植物基因工程

前言

　　基因工程的重大貢獻(xiàn)是突破了物種之間的生殖隔離遺傳屏障，打開了自然界埋藏已久的基因?qū)殠齑箝T，使基因這個(gè)無價(jià)之寶大放異彩，有了用武之地，極大地豐富了育種工作可利用的資源，孕育著變革生物界的巨大潛力?；谥参锛?xì)胞全能性理論的確立、農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)及各種基因轉(zhuǎn)化體系的建立，植物基因工程迅速崛起，科學(xué)研究碩果累累，并逐漸自成體系，形成了一門理論與技術(shù)緊密結(jié)合的完整學(xué)科。由于植物基因工程與農(nóng)業(yè)發(fā)展、人民生活息息相關(guān)，因此得到了高度重視，產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程不斷加快。轉(zhuǎn)基因作物的種植面積從1996年的170萬公頃發(fā)展到2006年的9000多萬公頃，10年間增長約53倍，舉世矚目。這一嶄露頭角的發(fā)展方興未艾，預(yù)示著轉(zhuǎn)基因作物的廣闊應(yīng)用前景。解決全球糧食危機(jī)寄希望于植物基因工程的未來。2008年我國投巨資啟動(dòng)了基因工程新品種培育專題項(xiàng)目，令科學(xué)家們?nèi)玺~得水、斗志昂揚(yáng)、信心百倍，一個(gè)新的植物基因工程的美好春天即將來臨，這將極大地推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?！　≈参锘蚬こ痰陌l(fā)展需要更多的科研工作者和產(chǎn)業(yè)技術(shù)人員，因此植物基因工程知識(shí)的傳授及人才培養(yǎng)是當(dāng)務(wù)之急?？萍及l(fā)展，教育在先。目前許多院校包括農(nóng)業(yè)大學(xué)、理工大學(xué)和師范大學(xué)都設(shè)置了生物技術(shù)專業(yè)，并開設(shè)了多門專業(yè)課程，植物基因工程是候選之一。為適應(yīng)我國教育改革發(fā)展的需要，教育部2005年制定了普通高等教育“十一五”國家級(jí)教材規(guī)劃。經(jīng)科學(xué)出版社申報(bào)，教育部組織專家評(píng)議審批，《植物基因工程》人選并由科學(xué)出版社出版。作者于1998年和2002年由科學(xué)出版社分別出版了《植物基因工程原理與技術(shù)》和《植物基因工程》兩部專著。這兩本書承蒙讀者支持和厚愛，也得到了許多專家的鼓勵(lì)，并且被中國科學(xué)院研究生院及一些院校選為研究生教學(xué)用書，2004年被遴選人“現(xiàn)代生命科學(xué)基礎(chǔ)叢書”，至今仍得許多讀者的追捧。盡管該書已兩次修訂再版，但仍跟不上植物基因工程日新月異的發(fā)展，而且學(xué)術(shù)專著也不適于作為高等院校的教科書。為適應(yīng)人才培養(yǎng)的需要，應(yīng)編寫一本具有教科書特點(diǎn)的專業(yè)教材。由于這是我國第一本由教育部規(guī)劃統(tǒng)編的植物基因工程教科書，作者深感責(zé)任重大，故又聯(lián)絡(luò)了東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的教授及日本寶生物（大連）生物技術(shù)公司（TAKARABI（）TECHNOLOGY（DALIAN）CO.，LTD.）實(shí)驗(yàn)專家合作編寫。編寫者們總結(jié)了多年來從事教學(xué)及科研的經(jīng)驗(yàn)，查閱了國內(nèi)外大量最新的文獻(xiàn)資料，在《植物基因工程》專著的基礎(chǔ)上，重新編寫此書，突出了基礎(chǔ)理論體系的建立及實(shí)驗(yàn)技術(shù)訓(xùn)練，體現(xiàn)教科書特點(diǎn)。　　《植物基因工程》涵蓋了植物基因工程的基礎(chǔ)理論及實(shí)驗(yàn)技術(shù)，共六篇：植物基因分子生物學(xué)篇、植物基因工程目的基因篇、目的基因轉(zhuǎn)化及其原理篇、轉(zhuǎn)基因植物檢測(cè)及其原理篇、轉(zhuǎn)基因植物遺傳特性及安全性篇、植物基因工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)篇。在第六篇中詳細(xì)地闡述了實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅列舉了多種方案供讀者根據(jù)需要自由選擇或自我設(shè)計(jì)，而且增加了實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，以利于學(xué)生開拓思路，培養(yǎng)舉一反三的分析能力，真正掌握實(shí)驗(yàn)技能，學(xué)以致用。本書突出了教科書特點(diǎn)：強(qiáng)化基礎(chǔ)理論、重視知識(shí)體系、融合學(xué)術(shù)創(chuàng)新、匯集科研成果，做到理論與技術(shù)結(jié)合、理論與應(yīng)用結(jié)合及理論與實(shí)踐結(jié)合，注意激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣和激情，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和立志培育基因工程新品種的科學(xué)態(tài)度。

內(nèi)容概要

本書是由科學(xué)出版社申報(bào)，教育部組織專家評(píng)議審批的普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材，也是我國第一本《植物基因工程》專業(yè)教科書。全書兼顧了植物基因工程的基礎(chǔ)理論及技術(shù)原理和實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)。理論部分系統(tǒng)詳盡地講解了植物基因工程相關(guān)知識(shí)，實(shí)驗(yàn)部分不僅列舉了多種方案供讀者根據(jù)需要自由選擇或自我設(shè)計(jì)，還增加了實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，以利于學(xué)生開拓思路，培養(yǎng)舉一反三的分析能力，真正掌握實(shí)驗(yàn)技能，學(xué)以致用。全書以植物基因工程的程序?yàn)橹骶€循序展開，逐漸深入。既具有較高的理論性，又具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性，構(gòu)成了獨(dú)特的植物基因工程理論體系。    本書適合用作各大學(xué)生物專業(yè)，特別是農(nóng)林院校植物育種專業(yè)的專業(yè)課教材，也可作為該專業(yè)研究生和科研工作者的參考書。

書籍目錄

0 緒論：植物基因工程概述. 第一篇 植物基因分子生物學(xué)   第1章 植物基因組的結(jié)構(gòu)與功能   第2章 植物基因的分子結(jié)構(gòu)與功能   第3章 植物基因的表達(dá)調(diào)控 第二篇 植物基因工程的目的基因   第4章 抗植物蟲害基因及其應(yīng)用   第5章 抗植物病毒基因及其應(yīng)用   第6章 抗植物真菌病害基因及其應(yīng)用   第7章 抗植物細(xì)菌病害基因及其應(yīng)用   第8章 抗非生物脅迫基因及應(yīng)用   第9章 提高作物產(chǎn)量、改良作物品質(zhì)的基因及其應(yīng)用   第10章 調(diào)控植物生長發(fā)育繁殖的基因及其應(yīng)用   第11章 植物醫(yī)藥基因工程及其應(yīng)用 第三篇 目的基因的轉(zhuǎn)化及其原理   第12章 植物基因工程載體及其構(gòu)建   第13章 植物基因轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)的建立   第14章 根癌農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)化   第15章 發(fā)根農(nóng)村菌Ri質(zhì)粒載體基因轉(zhuǎn)化  第16章 植物病毒載體介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)化  第17章 DNA直接導(dǎo)入基因轉(zhuǎn)化及原理  第18章 種質(zhì)系統(tǒng)介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)化第四篇 轉(zhuǎn)基因植物的檢測(cè)及其原理  第19章 報(bào)道基因的表達(dá)檢測(cè)及其原理  第20章 外源基因整合的Southern雜交鑒定及原理  第21章 外源基因轉(zhuǎn)錄的Northern雜交檢測(cè)及原理  第22章 外源基因表達(dá)蛋白的檢測(cè)及原理  第23章 外源基因整合及表達(dá)的原位雜交檢測(cè)及原理  第24章 轉(zhuǎn)基因植物的PCR檢測(cè)及原理  第25章 外源基因整合及表達(dá)的RFLP、RAPD及生物芯片分析第五篇 轉(zhuǎn)基因植物的遺傳特性及安全性  第26章 轉(zhuǎn)基因植物中外源DNA的整合特性  第27章 轉(zhuǎn)基因植物中外源DNA整合的遺傳效應(yīng)  第28章 轉(zhuǎn)基因植物中外源基因的遺傳特性  第29章 轉(zhuǎn)化外源基因的瞬時(shí)表達(dá)和遺傳性表達(dá)  第30章 轉(zhuǎn)基因植物的安全性第六篇 植物基因工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一篇 植物基因分子生物學(xué)　　第1章 植物基因組的結(jié)構(gòu)與功能　　1.1 植物基因組與基因組學(xué)的基本概念　　1.1.1 植物基因組的概念　　基因組（genome）這個(gè)名詞最初在經(jīng)典遺傳學(xué)中的概念是單倍體細(xì)胞中所含有的整套染色體，所以又被稱之為染色體組，1920年由德國漢堡大學(xué)的威克勒教授提出?；蚪M是指一個(gè)物種的全部遺傳信息的總和，即生物的整套染色體所含有的全部DNA序列。近年來，隨著基因分子生物學(xué)的研究進(jìn)展，基因組的含義有所擴(kuò)大，基因組定義為一個(gè)細(xì)胞中遺傳物質(zhì)的總量，如植物基因組是一個(gè)植物細(xì)胞中遺傳物質(zhì)的總量。不過，有人認(rèn)為基因組只包括染色體遺傳物質(zhì)（chro-mosomal genetic material），染色體以外的遺傳物質(zhì)是排除在基因組之外的，此認(rèn)識(shí)回歸成了經(jīng)典的染色體組的概念。另一個(gè)值得闡明的問題是細(xì)胞有二倍體（diploid）和單倍體（haploid）之分，基因組的遺傳物質(zhì)指單倍體還是二倍體？根據(jù)現(xiàn)代基因分子生物學(xué)的理論，作者認(rèn)為基因組的定義應(yīng)該是指一個(gè)單倍體細(xì)胞中遺傳物質(zhì)的總和。一般來說，原核細(xì)胞常為單倍體細(xì)胞，其基因組就是原核細(xì)胞內(nèi)構(gòu)成染色體的DNA分子，而真核生物細(xì)胞常為二倍體細(xì)胞，所以真核生物的基因組是指單倍體細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的總和，并且包括核基因組（nuclear genome）和細(xì)胞器基因組（plasmone）兩部分的遺傳物質(zhì)。

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