植物生物技術導論

　　簡介 植物生物技術為生物系統(tǒng)的操作提供了前所未有的機會，它已經成為植物科學中令人矚目的領域。本書是一本生物技術課程的教材，可供不同年級的本科生和研究生使用。本書涵蓋了植物組織培養(yǎng)的全部重要知識，即營養(yǎng)介質、微繁殖、器官培養(yǎng)、細胞懸浮培養(yǎng)、單倍體培養(yǎng)、原生質的分離與融合、次生代謝產物、體細胞克隆變異和冷藏。同時為了更好地理解DNA重組技術，作者在修訂版中增加了一些章節(jié)，內容包括遺傳材料、DNA在基因組中的結構和DNA重組所涉及的基本技術。DNA重組技術涵蓋了不同的內容，包括基因克隆、植物基因分離、轉座子和基因標記、體外誘變、PCR、分子標記、分子標記輔助選擇、轉基因技術、基因組學和生物信息學。其中基因克隆分為三章進行介紹，其中一章對酶進行了介紹，另一章對載體進行了介紹，還有一章介紹了cDNA和基因組克隆以及克隆DNA的序列分析。本書中基因組學包括功能基因組學、結構基因組學、蛋白質組學、不同生物的測序情況和DNA芯片技術。書中的各項技術的實驗操作，都給出了具體步驟。關于生物技術的應用，作者在通過轉基因對作物進行改良的部分進行了討論，同時，還對生物技術對作物改良的影響作了綜述。對各種形式的知識產權，例如植物育種者權利、生物多樣性以及一些專利的例子在知識產權一章中進行了介紹。 目錄第1篇 植物組織培養(yǎng)1第1章 緒論3 11 植物繁育的新技術3 12 生物技術的起源4 13 生物技術的發(fā)展史4第2章 組織培養(yǎng)室的組建9 21 清洗工作區(qū)9 22 普通實驗室和培養(yǎng)介質準備區(qū)9 23 材料轉化工作區(qū)10 24 材料培養(yǎng)工作區(qū)10 25 光強單位11 26 溫室11 27 實驗室和工作人員的安全11第3章 營養(yǎng)培養(yǎng)基12 31 器材和設備12 32 溶液配制所用的單位12 33 培養(yǎng)基組成成分13331 無機營養(yǎng)14332 碳源和能源15333 維生素15334 生長調節(jié)劑15335 有機添加物16336 膠凝劑17337 pH17 34 培養(yǎng)基配制的一般實驗方案18 課外閱讀20第4章 滅菌技術21 41 無菌培養(yǎng)基、容器和小器件的準備21411 蒸汽滅菌21412 干燥滅菌22413 過濾滅菌22414 紫外線滅菌22 42 無菌條件的保持23421 酒精滅菌23422 火焰滅菌23 43 外植體的化學消毒23 44 實驗方案24441 種子消毒24442 芽、葉片、莖、根等組織的消毒24443 未成熟胚、胚珠和花藥培養(yǎng)中 組織的消毒24 課外閱讀25第5章 培養(yǎng)類型26 51 細胞分化26 52 器官分化27 53 培養(yǎng)類型27531 種子培養(yǎng)27532 胚胎培養(yǎng)28533 胚胎培養(yǎng)的應用29534 愈傷組織培養(yǎng)30535 器官培養(yǎng)31536 珠心培養(yǎng)及其應用31537 胚乳培養(yǎng)及其應用32 54 細胞培養(yǎng)33 55 原生質體培養(yǎng)34 56 實驗程序34561 種子萌發(fā)（煙草）34562 胚培養(yǎng)（谷類作物：小麥、 玉米、大麥和水稻等）34563 胚培養(yǎng)（豆類作物：綠豆、 黑豆、菜豆和大豆等）35564 愈傷組織的誘導（煙草）35565 愈傷組織的誘導（谷類作 物：小麥、水稻、玉米 和大麥等）35 課外閱讀36第6章 微繁殖37 61 腋芽繁殖方法38611 分生組織和嫩枝頂端培養(yǎng)38612 芽培養(yǎng)40613 器官發(fā)生42614 通過愈傷組織的器官發(fā)生42615 不定器官的直接形成44 62 胚胎發(fā)生44 63 微繁殖的研究進展47 64 與微繁殖有關的一些問題48 65 實驗方案49651 馬鈴薯分裂組織和節(jié)點的 培養(yǎng)（Solanum tuberosum） 49652 腋芽的增殖（草莓： Fragaria chiloensis） 49653 器官發(fā)生：不定芽的形成50654 通過愈傷形成的器官分化（煙草）50655 通過愈傷形成的器官分化（谷 類：小麥，大麥，玉米，水 稻等）50656 器官形成（胡蘿卜）51 課外閱讀52第7章 細胞懸浮培養(yǎng)與次生代謝物53 71 懸浮培養(yǎng)的類型54711 分批培養(yǎng)54712 連續(xù)培養(yǎng)55713 半連續(xù)培養(yǎng)55 72 生長的測定55 73 懸浮培養(yǎng)細胞的同步化56 74 單細胞培養(yǎng)技術：BERGMANN 細胞平板培養(yǎng)技術57 75 應用57 76 次生代謝物的生產58761 形態(tài)和化學分化59762 有利于次生代謝物形成的培 養(yǎng)基成分59763 生長生產模式60764 環(huán)境因子61765 產生大量有用代謝物的細胞 系的選擇61766 產物分析62 77 應用62 78 次生代謝化合物生產有關的問題63 79 細胞固定體系63791 固定細胞的多聚體64792 產品釋放65 710 生物轉化65 711 方法667111 細胞懸浮培養(yǎng)方法（煙草）667112 細胞懸浮培養(yǎng)方法（谷類： 小麥、水稻、玉米、大麥等）67 課外閱讀67第8章 單倍體的離體培養(yǎng)生產68 81 雄核發(fā)育方法68811 花藥培養(yǎng)69812 小孢子培養(yǎng)69813 影響雄核發(fā)育的因素70814 雄核發(fā)育過程72815 倍數(shù)性水平和染色體加倍72816 二倍化73 82 單倍體的意義和應用73 83 問題75 84 雌核發(fā)育單倍體76 85 影響單雌生殖的因素76 86 谷類單倍體生產的染色體丟失技 術（大麥和小麥）77 87 谷類（水稻、大麥、小麥等）的 花藥培養(yǎng)方法78 課外閱讀79第9章 原生質體的游離與融合80 91 原生質體游離80911 機械法80912 酶法80 92 原生質體發(fā)育85921 細胞壁形成85922 生長、分裂和植株再生85 93 體細胞雜交85931 原生質體融合86932 雜種細胞的鑒定和選擇88933 體細胞雜種的鑒定與特性90 94 體細胞雜種的染色體數(shù)92 95 胞質雜種92 96 體細胞雜交的應用潛力94 97 體細胞雜交的問題和限制97 98 方法97981 原生質體分離和融合方法97982 原生質體融合99 課外閱讀100第10章 細胞無性系變異101 101 命名101 102 獲得細胞無性系變異的方法1011021 非離體選擇1021022 離體選擇102 103 細胞無性系變異的應用105 104 細胞無性系變異的基礎109 105 不利因素110 106 配子克隆變異110 課外閱讀111第11章 種子資源的保存與低溫 冷藏112 111 低溫冷藏法1121111 培養(yǎng)不育的組織培養(yǎng)物1131112 添加低溫保護劑和組織材料的 預處理1141113 冷凍處理1141114 生活力和再生力的測定1151115 植株生長和再生116 112 細胞緩慢生長保存法116 113 應用116 課外閱讀117 第2篇 遺傳物質及其結構119第12章 遺傳物質121 121 糖類122 122 氨基酸122 123 核苷酸1231231 核苷酸的結構式1241232 核苷與核苷酸化合物的定義124 124 多聚核苷酸1251241 DNA與RNA不同的重要性1261242 多核苷酸結構的縮寫法127 125 遺傳物質1271251 DNA的發(fā)現(xiàn)1281252 雙螺旋是穩(wěn)定的結構1291253 DNA復制129 課外閱讀130第13章 DNA組成與基因表達131 131 DNA存在的不同結構131 132 DNA超螺旋：DNA的三級 結構1331321 連環(huán)數(shù)1331322 十字形構型：DNA的三級 結構134 133 真核DNA組成核小體134 134 DNA組成135 135 變性137 136 DNA的復性137 137 復性速度和DNA序列復雜度： Cot曲線138 138 遺傳信息的傳遞：中心法則139 139 DNA分子內的基因組成1401391 操縱子1401392 多基因家族140 1310 植物的結構基因：不連續(xù) 基因141 1311 調控序列14113111 TATA盒子14213112 AGGA盒子14213113 基他調控元件142 1312 RNA分子的類型14313121 信使RNA與作用過程14313122 核糖體RNA14513123 tRNA（轉運RNA） 14513124 核內小RNA146 1313 轉錄14613131 核苷酸序列14713132 原核生物的轉錄過程14713133 真核生物的轉錄148 1314 遺傳密碼與翻譯14913141 遺傳密碼14913142 翻譯15113143 翻譯后修飾152 課外閱讀153 第3篇 DNA重組技術155第14章 基本技術157 141 瓊脂糖凝膠電泳157 142 脈沖場凝膠電泳157 143 聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE） 1601431 等電聚焦（IEF） 1611432 二維凝膠電泳1621433 蛋白質染色162 144 核酸印跡1621441 Southern印跡分析1621442 Northern印跡164 145 蛋白質印跡164 146 點雜交技術165 147 放射自顯影165 148 Ecoli的轉化167 149 步驟168 課外閱讀168第15章 基因克?。篋NA的切割和 連接169 151 基因克隆簡介169 152 切割酶：限制性內切酶1701521 I型限制性內切酶1711522 II型限制性內切酶1711523 III型內切酶1731524 其他限制性內切酶174 153 DNA分子的連接與DNA連接酶174 154 DNA修飾系統(tǒng)1751541 激酶1751542 堿性磷酸酶1751543 DNA聚合酶1751544 末端轉移酶1761545 S1核酸酶1761546 λ-外切酶1761547 外切酶III1771548 Bal 31核酸酶177 155 連接子和接頭177 156 質粒DNA的限制性酶切反應的 步驟178 課外閱讀179第16章 基因克?。狠d體180 161 克隆載體的特征180 162 Ecoli K-12的生物學特征180 163 質粒1811631 pBR3221831632 pACYC1841841633 pUC載體1841634 pUN1211851635 酵母質粒載體1861636 Ti質粒188 164 黏粒188 165 噬菌體載體1891651 λ噬菌體1891652 λ噬菌體克隆載體1901653 M13噬菌體191 166 噬菌粒192 167 酵母人工染色體（YAC） 193 168 細菌人工染色體（BAC） 194 169 P1噬菌體載體195 1610 P1人工染色體（PAC） 196 1611 穿梭載體196 1612 表達載體196 1613 步驟19616131 質粒DNA的分離：小量 制備19616132 用SDS蛋白酶K方法分離 基因組DNA198 課外閱讀198第17章 基因克?。篶DNA克隆和基 因組克隆及克隆DNA的序 列分析199 171 基因文庫199 172 cDNA文庫及其克隆1991721 mRNA的分離提取2001722 第一鏈cDNA的合成2001723 第二鏈cDNA的合成2001724 cDNA的克隆2011725 宿主細胞的介紹2011726 克隆篩選201 173 基因組克隆2021731 DNA的分離2031732 局部消化2031733 克隆載體2031734 片段和載體的連接2031735 包裝203 174 克隆基因的檢測與分析及探針 介紹204 175 基因的檢測方法2051751 菌落和噬菌斑雜交2051752 免疫學檢測2061753 克隆基因的Southern印跡 分析2061754 印跡的過程206 176 核酸序列的檢測206 177 放射性標記206 178 非放射性標記2081781 HRP系統(tǒng)2081782 DIG系統(tǒng)2081783 生物素-鏈霉抗生物素標記 系統(tǒng)209 179 DNA測序2101791 Sanger-Coulson方法2101792 Maxam-Gilbert方法2111793 大量DNA測序213 課外閱讀215第18章 聚合酶鏈式反應216 181 PCR反應的步驟218 182 PCR反應的成分2191821 寡聚物引物2191822 擴增緩沖液2191823 脫氧核糖核苷三磷酸2191824 靶序列2191825 Taq DNA聚合酶219 183 反向PCR220 184 反轉錄酶介導的PCR （RT-PCR） 2211841 RACE： cDNA末端的快速 擴增2211842 定量RT-PCR2231843 差異表達基因的擴增224 185 PCR產物的克隆2271851 增加限制性位點2271852 T／A克隆2281853 平端連接228 186 PCR的遺傳工程228 187 PCR的應用228 188 PCR的優(yōu)點230 189 存在的問題231 1810 轉基因的PCR檢測的流程231 課外閱讀232第19章 體外突變233 191 定位突變2331911 缺失突變2341912 盒式突變2371913 寡核苷酸定向突變2371914 化學突變2421915 PCR介導的體外突變2431916 定位突變的優(yōu)點2451917 隨機突變245 192 插入突變2461921 轉座子介導的插入突變2461922 T-DNA介導的插入突變247 課外閱讀248第20章 轉座子遺傳因子和基因標簽249 201 細菌中的轉座子2492011 IS因子2492012 復合式轉座子2512013 復雜的轉座子：Tn3家族252 202 真核生物中的轉座因子2522021 分類2522022 I族因子2532023 II族因子2562024 其他因子258 203 轉座子標簽法2582031 轉座因子的分離2592032 基因標記2602033 目標基因標簽法的局限性2622034 突變基因的分離2632035 完整基因的分離2632036 異源轉座子標簽法2632037 提高在目標位點的插入頻率2652038 基因分離2652039 轉座子標簽法的優(yōu)點26620310 轉座子標簽法的重要性266 課外閱讀267第21章 基因分離268 211 植物基因克隆的總策略2682111 編碼特異蛋白基因的分離2682112 組織特異性的功能基因分離2682113 以DNA插入為基礎的克隆 方法2702114 差減克隆2702115 圖位克隆271 212 染色體跳查276 213 染色體著陸278 課外閱讀279第22章 分子標記和輔助標記選擇280 221 形態(tài)學標記280 222 生物化學標記280 223 分子標記281 224 不以PCR為基礎的技術：限制 性片段長度多態(tài)性（RFLP）282 225 基于PCR的技術289 226 靶向PCR及測序297 227 指紋300 228 標記輔助篩選302 229 RAPD分析流程304 課外閱讀305第23章 植物基因轉移306 231 瞬時和穩(wěn)定的基因表達306 232 標記基因3072321 報告基因3072322 選擇標記309 233 嵌合基因載體310 234 基因轉移方法3112341 載體介導的基因轉移3112342 無載體介導或DNA的直接 轉移324 235 轉入基因的狀況和表達以及基因 沉默331 236 實驗方案3342361 農桿菌介導的轉化3342362 基因槍轟擊法：瞬時表達335 課外閱讀336第24章 應用轉基因技術改良作物337 241 抗生物逆性3372411 抗蟲性3382412 抗病毒性3402413 抗疾病性343 242 抗非生物脅迫346 243 抗除草劑349 244 品種改良基因工程3502441 作物儲藏物改良基因工程3502442 花卉保鮮基因工程3512443 花色、花型改良基因工程3512444 雄性不育轉基因工程3522445 終結種子基因工程352 245 轉基因植物生物反應器3552451 碳水化合物3552452 脂類化合物3562453 蛋白質品質3562454 維生素和礦質營養(yǎng)3572455 生物可降解塑料3582456 蛋白質、多肽及疫苗3582457 口服性疫苗的生產3592458 商品化轉基因作物3602459 重組DNA技術的影響361 課外閱讀365第25章 基因組學366 251 原核基因組圖譜以及Ecoli基 因組366 252 真核生物基因組圖譜367 253 DNA測序中的基因定位3702531 序列檢測3702532 實驗技術371 254 酵母（Scerevisiae） 基因組372 255 人類基因組373 256 擬南芥基因組375 257 水稻基因組375 258 功能基因組學3762581 計算機分析3772582 實驗分析378 259 基因表達模式3822591 檢測RNA轉錄水平進行基因 表達分析3822592 SAGE（基因表達的系列 分析）3822593 DNA芯片技術384 2510 DNA芯片的種類38425101 基于寡聚核苷酸的芯片38425102 基于cDNA的芯片386 2511 雜交與檢測方法38625111 DNA芯片（微陣列）特征 描述38725112 DNA芯片的應用388 2512 蛋白質組學38925121 蛋白雙向電泳39025122 蛋白質譜分析39025123 數(shù)據(jù)庫搜索390 課外閱讀391第26章 生物信息學392 261 生物信息學的發(fā)展393 262 數(shù)據(jù)庫394 263 網絡教育395 264 數(shù)據(jù)庫的訪問395 265 應用397 266 面臨的挑戰(zhàn)398 課外閱讀398第27章 知識產權保護399 271 知識產權簡介399 272 知識產權保護3992721 世界性組織4002722 保護形式4002723 版權4012724 商標4012725 專利4022726 專利應用4022727 國際專利和《專利合作條約》4032728 專利的撤回4032729 地理標識40627210 商業(yè)秘密40627211 外觀設計40727212 技術秘密（know-how） 40727213 植物育種者權利40727214 UPVO的作用40827215 農民的權利41027216 生物多樣性大會41027217 植物品種保護41127218 關于植物專利的一些案例 研究412附錄414 附錄I414 附錄II414 附錄III415 附錄IV415 附錄V415 附錄VI416術語解釋417參考文獻435作者索引448主題索引452

　　H.S.Chawla博士具有22年從事生物技術和遺傳學教學、研究的經驗。在離體培養(yǎng)、植物遺傳 轉化和分子標記方面做了大量的工作，并且指導了多名碩士生和博士生的研究工作。他已出版了5本關于生物技術和遺傳方面的著作，在著名雜志上發(fā)表了70多篇學術論文。Chawla博士獲得了德國和加拿大等政府的各種津貼，是WTO知識產權組織成員。