《植物生物技術(shù)概論/普通高等教育“十二五”規(guī)劃建設(shè)教材》系統(tǒng)介紹了植物生物技術(shù)的有關(guān)概念、原理、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域。內(nèi)容涉及組織培養(yǎng)、單倍體育種、染色體工程、基因組學(xué)、生物信息學(xué)、分子標(biāo)記技術(shù)、核酸分子操作及遺傳轉(zhuǎn)化等技術(shù)原理及應(yīng)用。《植物生物技術(shù)概論/普通高等教育“十二五”規(guī)劃建設(shè)教材》注重基礎(chǔ)理論與應(yīng)用的結(jié)合，圖文并茂，通俗易懂。
第1章 生物技術(shù)總論
1.1 生物技術(shù)
1.1.1 發(fā)酵工程
1.1.2 酶工程
1.1.3 細(xì)胞工程
1.1.4 基因工程
1.1.5 蛋白質(zhì)工程
1.2 生物技術(shù)發(fā)展史
1.2.1 第一代生物技術(shù)
1.2.2 第二代生物技術(shù)
1.2.3 第三代生物技術(shù)
1.3 生物技術(shù)與其他學(xué)科的關(guān)系
1.4 生物技術(shù)的應(yīng)用
1.4.1 生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)
1.4.2 生物技術(shù)與食品
1.4.3 生物技術(shù)與醫(yī)藥
1.4.4 生物技術(shù)與能源
1.4.5 生物技術(shù)與環(huán)境
1.5 生物技術(shù)的安全性
1.6 植物生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用
1.6.1 組織培養(yǎng)技術(shù)
1.6.2 單倍體育種技術(shù)
1.6.3 染色體工程技術(shù)
1.6.4 轉(zhuǎn)基因技術(shù)i
1.6.5 分子標(biāo)記技術(shù)
1.7 植物生物技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1.7.1 植物應(yīng)用范疇的多元化
1.7.2 植物生物制品的多樣化
1.7.3 傳統(tǒng)農(nóng)場(chǎng)向分子生物農(nóng)場(chǎng)轉(zhuǎn)變
第2章 植物組織培養(yǎng)技術(shù)
2.1 植物組織培養(yǎng)
2.1.1 植物組織培養(yǎng)操作技術(shù)
2.1.2 愈傷組織誘導(dǎo)
2.1.3 植物細(xì)胞培養(yǎng)
2.1.4 植物原生質(zhì)體培養(yǎng)
2.2 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用
2.2.1 體細(xì)胞無(wú)性系變異
2.2.2 次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)
2.2.3 種質(zhì)資源保存
2.2.4 植物脫毒與快繁
2.2.5 人工種子
第3章 植物單倍體育種技術(shù)
3.1 單倍體
3.1.1 單倍體育種的意義
3.1.2 單倍體細(xì)胞培養(yǎng)
3.2 單倍體誘導(dǎo)的其他途徑及選擇鑒定
3.2.1 單倍體植株的誘導(dǎo)
3.2.2 單倍體或加倍單倍體植株的鑒定
3.3 單倍體加倍
3.3.1 單倍體誘導(dǎo)過(guò)程中自然加倍
3.3.2 藥劑加倍
3.4 單倍體育種技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
3.4.1 單倍體育種技術(shù)的發(fā)展
3.4.2 單倍體在育種中的應(yīng)用
第4章 植物染色體工程技術(shù)
4.1 染色體組工程
4.1.1 同源多倍體
4.1.2 異源多倍體
4.2 整條染色體工程
4.2.1 染色體異附加系
4.2.2 染色體異代換系
4.3 染色體片段工程
4.3.1 誘導(dǎo)異源染色體易位的方法
4.3.2 異易位系的鑒定
4.3.3 易位系的利用
第5章 核酸分子操作技術(shù)
5.1 核酸的基本特性
5.2 核酸的提取
5.2.1 核酸提取的要求和基本步驟
5.2.2 植物核酸提取的常用方法
5.2.3 核酸的溶解和保存
5.2.4 核酸質(zhì)量檢測(cè)
5.3 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）
5.3.1 PCR技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)
5.3.2 影響PCR反應(yīng)的因素和反應(yīng)條件的優(yōu)化
5.3.3 PCR技術(shù)的發(fā)展
5.3.4 PCR反應(yīng)常見(jiàn)問(wèn)題
5.3.5 PCR技術(shù)的應(yīng)用
5.4 核酸凝膠電泳
5.4.1 常用的核酸凝膠電泳
5.4.2 核酸電泳緩沖溶液
5.4.3 核酸電泳的指示劑和染色劑
5.5 核酸分子雜交
5.5.1 核酸探針的種類(lèi)
5.5.2 核酸探針的標(biāo)記
5.5.3 常用核酸分子雜交技術(shù)
5.6 核酸測(cè)序技術(shù)
5.6.1 第一代測(cè)序技術(shù)
5.6.2 第二代測(cè)序技術(shù)
5.6.3 第三代測(cè)序技術(shù)
5.6.4 測(cè)序技術(shù)的發(fā)展與展望
第6章 DNA分子標(biāo)記技術(shù)及應(yīng)用
6.1 遺傳標(biāo)記
6.2 DNA分子標(biāo)記的類(lèi)型
6.2.1 限制性酶切片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）
6.2.2 隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA（RAPD）
6.2.3 擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性（AFLP）
6.2.4 簡(jiǎn)單序列重復(fù)（SSR）
6.2.5 表達(dá)序列標(biāo)簽（EST）
6.2.6 單核苷酸多態(tài)性（SNP）
6.2.7 酶切擴(kuò)增多態(tài)性序列標(biāo)記（CAPS）
6.2.8 序列標(biāo)簽位點(diǎn)（STS）
6.2.9 序列擴(kuò)增相關(guān)多態(tài)性標(biāo)記（SRAP）
6.2.10 多樣性陣列技術(shù)（DArT）
6.2.11 基于轉(zhuǎn)座因子的標(biāo)記技術(shù)
6.3 分子標(biāo)記應(yīng)用
6.3.1 種質(zhì)資源的遺傳多樣性分析
6.3.2 指紋圖譜構(gòu)建及品種鑒別
6.3.3 遺傳作圖及基因／QTL定位
6.3.4 外源染色質(zhì)檢測(cè)
6.3.5 分子標(biāo)記輔助育種
第7章 植物基因組
7.1 結(jié)構(gòu)基因組
7.1.1 遺傳圖譜
7.1.2 物理圖譜
7.1.3 基因組測(cè)序與序列組裝
7.1.4 基因組序列詮釋
7.1.5 模式生物的基因組測(cè)序計(jì)劃
7.2 比較基因組
7.2.1 植物基因組的基本特征
7.2.2 比較基因組學(xué)中常用術(shù)語(yǔ)
7.2.3 比較基因組學(xué)研究方法
7.2.4 比較基因組學(xué)的應(yīng)用
7.2.5 水稻與擬南芥、人類(lèi)基因組的比較研究
7.3 功能基因組
7.3.1 基因突變分析
7.3.2 基因表達(dá)分析
7.3.3 基因芯片技術(shù)
7.3.4 基因功能分析
7.4 生物信息學(xué)
7.4.1 生物信息的存貯與獲取
7.4.2 生物信息學(xué)的應(yīng)用
第8章 植物基因工程及轉(zhuǎn)基因植物
8.1 基因工程的工具酶
8.1.1 限制性核酸內(nèi)切酶
8.1.2 DNA連接酶
8.1.3 DNA聚合酶
8.1.4 核酸修飾酶
8.1.5 核酸酶
8.1.6 核酸外切酶
8.2 基因工程載體
8.2.1 基因工程載體應(yīng)具備的條件
8.2.2 載體的分類(lèi)
8.2.3 常用的基因工程載體
8.3 目的基因制備
8.3.1 化學(xué)合成法獲得目的基因
8.3.2 PCR技術(shù)篩選目的基因
8.3.3 基因文庫(kù)法分離目的基因
8.3.4 基因芯片技術(shù)分離目的基因
8.3.5 mRNA差別顯示技術(shù)分離目的基因
8.3.6 插入突變法分離目的基因
8.3.7 圖位克隆法分離目的基因
8.3.8 cDNA末端快速擴(kuò)增技術(shù)克隆目的基因
8.3.9 電子克隆分離目的基因
8.4 DNA體外重組與遺傳轉(zhuǎn)化
8.4.1 目的基因與載體的連接
8.4.2 重組DNA分子的遺傳轉(zhuǎn)化和篩選
8.5 重組體的篩選與鑒定
8.5.1 遺傳檢測(cè)法
8.5.2 電泳檢測(cè)法-
8.5.3 核酸分子雜交法
8.5.4 免疫化學(xué)檢測(cè)法
8.6 植物轉(zhuǎn)基因受體系統(tǒng)的建立和遺傳轉(zhuǎn)化
8.6.1 常用的植物轉(zhuǎn)基因受體系統(tǒng)
8.6.2 植物遺傳轉(zhuǎn)化方法
8.7 轉(zhuǎn)基因植物中外源基因的檢測(cè)
8.7.1 轉(zhuǎn)基因植物中外源目的基因的檢測(cè)
8.7.2 轉(zhuǎn)基因植物中選擇標(biāo)記基因和報(bào)告基因的檢測(cè)
8.8 轉(zhuǎn)基因植物中外源基因的遺傳效應(yīng)
8.8.1 外源基因在轉(zhuǎn)基因植物中的整合方式
8.8.2 轉(zhuǎn)基因的遺傳穩(wěn)定性
8.8.3 外源基因在轉(zhuǎn)基因植物中的位置效應(yīng)和劑量效應(yīng)
8.8.4 轉(zhuǎn)基因植物中外源基因的沉默
8.8.5 提高轉(zhuǎn)基因植物中外源基因表達(dá)效率的策略
8.9 轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用
8.9.1 轉(zhuǎn)基因植物發(fā)展的特點(diǎn)
8.9.2 轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用
8.9.3 轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用收益
8.9.4 轉(zhuǎn)基因植物的發(fā)展前景
8.10 轉(zhuǎn)基因植物的安全性及其評(píng)價(jià)
8.10.1 轉(zhuǎn)基因植物的環(huán)境安全性
8.10.2 轉(zhuǎn)基因植物的食品安全性
8.10.3 轉(zhuǎn)基因植物的安全性評(píng)價(jià)
8.10.4 轉(zhuǎn)基因植物安全性保障
參考文獻(xiàn)
縮寫(xiě)符號(hào)對(duì)照表
《植物生物技術(shù)概論/普通高等教育“十二五”規(guī)劃建設(shè)教材》：
Barret等于2008年通過(guò)誘導(dǎo)系和非誘導(dǎo)系雜交，對(duì)單倍體誘導(dǎo)系誘導(dǎo)單倍體產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了遺傳分析，結(jié)果在玉米1號(hào)染色體上找到了控制孤雌生殖的主要位點(diǎn)，命名為ggil。另一個(gè)和玉米孤雌生殖誘導(dǎo)相關(guān)的基因ig被定位在第3號(hào)染色體上，該基因主要編碼LOB蛋白。在大麥中也存在這樣的基因，被稱(chēng)為單倍體誘導(dǎo)基因hap，該基因的作用是阻止卵細(xì)胞受精，但是不影響極核的受精和胚乳的發(fā)育。因此，單倍體胚的形成不需要組織培養(yǎng)，因?yàn)榕呷榘l(fā)育正�？梢越o單倍體胚的發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)。這種單倍體誘導(dǎo)機(jī)理在馬鈴薯遠(yuǎn)緣雜交誘導(dǎo)單倍體中也存在。
小麥玉米雜交的目的主要是獲得DH群體，DH植株的穩(wěn)定性決定了其使用價(jià)值。研究人員評(píng)價(jià)了110個(gè)小麥X玉米遠(yuǎn)緣雜交的小麥DH系，發(fā)現(xiàn)15個(gè)DH植株后代性狀發(fā)生了變異，出現(xiàn)了生育力低、穗型改變和植株變得矮小等現(xiàn)象。推測(cè)在DH系中檢測(cè)到的這些變異可能是秋水仙素處理的結(jié)果，但也有研究者報(bào)道小麥玉米雜交DH系通過(guò)世代交替是穩(wěn)定的。這些結(jié)果的差異可能是因?yàn)閱伪扼w誘導(dǎo)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)處理不同的結(jié)果。但值得注意的是，在利用小麥玉米雜交途徑獲得單倍體的過(guò)程中，必須保證DH植株的遺傳穩(wěn)定，這是利用DH群體進(jìn)行下一步工作的基礎(chǔ)。此外，DH群體要成為一個(gè)穩(wěn)定的作圖群體，必須要保證獲得一定規(guī)模的單倍體植株。對(duì)于小麥玉米雜交獲得單倍體而言，還得保證單倍體植株群體必須是只含有21條小麥染色體的單倍體。根據(jù)Laurie等（1989）提出的小麥玉米雜交過(guò)程中可發(fā)生玉米單親染色體消失的孤雌生殖理論，小麥×玉米產(chǎn)生的雜交后代理論上應(yīng)該是真正的僅含有21條小麥染色體的單倍體，而無(wú)需對(duì)其后代進(jìn)行單倍性鑒定。但實(shí)際上，人們?cè)陔s交子房?jī)?nèi)獲得的往往不全是沒(méi)有胚乳的幼胚，還有較低頻率的含有發(fā)育不完全胚乳的胚，而且已有研究表明，由小麥×玉米誘導(dǎo)產(chǎn)生的雜種經(jīng)染色體加倍后獲得的DH植株與理論上預(yù)期應(yīng)完全同質(zhì)的遺傳表現(xiàn)不相符，并有較低比例的DH植株發(fā)生了形態(tài)變異，而且，玉米染色體不一定在合子胚發(fā)育早期完全消除。還有研究表明玉米DNA片段有可能插入小麥基因組。因此有研究者認(rèn)為，以上研究結(jié)果意味著在某些小麥玉米雜交組合中，兩個(gè)遠(yuǎn)緣種可能發(fā)生了不同程度的雙受精作用，而不是Laurie等提出的孤雌生殖。更為重要的是，這些可能不完全由孤雌生殖發(fā)育的幼胚，其染色體倍性是否為單倍，將直接影響后期DH植株的真實(shí)性和遺傳穩(wěn)定性。因此，在實(shí)色操作中，針對(duì)不同的小麥玉米雜交組合，對(duì)其雜交后代進(jìn)行單倍體鑒定是不可或缺的。
人們也曾嘗試用玉米和燕麥雜交獲得燕麥單倍體，盡管得到一些燕麥單倍體，但頻率很低。而且后來(lái)的研究也表明經(jīng)胚拯救后會(huì)產(chǎn)生不正常的植株，這些植株往往仍含有玉米染色體。通過(guò)這種方法還獲得了全套的燕麥一玉米附加系，然而這些材料在研究中也無(wú)多大用處。
除小麥玉米雜交獲得單倍體外，利用球莖大麥進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交也可獲得單倍體，該方法也可稱(chēng)為球莖大麥法，由Kasha和Kao在20世紀(jì)70年代建立。他們用球莖大麥與栽培大麥進(jìn)行雜交而得到大麥單倍體。和玉米與小麥雜交一樣，在最初幾天里，雜合受精卵中的球莖大麥染色體很快就消失。隨后該方法被進(jìn)一步改進(jìn)，如在授粉前后用不同的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑進(jìn)行處理，這樣可以提高獲得單倍體的效率。授粉后胚乳發(fā)育也會(huì)夭折，通常在授粉12～14d后，將幼胚轉(zhuǎn)移到適宜培養(yǎng)基上進(jìn)行幼胚拯救。在大麥育種中，球莖大麥法誘導(dǎo)單倍體相對(duì)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，且存在較小的基因型依賴(lài)，因此在大麥育種中起著重要作用。通過(guò)球莖大麥法培育的大麥品種已超過(guò)50個(gè)。用球莖大麥也可以和小麥或小黑麥雜交而獲得小麥單倍體。然而，球莖大麥和小麥、小黑麥雜交受基因型限制大，因此在誘導(dǎo)小麥單倍體中，玉米雜交更普遍。在馬鈴薯單倍體誘導(dǎo)中，也可用遠(yuǎn)緣雜交的方法。利用四倍體栽培馬鈴薯作母本，其近緣二倍體作父本進(jìn)行雜交.可以產(chǎn)生雙單倍體。
通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交獲得單倍體有許多優(yōu)點(diǎn)，從方法上看，主要用到的方法包括去雄、雜交、組織培養(yǎng)進(jìn)行胚拯救，這些技術(shù)簡(jiǎn)單易行，通常為多數(shù)作物育種者掌握，所以可以普及使用。從誘導(dǎo)單倍體頻率上看，多數(shù)情況下遠(yuǎn)緣雜交受基因型因素限制的情況較少，只要育種者有能力，可以盡可能多地做雜交，獲得更多單倍體。最后，通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交方法獲得的單倍體植株中白化苗極少，成活率也較高。但遠(yuǎn)緣雜交方法最大的缺點(diǎn)是參與雜交的植物花期相遇困難，往往需借助溫室控制，使其成本增加。此外，對(duì)除谷類(lèi)作物之外的物種而言，將單倍體加倍成二倍體通常比較困難。
……
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