园艺植物生物技术(第2版)

本书根据教育部建设“四新”学科的培养要求，融合了园艺学、园艺植物育种学、植物组织培养、基因工程、分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、生物安全、信息学及计算机科学等多学科的理论与技术，全面、系统地介绍了园艺植物生物技术的概念、原理、方法与技术。本书包括绪论、园艺植物组织培养的理论基础与基本技术、园艺植物细胞工程、园艺植物染色体工程、植物基因工程基础知识与技术、园艺植物基因的分离与克隆、园艺植物遗传转化载体的构建、园艺植物遗传转化、园艺植物基因组编辑技术、园艺植物遗传标记、蛋白质的分离纯化和鉴定、蛋白质结构与功能、蛋白质翻译后修饰及分子改造与表达、园艺植物生物信息学、园艺植物生物技术的安全性评价与管理等内容。本书为新形态教材，扫描本书二维码可查看彩图、视频、拓展资料等内容。

第二版前言
第一版前言
第一章绪论1
第一节园艺植物生物技术的主要内容1
一、园艺植物组织培养1
二、园艺植物细胞工程2
三、园艺植物染色体工程3
四、园艺植物基因工程3
五、园艺植物基因编辑4
六、园艺植物分子标记4
七、园艺植物蛋白质工程5
八、园艺植物生物信息技术5
第二节园艺植物生物技术的发展简史6
一、近代生物技术的诞生与发展6
二、现代生物技术的诞生与发展9
第三节园艺植物生物技术的发展前景与趋势12
一、产业化步伐加快12
二、园艺植物育种正在向设计育种或智能化育种发展13
三、大数据科学在遗传研究和育种决策中的重要性不断提升13
四、性状改良由单一抗性向综合优良性状发展14
五、园艺植物育种和病害防治更加精准与绿色14
六、园艺植物功能基因的挖掘与研究更加深入15
第二章园艺植物组织培养的理论基础与基本技术16
第一节概述16
一、园艺植物组织培养的概念和类型16
二、园艺植物组织培养的理论基础17
第二节园艺植物组织培养所需的仪器及设备20
一、灭菌设备20
二、无菌接种设备20
三、可调控人工培养设备20
四、其他仪器设备21
第三节园艺植物组织培养的基本技术21
一、培养基配制技术22
二、外植体灭菌技术24
三、接种环境和接种设备灭菌技术26
四、无菌接种技术26
五、组培苗继代技术26
六、组培苗生根技术27
七、组培苗驯化和移栽技术28
第四节影响园艺植物组织培养的因素29
一、外植体的种类29
二、培养基成分、pH及激素配比30
三、组织培养环境条件32
第五节园艺植物组织培养的应用34
一、胚挽救34
二、园艺植物的脱毒35
三、园艺植物离体快速繁殖36
第三章园艺植物细胞工程38
第一节概述38
一、园艺植物细胞工程的基本含义38
二、园艺植物细胞工程在园艺科学上的应用38
第二节园艺植物细胞培养39
一、单细胞培养40
二、细胞悬浮培养43
三、植物细胞的规模培养46
第三节园艺植物原生质体培养49
一、园艺植物原生质体培养的意义49
二、园艺植物原生质体培养的基本技术49
第四节园艺植物细胞融合54
一、园艺植物细胞融合前的准备54
二、园艺植物细胞融合技术54
三、园艺植物杂种细胞的筛选技术55
第五节细胞工程技术在园艺植物上的应用57
一、利用细胞工程技术进行园艺植物远缘杂交育种57
二、体细胞变异与离体选择58
三、单倍体育种59
四、体细胞胚胎发生与人工种子生产59
第四章园艺植物染色体工程61
第一节概述61
一、园艺植物染色体工程的基本含义61
二、园艺植物染色体工程与细胞
工程和常规育种的关系61
第二节园艺植物单倍体培养62
一、园艺植物的花药培养62
二、园艺植物的小孢子与花粉培养64
三、园艺植物的子房（或大孢子）培养65
四、单倍体植株鉴定66
第三节园艺植物的多倍体培养67
一、园艺植物多倍体的诱导67
二、园艺植物多倍体植株的鉴定69
第四节园艺植物非整套染色体操作70
一、染色体代换系的创制71
二、染色体附加系的创制71
三、染色体易位系的创制72
第五节染色体工程在园艺植物上的应用72
一、创制园艺植物新种质72
二、加快育种进程73
三、园艺植物基因定位74
第五章植物基因工程基础知识与技术76
第一节植物遗传物质的基础知识76
一、DNA的结构与功能76
二、RNA的结构与功能77
三、遗传信息的传递79
四、基因的概念与类型79
第二节植物基因工程常用的工具酶79
一、性内切核酸酶80
二、DNA连接酶81
三、DNA聚合酶81
四、其他工具酶82
第三节园艺植物基因工程常用的载体83
一、质粒载体83
二、噬菌体载体85
三、柯斯质粒载体86
四、人工染色体载体86
第四节植物基因工程的基本技术87
一、核酸分离技术87
二、核酸电泳技术90
三、核酸体外扩增技术91
四、分子杂交技术93
第六章园艺植物基因的分离与克隆97
第一节利用化学合成法直接合成97
一、化学合成法的原理97
二、化学合成法的应用97
三、化学合成法的优缺点99
第二节功能克隆99
一、功能克隆的步骤99
二、功能克隆的应用99
三、功能克隆的局限性100
第三节利用性内切酶酶切法直接分离100
一、性内切酶酶切法在分离目的基因中的应用100
二、性内切酶酶切法的优缺点101
第四节利用PCR技术扩增克隆101
一、PCR引物设计101
二、利用PCR扩增目的基因102
第五节从园艺植物基因组文库或cDNA文库克隆103
一、基因组文库与cDNA文库的区别104
二、园艺植物基因组文库的构建104
三、园艺植物cDNA文库的构建106
四、从基因文库筛选目的基因克隆的方法108
第六节利用转座子标签法获取目的基因108
一、可用于克隆植物基因的转座子种类108
二、转座子标签法克隆植物基因的原理109
三、转座子标签法克隆植物基因的方法109
第七节利用同源序列法获取目的基因110
一、同源序列法克隆园艺植物基因的原理和方法110
二、同源序列法在克隆园艺植物基因中的应用110
三、同源序列法克隆植物基因的优缺点111
第八节利用图位克隆获取目的基因111
一、基因图位克隆的原理111
二、基因图位克隆的程序111
三、图位克隆在园艺植物中的应用114
四、图位克隆法的优缺点115
第九节基于基因组重测序技术开发的基因克隆115
一、MutMap法定位基因115
二、QTL-seq法定位基因116
第七章园艺植物遗传转化载体的构建119
第一节根癌农杆菌Ti质粒基因
转化载体的构建119
一、Ti质粒的改造119
二、Ti中间表达载体的构建121
三、Ti共整合载体的构建122
四、Ti双元载体的构建123
第二节发根农杆菌Ri质粒基因
转化载体的构建124
一、Ri中间表达载体的构建125
二、Ri共整合转化载体的构建125
三、Ri双元转化载体的构建125
第三节载体构建中常用的选择标记基因和报告基因125
一、选择标记基因和报告基因的基本特点125
二、常用的选择标记基因126
三、常用的报告基因128
第四节园艺植物常用的遗传转化载体类型129
一、正义表达载体129
二、反义表达载体129
三、RNA干涉载体130
四、其他载体131
第五节目的基因与载体的连接131
一、插入灭活法131
二、定向克隆法132
三、目的基因与载体连接的其他方法133
第八章园艺植物遗传转化136
第一节园艺植物遗传转化受体系统136
一、遗传转化对园艺植物受体系统的要求136
二、常用的园艺植物受体系统136
第二节园艺植物遗传转化方法137
一、外源裸露DNA的转化137
二、载体介导的DNA转化140
三、种质转化法141
第三节园艺植物转化植株的鉴定143
一、利用选择标记基因和报告基因鉴定143
二、利用重组DNA分子特征鉴定144
三、利用外源基因的转录或表达鉴定145
第四节改变外源基因在园艺植物体内表达水平的策略146
一、转基因园艺植物中外源基因的沉默146
二、提高外源基因在园艺植物体内表达水平的策略147
第五节基因沉默技术、基因敲除技术与插入/缺失突变技术150
一、基因沉默技术150
二、基因敲除技术151
三、插入/缺失突变技术152
第六节外源基因在园艺植物中的遗传152
一、孟德尔式遗传153
二、非孟德尔式遗传153
第九章园艺植物基因组编辑技术156
第一节植物基因组编辑技术156
一、基因组编辑的概念156
二、基因组编辑的原理与发展156
三、基因组编辑技术的比较159
第二节CRISPR技术的原理与方法160
一、CRISPR技术的原理160
二、CRISPR技术的应用162
三、脱靶问题167
第三节基因组编辑技术在园艺植物上的应用169
一、基因组编辑技术在园艺植物上的发展169
二、利用基因组编辑技术进行园艺植物的遗传改良171
三、基因组编辑技术在园艺植物上的应用前景175
第十章园艺植物遗传标记177
第一节园艺植物遗传标记的类型与发展177
一、遗传标记的类型177
二、园艺植物分子标记的发展历史及分子标记的类型178
三、园艺植物主要分子标记的技术特点比较183
第二节常用的园艺植物DNA标记的种类及其原理183
一、理想的DNA标记应具备的特点183
二、SSR分子标记的原理及应用184
三、基于单个核苷酸多态性的DNA标记（SNP标记）185
四、基于基因组学的InDel标记185
第三节分子标记数据的处理与分析186
一、数据的获得186
二、统计学处理186
第四节分子标记在园艺植物上的应用188
一、品种鉴别与分类188
二、生物多样性保护188
三、亲缘关系及系谱分析189
四、分子遗传图谱构建和基因定位189
五、核心种质构建191
六、系统发育分析192
七、分子标记辅助选择育种193
第十一章蛋白质的分离纯化和鉴定196
第一节蛋白质分离纯化概述196
一、蛋白质的基本性质与分子组成196
二、蛋白质分子量198
三、蛋白质的理化性质199
四、蛋白质混合物的分离方法202
第二节蛋白质的分离纯化202
一、蛋白质分离纯化的原则202
二、蛋白质分离纯化的原理与方法202
三、蛋白质分离纯化的注意事项203
第三节蛋白质的粗分离203
一、盐析沉淀法203
二、有机溶剂沉淀法203
三、等电点沉淀法204
第四节蛋白质的细分离204
一、根据蛋白质分子量大小进行蛋白质细分离204
二、根据蛋白质荷电性质进行蛋白质细分离204
三、根据蛋白质-配体特异性结合进行蛋白质细分离205
四、根据蛋白质的疏水性质进行蛋白质细分离205
第五节蛋白质的鉴定206
一、蛋白质纯度鉴定206
二、蛋白质组学206
三、蛋白质定性定量检测208
第十二章蛋白质结构与功能212
第一节概述212
一、蛋白质结构概述212
二、蛋白质功能概述212
第二节蛋白质的结构与组成213
一、蛋白质结构的基本组件213
二、蛋白质结构的组成和主要类型214
三、蛋白质结构的形成——多肽链的生物合成与折叠216
四、蛋白质结构与功能的关系219
第三节蛋白质的结构测定与预测220
一、X射线衍射蛋白质晶体结构分析测定220
二、核磁共振波谱蛋白质溶液结构解析测定222
三、其他蛋白质结构测定的方法223
四、蛋白质的结构预测224
第十三章蛋白质翻译后修饰及分子改造与表达227
第一节蛋白质修饰的化学途径227
一、蛋白质修饰概述227
二、蛋白质磷酸化228
三、蛋白质泛素化228
四、蛋白质乙酰化229
五、其他蛋白质修饰230
第二节蛋白质工程技术230
一、蛋白质工程概述230
二、蛋白质工程研究策略231
三、蛋白质工程主要技术231
四、植物蛋白质工程应用及存在问题234
第三节重组蛋白的表达235
一、原核表达系统235
二、酵母表达系统237
三、转基因植物表达系统238
四、表达系统的选择238
第四节蛋白质互作研究技术238
一、蛋白质与蛋白质互作技术238
二、蛋白质与DNA互作技术241
三、蛋白质与RNA互作技术243
第十四章园艺植物生物信息学246
第一节测序技术246
一、第一代测序技术246
二、第二代测序技术247
三、第三代测序技术249
四、不同测序技术的特点比较251
第二节生物信息学常用综合数据库251
一、国际主要生物信息中心251
二、其他重要数据库资源255
三、常用园艺植物数据库259
第三节生物信息学在园艺植物上的应用262
一、生物信息学中的多“组学”大数据262
二、园艺植物基因注释265
三、解析驯化和育种的基因组演化历史266
四、分析园艺植物系统演化关系268
第十五章园艺植物生物技术的安全性评价与管理270
第一节园艺植物生物技术对生态环境的安全性评价270
一、我国转基因植物安全评价主要内容270
二、转基因植物本身的潜在风险271
三、转基因植物基因流与转基因逃逸及其对近缘物种的潜在威胁271
四、转基因植物对非目标生物的危害及对生物多样性的影响272
五、转基因植物中外源非目的基因序列的潜在风险273
第二节园艺转基因产品对人类健康的安全性评价274
一、转基因产品对人类健康可能存在的影响274
二、转基因产品对人类健康的安全性评价体系276
第三节园艺转基因植物生物安全管理277
一、转基因植物生物安全控制措施277
二、转基因植物生物安全管理体系及实施原则278
三、基因编辑植物的安全性评价280
四、我国转基因生物安全评价内容与各阶段要求及方法281
五、加强转基因植物生物安全工作的对策282
参考文献284