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内容简介
本书在全面总结近代植物基因工程研究进展，结合作者多年从事的对工作和对博士、硕士研究生培养的基础上，以新的知识和技术系统论述了植物基因工程原理和技术。全书共分四篇二十章：第一篇为目的基因篇，包括八章，论述了目的基因的结构、功能及其原理，目的基因的分离克隆，DNA重组体导入、筛选及鉴定，转化载体构建等。第二篇为目的基因转化篇，共七章，详细论述了质粒载体转化系统，直接转化系统及种质转化系统的原理与技术，分析了各种转化系统的特点，提出了提高转化效率的新技术和新策略。第三篇叙述了外源基因在转化植物中瞬时表达、稳定表达的规律及其调控，外源基因在植物中的遗传规律及特性，转基因植株的分子杂交鉴定，最后一章介绍了当前植物基因克隆和转化的最新技术。第四篇“实验技术篇”中汇集了当前国内外实验室在植物基因工程研究中所采用的实验技术和方法。书末还附有植物基因工程研究中常用的资料、数据等。本书对科研人员具有参考书和工具书的作用，也可作为本专业的大学生、研究生、教师的教学参考书。
目录
- 第一篇 植物基因工程的目的基因
第一章 抗植物病虫害基因及其应用
1.1 抗植物虫害基因及其应用
1.1.1 Bt基因及其应用
1.1.2 蛋白酶抑制剂基因及其应用
1.1.3 植物疑集素基因及其应用
1.1.4 淀粉酶抑制剂基因及其应用
1.2 抗植物病毒基因及其应用
1.2.1 CP基因及其应用
1.2.2 病毒复制酶基因及其应用
1.2.3 病毒卫星RNA的利用
1.2.4 核糖体失活蛋白基因及其应用
1.2.5 干扰素基因及其应用
1.2.6 缺陷干扰颗粒的利用
1.3 抗植物真菌病害基因及其应用
1.3.1 几丁质酶基因与β-1,3葡聚糖酶基因及其应用
1.3.2 植物抗毒素基因及其应用
1.3.3 RIP基因及其应用
1.3.4 过氧化物酶基因及其应用
1.4 抗植物细菌病害基因及其应用
1.4.1 病原菌本身的抗性基因及其应用
1.4.2 杀菌肽基因及其应用
1.4.3 溶菌酶基因及其应用
第二章 抗非生物胁迫、改良作物产品质量的基因及应用
2.1 抗非生物胁迫基因及其应用
2.1.1 耐除草剂基因及其应用
2.1.2 抗其它非生物胁迫基因及其应用
2.2 改良作物品种质量的基因及其应用
2.2.1 控制果实成熟期的基因及其应用
2.2.2 谷物种子贮藏蛋白基因及其应用
2.2.3 改良脂肪酸组成的基因工程
2.3 提高作物产量的基因及其应用
2.3.1 植物光合作用机理及提高作物产量的设想
2.3.2 提高作物产量的基因及其应用
第三章 改变植物其它性状的基因及植物医药基因工程
3.1 植物甜味蛋白基因及其应用
3.2 植物激素基因工程
3.2.1 iaaM和iaaH基因及其应用
3.2.2 ipt基因及其应用
3.3 改变植物花色的基因及其应用
3.4 植物雄性不育基因及其应用
3.4.1 植物雄性不育的遗传基础
3.4.2 植物雄性不育基因的应用
3.5 植物医药基因工程
3.5.1 植物医药基因工程的含义及意义
3.5.2 在植物中表达抗体
3.5.3 在植物中表达动物疫苗
第四章 基因克隆所需的工具酶和载体
4.1 基因克隆所需的工具酶
4.1.1 限制性内切酶
4.1.2 DNA和RNA连接酶
4.1.3 DNA聚合酶
4.1.4 基因工程中所用的其它酶类
4.2 基因克隆所需的载体
4.2.1 质粒载体
4.2.2 λ噬菌体载体
4.2.3 粘粒载体
4.2.4 单链噬菌体载体
第五章 目的基因的制备与克隆
5.1 化学法合成目的基因
5.1.1 磷酸二酯法
5.1.2 亚磷酸三酯法
5.1.3 寡核苷酸连接法
5.2 基因文库的构建
5.2.1 外源DNA大片段的制备
5.2.2 用于基因文库构建的载体及其制备
5.2.3 载体与外源DNA片段的连接
5.2.4 体外包装及基因组DNA文库的扩增
5.3 cDNA的合成和克隆
5.3.1 mRNA的提取及其完整性的确定
5.3.2 cDNA的合成与克隆
5.3.3 目的cDNA克隆的鉴定
5.4 多聚酶链式反应在目的基因制备中的作用
5.4.1 多聚酶链式反应的原理
5.4.2 PCR技术在目的基因制备中的应用
5.4.3 PCR技术在分子克隆中的其它应用
第六章 重组体的构建及向宿主细胞的导入
6.1 载体DNA的提取及纯化
6.1.1 宿主细胞的培养和收获
6.1.2 细胞的裂解
6.1.3 质粒DNA的分离与纯化
6.2 外源DNA片段与载体分子的连接-重组体的构建
6.2.1 DNA连接酶的作用机理
6.2.2 影响连接反应的因素
6.3 重组体向受体细胞的导入
6.3.1 转化
6.3.2 转导和转染
6.3.3 对宿主菌的要求
第七章 重组体的筛选与鉴定
7.1 重组体的筛选
7.1.1 遗传学方法
7.1.2 核酸杂交法
7.1.3 免疫学筛选法
7.1.4 转译筛选法
7.1.5 快速少量制备质粒DNA进行限制酶切分析
7.1.6 重组探针法
7.2 重组体的鉴定和分析
7.2.1 限制酶切图谱
7.2.2 亚克隆
7.2.3 插入失活定位
7.2.4 电子显微镜作图
7.2.5 转录产物作图
7.2.6 基因产物分析
7.2.7 DNA序列分析
第八章 植物基因工程载体及其构建
8.1 植物基因工程载体种类及命名规则
8.1.1 植物基因工程载体的命名规则
8.1.2 植物基因工程载体的种类及特性
8.2 根癌农杆菌Ti质粒的结构与功能
8.2.1 Ti质粒的遗传特性、结构及功能
8.2.2 T-DNA的基因结构与功能
8.2.3 Vir区操纵子的基因结构与功能
8.3 农杆菌Ti质粒基因转化机理
8.3.1 T-DNA的加工及转移
8.3.2 T链蛋白复合体的形成及VirE的功能
8.3.3 T链复合体通过细菌膜的转运及VirB的功能
8.3.4 T链复合体靶向植物细胞核
8.3.5 T链整合植物基因组的分子机理
8.3.6 农杆菌染色体基因对T-DNA转移的调控
8.4 农杆菌Ti质粒的改造及载体构建
8.4.1 Ti质粒的改造及卸甲载体构建
8.4.2 中间载体的构建
8.4.3 中间表达载体的构建
8.4.4 植物基因转化载体系统的构建
8.5 载体构建中常用的选择标记及报告基因
8.5.1 选择标记的应用及原理
8.5.2 报告基因的应用及原理
8.5.3 选择标记和报告基因的选择策略
8.6 常用的植物基因工程载体
8.6.1 常用的植物基因工程中间表达载体
8.6.2 植物基因工程常用的Cis载体（一元载体）
8.6.3 植物基因工程常用的双元载体
第二篇 目的基因的转化
第九章 植物基因转化受体系统的建立
9.1 植物基因转化受体系统的条件
9.2 植物基因转化受体系统的类型及其特性
9.2.1 愈伤组织再生系统
9.2.2 直接分化再生系统
9.2.3 原生质体再生系统
9.2.4 胚状体再生系统
9.2.5 生殖细胞受体系统
9.3 植物基因转化受体系统的建立程序
9.3.1 高频再生系统的建立
9.3.2 抗生素敏感性试验
9.3.3 农杆菌的敏感性试验及菌种的选择
9.4 植物基因转化受体系统建立中常遇的问题
9.4.1 试管苗的玻璃化现象
9.4.2 培养物的褐化
9.4.3 白化苗的产生
9.4.4 试管苗的移栽成活率
第十章 根癌农杆菌Ti质粒介导基因转化
10.1 根癌农杆菌的生物学特性
10.1.1 根癌农杆菌的形态结构、生活习性及寄主范围
10.1.2 根癌农杆菌的分类及鉴定
10.1.3 根癌农杆菌的遗传寄主及内共生原理
10.1.4 根癌农杆菌附着植物细胞的机理
10.2 根癌农杆菌侵染植物细胞的化学机理
10.2.1 根癌农杆菌的趋化性
10.2.2 根癌农杆菌侵染的诱导物及作用机理
10.2.3 冠瘿碱的化学特性及功能
10.3 根癌农杆菌的侵染能力及其特异性
10.3.1 基因转化中常用的根癌农杆菌菌系及菌株
10.3.2 根癌农杆菌的侵染能力的内在因素
10.3.3 根癌农杆菌的侵染能力差异及植物的敏感反应
10.4 根癌农杆菌的转化策略
10.4.1 Ti质粒载体系统的选择
10.4.2 利用野生型致瘤载体转化策略
10.4.3 利用非致瘤载体的转化策略
10.5 根癌农杆菌转化程序及操作原理
10.5.1 根癌农杆菌Ti质粒的转化基本程序
10.5.2 根癌农杆菌的培养、纯化、保存及工程菌液的制备
10.5.3 Vir区基因活化诱导物的使用
10.5.4 外植体的选择
10.5.5 外植体的预培养、接种及与农杆菌的共培养
10.5.6 外植体脱菌及选择培养
10.6 根癌农杆菌Ti质粒转化的方法
10.6.1 整体植株接种共感染法
10.6.2 叶盘转化法
10.6.3 原生质体共培养转化方法
10.7 根癌农杆菌转化系统的评述
第十一章 发根农杆菌Ri质粒载体基因转化
11.1 发根农杆菌的生物学特性
11.1.1 发根农杆菌的宿主及转化体的特性
11.1.2 发根农杆菌的分类及命名
11.1.3 毛状根是单细胞克隆体
11.1.4 发根农杆菌的冠瘿碱合成
11.2 Ri质粒的基因结构与功能
11.2.1 Ri质粒的酶切图谱
11.2.2 Ri质粒基因结构及与Ti质粒的同源性
11.2.3 Vir区的基因结构与功能
11.2.4 Ri质粒T区的基因结构与功能
11.3 发根农杆菌基因转化策略
11.3.1 共整合载体转化
11.3.2 双元载体转化
11.4 发根农杆菌基因转化的方法及操作
11.4.1 转化方法
11.4.2 毛状根的培养
11.5 Ri质粒基因转化的影响因素
11.5.1 发根农杆菌的种类之间侵染能力的差异
11.5.2 Vir区基因的影响
11.5.3 发根农杆菌染色体基因的影响
11.5.4 宿主本身的作用是发根农杆菌侵染的重要因素
11.6 Ri质粒T-DNA在转化体中的遗传特性
11.6.1 转化体的遗传稳定性
11.6.2 TDNA在受体细胞的整合特性
11.7 发根农杆菌转化的应用
11.7.1 促进生根
11.7.2 增强抗逆性
11.7.3 次生代谢产物生产
11.7.4 农杆菌与植物之间的进化关系
第十二章 植物病毒载体介导基因转化
12.1 植物病毒的生物学特性
12.1.1 植物病毒的种类及其基因组
12.1.2 植物病毒的形态结构及化学组成
12.1.3 植物病毒的侵染机理
12.1.4 病毒的装配
12.2 双链DNA病毒转化载体
12.2.1 CaMV的形态结构及其特性
12.2.2 CaMV的分子结构
12.2.3 CaMV的基因及其功能
12.2.4 CaMV的转录体
12.2.5 CaMV DNA的复制
12.2.6 CaMV基因组的突变、删除、插入
12.2.7 CaMV作为植物基因工程载体的探索
12.3 植物单链DNA病毒转化载体
12.3.1 双联体病毒的生物学特性
12.3.2 GeNV的基因组结构
12.4 植物单链RNA病毒的基因转化载体
12.4.1 单链RNA病毒的特性
12.4.2 RNA病毒的复制和表达
12.4.3 RNA病毒作为基因转化载体的探索
12.5 反转录病毒基因转化载体
12.5.1 反转录病毒的分子生物学特点
12.5.2 反转录病毒载体构建的一般原理及方法
12.5.3 反转录病毒转化载体的类型
12.5.4 反转录病毒载体存在的问题
12.6 植物病毒作为基因转化载体的应用潜力和策略
12.6.1 病毒载体系统的基本条件
12.6.2 病毒载体系统的选择策略
12.6.3 病毒载体与质粒载体的比较及应用潜力
第十三章 DNA直接导入基因转化及原理
13.1 化学诱导DNA直接转化
13.1.1 PEG介导基因转化
13.1.2 脂质体介导基因转化
13.2 物理法诱导DNA直接转化
13.2.1 电激法介导基因转化
13.2.2 超声波介导基因转化
13.2.3 显微注射介导基因转化
13.2.4 激光微束介导基因转化
13.2.5 基因枪法介导基因转化
第十四章 种质系统介导基因转化
14.1 花粉管通道法介导基因转化
14.1.1 花粉管导入的原理
14.1.2 花粉管导入的分子验证及实验证据
14.1.3 花粉管通道法的操作程序
14.1.4 对花粉管通道法的技术评价
14.2 生殖细胞浸泡法介导基因转化
14.2.1 浸泡转化法的原理
14.2.2 浸泡转化法的程序
14.2.3 浸泡转化法的技术评价
14.3 胚囊、子房注射法介导基因转化
14.3.1 胚囊、子房注射法的原理
14.3.2 胚囊、子房注射法的操作程序
14.3.3 胚囊、子房注射法的初步证据
第十五章 植物基因转化系统的选择策略及单子叶植物基因转化
15.1 植物基因转化系统的分析
15.1.1 基因转化系统的概念
15.1.2 基因转化系统的评价条件
15.1.3 植物基因转化系统总汇
15.1.4 各种转化系统的比较
15.2 植物基因转化系统的选择原则
15.3 单子叶植物的基因转化
15.3.1 农杆菌介导单子叶植物基因转化
15.3.2 DNA直接导入法对单子叶植物的基因转化
15.3.3 种质系统导入法对单子叶植物的基因转化
15.3.4 单子叶植物转化使用的选择标记及报告基因
第三篇 外源基因的表达、检测及遗传特性
第十六章 转化外源基因在植物细胞中的表达调控
16.1 高等植物基因表达调控机理
16.1.1 高等植物基因的分子结构特点
16.1.2 高等植物基因表达调控系统的特点
16.1.3 顺式作用元件的转录调控
16.1.4 反式作用因子的调控
16.1.5 高等植物基因表达的转录后调控
16.2 转化外源基因的瞬时表达和稳定表达
16.2.1 转化外源基因的瞬时表达
16.2.2 转化外源基因的稳定表达
16.2.3 转化外源基因的同源性和异源性表达
16.3 DNA序列对转化外源基因的表达调控
16.3.1 植物基因工程中常用的启动子及其对转录的调控作用
16.3.2 终止子的转录调控作用
16.3.3 5′，3′端序列对外源基因转录后的调控作用
16.3.4 内含子对转化外源基因的表达调控作用
16.3.5 信号肽序列对转化外源基因翻译产物的调控作用
16.4 DNA甲基化对转化外源基因表达的调控作用
16.4.1 DNA甲基化的作用机制
16.4.2 DNA甲基化在转基因植物中的作用
16.4.3 后成修饰与转基因的失活
16.5 激素对转化外源基因表达的调控作用
16.5.1 细胞分裂素对转化外源基因的表达调控
16.5.2 生长素对转化外源基因的表达调控
16.5.3 GA对转化外源基因的表达调控
16.5.4 乙烯对转化外源基因的表达调控
16.5.5 脱落酸对转化外源基因的表达调控
16.6 提高转化外源基因表达的策略
16.6.1 克服转化外源基因失活的策略
16.6.2 增强子的正确利用
16.6.3 构建高效表达的转化载体
16.6.4 优化先导序列、提高翻译效率
第十七章 外源基因整合的鉴定
17.1 分子杂交概述
17.2 Southern杂交
17.2.1 植物总DNA提取
17.2.2 杂交探针的制备
17.2.3 Southern斑点杂交
17.2.4 Southern印迹杂交
17.2.5 Southern原位杂交
17.3 PCR-Southern杂交检测
17.3.1 PCR技术概述
17.3.2 转基因植株PCR-Southern杂交检测
17.4 外源基因整合的RFLP及RAPD分析
17.4.1 RFLP分析原理
17.4.2 RAPD分析原理
第十八章 外源基因表达的检测
18.1 报告基因的酶法检测
18.1.1 Gus基因的检测
18.1.2 Cat基因的检测
18.1.3 冠瘿碱合成酶基因的检测
18.1.4 荧光素酶基因的检测
18.1.5 Npt-Ⅱ基因的检测
18.1.6 Pat基因的检测
18.1.7 DHFR基因的检测
18.2 外源基因转录的检测
18.2.1 Northern杂交
18.2.2 RT-PCR检测
18.3 外源基因表达蛋白的检测
18.3.1 ELISA检测
18.3.2 Westhern杂交
18.3.3 表达蛋白的含量测定
第十九章 转基因植物的遗传特性
19.1 转基因植物中外源DNA的整合位点和拷贝数
19.1.1 整合位点
19.1.2 整合拷贝数
19.1.3 转基因植物中整合基因的重排及结构变化
19.2 转基因植物中外源DNA整合的遗传效应
19.2.1 外源DNA整合的位置效应
19.2.2 同源基因的共抑制效应
19.2.3 外源基因的重排效应
19.3 转化外源基因的稳定性
19.3.1 外源基因在转化细胞培养中的稳定性
19.3.2 外源基因在遗传传递中的稳定性
19.3.3 转基因植株的倍性变化
19.4 外源基因在转化植株中的遗传传递规律
19.4.1 单位点插入外源基因的遗传传递规律
19.4.2 多位点插入外源基因的遗传传递规律
19.5 转化方法对整合外源基因结构及遗传特性的影响
19.5.1 转化方法对外源DNA结构的影响
19.5.2 转化方法对外源基因遗传稳定性的影响
19.5.3 不同转化方法的遗传特性比较
第二十章 植物基因工程存在的问题及新策略
20.1 植物基因工程的研究进展
20.2 植物基因工程存在的技术问题
20.2.1 提高基因转化率
20.2.2 建立高频再生的基因转化受体系统
20.2.3 提高对转化外源基因表达的调控能力
20.2.4 提高转化外源基因的遗传稳定性
20.3 植物基因工程潜在的应用问题
20.3.1 植物基因工程与常规育种的关系
20.3.2 植物基因工程与农业资源遗传多样性保护
20.3.3 植物基因工程与病虫抗药性
20.3.4 植物基因工程与环境生态平衡
20.4 植物基因转化的新策略
20.4.1 反义RNA的基因操作
20.4.2 核酶基因操作
20.4.3 无毒信号基因介导广谱抗病新策略
20.4.4 转座子载体系统介导的基因转化策略
20.5 植物目的基因克隆新策略
20.5.1 产物已知的基因克隆策略
20.5.2 产物未知的基因克隆策略
20.5.3 核DNA减法克隆基因新策略
20.5.4 mRNA差异显示法基因克隆新策略
20.6 展望
第四篇 植物基因工程实验技术
第一部分 目的基因克隆及载体构建
实验1-1 大肠杆菌质粒DNA提取
实验1-2 大肠杆菌质粒DNA纯化
实验1-3 农杆菌Ti质粒DNA提取
实验1-4 农杆菌双元载体中Mini-Ti质粒DNA提取
实验1-5 M13噬菌体DNA的提取
实验1-6 大肠杆菌染色体DNA提取
实验1-7 cDNA合成及cDNA文库构建
实验1-8 目的基因的PCR扩增
实验1-9 mRNA差别显示（DDRT-PCR）
实验1-10 DNA序列测定
实验1-11 目的基因与载体的限制性酶切及连接
实验1-12 质粒DNA转化大肠杆菌
实验1-13 菌落原位杂交
实验1-14 重组DNA质粒的快速抽提检测
实验1-15 根癌农杆菌Ti质粒的接合转移
实验1-16 抗生素抗性标记基因引入Ti质粒
实验1-17 中间载体的构建
实验1-18 三亲交配法将中间载体质粒导入农杆菌
实验1-19 DNA直接导入农杆菌
实验1-20 中间表达载体构建
第二部分 目的基因的转化
实验2-1 根癌农杆菌整体植株及离体器官接种诱发冠瘿瘤
实验2-2 冠瘿瘤的离体培养及植株再生
实验2-3 农杆菌叶盘法转化
实验2-4 悬浮细胞与农杆菌共培养转化
实验2-5 原生质体与农杆菌共培养转化
实验2-6 发根农杆菌整体植株接种及离体器官共培养诱导毛状根
实验2-7 毛状根的离体培养及植株再生
实验2-8 发根农杆菌介导的目的基因转化
实验2-9 病毒介导外源基因转化
实验2-10 基因枪转化外源基因
实验2-11 PEG介导基因转化
实验2-12 电激诱导基因转化
实验2-13 显微注射导入外源基因
实验2-14 激光转化外源基因
实验2-15 超声波转化外源基因
实验2-16 脂质体转化外源基因
实验2-17 花粉粒媒体介导外源基因转化
实验2-18 子房注射导入外源基因
实验2-19 穗鞘腔浸泡导入外源基因
实验2-20 种子浸泡导入外源基因
第三部分 转基因植物的检测技术
实验3-1 冠瘿碱检测
实验3-2 Npt-Ⅱ活性检测
实验3-3 Gus活性检测
实验3-4 Cat活性检测
实验3-5 PAT活性检测
实验3-6 DHFR活性检测
实验3-7 荧光素酶活性检测
实验3-8 植物总核酸提取
实验3-9 植物总DNA提取
实验3-10 植物核DNA提取
实验3-11 植物细胞器DNA提取
实验3-12 植物总RNA提取
实验3-13 总RNA中mRNA的分离
实验3-14 核酸提取物纯度及浓度检测
实验3-15 转基因植物的Southern杂交鉴定
实验3-16 外源基因整合的PCR检测
实验3-17 外源基因整合的PCR-Southern杂交检测
实验3-18 外源基因整合的原位杂交
实验3-19 外源基因表达的Northern杂交检测
实验3-20 外源基因表达的RT-PCR检测
实验3-21 外源基因表达的ELISA检测
实验3-22 外源基因表达的Western印迹分析
附录
京公网安备 11010102004214号