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绪论1

第1章 植物细胞工程概述5

1.1 植物组织培养的发展历程5

1.2 植物细胞工程相关概念、任务与研究内容6

1.2.1 植物细胞工程的概念6

1.2.2 植物细胞工程的任务7

1.2.3 植物细胞工程的内容7

1.3 植物细胞工程基本理论与原理7

1.3.1 植物细胞全能性7

1.3.2 植物细胞的脱分化和再分化8

1.3.3 植物细胞的形态建成11

1.4 植物细胞工程研究的基本设备和方法12

1.4.1 基本设备12

1.4.2 无菌操作12

1.4.3 培养基15

第2章 植物愈伤组织的培养、再生及体细胞无性系变异19

2.1 愈伤组织的诱导与继代培养19

2.1.1 脱分化及愈伤组织的诱导19

2.1.2 愈伤组织的继代培养20

2.2 愈伤组织的再分化与植株再生21

2.2.1 器官发生途径与植株再生21

2.2.2 体细胞胚发生途径与植株再生22

2.3 体细胞变异与育种23

2.3.1 体细胞无性系变异的概念及特点23

2.3.2 体细胞无性系变异的机理23

2.3.3 体细胞无性系变异的类型与频率26

2.3.4 体细胞无性系变异的诱导和筛选27

2.3.5 体细胞无性系变异在作物育种上的应用30

2.3.6 体细胞无性系变异在牧草和草坪草育种上的应用31

第3章 植物细胞培养、原生质体培养与体细胞杂交35

3.1 植物单细胞培养及应用35

3.1.1 单细胞的分离35

3.1.2 单细胞的培养方法36

3.1.3 影响单细胞培养的若干因素39

3.2 植物原生质体培养40

3.2.1 植物原生质体研究的历史和现状40

3.2.2 原生质体的应用41

3.2.3 原生质体的分离和纯化41

3.2.4 牧草原生质体培养46

3.3 原生质体融合46

3.3.1 原生质体融合方法46

3.3.2 原生质体融合方式47

3.3.3 体细胞杂种的筛选和鉴定49

3.4 体细胞杂交与育种50

3.4.1 植物体细胞杂交的用途50

3.4.2 植物体细胞杂交技术在牧草研究中的应用51

第4章 单倍体培养、胚器官培养、植物快繁与脱毒54

4.1 单倍体培养及育种54

4.1.1 单倍体及其获得54

4.1.2 花药培养及其影响因素55

4.1.3 花粉（小孢子）培养57

4.1.4 从雌配子体诱导单倍体植株58

4.1.5 单倍体细胞培养与植物育种58

4.2 胚器官培养与育种59

4.2.1 胚培养60

4.2.2 胚乳培养62

4.2.3 胚器官培养在牧草育种上的应用63

4.3 快繁与脱毒64

4.3.1 植物的离体快速无性繁殖64

4.3.2 植物的脱毒培养65

4.3.3 无毒苗的繁殖66

第5章 基因工程的概念与原理68

5.1 基因工程概述68

5.1.1 基因的概念及其发展68

5.1.2 基因工程的概念及其发展72

5.2 基因工程的主要研究内容75

5.3 植物基因工程的应用76

5.3.1 基因工程在农作物优质丰产及综合性状改良育种上的应用76

5.3.2 基因工程在抗生物胁迫上的应用77

5.3.3 基因工程在抗非生物胁迫育种上的应用78

5.3.4 基因工程在植物医药基因工程上的应用79

5.3.5 转基因作物的应用及前景79

第6章 目的基因的克隆82

6.1 聚合酶链式反应82

6.1.1 PCR反应体系82

6.1.2 PCR反应的步骤83

6.1.3 PCR产物的克隆85

6.1.4 PCR技术的应用85

6.2 植物基因克隆常用的工具酶85

6.2.1 限制性内切酶86

6.2.2 DNA聚合酶88

6.2.3 其他酶90

6.3 植物基因的克隆93

6.3.1 根据已知基因的序列分离克隆目的基因93

6.3.2 根据DNA的插入作用分离克隆目的基因95

6.3.3 根据基因的差异表达分离克隆目的基因97

6.3.4 根据基因定位分离克隆目的基因100

6.3.5 利用生物信息学手段分离克隆目的基因101

第7章 植物基因工程常用的载体及其构建103

7.1 载体概述103

7.1.1 载体概念和基本条件103

7.1.2 载体的种类103

7.2 常用的克隆载体104

7.2.1 质粒载体104

7.2.2 噬菌体载体107

7.2.3 柯斯质粒载体109

7.2.4 噬菌粒载体110

7.2.5 人工染色体载体111

7.2.6 植物转化载体112

7.2.7 植物表达载体118

7.3 载体的构建122

7.3.1 植物克隆载体的构建122

7.3.2 嵌合基因表达载体的构建123

7.3.3 植物转化载体的构建125

第8章 遗传转化技术127

8.1 植物遗传转化概述127

8.2 遗传转化的受体系统128

8.2.1 遗传转化受体系统的条件129

8.2.2 遗传转化受体系统的类型129

8.3 遗传转化技术130

8.3.1 农杆菌介导的转化131

8.3.2 基因枪法138

8.3.3 将DNA直接转移导入原生质体140

8.3.4 超声波转化法141

8.3.5 硅碳纤维漩涡介导的转化142

8.3.6 花粉管通道法142

8.3.7 生殖细胞浸泡法142

8.3.8 各种基因转化系统的评价及选择原则143

第9章 转基因植物的检测与鉴定145

9.1 外源基因整合的检测与鉴定145

9.1.1 PCR检测145

9.1.2 Southern杂交146

9.2 外源基因表达的检测150

9.2.1 外源基因转录的检测——Northern杂交151

9.2.2 RT-PCR检测152

9.3 外源基因表达蛋白的检测——Western杂交154

9.3.1 Western杂交的原理155

9.3.2 Western杂交的步骤155

9.4 报告基因的检测156

9.4.1 GUS的检测156

9.4.2 GFP的检测157

9.5 转基因植物性状鉴定157

9.6 转基因植物的遗传特性158

9.6.1 转基因的整合及其遗传效应158

9.6.2 转基因的遗传稳定性161

9.6.3 转基因的遗传规律161

第10章 转基因植物的安全性评价163

10.1 转基因植物安全性164

10.1.1 转基因植物的环境安全性164

10.1.2 转基因植物食品的安全性166

10.2 转基因植物安全性评价内容169

10.2.1 转基因植物环境安全性评价169

10.2.2 转基因植物食品安全性评价内容170

10.3 我国对转基因植物的管理171

10.3.1 法律法规建设171

10.3.2 管理体系建设172

第11章 基因工程在牧草品质改良上的应用173

11.1 牧草品质及其形成因素173

11.1.1 植物器官比例、结构、质地、成熟度等173

11.1.2 矿物质元素含量174

11.1.3 蛋白质含量与蛋白质组分174

11.1.4 采食量和消化率174

11.1.5 适口性175

11.1.6 植物有毒有害物质含量175

11.1.7 抗病抗虫性175

11.2 品质相关基因175

11.2.1 木质素生物合成相关基因175

11.2.2 提高蛋白质含量、改良蛋白组分的基因176

11.2.3 缩合单宁生物合成相关基因176

11.3 基因工程在牧草品质改良上的应用176

11.3.1 增加蛋白质组分中含硫氨基酸的含量177

11.3.2 降低木质素含量，增加果聚糖含量，提高牧草消化率177

11.3.3 改变次生代谢物含量178

第12章 基因工程在牧草抗生物胁迫育种上的应用181

12.1 抗病性181

12.1.1 牧草常见的病害及其抗病机制181

12.1.2 常用的抗病基因184

12.1.3 基因工程在牧草抗病育种上的应用187

12.1.4 牧草抗病基因工程的前景与展望189

12.2 抗虫性189

12.2.1 牧草常见的虫害及抗虫性189

12.2.2 常用的抗虫基因191

12.2.3 基因工程在牧草抗虫育种上的应用193

第13章 基因工程在牧草抗非生物胁迫育种上的应用196

13.1 抗旱性196

13.1.1 植物对干旱的适应及抗性机制196

13.1.2 常见的抗旱相关基因198

13.1.3 基因工程在牧草抗旱育种中的应用200

13.2 抗盐性201

13.2.1 植物对盐碱胁迫的适应及抗性机制201

13.2.2 常见的抗盐相关基因202

13.2.3 基因工程在牧草耐盐育种中的应用203

13.3 抗寒性204

13.3.1 植物对低温的适应及抗性机制204

13.3.2 常用的抗寒相关基因205

13.3.3 基因工程在牧草抗寒育种中的应用206

13.4 抗热性207

13.4.1 植物对高温的适应及抗性机制207

13.4.2 常用的抗热相关基因及其在牧草抗热育种上的应用208

13.5 抗铝毒能力208

13.5.1 植物对铝毒的适应及抗性机制208

13.5.2 常用的抗铝毒基因209

13.5.3 基因工程在牧草抗铝毒育种上的应用209

13.6 抗除草剂能力209

13.6.1 除草剂的作用机制209

13.6.2 抗除草剂基因及其应用210

13.6.3 基因工程在抗除草剂牧草育种中的应用211

第14章 豆科牧草-根瘤菌的共生固氮213

14.1 共生固氮的概念213

14.1.1 共生固氮的类型213

14.1.2 共生固氮研究的历史回顾和展望214

14.2 根瘤的形成、结构与功能215

14.2.1 根瘤的形成过程215

14.2.2 根瘤的结构和功能217

14.3 根瘤菌与豆科植物的关系218

14.3.1 根瘤菌与豆科植物的互接种簇关系219

14.3.2 与共生固氮相关的基因与作用219

14.3.3 共生固氮各阶段的信息传递和基因表达220

14.4 共生固氮机制222

14.4.1 固氮的酶学机制222

14.4.2 固氮的基因及其调控223

14.4.3 影响固氮效率的因素223

14.5 生物技术在改良豆科牧草共生固氮上的应用224

14.5.1 根瘤菌的改良225

14.5.2 固氮技术在豆科牧草中的应用225

第15章 遗传标记概述227

15.1 遗传标记的发展和重要性227

15.2 遗传标记的种类和特点229

15.2.1 形态标记229

15.2.2 细胞学标记231

15.2.3 生化标记233

15.2.4 分子标记235

第16章 常用DNA分子标记技术239

16.1 基于分子杂交的分子标记技术239

16.1.1 RFLP标记239

16.1.2 VNTR标记242

16.1.3 EST标记243

16.2 基于PCR技术的分子标记技术244

16.2.1 任意引物的PCR标记244

16.2.2 特异引物的PCR标记254

16.3 基于单核苷酸多态性的DNA标记——SNP标记259

16.3.1 单链构象多态性分析法260

16.3.2 变性梯度凝胶电泳分析法260

16.3.3 芯片杂交分析法261

第17章 植物基因组学简介263

17.1 植物基因组学概述263

17.1.1 植物基因组学概念及内容263

17.1.2 基因组学发展过程264

17.1.3 基因组学研究意义264

17.2 基因文库的构建264

17.2.1 基因文库的种类265

17.2.2 基因文库的基本要求265

17.3 DNA测序技术266

17.3.1 经典核苷酸测序技术基本原理267

17.3.2 现代常用测序技术269

17.4 植物结构基因组学271

17.4.1 图谱构建271

17.4.2 基因定位277

17.4.3 比较基因组学283

17.5 功能基因组学285

17.5.1 功能基因组学的主要研究内容285

17.5.2 功能基因组学的研究方法286