第1篇 植物组织培养 1
第1章 绪论 3
1.1植物繁育的新技术 3
1.2生物技术的起源 4
1.3生物技术的发展史 4
第2章 组织培养室的组建 9
2.1清洗工作区 9
2.2普通实验室和培养介质准备区 9
2.3材料转化工作区 10
2.4材料培养工作区 10
2.5 光强单位 11
2.6温室 11
2.7实验室和工作人员的安全 11
3.2溶液配制所用的单位 12
3.1器材和设备 12
第3章 营养培养基 12
3.3培养基组成成分 13
3.3.1无机营养 14
3.3.2碳源和能源 15
3.3.3维生素 15
3.3.4生长调节剂 15
3.3.5有机添加物 16
3.3.6胶凝剂 17
3.3.7pH 17
3.4培养基配制的一般实验方案 18
课外阅读 20
第4章 灭菌技术 21
4.1无菌培养基、容器和小器件的准备 21
4.1.1蒸汽灭菌 21
4.1.4紫外线灭菌 22
4.1.2干燥灭菌 22
4.1.3过滤灭菌 22
4.2无菌条件的保持 23
4.2.1酒精灭菌 23
4.2.2火焰灭菌 23
4.3外植体的化学消毒 23
4.4实验方案 24
4.4.1种子消毒 24
4.4.2芽、叶片、茎、根等组织的消毒 24
4.4.3未成熟胚、胚珠和花药培养中组织的消毒 24
课外阅读 25
第5章 培养类型 26
5.1细胞分化 26
5.3培养类型 27
5.3.1种子培养 27
5.2器官分化 27
5.3.2胚胎培养 28
5.3.3胚胎培养的应用 29
5.3.4愈伤组织培养 30
5.3.5器官培养 31
5.3.6珠心培养及其应用 31
5.3.7胚乳培养及其应用 32
5.4细胞培养 33
5.5原生质体培养 34
5.6实验程序 34
5.6.1种子萌发（烟草） 34
5.6.2胚培养（谷类作物小麦、玉米、大麦和水稻等） 34
5.6.3胚培养（豆类作物绿豆、黑豆、菜豆和大豆等） 35
5.6.4愈伤组织的诱导（烟草） 35
5.6.5愈伤组织的诱导（谷类作物小麦、水稻、玉米和大麦等） 35
课外阅读 36
第6章 微繁殖 37
6.1腋芽繁殖方法 38
6.1.1分生组织和嫩枝顶端培养 38
6.1.2芽培养 40
6.1.3器官发生 42
6.1.4通过愈伤组织的器官发生 42
6.1.5不定器官的直接形成 44
6.2胚胎发生 44
6.3微繁殖的研究进展 47
6.4与微繁殖有关的一些问题 48
6.5实验方案 49
6.5.1马铃薯分裂组织和节点的培养 49
6.5.2腋芽的增殖（草莓——Fragariachiloensis） 49
6.5.5通过愈伤形成的器官分化（谷类——小麦，大麦，玉米，水稻等） 50
6.5.4通过愈伤形成的器官分化（烟草） 50
6.5.3器官发生——不定芽的形成 50
6.5.6器官形成（胡萝卜） 51
课外阅读 52
第7章 细胞悬浮培养与次生代谢物 53
7.1悬浮培养的类型 54
7.1.1分批培养 54
7.1.2连续培养 55
7.1.3半连续培养 55
7.2生长的测定 55
7.3悬浮培养细胞的同步化 56
7.4单细胞培养技术——BERGMANN细胞平板培养技术 57
7.5应用 57
7.6次生代谢物的生产 58
7.6.1形态和化学分化 59
7.6.2有利于次生代谢物形成的培养基成分 59
7.6.3生长生产模式 60
7.6.4环境因子 61
7.6.5 生大量有用代谢物的细胞系的选择 61
7.6.6产物分析 62
7.7应用 62
7.8次生代谢化合物生产有关的问题 63
7.9细胞固定体系 63
7.9.1固定细胞的多聚体 64
7.9.2产品释放 65
7.10生物转化 65
7.11方法 66
7.11.1细胞悬浮培养方法（烟草） 66
7.11.2细胞悬浮培养方法（谷类——小麦、水稻、玉米、大麦等） 67
课外阅读 67
8.1雄核发育方法 68
第8章 单倍体的离体培养生产 68
8.1.1花药培养 69
8.1.2小孢子培养 69
8.1.3影响雄核发育的因素 70
8.1.4雄核发育过程 72
8.1.5倍数性水平和染色体加倍 72
8.1.6二倍化 73
8.2单倍体的意义和应用 73
8.3问题 75
8.4雌核发育单倍体 76
8.5影响单雌生殖的因素 76
8.6谷类单倍体生产的染色体丢失技 77
术（大麦和小麦） 77
8.7谷类（水稻、大麦、小麦等）的花药培养方法 78
课外阅读 79
9.1.2酶法 80
9.1.1机械法 80
第9章 原生质体的游离与融合 80
9.1原生质体游离 80
9.2原生质体发育 85
9.2.1细胞壁形成 85
9.2.2生长、分裂和植株再生 85
9.3体细胞杂交 85
9.3.1原生质体融合 86
9.3.2杂种细胞的鉴定和选择 88
9.3.3体细胞杂种的鉴定与特性 90
9.4体细胞杂种的染色体数 92
9.5胞质杂种 92
9.6体细胞杂交的应用潜力 94
9.8方法 97
9.8.1原生质体分离和融合方法 97
9.7体细胞杂交的问题和限制 97
9.8.2原生质体融合 99
课外阅读 100
第10章 细胞无性系变异 101
10.1命名 101
10.2获得细胞无性系变异的方法 101
10.2.1非离体选择 102
10.2.2离体选择 102
10.3细胞无性系变异的应用 105
10.4细胞无性系变异的基础 109
10.5不利因素 110
10.6配子克隆变异 110
课外阅读 111
第11章 种子资源的保存与低温冷藏 112
11.1低温冷藏法 112
11.1.1培养不育的组织培养物 113
11.1.2添加低温保护剂和组织材料的预处理 114
11.1.3冷冻处理 114
11.1.4生活力和再生力的测定 115
11.1.5植株生长和再生 116
11.2细胞缓慢生长保存法 116
11.3应用 116
课外阅读 117
第2篇 遗传物质及其结构 119
第12章 遗传物质 121
12.1糖类 122
12.2氨基酸 122
12.3核苷酸 123
12.3.1核苷酸的结构式 124
12.3.2核苷与核苷酸化合物的定义 124
12.4多聚核苷酸 125
12.4.1 DNA与RNA不同的重要性 126
12.4.2多核苷酸结构的缩写法 127
12.5遗传物质 127
12.5.1 DNA的发现 128
12.5.2双螺旋是稳定的结构 129
12.5.3 DNA复制 129
课外阅读 130
第13章 DNA组成与基因表达 131
13.1 DNA存在的不同结构 131
13.2 DNA超螺旋——DNA的三级结构 133
13.2.1连环数 133
13.2.2十字形构型——DNA的三级结构 134
13.3真核DNA组成核小体 134
13.4 DNA组成 135
13.6 DNA的复性 137
13.5变性 137
13.7复性速度和DNA序列复杂度——Cot曲线 138
13.8遗传信息的传递：中心法则 139
13.9 DNA分子内的基因组成 140
13.9.1操纵子 140
13.9.2多基因家族 140
13.10植物的结构基因——不连续基因 141
13.11调控序列 141
13.11.1TATA盒子 142
13.11.2 AGGA盒子 142
13.11.3基他调控元件 142
13.12 RNA分子的类型 143
13.12.1信使RNA与作用过程 143
13.12.3 tRNA（转运RNA） 145
13.12.2核糖体RNA 145
13.12.4核内小RNA 146
13.13转录 146
13.13.1核苷酸序列 147
13.13.2原核生物的转录过程 147
13.13.3真核生物的转录 148
13.14遗传密码与翻译 149
13.14.1遗传密码 149
13.14.2翻译 151
13.14.3翻译后修饰 152
课外阅读 153
第3篇 DNA重组技术 155
第14章 基本技术 157
14.1琼脂糖凝胶电泳 157
14.2脉冲场凝胶电泳 157
14.3聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE） 160
14.3.1等电聚焦（IEF） 161
14.3.2二维凝胶电泳 162
14.3.3蛋白质染色 162
14.4核酸印迹 162
14.4.1Southern印迹分析 162
14.4.2 Northern印迹 164
14.5蛋白质印迹 164
14.6点杂交技术 165
14.7放射自显影 165
14.8 E.coli的转化 167
14.9步骤 168
课外阅读 168
第15章 基因克隆：DNA的切割和连接 169
15.1基因克隆简介 169
15.2切割酶——限制性内切酶 170
15.2.1Ⅰ型限制性内切酶 171
15.2.2Ⅱ型限制性内切酶 171
15.2.3Ⅲ型内切酶 173
15.2.4其他限制性内切酶 174
15.3 DNA分子的连接与DNA连接酶 174
15.4 DNA修饰系统 175
15.4.1激酶 175
15.4.2碱性磷酸酶 175
15.4.3 DNA聚合酶 175
15.4.4末端转移酶 176
15.4.5 S1核酸酶 176
15.4.6 λ－外切酶 176
15.4.7外切酶Ⅲ 177
15.4.8Bal 31核酸酶 177
15.5连接子和接头 177
15.6质粒DNA的限制性酶切反应的步骤 178
课外阅读 179
第16章 基因克隆：载体 180
16.1克隆载体的特征 180
16.2 E.coli K-12的生物学特征 180
16.3质粒 181
16.3.1 pBR322 183
16.3.2 pACYC184 184
16.3.3 pUC载体 184
16.3.4 pUN121 185
16.3.5酵母质粒载体 186
16.3.6 Ti质粒 188
16.4黏粒 188
16.5.1 λ噬菌体 189
16.5噬菌体载体 189
16.5.2 λ噬菌体克隆载体 190
16.5.3 M13 噬菌体 191
16.6噬菌粒 192
16.7酵母人工染色体（YAC） 193
16.8细菌人工染色体（BAC） 194
16.9 P1噬菌体载体 195
16.10 P1人工染色体（PAC） 196
16.11穿梭载体 196
16.12表达载体 196
16.13步骤 196
16.13.1质粒DNA的分离：小量制备 196
16.13.2用SDS蛋白酶K方法分离基因组DNA 198
课外阅读 198
17.1基因文库 199
17.2 cDNA文库及其克隆 199
第17章 基因克隆：cDNA克隆和基因组克隆及克隆DNA的序列分析 199
17.2.1 mRNA的分离提取 200
17.2.2第一链cDNA的合成 200
17.2.3第二链cDNA的合成 200
17.2.4 cDNA的克隆 201
17.2.5宿主细胞的介绍 201
17.2.6克隆筛选 201
17.3基因组克隆 202
17.3.1 DNA的分离 203
17.3.2局部消化 203
17.3.3克隆载体 203
17.3.4片段和载体的连接 203
17.3.5包装 203
17.4克隆基因的检测与分析及探针介绍 204
17.5.1菌落和噬菌斑杂交 205
17.5基因的检测方法 205
17.5.2免疫学检测 206
17.5.3克隆基因的Southern印迹分析 206
17.5.4印迹的过程 206
17.6核酸序列的检测 206
17.7放射性标记 206
17.8非放射性标记 208
17.8.1 HRP系统 208
17.8.2 DIG系统 208
17.8.3生物素－链霉抗生物素标记系统 209
17.9 DNA测序 210
17.9.1 Sange-Coulson方法 210
17.9.2 Maxam-Gilbert方法 211
17.9.3大量DNA测序 213
课外阅读 215
第18章 聚合酶链式反应 216
18.1 PCR反应的步骤 218
18.2 PCR反应的成分 219
18.2.1寡聚物引物 219
18.2.2扩增缓冲液 219
18.2.3脱氧核糖核苷三磷酸 219
18.2.4靶序列 219
18.2.5Taq DNA聚合酶 219
18.3反向 PCR 220
18.4反转录酶介导的PCR（RT-PCR） 221
18.4.1RCE：cDNA末端的快速扩增 221
18.4.2定量RT-PCR 223
18.4.3差异表达基因的扩增 224
18.5 CR 产物的克隆 227
18.5.1增加限制性位点 227
18.7 PCR的应用 228
18.6 PCR的遗传工程 228
18.5.3平端连接 228
18.5.2T/A克隆 228
18.8 PCR的优点 230
18.9存在的问题 231
18.10转基因的PCR检测的流程 231
课外阅读 232
第19章 体外突变 233
19.1定位突变 233
19.1.1缺失突变 234
19.1.2盒式突变 237
19.1.3寡核苷酸定向突变 237
19.1.4化学突变 242
19.1.5 PCR介导的体外突变 243
19.1.6定位突变的优点 245
19.1.7随机突变 245
19.2.1转座子介导的插入突变 246
19.2插入突变 246
19.2.2 T-DNA介导的插入突变 247
课外阅读 248
第20章 转座子遗传因子和基因标签 249
20.1细菌中的转座子 249
20.1.1IS因子 249
20.1.2复合式转座子 251
20.1.3复杂的转座子——Tn3家族 252
20.2真核生物中的转座因子 252
20.2.1分类 252
20.2.2Ⅰ族因子 253
20.2.3Ⅱ族因子 256
20.2.4其他因子 258
20.3转座子标签法 258
20.3.1转座因子的分离 259
20.3.2基因标记 260
20.3.3目标基因标签法的局限性 262
20.3.4突变基因的分离 263
20.3.5完整基因的分离 263
20.3.6异源转座子标签法 263
20.3.7提高在目标位点的插入频率 265
20.3.8基因分离 265
20.3.9转座子标签法的优点 266
20.3.10转座子标签法的重要性 266
课外阅读 267
第21章 基因分离 268
21.1植物基因克隆的总策略 268
21.1.1编码特异蛋白基因的分离 268
21.1.2组织特异性的功能基因分离 268
21.1.4差减克隆 270
21.1.3以 DNA插入为基础的克隆方法 270
21.1.5图位克隆 271
21.2染色体跳查 276
21.3染色体着陆 278
课外阅读 279
第22章 分子标记和辅助标记选择 280
22.1形态学标记 280
22.2生物化学标记 280
22.3分子标记 281
22.4不以RCR为基础的技术——限制性片段长度多态性（RFLP） 282
22.5基于PCR的技术 289
22.靶向 PCR及测序 297
22.7指纹 300
22.8标记辅助筛选 302
22.9 RAPD分析流程 304
课外阅读 305
第23章 植物基因转移 306
23.1瞬时和稳定的基因表达 306
23.2标记基因 307
23.2.1报告基因 307
23.2.2选择标记 309
23.3嵌合基因载体 310
23.4基因转移方法 311
23.4.1载体介导的基因转移 311
23.4.2无载体介导或DNA的直接转移 324
23.5转入基因的状况和表达以及基因沉默 331
23.6实验方案 334
23.6.1农杆菌介导的转化 334
23.6.2基因枪轰击法：瞬时表达 335
课外阅读 336
24.1抗生物逆性 337
第24章 应用转基因技术改良作物 337
24.1.1抗虫性 338
24.1.2抗病毒性 340
24.1.3抗疾病性 343
24.2抗非生物胁迫 346
24.3抗除草剂 349
24.4种改良基因工程 350
24.4.1作物储藏物改良基因工程 350
24.4.2花卉保鲜基因工程 351
24.4.3花色、花型改良基因工程 351
24.4.1雄性不育转基因工程 352
24.4.5终结种子基因工程 352
24.5转基因植物生物反应器 355
24.5.1碳水化合物 355
24.5.3蛋白质品质 356
24.5.2脂类化合物 356
24.5.4维生素和矿质营养 357
24.5.5生物可降解塑料 358
24.5.6蛋白质、多肽及疫苗 358
24.5.7 口服性疫苗的生产 359
24.5.8商品化转基因作物 360
24.5.9重组DNA技术的影响 361
课外阅读 365
第25章 基因组学 366
25.1原核基因组图谱以及E.coli基因组 366
25.2真核生物基因组图谱 367
25.3DNA测序中的基因定位 370
25.3.1序列检测 370
25.3.2实验技术 371
25.4酵母（S.cerevisiae）基因组 372
25.5人类基因组 373
25.6拟南芥基因组 375
25.7水稻基因组 375
25.8功能基因组学 376
25.8.1计算机分析 377
25.8.2实验分析 378
25.9基因表达模式 382
25.9.1检测RNA转录水平进行基因表达分析 382
25.9.2 SAGE（基因表达的系列分析） 382
25.9.3 DNA芯片技术 384
25.10 DNA芯片的种类 384
25.10.1基于寡聚核苷酸的芯片 384
25.10.2基于cDNA的芯片 386
25.11杂交与检测方法 386
25.11.1 DNA芯片（微阵列）特征描述 387
25.11.2 DNA芯片的应用 388
25.12蛋白质组学 389
25.12.1蛋白双向电泳 390
25.12.2蛋白质谱分析 390
25.12.3数据库搜索 390
课外阅读 391
第26章 生物信息学 392
26.1生物信息学的发展 393
26.2数据库 394
26.3网络教育 395
26.4数据库的访问 395
26.5应用 397
26.6面临的挑战 398
课外阅读 398
27.2知识产权保护 399
27.1知识产权简介 399
第27章 知识产权保护 399
27.2.1世界性组织 400
27.2.2保护形式 400
27.2.3版权 401
27.2.4商标 401
27.2.5专利 402
27.2.6专利应用 402
27.2.7国际专利和《专利合作条约》 403
27.2.8专利的撤回 403
27.2.9地理标识 406
27.2.10商业秘密 406
27.2.11外观设计 407
27.2.12技术秘密（know-how） 407
27.2.13植物育种者权利 407
27.2.14UPVO的作用 408
27.2.15农民的权利 410
27.2.16生物多样性大会 410
27.2.17植物品种保护 411
27.2.18关于植物专利的一些案例研究 412
附录 414
附录Ⅰ 414
附录Ⅱ 414
附录Ⅲ 415
附录Ⅳ 415
附录Ⅴ 415
附录Ⅵ 416
术语解释 417
参考文献 435
作者索引 448
主题索引 452