園藝植物生物技術(shù)（第二版）

目錄
第二版前言
第一版前言
第一章 緒論 1
第一節(jié) 園藝植物生物技術(shù)的主要內(nèi)容 1
一、園藝植物組織培養(yǎng) 1
二、園藝植物細(xì)胞工程 2
三、園藝植物染色體工程 3
四、園藝植物基因工程 3
五、園藝植物基因編輯 4
六、園藝植物分子標(biāo)記 4
七、園藝植物蛋白質(zhì)工程 5
八、園藝植物生物信息技術(shù) 5
第二節(jié) 園藝植物生物技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史 6
一、近代生物技術(shù)的誕生與發(fā)展 6
二、現(xiàn)代生物技術(shù)的誕生與發(fā)展 9
第三節(jié) 園藝植物生物技術(shù)的發(fā)展前景與趨勢(shì) 12
一、產(chǎn)業(yè)化步伐加快 12
二、園藝植物育種正在向設(shè)計(jì)育種或智能化育種發(fā)展 13
三、大數(shù)據(jù)科學(xué)在遺傳研究和育種決策中的重要性不斷提升 13
四、性狀改良由單一抗性向綜合優(yōu)良性狀發(fā)展 14
五、園藝植物育種和病害防治更加精準(zhǔn)與綠色 14
六、園藝植物功能基因的挖掘與研究更加深入 15
第二章 園藝植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)與基本技術(shù) 16
第一節(jié) 概述 16
一、園藝植物組織培養(yǎng)的概念和類(lèi)型 16
二、園藝植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ) 17
第二節(jié) 園藝植物組織培養(yǎng)所需的儀器及設(shè)備 20
一、滅菌設(shè)備 20
二、無(wú)菌接種設(shè)備 20
三、可調(diào)控人工培養(yǎng)設(shè)備 20
四、其他儀器設(shè)備 21
第三節(jié) 園藝植物組織培養(yǎng)的基本技術(shù) 21
一、培養(yǎng)基配制技術(shù) 22
二、外植體滅菌技術(shù) 24
三、接種環(huán)境和接種設(shè)備滅菌技術(shù) 26
四、無(wú)菌接種技術(shù) 26
五、組培苗繼代技術(shù) 26
六、組培苗生根技術(shù) 27
七、組培苗馴化和移栽技術(shù) 28
第四節(jié) 影響園藝植物組織培養(yǎng)的因素 29
一、外植體的種類(lèi) 29
二、培養(yǎng)基成分、pH及激素配比 30
三、組織培養(yǎng)環(huán)境條件 32
第五節(jié) 園藝植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用 34
一、胚挽救 34
二、園藝植物的脫毒 35
三、園藝植物離體快速繁殖 36
第三章 園藝植物細(xì)胞工程 38
第一節(jié) 概述 38
一、園藝植物細(xì)胞工程的基本含義 38
二、園藝植物細(xì)胞工程在園藝科學(xué)上的應(yīng)用 38
第二節(jié) 園藝植物細(xì)胞培養(yǎng) 39
一、單細(xì)胞培養(yǎng) 40
二、細(xì)胞懸浮培養(yǎng) 43
三、植物細(xì)胞的規(guī)模培養(yǎng) 46
第三節(jié) 園藝植物原生質(zhì)體培養(yǎng) 49
一、園藝植物原生質(zhì)體培養(yǎng)的意義 49
二、園藝植物原生質(zhì)體培養(yǎng)的基本技術(shù) 49
第四節(jié) 園藝植物細(xì)胞融合 54
一、園藝植物細(xì)胞融合前的準(zhǔn)備 54
二、園藝植物細(xì)胞融合技術(shù) 54
三、園藝植物雜種細(xì)胞的篩選技術(shù) 55
第五節(jié) 細(xì)胞工程技術(shù)在園藝植物上的應(yīng)用 57
一、利用細(xì)胞工程技術(shù)進(jìn)行園藝植物遠(yuǎn)緣雜交育種 57
二、體細(xì)胞變異與離體選擇 58
三、單倍體育種 59
四、體細(xì)胞胚胎發(fā)生與人工種子生產(chǎn) 59
第四章 園藝植物染色體工程 61
第一節(jié) 概述 61
一、園藝植物染色體工程的基本含義 61
二、園藝植物染色體工程與細(xì)胞
工程和常規(guī)育種的關(guān)系 61
第二節(jié) 園藝植物單倍體培養(yǎng) 62
一、園藝植物的花藥培養(yǎng) 62
二、園藝植物的小孢子與花粉培養(yǎng) 64
三、園藝植物的子房（或大孢子）培養(yǎng) 65
四、單倍體植株鑒定 66
第三節(jié) 園藝植物的多倍體培養(yǎng) 67
一、園藝植物多倍體的誘導(dǎo) 67
二、園藝植物多倍體植株的鑒定 69
第四節(jié) 園藝植物非整套染色體操作 70
一、染色體代換系的創(chuàng)制 71
二、染色體附加系的創(chuàng)制 71
三、染色體易位系的創(chuàng)制 72
第五節(jié) 染色體工程在園藝植物上的應(yīng)用 72
一、創(chuàng)制園藝植物新種質(zhì) 72
二、加快育種進(jìn)程 73
三、園藝植物基因定位 74
第五章 植物基因工程基礎(chǔ)知識(shí)與技術(shù) 76
第一節(jié) 植物遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)知識(shí) 76
一、DNA的結(jié)構(gòu)與功能 76
二、RNA的結(jié)構(gòu)與功能 77
三、遺傳信息的傳遞 79
四、基因的概念與類(lèi)型 79
第二節(jié) 植物基因工程常用的工具酶 79
一、限制性?xún)?nèi)切核酸酶 80
二、DNA連接酶 81
三、DNA聚合酶 81
四、其他工具酶 82
第三節(jié) 園藝植物基因工程常用的載體 83
一、質(zhì)粒載體 83
二、噬菌體載體 85
三、柯斯質(zhì)粒載體 86
四、人工染色體載體 86
第四節(jié) 植物基因工程的基本技術(shù) 87
一、核酸分離技術(shù) 87
二、核酸電泳技術(shù) 90
三、核酸體外擴(kuò)增技術(shù) 91
四、分子雜交技術(shù) 93
第六章 園藝植物基因的分離與克隆 97
第一節(jié) 利用化學(xué)合成法直接合成 97
一、化學(xué)合成法的原理 97
二、化學(xué)合成法的應(yīng)用 97
三、化學(xué)合成法的優(yōu)缺點(diǎn) 99
第二節(jié) 功能克隆 99
一、功能克隆的步驟 99
二、功能克隆的應(yīng)用 99
三、功能克隆的局限性 100
第三節(jié) 利用限制性?xún)?nèi)切酶酶切法直接分離 100
一、限制性?xún)?nèi)切酶酶切法在分離目的基因中的應(yīng)用 100
二、限制性?xún)?nèi)切酶酶切法的優(yōu)缺點(diǎn) 101
第四節(jié) 利用PCR 技術(shù)擴(kuò)增克隆 101
一、PCR 引物設(shè)計(jì) 101
二、利用PCR 擴(kuò)增目的基因 102
第五節(jié) 從園藝植物基因組文庫(kù)或cDNA文庫(kù)克隆 103
一、基因組文庫(kù)與cDNA 文庫(kù)的區(qū)別 104
二、園藝植物基因組文庫(kù)的構(gòu)建 104
三、園藝植物cDNA 文庫(kù)的構(gòu)建 106
四、從基因文庫(kù)篩選目的基因克隆的方法 108
第六節(jié) 利用轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽法獲取目的基因 108
一、可用于克隆植物基因的轉(zhuǎn)座子種類(lèi) 108
二、轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽法克隆植物基因的原理 109
三、轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽法克隆植物基因的方法 109
第七節(jié) 利用同源序列法獲取目的基因 110
一、同源序列法克隆園藝植物基因的原理和方法 110
二、同源序列法在克隆園藝植物基因中的應(yīng)用 110
三、同源序列法克隆植物基因的優(yōu)缺點(diǎn) 111
第八節(jié) 利用圖位克隆獲取目的基因 111
一、基因圖位克隆的原理 111
二、基因圖位克隆的程序 111
三、圖位克隆在園藝植物中的應(yīng)用 114
四、圖位克隆法的優(yōu)缺點(diǎn) 115
第九節(jié) 基于基因組重測(cè)序技術(shù)開(kāi)發(fā)的基因克隆 115
一、MutMap法定位基因 115
二、QTL-seq法定位基因 116
第七章 園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化載體的構(gòu)建 119
第一節(jié) 根癌農(nóng)桿菌Ti 質(zhì)?；?
轉(zhuǎn)化載體的構(gòu)建 119
一、Ti質(zhì)粒的改造 119
二、Ti中間表達(dá)載體的構(gòu)建 121
三、Ti共整合載體的構(gòu)建 122
四、Ti雙元載體的構(gòu)建 123
第二節(jié) 發(fā)根農(nóng)桿菌Ri質(zhì)?；?
轉(zhuǎn)化載體的構(gòu)建 124
一、Ri中間表達(dá)載體的構(gòu)建 125
二、Ri共整合轉(zhuǎn)化載體的構(gòu)建 125
三、Ri雙元轉(zhuǎn)化載體的構(gòu)建 125
第三節(jié) 載體構(gòu)建中常用的選擇標(biāo)記基因和報(bào)告基因 125
一、選擇標(biāo)記基因和報(bào)告基因的基本特點(diǎn) 125
二、常用的選擇標(biāo)記基因 126
三、常用的報(bào)告基因 128
第四節(jié) 園藝植物常用的遺傳轉(zhuǎn)化載體類(lèi)型 129
一、正義表達(dá)載體 129
二、反義表達(dá)載體 129
三、RNA干涉載體 130
四、其他載體 131
第五節(jié) 目的基因與載體的連接 131
一、插入滅活法 131
二、定向克隆法 132
三、目的基因與載體連接的其他方法 133
第八章 園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化 136
第一節(jié) 園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng) 136
一、遺傳轉(zhuǎn)化對(duì)園藝植物受體系統(tǒng)的要求 136
二、常用的園藝植物受體系統(tǒng) 136
第二節(jié) 園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化方法 137
一、外源裸露DNA的轉(zhuǎn)化 137
二、載體介導(dǎo)的DNA轉(zhuǎn)化 140
三、種質(zhì)轉(zhuǎn)化法 141
第三節(jié) 園藝植物轉(zhuǎn)化植株的鑒定 143
一、利用選擇標(biāo)記基因和報(bào)告基因鑒定 143
二、利用重組DNA 分子特征鑒定 144
三、利用外源基因的轉(zhuǎn)錄或表達(dá)鑒定 145
第四節(jié) 改變外源基因在園藝植物體內(nèi)表達(dá)水平的策略 146
一、轉(zhuǎn)基因園藝植物中外源基因的沉默 146
二、提高外源基因在園藝植物體內(nèi)表達(dá)水平的策略 147
第五節(jié) 基因沉默技術(shù)、基因敲除技術(shù)與插入/缺失突變技術(shù) 150
一、基因沉默技術(shù) 150
二、基因敲除技術(shù) 151
三、插入/缺失突變技術(shù) 152
第六節(jié) 外源基因在園藝植物中的遺傳 152
一、孟德?tīng)柺竭z傳 153
二、非孟德?tīng)柺竭z傳 153
第九章 園藝植物基因組編輯技術(shù) 156
第一節(jié) 植物基因組編輯技術(shù) 156
一、基因組編輯的概念 156
二、基因組編輯的原理與發(fā)展 156
三、基因組編輯技術(shù)的比較 159
第二節(jié) CRISPR技術(shù)的原理與方法 160
一、CRISPR 技術(shù)的原理 160
二、CRISPR 技術(shù)的應(yīng)用 162
三、脫靶問(wèn)題 167
第三節(jié) 基因組編輯技術(shù)在園藝植物上的應(yīng)用 169
一、基因組編輯技術(shù)在園藝植物上的發(fā)展 169
二、利用基因組編輯技術(shù)進(jìn)行園藝植物的遺傳改良 171
三、基因組編輯技術(shù)在園藝植物上的應(yīng)用前景 175
第十章 園藝植物遺傳標(biāo)記 177
第一節(jié) 園藝植物遺傳標(biāo)記的類(lèi)型與發(fā)展 177
一、遺傳標(biāo)記的類(lèi)型 177
二、園藝植物分子標(biāo)記的發(fā)展歷史及分子標(biāo)記的類(lèi)型 178
三、園藝植物主要分子標(biāo)記的技術(shù)特點(diǎn)比較 183
第二節(jié) 常用的園藝植物DNA標(biāo)記的種類(lèi)及其原理 183
一、理想的DNA 標(biāo)記應(yīng)具備的特點(diǎn) 183
二、SSR 分子標(biāo)記的原理及應(yīng)用 184
三、基于單個(gè)核苷酸多態(tài)性的DNA標(biāo)記（SNP 標(biāo)記） 185
四、基于基因組學(xué)的InDel標(biāo)記 185
第三節(jié) 分子標(biāo)記數(shù)據(jù)的處理與分析 186
一、數(shù)據(jù)的獲得 186
二、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 186
第四節(jié) 分子標(biāo)記在園藝植物上的應(yīng)用 188
一、品種鑒別與分類(lèi) 188
二、生物多樣性保護(hù) 188
三、親緣關(guān)系及系譜分析 189
四、分子遺傳圖譜構(gòu)建和基因定位 189
五、核心種質(zhì)構(gòu)建 191
六、系統(tǒng)發(fā)育分析 192
七、分子標(biāo)記輔助選擇育種 193
第十一章 蛋白質(zhì)的分離純化和鑒定 196
第一節(jié) 蛋白質(zhì)分離純化概述 196
一、蛋白質(zhì)的基本性質(zhì)與分子組成 196
二、蛋白質(zhì)分子量 198
三、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) 199
四、蛋白質(zhì)混合物的分離方法 202
第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分離純化 202
一、蛋白質(zhì)分離純化的原則 202
二、蛋白質(zhì)分離純化的原理與方法 202
三、蛋白質(zhì)分離純化的注意事項(xiàng) 203
第三節(jié) 蛋白質(zhì)的粗分離 203
一、鹽析沉淀法 203
二、有機(jī)溶劑沉淀法 203
三、等電點(diǎn)沉淀法 204
第四節(jié) 蛋白質(zhì)的細(xì)分離 204
一、根據(jù)蛋白質(zhì)分子量大小進(jìn)行蛋白質(zhì)細(xì)分離 204
二、根據(jù)蛋白質(zhì)荷電性質(zhì)進(jìn)行蛋白質(zhì)細(xì)分離 204
三、根據(jù)蛋白質(zhì)-配體特異性結(jié)合進(jìn)行蛋白質(zhì)細(xì)分離 205
四、根據(jù)蛋白質(zhì)的疏水性質(zhì)進(jìn)行蛋白質(zhì)細(xì)分離 205
第五節(jié) 蛋白質(zhì)的鑒定 206
一、蛋白質(zhì)純度鑒定 206
二、蛋白質(zhì)組學(xué) 206
三、蛋白質(zhì)定性定量檢測(cè) 208
第十二章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能 212
第一節(jié) 概述 212
一、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)概述 212
二、蛋白質(zhì)功能概述 212
第二節(jié) 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與組成 213
一、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本組件 213
二、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的組成和主要類(lèi)型 214
三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成——多肽鏈的生物合成與折疊 216
四、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 219
第三節(jié) 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)測(cè)定與預(yù)測(cè) 220
一、X 射線衍射蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)分析測(cè)定 220
二、核磁共振波譜蛋白質(zhì)溶液結(jié)構(gòu)解析測(cè)定 222
三、其他蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定的方法 223
四、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè) 224
第十三章 蛋白質(zhì)翻譯后修飾及分子改造與表達(dá) 227
第一節(jié) 蛋白質(zhì)修飾的化學(xué)途徑 227
一、蛋白質(zhì)修飾概述 227
二、蛋白質(zhì)磷酸化 228
三、蛋白質(zhì)泛素化 228
四、蛋白質(zhì)乙?；?229
五、其他蛋白質(zhì)修飾 230
第二節(jié) 蛋白質(zhì)工程技術(shù) 230
一、蛋白質(zhì)工程概述 230
二、蛋白質(zhì)工程研究策略 231
三、蛋白質(zhì)工程主要技術(shù) 231
四、植物蛋白質(zhì)工程應(yīng)用及存在問(wèn)題 234
第三節(jié) 重組蛋白的表達(dá) 235
一、原核表達(dá)系統(tǒng) 235
二、酵母表達(dá)系統(tǒng) 237
三、轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)系統(tǒng) 238
四、表達(dá)系統(tǒng)的選擇 238
第四節(jié) 蛋白質(zhì)互作研究技術(shù) 238
一、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)互作技術(shù) 238
二、蛋白質(zhì)與DNA互作技術(shù) 241
三、蛋白質(zhì)與RNA互作技術(shù) 243
第十四章 園藝植物生物信息學(xué) 246
第