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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