1.2基因的概念3

1.2.1孟德尔遗传因子3

1.2.2基因是位于染色体上的实体3

1.2.3“一个基因一个酶”假说4

1.2.4顺反子是一个基因4

1.2.5操纵子是遗传信息传递和表达的统一体5

1.2.6基因结构和功能的认识进展6

1.3基因组8

1.3.1结构基因组学9

1.3.2功能基因组学研究11

1.3.3基因组的数据处理15

1.3.4基因组学相关的学科15

参考文献15

第2章染色体与植物遗传工程

2.1染色体的结构和功能17

2.2染色体工程的经典方法18

2.2.1单体附加系的选育19

2.2.2臂间易位系的选育19

2.2.3小片段易位的选育20

2.3染色体特定位点的重组20

2.3.1特定位点的重组酶20

2.3.2特定位点的重组技术21

2.3.3特定位点重组系统的应用21

2.4染色体的显微切割22

2.4.1目标染色体的辨认22

2.4.2染色体的显微切割与分离22

2.4.3染色体的微克隆23

2.4.4染色体微克隆文库的鉴定23

2.4.5植物染色体显微切割技术的应用24

2.5花粉染色体工程24

2.5.1花粉染色体工程的原理25

2.5.2花粉染色体工程的操作程序25

参考文献26

第3章染色体外遗传

3.1线粒体的遗传27

3.1.1线粒体基因组28

3.1.2线粒体基因组的结构31

3.2叶绿体的遗传32

3.2.1叶绿体DNA的大小范围33

3.2.2叶绿体基因组的结构34

3.2.3叶绿体基因组结构的变异36

3.3核外遗传与植物雄性不育性37

3.3.1植物的雄性不育性37

3.3.2线粒体与雄性不育性38

3.3.3叶绿体与雄性不育性39

参考文献39

第4章体细胞遗传

4.1植物体细胞培养与形态发生41

4.1.1植物组织培养技术42

4.1.2植物组织培养与形态发生44

4.2胚乳培养与多倍体育种46

4.2.1胚乳培养46

4.2.2胚乳培养的形态发生48

4.3植物体细胞变异与突变体筛选50

4.3.1植物体细胞变异及其机制50

4.3.2植物体细胞突变体筛选53

4.4花药培养与单倍体育种55

4.4.1花药培养55

4.4.2植物单倍体育种56

4.5植物原生质体培养与细胞融合57

4.5.1原生质体培养57

4.5.2原生质体融合与杂种细胞的筛选59

参考文献60

第5章目的基因和标记基因

5.1抗植物虫害基因63

5.1.1苏云金杆菌毒蛋白基因63

5.1.2植物蛋白酶抑制剂基因65

5.1.3植物凝集素基因67

5.1.4淀粉酶抑制剂基因68

5.1.5胆固醇氧化酶基因69

5.1.6营养杀虫蛋白基因69

5.1.7系统肽基因70

5.1.8其他抗虫基因70

5.2抗植物病毒基因71

5.2.1外壳蛋白基因72

5.2.2复制酶基因——病毒特异性地依赖于RNA的RNA多聚酶基因73

5.2.3移动蛋白基因73

5.2.4卫星RNA和核酶基因74

5.3抗植物真菌病害基因74

5.3.1抗真菌蛋白75

5.3.2抗真菌基因76

5.4抗植物细菌病害基因77

5.4.1外源抗菌蛋白基因表达介导的抗性77

5.4.2抑制病菌的致病（毒性）因子78

5.5抗非生物胁迫基因79

5.5.1抗干旱胁迫基因79

5.5.2抗盐胁迫基因80

5.5.3抗低温胁迫基因81

5.5.4抗氧化胁迫基因82

5.5.5耐除草剂基因82

5.6改良作物品质的基因83

5.7调控植物花色、花形、衰老的基因84

5.7.1调节花色的基因84

5.7.2调节植物衰老的基因86

5.8植物雄性不育基因87

5.9标记基因89

5.9.1标记基因分类及环境安全89

5.9.2转基因作物中标记基因的消除90

5.9.3选择基因分类91

5.9.4常用的选择基因92

5.10报告基因95

5.10.1报告基因概述95

5.10.2萤火虫荧光素酶基因97

5.10.3绿色荧光蛋白基因97

5.10.4β?葡萄糖醛酸糖苷酸酶基因99

5.11标记基因在植物病害及其流行规律研究中的应用101

参考文献102

第6章基因分离

6.1概述106

6.2蛋白质序列起始克隆法106

6.3图位克隆法106

6.4酵母双杂交系统110

6.5基因序列同源克隆法112

6.6T?DNA、转座子标签法112

6.7分离差异表达基因片段的方法113

6.7.1差减杂交113

6.7.2抑制性差减杂交114

6.7.3mRNA差异显示技术116

6.7.4mRNA差异显示衍生技术118

6.7.5代表性差异分析119

6.7.6RNA指纹技术122

6.7.7差异筛选技术122

6.7.8基因鉴定集成法123

6.8DNA微阵列法123

6.9cDNA末端快速扩增法124

6.10表达序列标签及生物信息学方法127

6.11其他基因分离方法131

6.11.1cDNA捕捉法131

6.11.2扩增限制性片段长度多态性法131

6.11.3微阵列法131

6.11.4外显子捕获法132

6.11.5功能互补法132

参考文献132

第7章植物基因工程载体构建

7.1植物基因工程载体概述135

7.1.1载体种类及命名规则135

7.1.2载体分类136

7.2Ti质粒载体及其构建137

7.2.1Ti质粒的发现与分类137

7.2.2Ti质粒的结构与功能140

7.2.3T?DNA的结构与功能142

7.2.4Vir区的结构与功能144

7.2.5Ti质粒整合机制145

7.2.6载体改造及构建152

7.2.7转化载体系统的构建158

7.2.8常用的中间表达载体166

7.2.9Ti质粒在植物基因工程中的应用及评价170

7.3Ri质粒载体及其构建171

7.3.1质粒的分类171

7.3.2Ri质粒的结构和功能172

7.3.3Ri质粒构建及转化175

7.3.4Ri质粒在植物基因工程中的应用及评价177

7.4植物病毒载体及构建179

7.4.1植物病毒载体概述179

7.4.2单链RNA植物病毒载体系统180

7.4.3单链DNA植物病毒载体系统180

7.4.4双链DNA植物病毒载体系统181

7.4.5植物病毒表达载体的构建182

7.4.6病毒载体在植物基因工程中的应用及评价184

参考文献185

第8章植物转化体系的建立

8.1植物基因转化的受体系统187

8.1.1愈伤组织受体系统187

8.1.2种质受体系统189

8.1.3原生质体受体系统189

8.1.4胚状体受体系统192

8.1.5直接分化芽受体系统193

8.2转化的选择系统的建立193

8.2.1概述193

8.2.2第一类筛选系统194

8.2.3第二类筛选系统197

8.2.4无标记基因的植物转化系统198

参考文献201

第9章植物遗传转化的方法

9.1农杆菌介导的植物基因遗传转化204

9.1.1Ti质粒介导的遗传转化方法205

9.1.2发根Ri质粒介导的基因转化206

9.1.3农杆菌介导的植物基因转化系统的应用及进展208

9.2基因枪法210

9.2.1基因枪法转化原理210

9.2.2基因枪法的优点211

9.3花粉管通道介导的基因转化技术211

9.3.1花粉管通道原理212

9.3.2花粉管通道的应用212

9.4其他转化方法213

9.4.1聚乙二醇介导的基因转化213

9.4.2电穿孔法213

9.4.3注射法214

9.4.4脂质体介导法215

9.4.5碳化硅纤维介导DNA转移法216

参考文献216

第10章外源基因整合、表达及其检测

10.1外源基因整合217

10.1.1外源基因整合方式及其结构变化217

10.1.2外源基因在转基因植株中的整合机制218

10.1.3整合方式对外源基因表达的影响220

10.2外源基因的沉默221

10.2.1转基因植物中外源基因的沉默221

10.2.2转基因沉默的控制226

10.3提高外源基因表达效率的策略228

10.3.1启动子的选用和改造228

10.3.2增强翻译效率229

10.3.3信号肽的使用230

10.3.4构建叶绿体表达载体230

10.3.5利用内含子增强外源基因的表达231

10.4外源基因的遗传稳定性231

10.5转基因植物的鉴定方法232

10.5.1标记基因的表达检测232

10.5.2转基因植物目的基因的分子鉴定235

10.5.3其他的转基因植物鉴定方法237

参考文献238

第11章基因工程植物与食品

11.1基因工程食品的定义243

11.2国内外基因工程食品的发展概况和现状244

11.2.1国外基因工程食品的发展概况和现状244

11.2.2国内基因工程食品的发展概况和现状245

11.3基因工程食品的应用246

11.3.1转基因食品分类246

11.3.2转基因植物246

11.4发展转基因食品生产的必要性263

参考文献264

第12章基因工程园艺

12.1基因工程在花卉改良中的应用267

12.1.1花卉基因工程研究现状268

12.1.2花卉植物基因工程的应用前景272

12.2基因工程在牧草和草坪草改良中的应用273

12.2.1基因工程牧草274

12.2.2草坪草279

12.3基因工程林木281

12.3.1林木转基因研究281

12.3.2林木转基因基础性研究285

12.3.3转基因林木应用情况286

12.3.4林木基因工程研究中存在的问题及展望287

参考文献288

第13章植物基因工程药物

13.1转基因植物药物生物反应器的优点297

13.2转基因植物表达药用蛋白298

13.2.1植物基因工程生产药用蛋白的现状299

13.2.2植物基因工程生产药用蛋白的策略299

13.3转基因植物抗体300

13.3.1转基因植物生产抗体的研究现状301

13.3.2转基因植物生产抗体的策略302

13.3.3转基因植物抗体的应用前景与存在的问题304

13.4转基因植物表达疫苗306

13.4.1转基因植物生产疫苗的研究现状306

13.4.2转基因植物生产疫苗的策略310

13.4.3转基因植物疫苗的应用前景与存在的问题311

参考文献312

第14章生物信息学与基因工程

14.1生物信息学简介317

14.1.1获取生物的完整基因组317

14.1.2发现新基因和新的单核苷酸多态性318

14.1.3基因组中非编码蛋白质区域的结构与功能研究319

14.1.4在基因组水平研究生物进化320

14.1.5从功能基因组到系统生物学320

14.2生物信息学数据库321

14.2.1核酸序列数据库322

14.2.2蛋白质序列数据库327

14.2.3生物大分子结构数据库330

14.2.4其他生物信息学数据库331

14.2.5数据库整合335

14.3生物信息学软件338

14.3.1概述338

14.3.2生物信息学软件在分子生物学实验中的应用339

14.4生物信息学门户网站344

14.4.1美国国立生物技术信息中心344

14.4.2欧洲生物信息研究所346

14.4.3北京大学生物信息中心346

14.5生物信息学在基因芯片技术中的作用348

14.5.1概述348

14.5.2生物信息学在基因芯片技术中的作用349

参考文献352

第15章基因工程法规与转基因植物安全性评价

15.1转基因植物的安全性问题354

15.1.1基本概念354

15.1.2生物安全忧患354

15.1.3与转基因安全相关的几个事件355

15.2国际社会对基因工程的态度与规则356

15.2.1科学界对转基因作物的态度356

15.2.2相关的生物安全国际准则358

15.3我国基因工程安全管理措施363

15.3.1我国科学界对GMO争议的反应363

15.3.2我国对基因工程安全的立法和监管364

15.4申请转基因植物田间试验或环境释放需要提供的资料366

15.4.1受体生物的生物学特性366

15.4.2基因操作的安全性366

15.4.3转基因植物的生物学特性367

15.4.4有关转基因植物释放地点的环境、生态等方面的资料367

15.4.5安全控制措施和预防事故的应急措施367

15.5转基因植物的食品安全性367

15.5.1“实质等同性”原则与转基因食品安全367

15.5.2转基因植物食品中外源基因的安全性369

15.5.3转基因食品的检测技术371

15.5.4转基因食品的安全性评价373

15.6转基因植物的环境安全性374

15.6.1基因漂移与植物传粉374

15.6.2转基因植物在生态方面的潜在风险375

15.6.3终止子技术与生物安全376

15.6.4转基因环境安全性的管理377

15.7转基因植物安全性评价378

15.7.1转基因植物安全性评价的必要性378

15.7.2转基因植物安全性评价的迫切性379

15.7.3转基因植物安全性评价的监控原则379

15.7.4转基因植物安全性评价的监控体系380

15.8转基因植物安全性评价积累的经验和数据380

15.8.1食品安全性381

15.8.2评价因素381

15.8.3生存竞争性383

15.8.4生殖隔离距离384

15.8.5对非靶生物的影响384

15.8.6转基因植物安全性评价现状386

参考文献388