林業(yè)生物技術(shù)

前言

　　林學(xué)（forestry），《簡(jiǎn)明大不列顛百科全書(shū)》（中美聯(lián)合編審委員會(huì)，1996）解釋為是經(jīng)營(yíng)林地及有關(guān)的荒地和水面為人類謀福利的科學(xué)。林業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)行業(yè)，按其分類（GB／T4754-2002）涵蓋林木的培育和種植、木材和竹材的采運(yùn)、林產(chǎn)品的采集等。傳統(tǒng)林業(yè)也在隨著對(duì)森林多功能的深入認(rèn)識(shí)及人類應(yīng)對(duì)全球氣候變化的需要而與時(shí)俱進(jìn)地發(fā)展和拓寬?，F(xiàn)代林業(yè)涵蓋生態(tài)建設(shè)，指導(dǎo)思想也在與時(shí)俱進(jìn)，它的有兩個(gè)重要觀點(diǎn)是：多效用觀點(diǎn)和永續(xù)利用觀點(diǎn)。其經(jīng)營(yíng)目標(biāo)有兩個(gè)：一是為人類的生存和發(fā)展提供生態(tài)環(huán)境和生態(tài)產(chǎn)品，二是為人類的生產(chǎn)和生活提供木材和林特產(chǎn)品。隨著人口的增長(zhǎng)和生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量和可再生產(chǎn)品的需求越來(lái)越大，我國(guó)林業(yè)走高效能、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略地位越來(lái)越重要。為滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)林業(yè)的多樣化需求，亟須加強(qiáng)林業(yè)高新技術(shù)的研發(fā)與示范，用林業(yè)生物技術(shù)手段解決我國(guó)林業(yè)所面臨的生態(tài)建設(shè)和林產(chǎn)品生產(chǎn)中亟待解決的生物學(xué)關(guān)鍵理論和技術(shù)問(wèn)題，促進(jìn)林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。　　我國(guó)十分重視林業(yè)生物技術(shù)的創(chuàng)新和人才培養(yǎng)。國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“863”計(jì)劃）于“十五”期間確立現(xiàn)代農(nóng)業(yè)主題以來(lái)，持續(xù)資助林業(yè)生物技術(shù)研究項(xiàng)目；《國(guó)家科學(xué)與技術(shù)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》已將生物技術(shù)作為前沿技術(shù)；《林業(yè)科學(xué)和技術(shù)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2006-2020年）》將林業(yè)生物技術(shù)與良種培育作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域和重大科技工程。林業(yè)生物技術(shù)既具有普通生物技術(shù)的共同規(guī)律，也具有林木木質(zhì)化程度高、生長(zhǎng)發(fā)育周期長(zhǎng)的特殊性。因此，教育部不失時(shí)機(jī)計(jì)劃、組織編寫(xiě)“十一五”國(guó)家規(guī)劃教材《林業(yè)生物技術(shù)》。這是一本融普通生物學(xué)生物技術(shù)和林木生物技術(shù)為一體的專著，是培養(yǎng)林業(yè)生物技術(shù)人才所需的理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用的高等院校教材?！　∥覀兂袚?dān)本教材的編寫(xiě)任務(wù)，深知肩負(fù)責(zé)任之重大而不敢懈??；于2006年12月在北京召開(kāi)了《林業(yè)生物技術(shù)》教材編審研討會(huì)；討論并通過(guò)了本書(shū)的編寫(xiě)原則、編寫(xiě)大綱和編寫(xiě)任務(wù)。根據(jù)林業(yè)科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)際需要，本書(shū)注重吸收已發(fā)表的模式植物和農(nóng)作物的相關(guān)成果，以林業(yè)細(xì)胞工程和基因工程為重點(diǎn)，分別就基本原理、基本技術(shù)與應(yīng)用、分子標(biāo)記、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)等內(nèi)容分章編寫(xiě)，以及時(shí)反映國(guó)內(nèi)外林業(yè)生物技術(shù)的最新研究成果?！　”緯?shū)共10章，各章編者文責(zé)自負(fù)，分工如下：第1章由尹偉倫教授編寫(xiě)。第2章由李穎章教授組織編寫(xiě)，夏新莉教授編寫(xiě)形態(tài)建成基礎(chǔ)，王華芳教授補(bǔ)充細(xì)胞生長(zhǎng)分化與全能性的部分內(nèi)容。第3章由湯浩茹教授編寫(xiě)。第4章由楊敏生教授組織編寫(xiě)，梁機(jī)副教授編寫(xiě)林木良種微型快速繁育工藝設(shè)施；王華芳教授編寫(xiě)影響木本植物組織培養(yǎng)的內(nèi)外因子、松樹(shù)體細(xì)胞胚胎發(fā)生，謝耀堅(jiān)教授編寫(xiě)桉樹(shù)組織培養(yǎng)，田硯亭教授編寫(xiě)四倍體刺槐組織培養(yǎng)，裴東教授編寫(xiě)核桃組織培養(yǎng)和體細(xì)胞胚胎發(fā)生，夏新莉教授編寫(xiě)美國(guó)紅杉與沙棘體細(xì)胞胚胎發(fā)生，黃麗春教授編寫(xiě)老樹(shù)復(fù)幼。

內(nèi)容概要

本書(shū)內(nèi)容主要包括林業(yè)生物技術(shù)概論、細(xì)胞工程(工廠)原理、植物細(xì)胞工程、林木良種繁育工程、基因工程原理、林木基因工程技術(shù)、林木轉(zhuǎn)基因新品種培育、轉(zhuǎn)基因生物安全性及其評(píng)價(jià)與管理、林木分子標(biāo)記輔助育種、有用次生代謝生物技術(shù)共10章。全書(shū)內(nèi)容根據(jù)教學(xué)規(guī)律，循序漸進(jìn)、由淺人深，總結(jié)和融入了作者多年從事教學(xué)與科研的經(jīng)驗(yàn)和成果，既有普通生物技術(shù)的共同規(guī)律，也有林木生物技術(shù)中特殊方法。    本書(shū)適合作為普通高等院校林學(xué)、林業(yè)工程、資源與環(huán)境等專業(yè)本科生教材，也可供相關(guān)專業(yè)的研究生、教師及科研人員參考使用。

書(shū)籍目錄

前言 第1章 概論 　1.1 林業(yè)生物技術(shù)的基本含義 　　1.1.1 生物技術(shù)的基本概念 　　1.1.2 生物技術(shù)與其他學(xué)科的關(guān)系 　　1.1.3 生物技術(shù)的學(xué)科屬性 　1.2 林業(yè)生物技術(shù)及其基本特征 　　1.2.1 林業(yè)生物技術(shù)的基本含義 　　1.2.2 林業(yè)生物技術(shù)的基本特征 　1.3 林業(yè)生物技術(shù)發(fā)展史上的重大事件 　1.4 我國(guó)林業(yè)生物技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略 　1.5 林業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域 　　1.5.1 優(yōu)質(zhì)、高抗、速生林木良種培育 　　1.5.2 良種苗木工廠化繁育 　　1.5.3 有益天然產(chǎn)物離體生產(chǎn) 　　1.5.4 其他林業(yè)生物技術(shù) 　1.6 小結(jié) 第2章 細(xì)胞工程(細(xì)胞工廠)原理 　2.1 細(xì)胞生長(zhǎng)分化 　　2.1.1 細(xì)胞生長(zhǎng)與分化進(jìn)程 　　2.1.2 細(xì)胞分裂、伸長(zhǎng)與分化 　　2.1.3 細(xì)胞分化的調(diào)節(jié) 　2.2 植物細(xì)胞全能性 　　2.2.1 細(xì)胞全能性現(xiàn)象 　　2.2.2 植物表皮細(xì)胞的全能性 　　2.2.3 導(dǎo)管、管胞分化 　　2.2.4 篩管、篩胞分化 　　2.2.5 植物維管束組織的分化 　　2.2.6 植物細(xì)胞全能性的保持與喪失 　　2.2.7 植物細(xì)胞衰老及其調(diào)控 　2.3 形態(tài)建成基礎(chǔ) 　　2.3.1 植物細(xì)胞的形態(tài)建成 　　2.3.2 植物再分化途徑 　　2.3.3 植物形態(tài)發(fā)生 　　2.3.4 植物離體器官形態(tài)建成的分子生理基礎(chǔ) 　2.4 小結(jié) 第3章 植物細(xì)胞工程 　3.1 器官培養(yǎng)、組織培養(yǎng)與細(xì)胞培養(yǎng) 　　3.1.1 器官培養(yǎng) 　　3.1.2 組織培養(yǎng) 　　3.1.3 細(xì)胞培養(yǎng) 　3.2 體細(xì)胞胚胎發(fā)生 　　3.2.1 體細(xì)胞胚胎發(fā)生的概念及特點(diǎn) 　　3.2.2 體細(xì)胞胚胎發(fā)生的方式 　　3.2.3 體細(xì)胞胚胎發(fā)生的機(jī)制 　　3.2.4 影響體細(xì)胞胚胎發(fā)生的因素 　　3.2.5 誘導(dǎo)體細(xì)胞胚胎發(fā)生的一般程序 　　3.2.6 體細(xì)胞胚的成熟與轉(zhuǎn)化 　3.3 人工種子的研制與種質(zhì)保存 　　3.3.1 人工種子 　　3.3.2 種質(zhì)保存 　3.4 體細(xì)胞無(wú)性系變異誘導(dǎo)與篩選 　　3.4.1 體細(xì)胞無(wú)性系變異的概念和特點(diǎn) 　　3.4.2 體細(xì)胞無(wú)性系變異的來(lái)源 　　3.4.3 體細(xì)胞無(wú)性系變異的類型 　　3.4.4 影響體細(xì)胞無(wú)性系變異的因素 　　3.4.5 體細(xì)胞無(wú)性系誘變方法 　　3.4.6 突變體的篩選 　　3.4.7 突變細(xì)胞再生植株及突變體的遺傳學(xué)鑒定 　3.5 原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交 　　3.5.1 原生質(zhì)體培養(yǎng) 　　3.5.2 體細(xì)胞雜交 　3.6 小結(jié) 第4章 林木良種繁育細(xì)胞工程 　4.1 林木良種微型快速繁育 　　4.1.1 林木良種微型快速繁育工藝設(shè)施 　　4.1.2 影響木本植物組織培養(yǎng)的內(nèi)外因子 　　4.1.3 毛白楊組織培養(yǎng)工廠化育苗 　　4.1.4 桉樹(shù)組培工廠化育苗 　　4.1.5 四倍體刺槐組織培養(yǎng)快速繁育技術(shù) 　　4.1.6 核桃組織培養(yǎng)研究 　4.2 林木體細(xì)胞胚胎發(fā)生 　　4.2.1 林木體細(xì)胞胚胎發(fā)生的一般程序 　　4.2.2 火炬松體細(xì)胞胚胎發(fā)生 　　4.2.3 落葉松體細(xì)胞胚胎發(fā)生 　　4.2.4 北美紅杉體細(xì)胞胚胎發(fā)生 　　4.2.5 沙棘植物體細(xì)胞胚胎發(fā)生 　4.3 老樹(shù)復(fù)幼 　　4.3.1 概述 　　4.3.2 老樹(shù)復(fù)幼方法 　　4.3.3 老樹(shù)復(fù)幼結(jié)果及其相關(guān)問(wèn)題 　4.4 小結(jié) 第5章 基因工程原理 　5.1 基因工程的含義 　5.2 基因工程的四大要素 　　5.2.1 工具酶 　　5.2.2 基因工程載體 　　5.2.3 基因工程受體 　　5.2.4 目的基因克隆 　5.3 RNA干擾 　　5.3.1 導(dǎo)言 　　5.3.2 siRNA介導(dǎo)的RNA干擾機(jī)制 　　5.3.3 miRNA介導(dǎo)的RNA干擾 　5.4 小結(jié) 第6章 林木基因工程技術(shù) 第7章 林木轉(zhuǎn)基因新品種培育 第8章 轉(zhuǎn)基因生物安全性及其評(píng)價(jià)與管理 第9章 林木分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)第10章 有用次生代謝物及其生物技術(shù)

章節(jié)摘錄

　　第1章 概 論　　1.1 林業(yè)生物技術(shù)的基本含義　　1.1.1 生物技術(shù)的基本概念　　生物技術(shù)（biotechnology）這一名詞由匈牙利的工程師Ereky在1917年首次提出，用以表述以甜菜作為飼料大規(guī)模養(yǎng)豬的一個(gè)綜合過(guò)程。根據(jù)Ereky的意思，生物技術(shù)是指借助于生物，將原材料生產(chǎn)為產(chǎn)品的全過(guò)程（all lines of work by which products are produced from raw materials with the aid of living thing）。該定義的準(zhǔn)確性現(xiàn)在已經(jīng)或多或少有些被忽略了。因?yàn)榻?jīng)過(guò)多年的變化，生物技術(shù)被用以表述兩個(gè)不同的工程學(xué)科：工業(yè)發(fā)酵（industrial fermentation）和工場(chǎng)（workplace）效率——現(xiàn)在叫做生物工程學(xué)（ergonomics）。這種概念上的歧義于1961年得到統(tǒng)一，瑞典微生物學(xué)家Heden建議將應(yīng)用微生物和工業(yè)發(fā)酵的學(xué)術(shù)期刊《微生物與生物化學(xué)工程技術(shù)》（Journal of Microbiological and Biochemical Engineering and Technology）更名為《生物技術(shù)與生物工程》（Biotechnology and Bioengineering）。從此生物技術(shù)已經(jīng)清楚地和不可取代地被定義為關(guān)于以生物有機(jī)體、生物系統(tǒng)和生物過(guò)程工業(yè)化生產(chǎn)工業(yè)原料和生活必需品的科學(xué)技術(shù)，并且已經(jīng)堅(jiān)實(shí)地建立在微生物學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)工程學(xué)的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)上。1982年，國(guó)際合作及發(fā)展組織對(duì)生物技術(shù)這一名詞的含義重新作了定義：生物技術(shù)是應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)原理，依靠微生物、動(dòng)物、植物體作為反應(yīng)器將物料加工轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù)社會(huì)的技術(shù)?！　?guó)際合作及發(fā)展組織重新定義的生物技術(shù)概念包括3個(gè)基本含義：①生物技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ)是自然科學(xué)（數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)和信息科學(xué)等）的基本理論和工程學(xué)原理。②生物技術(shù)的生產(chǎn)過(guò)程是將原料通過(guò)微生物、動(dòng)物和植物的生物反應(yīng)體系加工為產(chǎn)品的過(guò)程。③生物技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品是社會(huì)必需品。這一概念詮釋了21世紀(jì)是生物世紀(jì)。隨著人口的迅速增加，人類生存和發(fā)展的必需品需求迅速增加，而人類賴以生存的大多數(shù)物品（如衣、食、住、行、醫(yī)等生活必需品）幾乎都是生物產(chǎn)品。生物科學(xué)技術(shù)研究所需的試劑、儀器、人力和物力資源中，生物及其產(chǎn)品所占的比例也是相當(dāng)可觀的。實(shí)際上，我們已經(jīng)生活在一個(gè)朝氣蓬勃的生物技術(shù)時(shí)代里?！　?.1.2 生物技術(shù)與其他學(xué)科的關(guān)系　　現(xiàn)代生物技術(shù)凝聚了多個(gè)學(xué)科多年形成的基本原理和技術(shù)，成為最典型的綜合性學(xué)科，其中最基本的學(xué)科是生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)。生物學(xué)與工程學(xué)的結(jié)合產(chǎn)生了生物工程學(xué)，與化學(xué)的結(jié)合產(chǎn)生了生物化學(xué)，化學(xué)與工程學(xué)的結(jié)合產(chǎn)生了化學(xué)工程學(xué)，而生物化學(xué)、生物工程學(xué)和化學(xué)工程學(xué)的結(jié)合形成了生物技術(shù)（圖l-1）。以生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展的其他學(xué)科也無(wú)不參與和滲透到生物技術(shù)之中。

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