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第一章 基因工程概论1

第一节 基因及其研究历程1

一、基因学说的创立1

二、基因与DNA分子2

三、基因与DNA核苷酸区段2

四、基因与蛋白质多肽链3

五、基因碱基顺序与蛋白质氨基酸顺序3

六、基因的结构与功能4

七、基因的表达与调控6

八、基因的分离与克隆7

九、基因的构建与表达8

第二节 基因工程的发展史9

一、理论上的三大发现9

二、技术的三大发明10

三、植物基因工程的发展简史11

第三节 植物基因工程的概念与主要内容12

一、植物基因工程的概念和特点12

二、植物基因工程的主要研究内容14

第四节 植物基因工程的应用16

一、植物基因工程的应用现状16

二、转基因植物商业化中存在的问题17

一、限制性核酸内切酶（限制酶）19

第一节 基因工程的工具酶19

第二章 基因工程的工具19

二、甲基化酶22

三、DNA连接酶23

四、DNA聚合酶24

五、末端转移酶27

六、核酸酶28

第二节 基因工程的载体29

一、质粒载体29

二、λ和M13噬菌体载体31

三、Cosmid（科斯质粒）和phagemid载体系列33

四、酵母载体34

五、农杆菌Ti质粒载体36

六、植物病毒载体38

第三节 凝胶电泳的基本原理39

一、凝胶电泳的基本原理39

二、琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶电泳39

三、脉冲电场凝胶电泳40

第四节 植物核酸及蛋白质分离的基本原理41

一、植物核酸分离的基本原理41

二、植物组织蛋白质分离的基本原理45

第五节 分子杂交技术48

一、Southern DNA印迹杂交49

三、斑点印迹杂交和狭线印迹杂交50

二、Northern RNA印迹杂交50

四、菌落或噬菌斑杂交51

第六节 PCR基因扩增技术52

一、PCR原理52

二、PCR反应体系53

三、PCR反应条件的选择54

四、PCR条件的优化55

第七节 文库构建的基本原理及应用55

一、基因组文库与cDNA文库56

三、减法文库（subtractire library）57

四、亚克隆文库57

二、克隆文库及表达文库57

第三章 目的基因分离与克隆59

第一节 目的基因分离克隆的策略59

一、基因分离克隆的策略59

二、基因分离克隆策略的选择60

第二节 功能蛋白组技术分离基因61

一、功能蛋白组技术概述61

二、蛋白质双向电泳技术62

三、功能蛋白氨基酸序列分析64

四、功能蛋白基因的分离64

第三节 基因组策略68

一、基因组文库68

二、图位克隆目的基因73

三、插入突变分离克隆目的基因78

四、基因组DNA相邻片段的克隆81

第四节 功能基因组策略83

一、目的基因的RT-PCR扩增83

二、mRNA差异显示技术84

三、PCR法构建抑制减法杂交cDNA文库86

四、基因表达序列分析（SAGE）88

五、cDNA末端的快速克隆（RACE技术）90

第五节 基因芯片技术分离目的基因92

一、生物芯片概述92

二、利用基因芯片技术分离目的基因94

三、基因芯片技术在植物基因工程中的其他应用97

四、基因芯片技术的发展前景98

第六节 生物信息学技术在分离克隆基因中的应用99

一、生物信息学技术概述99

二、利用生物信息学技术发现和分离目的基因101

三、生物信息学技术分离目的基因的优点及不足104

第四章 基因表达载体的构建105

第一节 基因的表达与调控105

一、基因表达调控是生命活动的必需105

二、原核生物的基因表达与调控106

三、真核生物的基因表达与调控109

第二节 目的基因的功能与表达分析114

一、目的基因功能与表达分析的策略114

二、基因表达载体构建及分析的基本原理115

第三节 农杆菌Ti质粒转化载体的构建123

一、根癌农杆菌研究的历史124

二、Ti质粒的结构124

三、T—DNA的结构与功能129

四、利用Ti质粒的转化系统134

五、Ti质粒载体的构建策略138

第四节 植物病毒载体的构建142

一、植物病毒表达载体的类型142

二、植物病毒载体的应用143

一、植物基因表达载体构建和优化策略144

第五节 植物基因表达载体构建实例144

二、基因表达载体构建的实例147

三、选择和标记基因的特点与选择152

第六节 RNA干扰表达载体156

一、RNAi的分子机制156

二、RNAi载体的设计及构建157

三、RNAi的应用前景159

第五章 植物基因的遗传转化161

第一节 植物基因转化受体系统161

一、植物基因转化受体系统的条件161

二、植物基因转化受体系统的类型及其特性163

三、植物基因转化受体系统建立的程序165

四、植物基因转化受体系统建立中常遇到的问题167

一、农杆菌的生物学特性169

第二节 农杆菌Ti质粒介导基因转化169

二、根癌农杆菌的侵染能力及其特异性170

三、根癌农杆菌的转化策略172

四、根癌农杆菌转化程序及操作原理177

五、根癌农杆菌Ti质粒转化的方式184

六、根癌农杆菌转化系统评价187

第三节 DNA直接导入的基因转化187

一、聚乙二醇（PEG）介导的基因转化188

二、电穿孔法189

三、基因枪法191

五、脂质体介导法195

四、显微注射法195

第四节 花粉管通道法介导基因转化196

一、花粉管通道法的技术原理196

二、花粉管通道法的操作程序197

三、花粉管通道法的应用198

第五节 病毒介导的基因转化199

一、病毒介导转化的技术原理199

二、病毒介导转化的方法199

三、病毒介导转化的优缺点200

第六节 植物基因转化系统的选择200

一、植物基因转化系统的分析200

二、植物基因转化系统的选择原则202

一、农杆菌介导的单子叶植物基因转化203

第七节 单子叶植物的基因转化203

二、DNA直接导入法对单子叶植物的基因转化206

三、种质系统导入法对单子叶植物的基因转化208

四、单子叶植物转化使用的选择标记及报告基因208

第六章 转基因植株的鉴定及利用210

第一节 转基因植株鉴定的策略210

一、转基因植物的证据210

二、外源基因检测的方式210

第二节 报告基因检测211

一、抗生素211

三、转基因植株鉴定的步骤211

二、抗除草剂类212

三、GUS基因213

第三节 目的基因的检测与分析215

一、分子杂交215

二、转基因植物的PCR—Southern杂交检测217

三、外源基因表达的RT—PCR检测218

四、外源基因拷贝数的IPCR检测219

第四节 目的基因整合的遗传分析220

一、转基因植物中外源DNA的整合特性220

二、转基因植物中外源DNA整合的遗传效应222

三、克服转基因沉默的策略223

四、转基因植物中外源基因的遗传特性225

第五节 植物转基因材料在育种中的应用228

一、回交育种228

二、转基因材料回交育种的特点231

第七章 转基因植物研究233

第一节 转基因植物的现状与发展趋势233

一、国外转基因植物产业化现状233

二、国内转基因植物产业化现状233

三、转基因植物的发展趋势234

第二节 转基因植物研究的几个重要方向234

一、植物抗虫基因工程234

二、抗病毒植物基因工程238

三、植物抗逆境胁迫的基因工程240

四、植物基因工程可饲（食）疫苗244

五、利用转基因植物生产药用蛋白245

第八章 植物基因工程的安全性评价247

第一节 基因工程安全性的争论247

一、问题的由来247

二、初步对策——安全准则248

第二节 转基因植物的安全性评价249

一、为什么要对转基因植物进行安全性评价？249

二、转基因植物安全性评价的主要内容250

三、国内外转基因植物的安全性评价概况251

第三节 转基因作物——恶魔还是救星252