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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

3.3.7pH17

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RNA145

13.12.4核内小RNA146

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Ⅲ177

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 pBR322183

16.3.2 pACYC184184

16.3.3 pUC载体184

16.3.4 pUN121185

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DNA198

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 PCR220

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-PCR223

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Ⅰ414

附录Ⅱ414

附录Ⅲ415

附录Ⅳ415

附录Ⅴ415

附录Ⅵ416

术语解释417

参考文献435

作者索引448

主题索引452