.2 抗虫转基因玉米的研制 267

9.2.1 抗虫转基因玉米的研究进展 267

9.2.2 抗虫转基因 268

9.2.3 Bt基因在玉米中的遗传及其稳定性 269

9.3 抗除草剂转基因玉米的研制 271

9.3.1 抗除草剂转基因玉米的研发现状 271

9.3.2 抗除草剂转基因及其应用 271

9.4 其他转基因玉米的研制 273

9.4.1 抗旱耐盐转基因及其应用 273

9.4.2 抗真菌转基因及其应用 274

9.4.3 抗病毒转基因及其应用 276

9.4.4 基因工程雄性不育性的创制 277

第十章 转基因棉花 283

10.1 转基因棉花的培育 283

10.1.1 农杆菌介导法 284

10.1.2 花粉管通道法 286

10.2 转基因棉花中外源基因的表达调控和遗传 289

10.2.1 影响外源基因表达的元件 289

10.2.2 转基因棉花的遗传 292

10.3 抗除草剂转基因棉花的研究 292

10.3.1 抗草甘膦除草剂转基因棉花的研究 293

10.3.2 抗溴苯腈转基因棉花的研究 293

10.3.3 抗2,4-D除草剂转基因棉花的研究 293

10.3.4 抗磺酰脲类除草剂转基因棉花的研究 294

10.3.5 抗草丁膦除草剂转基因棉花的研究 294

10.4 抗虫转基因棉花的研究 294

10.4.1 Bt转基因抗虫棉的研究 295

10.4.2 胰蛋白酶抑制剂转基因棉花的研究 296

10.4.3 其他转基因抗虫棉的研究 297

10.5 其他转基因棉花的研究 300

10.5.1 抗病转基因棉花研究 300

10.5.2 抗逆境转基因棉花研究 302

10.5.3 转基因雄性不育棉花的研究 302

10.5.4 棉花纤维品质改良基因工程研究 304

10.6 转基因棉花研究展望 306

第十一章 转基因马铃薯 314

11.1 抵抗生物逆境基因工程 314

11.1.1 马铃薯抗病基因工程 314

11.1.2 抗昆虫转基因马铃薯 320

11.2 抵抗非生物逆境基因工程 321

11.2.1 抗干旱研究 322

11.2.2 抗冻害的研究 322

11.3 改善马铃薯的产量和品质 322

11.3.1 增加马铃薯块茎的尺寸 323

11.3.2 改善马铃薯的营养价值 323

11.3.3 防止切开马铃薯变褐的措施 323

11.4 生物反应器 324

11.4.1 以马铃薯生产人奶蛋白 325

11.4.2 食用马铃薯疫苗的研究开发 326

11.4.3 转蜘蛛丝蛋白基因的马铃薯 327

12.1 大豆转基因的方法和程序 330

第十二章 转基因大豆 330

12.1.1 农杆菌介导的转基因 332

12.1.2 物理方式的转基因 334

12.1.3 生物和物理方式相结合的基因导入 336

12.2 大豆含目的基因质粒的构建 336

12.2.1 抗除草剂草甘膦的CP4 EPSPS基因 336

12.2.2 抗豆荚花斑病毒的BPMVCP-P基因 337

12.2.3 抗虫Bt crylA基因 337

12.2.4 去饱和酶基因 337

12.3 转基因大豆的生产应用 337

12.3.1 抗草甘膦大豆的生产应用 338

12.3.2 抗草甘膦大豆的营养品质及安全性 339

12.3.3 抗草甘膦大豆的除草效果和经济效益 343

12.3.4 抗草甘膦大豆的检测 343

12.3.5 有望在短期内应用于生产的转基因大豆 344

第十三章 转基因油菜 354

13.1 油菜的遗传转化方法 354

13.1.1 农杆菌介导转化法 354

13.1.2 外源基因直接转化法 357

13.2 转化受体及筛选标记 362

13.2.1 转化受体 362

13.2.2 筛选标记 365

13.3.1 基因表达调控 367

13.3 遗传特性 367

13.3.2 外源基因的遗传特性及传递规律 368

13.4 外源基因在油菜育种中的应用 368

13.4.1 抗病、虫及除草剂转基因油菜 369

13.4.2 品质改良转基因油菜 371

13.4.3 转基因雄性不育油菜 374

13.5 问题与展望 375

第十四章 转基因烟草 381

14.1 抗真菌病害的转基因烟草研究 381

14.1.1 烟草抗真菌病害防卫反应的研究 382

14.1.2 几丁质酶与β1,3葡聚糖酶的研究与应用 383

14.1.5 过氧化物酶基因及其应用 384

14.1.3 植物抗毒素基因及其应用 384

14.1.4 RIP基因及其应用 384

14.1.6 问题与展望 385

14.2 抗病毒病转基因烟草研究 385

14.2.1 CP基因的研究与利用 385

14.2.2 病毒卫星RNA的利用 387

14.2.3 病毒复制酶基因及其应用 387

14.2.4 核糖体失活蛋白的特性及抗病原理 388

14.2.5 干扰素基因及其应用 389

14.2.6 缺陷干扰颗粒的应用 389

14.3.1 利用非植物抗菌蛋白 390

14.3 烟草抗细菌病害基因工程研究 390

14.3.2 抑制细菌毒素 391

14.3.3 克隆和表达外源抗菌基因 391

14.3.4 共诱导侵染点细胞程序化死亡 392

14.3.5 烟草抗细菌病害基因工程的应用前景 392

14.4 抗虫转基因烟草研究 393

14.4.1 第一代抗虫基因 393

14.4.2 第二代抗虫基因 395

14.4.3 问题与展望 396

14.5 抗除草剂转基因烟草研究 397

14.5.1 抗除草剂转基因机理研究及抗除草剂基因种类 397

14.6 分子标记技术在烟草研究中的应用 398

14.5.2 抗除草剂基因应用于其他研究 398

14.6.1 RAPD标记在烟草研究中的应用 399

14.6.2 发展前景 400

14.7 特殊用途转基因烟草的研究 401

14.7.1 利用转基因烟草生产药物 401

14.7.2 耐不良环境转基因烟草研究 403

14.7.3 抗重金属毒性转基因烟草研究 403

14.7.4 抗热（耐高温）转基因烟草研究 403

第十五章 转基因蔬菜 409

15.1 茄果类蔬菜转基因的研究 409

15.1.1 转基因番茄 409

15.1.2 转基因茄子 414

15.2 芸薹属蔬菜转基因的研究 415

15.2.1 花椰菜 416

15.2.2 白菜 416

15.2.3 甘蓝 417

15.3 葫芦科蔬菜转基因的研制 417

15.3.1 甜瓜 417

15.3.2 番木瓜 417

15.3.3 西葫芦 419

15.4 甜菜转基因的研究 420

16.1 林木转基因应用研究 426

16.1.1 抗虫转基因研究 426

第十六章 转基因林木 426

16.1.2 抗病转基因研究 427

16.1.3 抗除草剂基因工程 428

16.1.4 生殖发育调控基因工程 429

16.1.5 抗逆境基因工程 430

16.1.6 材性改良基因工程 431

16.2 林木转基因基础性研究 433

16.3 林木转基因应用情况 435

16.4 存在问题及展望 435

第十七章 转基因果树 442

17.1 转基因苹果 444

17.2 转基因番木瓜 445

17.3 转基因香蕉 447

17.4 转基因核桃 448

第十八章 转基因花生、花卉和草类 452

18.1 转基因花生 452

18.2 转基因花卉 453

18.2.1 改变花色 454

18.2.2 控制形态 454

18.2.3 调控香味 455

18.2.4 延长花期 455

18.2.5 改良其他品质 455

18.2.7 结束语 456

18.3 转基因草类 456

18.2.6 调控开花 456

18.3.1 豆科牧草 457

18.3.2 禾本科牧草与草坪草 462

18.4 结束语 464

第三篇 转基因植物的安全性评价 473

第十九章 转基因植物食品的安全性评价 473

19.1 转基因植物食品的安全性 473

19.2 转基因植物食品安全性评价的原则 475

19.2.1 实质等同性原则 475

19.2.4 逐步评估原则 478

19.2.3 个案评估原则 478

19.2.2 预先防范性原则 478

19.2.5 风险效益平衡原则 479

19.2.6 熟悉性原则 479

19.3 转基因食品安全性评价的内容 479

19.3.1 毒性 480

19.3.2 过敏 481

19.3.3 抗生素抗性标记基因 482

19.4 小结 482

第二十章 转基因植物生态环境的安全性评价 484

20.1 转基因植物的潜在风险 484

20.1.1 转基因作物本身可能演化为杂草 484

20.1.2 基因流与转基因逃逸及其对近缘物种的潜在威胁 485

20.1.3 转基因植物对非目标生物的危害及生物多样性的影响 487

20.1.4 抗病毒转基因作物带来的潜在风险 489

20.1.5 转基因植物中非目的的外源基因序列的潜在风险 491

20.2 转基因植物环境的安全性评价方法 492

20.2.1 转基因植物环境安全性评价的目的与原则 492

20.2.2 转基因植物潜在风险评价的技术路线与方法 493

第二十一章 转基因产品安全性评价的实例 499

21.1 转Bt基因抗虫棉安全性评价 499

21.2 转基因玉米的安全性评价 500

21.3 抗虫转基因马铃薯的安全性评价 502

22.1.1 样本采集的总体原则 505

22.1.2 转基因样本采集中使用的一些术语 505

第二十二章 转基因农产品的检测 505

22.1 样本的采集 505

22.1.3 与GMO检测有关的ISO采样标准 506

22.1.4 建议和注意事项 506

22.2 样品制备和DNA分离方法 507

22.2.1 碱法DNA抽提 508

22.2.2 样品研磨和DNA纯化 508

22.2.3 DNA纯化的具体方法步骤介绍 508

22.3 定性PCR的检测方法 510

22.3.3 PCR检测方法的缺点和局限性 511

22.3.4 PCR检测方法的操作程序 511

22.3.2 PCR检测方法的优点 511

22.3.1 检测策略概要 511

22.4半 定量和定量PCR检测方法 516

22.4.1 策略概要 517

22.4.2 绝对定量和相对定量 518

22.4.3 优点、不足和局限性 518

22.4.4 常用方法的简介 519

22.5 免疫学检测方法 523

22.5.1 策略概要 523

22.5.2 检测方法 523

22.6 以选择性遗传标记为基础的检测方法 524

22.5.3 小结 524

22.6.1 转基因植物常用的主要选择性标记基因 525

22.6.2 选择性标记基因的直接检测方法 526

22.6.3 间接检测方法 526

第四篇 转基因植物的安全性管理 533

第二十三章 全球对转基因食品的认识 533

23.1 欧洲国家的反应 533

23.2 美洲国家的反应 535

23.3 其他国家的反应 538

第二十四章 转基因植物的安全性管理 541

24.1 转基因植物生物安全性管理的范畴及重要性 541

24.2 部分国家、国家联盟和地区的转基因植物安全性管理 543

24.2.1 北美 543

24.2.2 欧盟 547

24.2.3 英国 550

24.2.4 德国 551

24.2.5 日本 552

24.2.6 非洲 555

24.2.7 拉丁美洲和加勒比海地区 558

24.3 中国转基因植物的管理办法 559

24.3.1 转基因植物安全性管理的原则 559

24.3.2 基因改良活生物体安全性等级的划分与安全管理措施 561

24.3.3 中国转基因植物安全管理能力建设 563

第五篇 附录 569

附录一 农业转基因生物安全管理条例 569

附录二 农业转基因生物安全评价管理办法 576

附录Ⅰ 转基因植物安全评价 585

附录Ⅱ 转基因动物安全评价 592

附录Ⅲ 转基因微生物安全评价 598

附录Ⅳ 农业转基因生物及其产品安全控制措施 614

附录三 农业转基因生物进口安全管理办法 618

附录四 农业转基因生物标识管理办法 621

附录五 转基因植物研究常用的外源基因和启动子中英文名称对照表 625

附录六 转基因植物获得抗性对应的主要除草剂英汉对照表 627

附录七 转基因植物研究涉及的主要植物病毒名称英汉对照表 628

附录八 生物技术专业术语和有关国际机构名称英汉对照表 629

附录九 生物技术和转基因植物有关的网站和网址 635

附录十 全球正式批准的转基因植物品种（系）一览表 649