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第1章 玉米一般生物学特性及遗传转化技术概述1

1.1 玉米的一般生物学特性1

1.1.1 分类学地位1

1.1.2 起源地及分布2

1.1.3 形态特征3

1.1.4 杂交特性6

1.1.5 玉米的营养价值及用途7

1.1.6 玉米产业化对遗传转化技术的需求8

1.2 遗传转化有关的概念9

1.2.1 基因9

1.2.2 基因在哪里9

1.2.3 遗传转化或转基因10

1.2.4 转基因生物11

1.2.5 转基因植物11

1.3 植物遗传转化研究的主要内容11

1.3.1 目的基因的获取12

1.3.2 植物表达载体的构建12

1.3.3 受体材料的选择和建立12

1.3.4 目的基因的遗传转化12

1.3.5 转基因后代的筛选和鉴定12

1.3.6 转化体的安全性评价及育种应用12

第2章 目的基因的克隆与表达载体构建14

2.1 有关概念14

2.1.1 编码区14

2.1.2 非编码区14

2.1.3 启动子14

2.1.4 终止子15

2.1.5 起始密码子15

2.1.6 终止密码子15

2.1.7 开放阅读框15

2.1.8 5′非翻译区15

2.1.9 3′非翻译区16

2.1.10 转录起始位点16

2.2 基因的结构特征16

2.2.1 原核生物基因结构16

2.2.2 真核生物基因的一般结构特征17

2.3 常用的工具酶和载体18

2.3.1 常用的工具酶18

2.3.2 质粒载体23

2.4 基因克隆与载体构建29

2.4.1 目的基因的获取30

2.4.2 基因重组33

2.4.3 重组DNA导入受体菌34

2.4.4 重组子的筛选鉴定35

2.5 产量相关精氨酸酶基因ZmArg的克隆与玉米遗传转化载体构建实例37

2.5.1 研究的整体思路38

2.5.2 使用的仪器与设备38

2.5.3 试验材料38

2.5.4 具体操作方法39

2.5.5 基因和载体的鉴定41

第3章 玉米遗传转化受体系统的选择44

3.1 组织培养中常用的名词术语44

3.2 玉米组织培养的关键技术45

3.2.1 培养基的选择和优化45

3.2.2 无菌操作技术49

3.3 玉米遗传转化中常用的受体系统及特点54

3.3.1 细胞核受体系统55

3.3.2 叶绿体受体系统65

3.3.3 不同玉米转基因受体系统的比较66

3.4 玉米遗传转化受体系统建立的操作技术66

3.4.1 MS培养基的制备技术66

3.4.2 幼胚来源的玉米愈伤组织再生系统的建立68

3.4.3 成熟种子来源的玉米愈伤组织再生系统的建立69

3.4.4 茎尖再生系统的建立70

第4章 玉米遗传转化方法72

4.1 DNA直接导入法72

4.1.1 微弹轰击法72

4.1.2 PEG法76

4.1.3 电穿孔法77

4.1.4 碳硅纤维介导法78

4.2 农杆菌介导法79

4.2.1 原理79

4.2.2 影响农杆菌介导的遗传转化效率的因素81

4.2.3 农杆菌介导法在玉米遗传转化中的应用85

4.3 花粉管通道法86

4.3.1 原理86

4.3.2 操作方法87

4.3.3 影响因素87

4.3.4 应用89

4.4 不同遗传转化方法的比较89

4.4.1 微弹轰击法与农杆菌介导法的比较89

4.4.2 不同遗传转化方法转化效率的比较90

4.5 玉米遗传转化的操作方法和实例分析92

4.5.1 农杆菌介导的玉米遗传转化操作方法92

4.5.2 花粉管通道介导的玉米遗传转化方法95

第5章 转基因后代的筛选和鉴定97

5.1 转基因植株的筛选97

5.1.1 常用的标记基因97

5.1.2 玉米遗传转化中的主要选择标记基因98

5.2 分子生物学鉴定100

5.2.1 基因水平检测100

5.2.2 转录水平检测104

5.2.3 翻译水平检测105

5.3 目的基因遗传稳定性检测108

5.3.1 转基因作物的遗传特点108

5.3.2 外源基因整合的机制108

5.3.3 转基因沉默109

5.4 目标性状的功能表现检测109

5.4.1 转基因玉米抗虫性功能鉴定110

5.4.2 转基因玉米抗除草剂功能鉴定110

5.4.3 转基因玉米抗逆性功能鉴定110

5.4.4 品质改良的转基因玉米功能鉴定110

5.5 转基因玉米后代检测操作方法和实例分析111

5.5.1 转基因玉米的分子检测111

5.5.2 转基因玉米后代植株功能验证115

第6章 转基因玉米的环境安全性评价和育种利用119

6.1 转基因玉米的环境安全性评价119

6.1.1 转基因玉米环境安全性评价的内容120

6.1.2 转基因玉米环境安全性评价的策略和方法121

6.2 转基因玉米的食品安全性评价124

6.3 转基因玉米的育种利用124

6.3.1 转基因玉米新株系的回交转育124

6.3.2 转基因玉米新品种的选育125

6.4 转基因玉米环境安全性评价和回交转育操作方法126

6.4.1 生存竞争能力评价126

6.4.2 土壤生态效应评价126

6.4.3 主要节肢动物群落生态效应评价128

6.4.4 转基因玉米的回交选育操作方法129

第7章 转基因玉米产业化现状及我国存在的主要问题和发展策略131

7.1 转基因玉米产业化现状131

7.1.1 转基因玉米种植国家不断增多，种植面积快速增长131

7.1.2 转基因玉米涉及的主要性状及商业化玉米杂交种132

7.1.3 转基因玉米带来的巨大经济和社会效益135

7.1.4 转基因玉米的研发方向136

7.2 我国转基因玉米研发存在的主要问题136

7.2.1 重要功能基因资源匮乏和关键技术受限制136

7.2.2 缺少高效稳定表达载体136

7.2.3 尚未建立规模化、成熟、高效的玉米遗传转化体系137

7.2.4 转基因玉米的安全性评估体系尚不完备137

7.2.5 科研和生产脱节，成果转化速度慢137

7.3 我国转基因玉米研发的策略138

7.3.1 整合科研力量，加速新功能基因的发掘138

7.3.2 构建无选择标记的高效遗传转化载体138

7.3.3 加强规模化、高效的玉米遗传转化体系的研究139

7.3.4 加强转基因玉米安全性评估中心和相关技术体系建设140

7.3.5 建立多层次、多领域的产学研合作机制140

参考文献142