目錄 緒論 1 一、生物技術的定義、產生和植物生物技術的發(fā)展 1 二、植物生物技術與農業(yè)革命 3 三、展望與挑戰(zhàn) 5 第一章 植物組織培養(yǎng)的基本技術 8 第一節(jié) 植物組織培養(yǎng)實驗室建設 8 一、植物組織培養(yǎng)實驗室的設置 8 二、植物組織培養(yǎng)實驗室的主要儀器和設備 9 第二節(jié) 培養(yǎng)基配制 12 一、培養(yǎng)基成分 13 二、常用培養(yǎng)基及其特點 16 三、培養(yǎng)基的改良 17 四、培養(yǎng)基的制備 18 第三節(jié) 植物組織培養(yǎng)離體操作技術 19 一、培養(yǎng)用具的清洗和包裝 19 二、滅菌和消毒 21 三、無菌操作技術 23 第二章 植物胚培養(yǎng) 25 第一節(jié) 胚培養(yǎng) 25 一、胚培養(yǎng)的應用和意義 25 二、胚培養(yǎng)的類型及發(fā)育途徑 27 三、胚培養(yǎng)的方法 28 四、影響胚培養(yǎng)效果的因素 29 第二節(jié) 胚珠和子房培養(yǎng) 32 一、胚珠培養(yǎng) 32 二、子房培養(yǎng) 33 三、胚珠和子房的培養(yǎng)方法 33 四、影響胚珠和子房培養(yǎng)的因素 33 第三節(jié) 胚乳培養(yǎng) 34 一、胚乳培養(yǎng)的意義 36 二、影響胚乳培養(yǎng)效果的因素 37 三、植株再生途徑 40 第四節(jié) 離體授粉 41 一、離體授粉的意義 42 二、植物離體授粉的方法 43 三、影響離體授粉結實率的因素 43 第三章 植物愈傷組織的誘導與分化培養(yǎng) 46 第一節(jié) 愈傷組織的誘導與繼代培養(yǎng) 46 一、愈傷組織的誘導 46 二、愈傷組織的繼代培養(yǎng) 49 三、懸浮培養(yǎng) 49 第二節(jié) 愈傷組織的分化與植株再生 52 一、器官發(fā)生與植株再生 52 二、體細胞胚胎發(fā)生與植株再生 53 第三節(jié) 試管苗的移栽與護理 63 一、試管苗與自然苗的區(qū)別 63 二、試管苗移栽時應注意的事項 64 第四章 體細胞無性系變異與植物改良 67 第一節(jié) 體細胞無性系變異的分類與特點 68 一、體細胞無性系變異的分類 68 二、體細胞無性系變異的特點 69 三、體細胞無性系變異的常用符號 69 第二節(jié) 體細胞無性系變異的普遍性 69 一、大田作物 70 二、其他植物 71 第三節(jié) 體細胞無性系變異的遺傳基礎 72 一、細胞學遺傳基礎 72 二、分子遺傳學基礎 73 第四節(jié) 體細胞無性系變異的篩選與檢測 76 一、體細胞無性系變異的篩選 76 二、體細胞無性系變異的檢測 77 第五節(jié) 體細胞無性系變異的影響因素及育種應用 80 一、體細胞無性系變異的影響因素 80 二、體細胞無性系變異在植物育種中的應用 81 第五章 單倍體細胞培養(yǎng) 87 第一節(jié) 單倍體及其應用價值 87 一、單倍體的起源 87 二、單倍體的特點及遺傳行為 87 三、單倍體的應用價值 88 第二節(jié) 離體花粉/小孢子發(fā)育途徑 90 一、花粉的發(fā)育階段 90 二、離體小孢子的發(fā)育途徑 90 三、雄核發(fā)育啟動的機制 92 第三節(jié) 花藥培養(yǎng)與花粉培養(yǎng) 94 一、花藥培養(yǎng)的操作技術 94 二、花粉培養(yǎng)的操作技術 95 三、單倍體植株再生、鑒定及加倍 97 四、花粉培養(yǎng)與花藥培養(yǎng)的比較及花粉培養(yǎng)的優(yōu)越性 98 五、影響花藥/花粉（小孢子）培養(yǎng)的因素 99 第四節(jié) 植物單倍體育種 104 第六章 原生質體培養(yǎng) 107 第一節(jié) 原生質體研究的發(fā)展和原生質體的應用 107 一、原生質體研究的發(fā)展 107 二、原生質體的應用 108 第二節(jié) 原生質體的分離和純化 109 一、原生質體的分離 110 二、原生質體的純化 112 三、原生質體活力測定 112 四、影響原生質體分離的因素 112 第三節(jié) 原生質體培養(yǎng)及植株再生 113 一、原生質體培養(yǎng)方法 113 二、原生質體培養(yǎng)基 114 三、原生質體培養(yǎng)與植株再生 116 四、原生質體再生植株的遺傳變異及其利用 121 第七章 植物原生質體融合 124 第一節(jié) 植物原生質體融合的發(fā)展和研究意義 124 一、植物原生質體融合的發(fā)展 124 二、植物原生質體融合的研究意義 125 第二節(jié) 植物原生質體融合方法和方式 127 一、植物原生質體融合方法 127 二、植物原生質體融合方式 128 第三節(jié) 體細胞雜種的篩選與鑒定 132 一、體細胞雜種的篩選 132 二、體細胞雜種的鑒定 133 第四節(jié) 體細胞雜種的遺傳分析 136 一、體細胞雜種的遺傳特性 136 二、體細胞雜種細胞質遺傳 138 第五節(jié) 植物原生質體融合與遺傳改良 139 一、克服生殖障礙，創(chuàng)造新種質 139 二、轉移有利性狀，改善作物品質 140 三、轉移部分染色體，獲得非對稱雜種 140 四、轉移細胞質基因組，得到胞質雜種 141 五、作為育種材料直接應用 142 六、細胞器的互作研究 142 第八章 植物離體細胞分化與發(fā)育機制 144 第一節(jié) 植物體胚發(fā)生的分子機制 144 一、胚性細胞的預決定與誘導決定 144 二、細胞周期的重啟與脫分化 145 三、激素調控與植物體胚發(fā)生 145 四、逆境脅迫與愈傷組織再生 147 五、轉錄因子與體胚發(fā)生 148 六、體胚發(fā)生過程中的信號轉導 150 七、胞外蛋白與體胚發(fā)生 150 八、程序性細胞死亡與體胚發(fā)生 151 九、體胚發(fā)生的表觀遺傳調控 152 十、關鍵基因在體胚發(fā)生和遺傳轉化中的應用 154 第二節(jié) 植物雄核發(fā)育分子機制 154 一、胚性能力獲得相關調節(jié)基因 154 二、響應脅迫相關基因 155 三、抑制配子體途徑基因 155 第三節(jié) 植物離體器官發(fā)生的分子基礎 156 一、離體不定芽發(fā)生及其調控 156 二、離體不定根發(fā)生及其調控 158 三、離體生殖器官發(fā)生及其調控 159 第九章 植物基因的克隆原理與技術 162 第一節(jié) 基因克隆的主要載體 162 一、基因工程載體的種類 162 二、質粒載體 163 三、λ 噬菌體載體及其衍生載體 165 四、人工染色體載體 169 第二節(jié) 基因克隆的主要方法 172 一、基因克隆概述 172 二、基因克隆方法 173 第十章 植物遺傳轉化載體 182 第一節(jié) 植物遺傳轉化載體的種類及特點 182 第二節(jié) 農桿菌質粒載體系統(tǒng)的結構、功能和構建 183 一、根癌農桿菌Ti 質粒的結構和功能 183 二、發(fā)根農桿菌Ri 質粒的結構和功能 189 三、農桿菌介導的遺傳轉化系統(tǒng)中質粒載體的構建 190 第三節(jié) 植物病毒載體 195 一、單鏈RNA 植物病毒轉化載體 195 二、單鏈DNA 植物病毒轉化載體 195 三、雙鏈DNA 植物病毒轉化載體 195 四、植物病毒轉化載體的構建 196 五、利用轉錄后基因沉默技術的植物病毒載體 196 第四節(jié) 葉綠體（質體）遺傳轉化載體 198 一、葉綠體基因組的定點編輯 198 二、特異表達元件實現外源基因的高效表達 198 三、特異篩選標記基因保障葉綠體基因組的同質化 199 第五節(jié) 遺傳轉化常用的選擇標記基因及無選擇標記基因轉化系統(tǒng) 199 一、遺傳轉化常用的選擇標記基因 199 二、無選擇標記基因轉化系統(tǒng) 201 第十一章 植物遺傳轉化技術和方法 204 第一節(jié) 植物遺傳轉化的發(fā)展現狀 204 第二節(jié) 根癌農桿菌介導的植物轉基因 205 一、根癌農桿菌的研究簡史 205 二、植物轉基因研究中常用的農桿菌菌株及其特性 206 三、農桿菌轉化的機制 207 四、農桿菌T-DNA 轉移的影響因素 208 五、轉化細胞的選擇和高頻再生 209 六、各種農桿菌轉化技術 210 七、根癌農桿菌轉化的具體技術 211 第三節(jié) 基因槍介導的植物轉基因 213 一、基因槍在植物遺傳轉化中的應用 213 二、基因槍法的具體技術（以小麥幼胚的基因槍法轉化為例） 214 第四節(jié) 植物葉綠體遺傳轉化技術 215 一、葉綠體遺傳轉化系統(tǒng)的建立及發(fā)展 216 二、葉綠體遺傳轉化系統(tǒng)的特點 219 三、葉綠體遺傳轉化系統(tǒng)的應用 220 四、煙草葉片為轉化受體的葉綠體遺傳轉化程序 222 第五節(jié) 其他植物轉基因技術 224 一、PEG 轉化法 224 二、電激法 225 三、激光微束穿刺法 226 四、超聲波轉化法 227 五、低能離子束法 228 六、顯微注射法 228 七、脂質體介導轉化法 228 八、病毒載體遺傳轉化 229 九、納米介導的遺傳轉化 230 第十二章 植物基因編輯的原理、方法與應用 232 第一節(jié) 基因編輯的概念與發(fā)展歷史 232 第二節(jié) 常用的基因編輯工具 233 一、鋅指核酸酶技術 233 二、轉錄激活因子樣效應物核酸酶技術 234 三、CRISPR/Cas 基因編輯技術 235 第三節(jié) CRISPR/Cas9 基因編輯技術操作實例（以棉花基因編輯為例） 247 一、sgRNA 的設計及靶標位點的選擇 247 二、載體構建 248 三、農桿菌介導的棉花遺傳轉化及植株再生 252 四、基因編輯后代的分子檢測 252 五、脫靶檢測 253 第十三章 轉基因植物的分子檢測及安全性評價 255 第一節(jié) 轉基因植物的分子檢測 255 一、外源基因整合的分子檢測 255 二、外源基因的表達檢測 267 第二節(jié) 基因工程植物安全性評價 273 一、基因工程產品的安全性 273 二、人們擔心基因工程產品安全性的幾類問題 274 三、基因工程產品的安全性管理 275 四、基因工程技術及其產品的發(fā)展前景 281 第十四章 植物遺傳標記與性狀基因定位 283 第一節(jié) 遺傳標記 283 一、遺傳標記的發(fā)展 283 二、遺傳標記的種類 284 三、DNA 分子標記多態(tài)性的分子基礎 287 第二節(jié) DNA 分子標記技術 288 一、基于DNA-DNA 雜交的分子標記 288 二、基于PCR 技術的分子標記 290 三、基于限制性酶切和PCR 的標記 296 四、基于芯片/測序技術的高通量分子標記 300 第三節(jié) 分子標記遺傳圖譜構建 302 一、遺傳圖譜研究的基本概況 302 二、分子標記遺傳圖譜的構建 304 三、高密度（飽和）DNA 標記連鎖圖譜 307 第四節(jié) 質量性狀基因的定位 309 一、近等基因系分析法 309 二、分離集團混合分析法 311 第五節(jié) 數量性狀基因的定位 313 一、連鎖群體的QTL 定位 313 二、全基因組關聯(lián)分析的QTL 定位 317 第十五章 分子標記輔助育種 322 第一節(jié) 分子標記輔助選擇的原理 322 一、分子標記輔助選擇的遺傳學基礎 322 二、分子標記輔助選擇的優(yōu)越性 326 三、分子標記輔助選擇應具備的條件 327 第二節(jié) 分子標記輔助選擇策略 328 一、質量性狀選擇 328 二、數量性狀選擇 329 三、基因轉移 331 四、基因聚合 332 五、全基因組選擇 332 六、分子設計育種 334 第三節(jié) 分子標記輔助選擇技術在育種上的應用 334 一、利用分子標記輔助選擇技術評價親本 334 二、利用分子標記輔助選擇技術改良作物品種 336