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第一部分 21世纪的农业生物工程技术 1

一、农业生物工程技术的发展现状 1

二、面临的问题与挑战 4

(一) 人口问题 4

(二) 营养问题 5

(三) 农药污染问题 5

(四) 农业生产所面临的压力 5

三、21世纪农业生物技术的发展趋势 5

(一) 基因组学将得到前所未有的发展 6

(二) 单基因生物性抗逆将向持久性抗逆转化 7

(三) 生物性抗逆将向非生物性抗逆转化 7

(四) 目标性状的研究重点将从“抗性”向“品质”转移 8

(五) 由质量性状向数量性状转移 9

(六) 利用转基因植物生产稀有蛋白 10

(七) 转基因技术的改进与提高 10

四、转基因植物的安全性问题 11

(一) 转基因植物的环境安全性 11

(二) 转基因植物的食品安全性 12

五、我国农业基因工程发展中应注意的几个问题 13

(一) 积极开展功能性基因组和生物信息学的研究 13

(二) 建立规模化、成熟、高效的植物遗传转化再生体系 14

(三) 重视与常规育种的有机结合 14

(四) 加强转基因植物的安全性评估 15

第二部分 分子标记技术与作物遗传改良 18

一、分子标记技术 18

(一) 分子标记连锁图的构建 19

(二) 基因的分子标记定位 20

(三) 基因的分离与克隆 21

(四) 数量性状的遗传分析 23

二、植物比较遗传学研究 24

(一) 植物比较遗传学研究的主要进展 24

(三) 分子标记辅助选择在作物遗传改良中的应用 25

(二) 共线性在物种间基因分离中的潜在作用 25

(三) 植物比较遗传学对作物遗传改良的影响 26

(四) 植物比较遗传学研究的前景 27

三、植物种质资源的开发利用 28

(一) 种质资源在作物遗传改良中的重要性 28

(二) 农作物狭窄的遗传基础 29

(三) 种质资源的收集和种子库的建立 30

(四) 种质资源利用的现状和出路 30

(五) 在种质资源中筛选亲本的策略 31

四、农作物分子标记辅助育种 32

(一) 选择在农作物遗传育种中的重要性 32

(二) 分子标记辅助选择的发展 33

五、前景展望 41

(一) 比较生物信息学的发展 41

(二) 野生种质的利用 42

(三) 遗传连锁图的整合与标记辅助选择 42

(四) 分子标记技术与作物遗传改良 43

第三部分 农作物基因作图 44

一、基因作图概述 44

二、水稻基因作图 46

(一) 水稻基因作图研究概述 46

(三) 分子连锁作图 47

(二) cDNA分析 47

(四) 物理作图 48

三、基因比较作图与比较遗传学研究 50

(一) 比较遗传学的发展 50

(二) 禾本科的比较作图 51

(三) 禾本科复合图谱 52

(四) 禾本科植物的锚定基因组 55

四、功能基因组学——探测植物基因的表达与功能 56

(一) 功能基因组研究的方法学 56

(二) 位点选择转座子诱变 57

(三) 增强子陷阱及基因陷阱诱变 58

(四) 转座子插入文库的应用 59

五、基因图谱的应用前景 61

一、叶绿体基因工程概述 63

第四部分 植物叶绿体基因工程 63

二、植物叶绿体分子生物学 65

(一) 质体 65

(二) 叶绿体基因组 66

(三) 叶绿体基因组的表达调控 69

(四) 植物叶绿体遗传转化 72

三、植物叶绿体遗传工程的研究进展与展望 77

(一) 叶绿体遗传工程的研究进展 77

(二) 叶绿体遗传转化亟待解决的主要问题 79

第五部分 棉花组织培养与基因工程 81

一、棉花组织培养 81

(一) 棉花胚珠培养 82

(二) 棉花茎尖培养 85

(三) 棉花体细胞培养 91

(四) 棉花原生质体培养 96

(五) 棉花花药和小孢子培养 99

二、棉花基因工程 100

(一) 花粉管通道法 101

(二) 棉花抗虫基因工程 107

(三) 棉花抗病基因工程 110

(四) 棉花抗除草剂基因工程 113

(五) 棉花抗逆基因工程 116

(六) 棉花纤维改良基因工程 118

(七) 棉花基因组图谱 121

三、展望 126

(一) 抗虫基因 131

一、植物转基因抗虫研究的进展 131

第六部分 害虫防治生物工程技术 131

(二) 基因转化和遗传稳定性 136

(三) 害虫对转基因作物的耐受性问题及潜在风险 138

二、昆虫转基因防治害虫的进展 139

(一) 利用对害虫有害的基因 139

(二) 构建转化载体 140

(三) 启动子 141

三、害虫生物防治技术 142

(一) 寄生性昆虫天敌 142

(二) 昆虫病原性天敌 144

四、展望 145

第七部分 植物抗病基因工程 146

一、植物抗病基因综述 146

(一) 植物-病原的相互关系 149

二、植物抗病的遗传基础 149

(二) 病原avr基因 150

(三) 植物R基因的性质 152

三、植物R基因遗传位点 152

(一) R基因遗传位点的组织 152

(二) 与R基因表达有关的遗传位点 153

四、R蛋白的结构与功能 154

(一) R蛋白的结构 155

(二) R蛋白的功能 156

五、R基因的起源和进化 158

(一) R基因的起源 158

(二) R基因的进化 159

六、R基因的利用 159

七、展望 160

第八部分 植物抗病毒和抗线虫基因工程 162

一、抗病毒基因工程及其机理 162

(一) 来自病原的抗性 163

(二) 来自非病原的抗性 166

二、抗线虫基因工程 168

三、生物安全性 169

四、展望 170

第九部分 植物抗细菌病害基因工程 171

一、植物抗细菌病害基因工程策略 171

(一) 激活植物抗病机制 171

(二) 导入植物防卫反应基因 173

(三) 导入降解病原菌致病因子的基因 174

(四) 导入其它抗菌肽基因 175

(一) 解毒基因工程 176

二、植物抗细菌病害基因工程成就 176

(三) 植物抗病相关基因工程 177

(二) 抗菌蛋白(肽)基因工程 177

(四) 植物防卫相关基因的基因工程 180

三、植物抗细菌病害基因工程存在的问题及展望 181

第十部分 植物耐盐耐旱基因工程 185

一、功能性生蛋白 185

(一) 合成小分子渗透调节物的关键酶炎 185

(二) Lea蛋白 190

(三) 水通道蛋白 191

(四) 钾离子K+通道蛋白 193

(五) ATP酶 195

(六) 其它与渗透胁迫相关的功能性蛋白 199

(一) 蛋白激酶类 201

二、调节性蛋白 201

(二) 两组分信号系统 204

(三) 蛋白磷酸酶 208

(四) 顺式和反式作用元件 209

三、耐旱耐盐数量性状基因座位 211

四、展望 213

(一) 信号的感受与传递 213

(二) 代谢途径基因工程 214

(三) 鉴定和克隆与耐旱耐盐相关的QTL 214

第十一部分 微生物遗传工程 217

一、杀虫微生物遗传工程 217

(一) 苏云金芽孢杆菌 217

(二) 昆虫杆状病毒 221

(三) 绿僵菌 224

二、防病微生物遗传工程 225

(一) 放身土壤杆菌 225

(二) 荧光假单胞菌 226

(三) 丁香假单胞菌 227

(四) 水稻白叶枯病菌hrp基因突变株 227

(五) 哈茨木霉菌 228

三、展望 228

(一) 新的杀虫、防病基因的研究 229

(二) 遗传工程微生物的安全性评价 230

(三) 生产工艺与加工剂型的改进 230

第十二部分 饲料基因工程 231

一、饲料基因工程综述 231

(一) 在饲料业中应用基因工程技术的重要意义 233

(二) 基因工程技术在饲料业中的应用方向 234

二、饲料基因工程的研究进展 235

(一) 提高饲料粮的蛋白品质 235

(二) 提高饲料粮的能量品质 241

(三) 利用微生物反应器廉价生产饲料生物活性添加剂 245

三、展望 250

第十三部分 调控果实成熟生物工程技术 254

一、综述 254

二、基因调控果实成熟的研究进展 255

(一) 果实成熟生物化学 255

(二) 果实成熟过程中的基因表达 260

(三) 基因操作果实成熟 265

三、展望 269

一、改造土壤菌剂的开发 270

第十四部分 农业发酵工程技术 270

二、生物可降解聚合物的开发 272

三、微生物防治作物病害研究 273

四、灭虫微生物制剂的研究 274

(一) 灭蝗菌剂 275

(二) 灭蝇菌剂 275

(三) 灭蚊微生物 275

(四) 新型杀虫微生物 276

五、生物固氮菌剂的开发 277

六、生物有机肥料的开发 279

(一) 有机肥料 279

(二) 微生物肥料 280

(一) 从绿藻中制取乙醇 281

七、发展洁净绿色能源 281

(二) 细菌生产乙醇 282

(三) “工程微生物”制取乙醇 282

(四) “工程微藻”生产生物柴油 283

(五) 微生物发酵大量制取沼气 284

(六) 微生物发酵生产氢气 284

八、农用酶制剂开发 285

(一) 高产植酸酶 286

(二) 高产菊粉酶 287

九、细菌纤维的开发 288

(一) 纺织行业新原料源 288

(二) 细菌纤维素为医疗食品行业服务 289

十、扩大新食物源的研究 290

十一、展望 292

参考文献 293