作物基因工程：原理與技術（簡體書）

本教材主要側重作物，介紹作物基因工程的基本原理與技術，包括緒論，基因工程主要工具的原理與技術；作物基因克隆的總體策略，及各個策略中目前常用技術的原理與要點；作物基因工程表達載體構建與分析的原理，及作物基因工程中常用選擇標記的特點及其利用；作物基因工程遺傳轉化的受體系統的建立及常用的作物遺傳轉化方法及其特點；作物基因工程中轉基因植株鑒定的主要方法、特點及合理利用；轉基因作物種質材料利用的主要途徑與方法；作物基因工程的安全性問題及相應的作物轉基因品種的管理體系等內容。

胡銀崗教授，多年從事小麥溫敏雄性不育的分子基礎及雜種優勢利用和作物抗旱節水性的遺傳改良研究。先后主持完成教育部重點科研項目“YS型小麥溫敏雄性不育的遺傳基礎研究”、春暉計劃啟動項目“YS型小麥溫敏雄性不育育性轉換的分子基礎”、國際合作重點項目“小麥抗旱性改良的生理生化分子基礎”、聘請外籍教師重點項目“抗旱節水小麥種質篩選技術研究與利用”，科技部973計劃前期專項“小麥抗病和抗旱的功能基因學與分子基礎研究”等。目前主持澳大利亞政府ACIAR項目“提高中國和澳大利亞旱地小麥水分利用效率”，參加科技部863計劃重點項目子課題“農業高效用水精量控制技術與產品”、歐盟第七框架項目“育種優化中國農業”等。

適于用作農學與作物學相關專業的本科生、研究生的教材，也適于從事其它相關專業研究的研究生、專業人員參考。

序
前言
第一章　基因工程概論
第一節　基因及其研究歷程
一、基因學說的創立
二、基因與DNA分子
三、基因中遺傳信息的傳遞與表達
四、基因與蛋白質多肽鏈
五、基因堿基序列與蛋白質氨基酸序列
六、基因的結構與功能
七、基因的表達與調控
八、基因的分離與克隆
九、基因的構建與表達
第二節　基因工程的發展
一、理論上的三大發現 序
前言
第一章　基因工程概論
第一節　基因及其研究歷程
一、基因學說的創立
二、基因與DNA分子
三、基因中遺傳信息的傳遞與表達
四、基因與蛋白質多肽鏈
五、基因堿基序列與蛋白質氨基酸序列
六、基因的結構與功能
七、基因的表達與調控
八、基因的分離與克隆
九、基因的構建與表達
第二節　基因工程的發展
一、理論上的三大發現
二、技術的三大發明
三、植物基因工程的發展簡史
第三節　基因工程的概念與主要內容
一、基因工程的概念和特點
二、作物基因工程的主要研究內容
第四節　作物基因工程的應用
一、作物基因工程的應用現狀
二、轉基因作物商業化中存在的問題
思考題
參考文獻
第二章　基因工程的工具
第一節　植物核酸及蛋白質的分離與制備
一、植物核酸的制備
二、植物蛋白質的分離與純化
第二節　凝膠電泳的基本原理
一、凝膠電泳的基本原理
二、瓊脂糖和聚丙烯酰胺凝膠電泳
三、RNA的變性凝膠電泳
四、脈沖電場凝膠電泳
五、核酸凝膠電泳的常見問題
六、蛋白質的凝膠電泳
第三節　基因工程的工具酶
一、限制性內切核酸酶(限制酶)
二、甲基化酶
三、DNA連接酶
四、DNA聚合酶
第四節　分子雜交技術
一、DNA印跡法
二、RNA印跡法
三、斑點印跡法和狹線印跡法
四、菌落印跡或噬菌斑印跡
五、基因芯片雜交
第五節　PCR基因擴增技術
一、PCR的原理
二、PCR反應體系
三、PCR條件的選擇
四、PCR條件的優化
五、常用PcR技術及其應用
第六節　基因工程的載體
一、質粒載體
二、λ噬菌體和M13噬菌體載體
三、cosmid(柯斯質粒)和phagemid載體系列
四、酵母載體
五、農桿菌Ti質粒載體
六、植物病毒載體
第七節　文庫構建的基本原理及應用
一、基因組文庫與cDNA文庫
二、克隆文庫及表達文庫
三、減法文庫
四、亞克隆文庫
第八節　核酸與蛋白質測序的原理與技術
一、DNA測序技術
二、蛋白質測序技術
第九節　生物信息學技術
一、生物信息學數據庫
二、數據庫查詢
三、數據庫搜索
四、基因序列分析
五、電子克隆技術
思考題
參考文獻
第三章　目的基因的克隆與功能分析
第一節　基因組策略
一、基因組文庫篩選目的基因
二、圖位克隆目的基因
三、突變體分析克隆目的基因
四、已知DNA片段側翼基因組序列的分離
第二節　轉錄組策略
一、mRNA差異顯示分析篩選目的基因
二、cDNA文庫篩選目的基因
三、基因表達系列分析(SAGE)篩選目的基因
四、基因芯片分析篩選目的基因
五、cDNA末端的快速克隆(RACE技術)
第三節　功能蛋白質組策略分離基因
一、功能蛋白質組策略概述
二、蛋白質雙向電泳技術
三、功能蛋白的鑒定及氨基酸序列分析
四、功能蛋白基因的分離
第四節　目的基因分離的策略
一、目的基因分離的策略
二、基因分離克隆策略的選擇
第五節　基因功能的初步分析與鑒定
一、通過mRNA檢測分析基因的表達譜
二、通過檢測蛋白質分析基因的表達特征
三、通過功能獲得和(或)功能缺失分析基因功能
思考題
參考文獻
第四章　基因表達載體的構建
第一節　基因的表達與調控
一、基因表達調控是生命活動的必需
二、原核生物的基因表達與調控
三、真核生物的基因表達調控
第二節　目的基因的表達與功能分析
一、目的基因功能與表達分析的策略
二、基因表達載體構建的基本原理
第三節　農桿菌Ti質粒轉化載體的構建
一、根癌農桿菌研究的歷史
二、Ti質粒的結構
三、T—DNA的結構與功能
四、基于Ti質粒的轉化載體的系統演化
五、Ti質粒載體的構建策略
六、常用Ti質粒雙元載體的構建
第四節　植物基因表達載體構建實例
一、植物基因表達載體構建和優化策略
二、基因表達載體構建的實例
三、選擇標記基因和報告基因的特點與選擇
第五節　植物病毒載體的構建
一、基于基因組操作的植物病毒表達載體
二、基于基因轉錄機制的病毒表達載體
三、VIGs載體的構建及應用
四、植物病毒載體的應用
第六節　基因沉默技術原理
一、RNA干擾技術原理和應用
二、基因定點敲除技術
思考題
參考文獻
第五章　作物的遺傳轉化與轉化體篩選
第一節　作物基因轉化受體系統
一、作物基因轉化受體系統的條件
二、作物基因轉化受體系統的類型及其特性
三、作物基因轉化受體系統建立的程序
四、作物基因轉化受體系統建立中的常見問題
第二節　農桿菌介導的遺傳轉化
一、農桿菌的生物學特性
二、常用根癌農桿菌及其特性
三、根癌農桿菌介導的轉化程序
四、影響根癌農桿菌T-DNA轉移的因素
五、根癌農桿菌介導的遺傳轉化技術
六、根癌農桿菌轉化系統評價
第三節　基因槍介導的遺傳轉化
一、基因槍法的原理及其優缺點
二、基因槍轉化小麥未成熟胚的技術流程
三、注意事項
第四節　花粉管通道介導的遺傳轉化
一、花粉管通道法的技術原理
二、花粉管通道法的操作程序
三、花粉管通道法的應用
第五節　其他常用遺傳轉化方法
一、顯微注射法
二、聚乙二醇(PEG)介導法
三、電穿孔法
四、病毒介導的遺傳轉化
參考文獻
第六章　轉基因植株的鑒定及利用
第一節　轉基因植株鑒定的策略
一、轉基因植株鑒定的證據
二、外源基因的檢測與鑒定策略
三、轉基因植株鑒定的步驟
第二節　選擇標記基因與報告基因的檢測
一、抗抗生素類
二、抗除草劑類
三、報告基因類
第三節　目的基因的檢測與分析
一、分子雜交
二、轉基因植物的PCR_sOuthem　blotting檢測
三、外源基因表達水平的RT一PCR檢測
四、外源基因拷貝數的檢測
五、外源基因檢測的衍生方法
第四節　目的基因的整合及效應
一、轉基因植物中外源DNA的整合特性
二、轉基因植物中外源DNA整合的遺傳效應
三、提高外源基因表達效率的策略
第五節　目的基因的遺傳特性
一、轉基因的遺傳傳遞規律
二、轉基因的遺傳穩定性
三、外界環境對轉基因遺傳特性的影響
第六節　作物轉基因材料在育種中的應用
一、回交育種
二、轉基因材料回交育種的特點
三、轉基因快速、定向育種技術(以小麥為例)
思考題
參考文獻
第七章　作物基因工程的安全性評價
第一節　基因工程安全性的爭論
一、問題的由來
二、初步對策——安全準則
第二節　轉基因作物的安全評價
一、為什么要對轉基因作物進行安全性評價?
二、轉基因作物安全性評價的主要內容
三、國內外轉基因作物的安全性評價概況
第三節　轉基因作物——惡魔還是救星
思考題
參考文獻
附錄　作物基因工程主要實驗技術
一、植物基因組DNA提取
二、植物基因組DNA的純度檢測
三、基因的PCR擴增
四、質粒DNA的線性化與連接重組
五、重組DNA的遺傳轉化
六、質粒DNA的電泳檢測
七、植物總RNA的提取
八、RNA的變性瓊脂糖凝膠電泳
九、植物組織全蛋白的提取
十、植物可溶性蛋白含量的考馬斯亮藍染色法測定
十一、植物可溶性蛋白含量的紫外吸收法測定
十二、禾谷類作物種子醇溶蛋白的毛細管電泳
十三、禾谷類種子醇溶蛋白A-PAGE鑒定
十四、蛋白質的SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳分析
十五、植物組織蛋白質的雙向電泳
十六、小麥的SSR分子標記分析
十七、小麥BSMV—VIGS解析基因功能
十八、作物基因工程綜合大實驗
參考文獻

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