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绪论 1

第1章 植物细胞工程概述 5

1.1 植物组织培养的发展历程 5

1.2 植物细胞工程相关概念、任务与研究内容 6

1.2.1 植物细胞工程的概念 6

1.2.2 植物细胞工程的任务 7

1.2.3 植物细胞工程的内容 7

1.3 植物细胞工程基本理论与原理 7

1.3.1 植物细胞全能性 7

1.3.2 植物细胞的脱分化和再分化 8

1.3.3 植物细胞的形态建成 11

1.4 植物细胞工程研究的基本设备和方法 12

1.4.1 基本设备 12

1.4.2 无菌操作 12

1.4.3 培养基 15

第2章 植物愈伤组织的培养、再生及体细胞无性系变异 19

2.1 愈伤组织的诱导与继代培养 19

2.1.1 脱分化及愈伤组织的诱导 19

2.1.2 愈伤组织的继代培养 20

2.2 愈伤组织的再分化与植株再生 21

2.2.1 器官发生途径与植株再生 21

2.2.2 体细胞胚发生途径与植株再生 22

2.3 体细胞变异与育种 23

2.3.1 体细胞无性系变异的概念及特点 23

2.3.2 体细胞无性系变异的机理 23

2.3.3 体细胞无性系变异的类型与频率 26

2.3.4 体细胞无性系变异的诱导和筛选 27

2.3.5 体细胞无性系变异在作物育种上的应用 30

2.3.6 体细胞无性系变异在牧草和草坪草育种上的应用 31

第3章 植物细胞培养、原生质体培养与体细胞杂交 35

3.1 植物单细胞培养及应用 35

3.1.1 单细胞的分离 35

3.1.2 单细胞的培养方法 36

3.1.3 影响单细胞培养的若干因素 39

3.2 植物原生质体培养 40

3.2.1 植物原生质体研究的历史和现状 40

3.2.2 原生质体的应用 41

3.2.3 原生质体的分离和纯化 41

3.2.4 牧草原生质体培养 46

3.3 原生质体融合 46

3.3.1 原生质体融合方法 46

3.3.2 原生质体融合方式 47

3.3.3 体细胞杂种的筛选和鉴定 49

3.4 体细胞杂交与育种 50

3.4.1 植物体细胞杂交的用途 50

3.4.2 植物体细胞杂交技术在牧草研究中的应用 51

第4章 单倍体培养、胚器官培养、植物快繁与脱毒 54

4.1 单倍体培养及育种 54

4.1.1 单倍体及其获得 54

4.1.2 花药培养及其影响因素 55

4.1.3 花粉（小孢子）培养 57

4.1.4 从雌配子体诱导单倍体植株 58

4.1.5 单倍体细胞培养与植物育种 58

4.2 胚器官培养与育种 59

4.2.1 胚培养 60

4.2.2 胚乳培养 62

4.2.3 胚器官培养在牧草育种上的应用 63

4.3 快繁与脱毒 64

4.3.1 植物的离体快速无性繁殖 64

4.3.2 植物的脱毒培养 65

4.3.3 无毒苗的繁殖 66

第5章 基因工程的概念与原理 68

5.1 基因工程概述 68

5.1.1 基因的概念及其发展 68

5.1.2 基因工程的概念及其发展 72

5.2 基因工程的主要研究内容 75

5.3 植物基因工程的应用 76

5.3.1 基因工程在农作物优质丰产及综合性状改良育种上的应用 76

5.3.2 基因工程在抗生物胁迫上的应用 77

5.3.3 基因工程在抗非生物胁迫育种上的应用 78

5.3.4 基因工程在植物医药基因工程上的应用 79

5.3.5 转基因作物的应用及前景 79

第6章 目的基因的克隆 82

6.1 聚合酶链式反应 82

6.1.1 PCR反应体系 82

6.1.2 PCR反应的步骤 83

6.1.3 PCR产物的克隆 85

6.1.4 PCR技术的应用 85

6.2 植物基因克隆常用的工具酶 85

6.2.1 限制性内切酶 86

6.2.2 DNA聚合酶 88

6.2.3 其他酶 90

6.3 植物基因的克隆 93

6.3.1 根据已知基因的序列分离克隆目的基因 93

6.3.2 根据DNA的插入作用分离克隆目的基因 95

6.3.3 根据基因的差异表达分离克隆目的基因 97

6.3.4 根据基因定位分离克隆目的基因 100

6.3.5 利用生物信息学手段分离克隆目的基因 101

第7章 植物基因工程常用的载体及其构建 103

7.1 载体概述 103

7.1.1 载体概念和基本条件 103

7.1.2 载体的种类 103

7.2 常用的克隆载体 104

7.2.1 质粒载体 104

7.2.2 噬菌体载体 107

7.2.3 柯斯质粒载体 109

7.2.4 噬菌粒载体 110

7.2.5 人工染色体载体 111

7.2.6 植物转化载体 112

7.2.7 植物表达载体 118

7.3 载体的构建 122

7.3.1 植物克隆载体的构建 122

7.3.2 嵌合基因表达载体的构建 123

7.3.3 植物转化载体的构建 125

第8章 遗传转化技术 127

8.1 植物遗传转化概述 127

8.2 遗传转化的受体系统 128

8.2.1 遗传转化受体系统的条件 129

8.2.2 遗传转化受体系统的类型 129

8.3 遗传转化技术 130

8.3.1 农杆菌介导的转化 131

8.3.2 基因枪法 138

8.3.3 将DNA直接转移导入原生质体 140

8.3.4 超声波转化法 141

8.3.5 硅碳纤维漩涡介导的转化 142

8.3.6 花粉管通道法 142

8.3.7 生殖细胞浸泡法 142

8.3.8 各种基因转化系统的评价及选择原则 143

第9章 转基因植物的检测与鉴定 145

9.1 外源基因整合的检测与鉴定 145

9.1.1 PCR检测 145

9.1.2 Southern杂交 146

9.2 外源基因表达的检测 150

9.2.1 外源基因转录的检测——Northern杂交 151

9.2.2 RT-PCR检测 152

9.3 外源基因表达蛋白的检测——Western杂交 154

9.3.1 Western杂交的原理 155

9.3.2 Western杂交的步骤 155

9.4 报告基因的检测 156

9.4.1 GUS的检测 156

9.4.2 GFP的检测 157

9.5 转基因植物性状鉴定 157

9.6 转基因植物的遗传特性 158

9.6.1 转基因的整合及其遗传效应 158

9.6.2 转基因的遗传稳定性 161

9.6.3 转基因的遗传规律 161

第10章 转基因植物的安全性评价 163

10.1 转基因植物安全性 164

10.1.1 转基因植物的环境安全性 164

10.1.2 转基因植物食品的安全性 166

10.2 转基因植物安全性评价内容 169

10.2.1 转基因植物环境安全性评价 169

10.2.2 转基因植物食品安全性评价内容 170

10.3 我国对转基因植物的管理 171

10.3.1 法律法规建设 171

10.3.2 管理体系建设 172

第11章 基因工程在牧草品质改良上的应用 173

11.1 牧草品质及其形成因素 173

11.1.1 植物器官比例、结构、质地、成熟度等 173

11.1.2 矿物质元素含量 174

11.1.3 蛋白质含量与蛋白质组分 174

11.1.4 采食量和消化率 174

11.1.5 适口性 175

11.1.6 植物有毒有害物质含量 175

11.1.7 抗病抗虫性 175

11.2 品质相关基因 175

11.2.1 木质素生物合成相关基因 175

11.2.2 提高蛋白质含量、改良蛋白组分的基因 176

11.2.3 缩合单宁生物合成相关基因 176

11.3 基因工程在牧草品质改良上的应用 176

11.3.1 增加蛋白质组分中含硫氨基酸的含量 177

11.3.2 降低木质素含量，增加果聚糖含量，提高牧草消化率 177

11.3.3 改变次生代谢物含量 178

第12章 基因工程在牧草抗生物胁迫育种上的应用 181

12.1 抗病性 181

12.1.1 牧草常见的病害及其抗病机制 181

12.1.2 常用的抗病基因 184

12.1.3 基因工程在牧草抗病育种上的应用 187

12.1.4 牧草抗病基因工程的前景与展望 189

12.2 抗虫性 189

12.2.1 牧草常见的虫害及抗虫性 189

12.2.2 常用的抗虫基因 191

12.2.3 基因工程在牧草抗虫育种上的应用 193

第13章 基因工程在牧草抗非生物胁迫育种上的应用 196

13.1 抗旱性 196

13.1.1 植物对干旱的适应及抗性机制 196

13.1.2 常见的抗旱相关基因 198

13.1.3 基因工程在牧草抗旱育种中的应用 200

13.2 抗盐性 201

13.2.1 植物对盐碱胁迫的适应及抗性机制 201

13.2.2 常见的抗盐相关基因 202

13.2.3 基因工程在牧草耐盐育种中的应用 203

13.3 抗寒性 204

13.3.1 植物对低温的适应及抗性机制 204

13.3.2 常用的抗寒相关基因 205

13.3.3 基因工程在牧草抗寒育种中的应用 206

13.4 抗热性 207

13.4.1 植物对高温的适应及抗性机制 207

13.4.2 常用的抗热相关基因及其在牧草抗热育种上的应用 208

13.5 抗铝毒能力 208

13.5.1 植物对铝毒的适应及抗性机制 208

13.5.2 常用的抗铝毒基因 209

13.5.3 基因工程在牧草抗铝毒育种上的应用 209

13.6 抗除草剂能力 209

13.6.1 除草剂的作用机制 209

13.6.2 抗除草剂基因及其应用 210

13.6.3 基因工程在抗除草剂牧草育种中的应用 211

第14章 豆科牧草-根瘤菌的共生固氮 213

14.1 共生固氮的概念 213

14.1.1 共生固氮的类型 213

14.1.2 共生固氮研究的历史回顾和展望 214

14.2 根瘤的形成、结构与功能 215

14.2.1 根瘤的形成过程 215

14.2.2 根瘤的结构和功能 217

14.3 根瘤菌与豆科植物的关系 218

14.3.1 根瘤菌与豆科植物的互接种簇关系 219

14.3.2 与共生固氮相关的基因与作用 219

14.3.3 共生固氮各阶段的信息传递和基因表达 220

14.4 共生固氮机制 222

14.4.1 固氮的酶学机制 222

14.4.2 固氮的基因及其调控 223

14.4.3 影响固氮效率的因素 223

14.5 生物技术在改良豆科牧草共生固氮上的应用 224

14.5.1 根瘤菌的改良 225

14.5.2 固氮技术在豆科牧草中的应用 225

第15章 遗传标记概述 227

15.1 遗传标记的发展和重要性 227

15.2 遗传标记的种类和特点 229

15.2.1 形态标记 229

15.2.2 细胞学标记 231

15.2.3 生化标记 233

15.2.4 分子标记 235

第16章 常用DNA分子标记技术 239

16.1 基于分子杂交的分子标记技术 239

16.1.1 RFLP标记 239

16.1.2 VNTR标记 242

16.1.3 EST标记 243

16.2 基于PCR技术的分子标记技术 244

16.2.1 任意引物的PCR标记 244

16.2.2 特异引物的PCR标记 254

16.3 基于单核苷酸多态性的DNA标记——SNP标记 259

16.3.1 单链构象多态性分析法 260

16.3.2 变性梯度凝胶电泳分析法 260

16.3.3 芯片杂交分析法 261

第17章 植物基因组学简介 263

17.1 植物基因组学概述 263

17.1.1 植物基因组学概念及内容 263

17.1.2 基因组学发展过程 264

17.1.3 基因组学研究意义 264

17.2 基因文库的构建 264

17.2.1 基因文库的种类 265

17.2.2 基因文库的基本要求 265

17.3 DNA测序技术 266

17.3.1 经典核苷酸测序技术基本原理 267

17.3.2 现代常用测序技术 269

17.4 植物结构基因组学 271

17.4.1 图谱构建 271

17.4.2 基因定位 277

17.4.3 比较基因组学 283

17.5 功能基因组学 285

17.5.1 功能基因组学的主要研究内容 285

17.5.2 功能基因组学的研究方法 286