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植物生物技术课程安排与要求：专业必修课40学时2.5学分平时成绩70%,期末成绩30%教材及参考资料：第一章植物生物技术发展简介第二章植物细胞的全能性第三章实验室的要求和基本操作技术第四章培养细胞的形态建成第五章试管苗的快速繁殖第六章培养细胞突变体的诱导和筛选第七章有用次生代谢产物的生产第八章单倍体和多倍体细胞培养第九章原生质体培养和体细胞杂交第十章无病毒苗木培育和种质资源保存第十一章植物基因的克隆第十二章植物细胞的遗传转化第十三章DNA分子标记第1篇植物组织培养第1章绪论第2章组织培养室的组建第3章营养培养基第4章灭菌技术第5章培养类型第6章微繁殖第7章细胞悬浮培养与次生代谢物第8章单倍体的离体培养生产第9章原生质体的游离与融合第10章细胞无性系变异第2篇遗传物质及其结构第12章遗传物质第13章DNA组成与基因表达第3篇DNA重组技术第14章基本技术第15章基因克隆：DNA的切割和连接第16章基因克隆：载体第17章基因克隆：cDNA克隆和基因组克隆及克隆DNA的序列分析第18章聚合酶链式反应第19章体外突变第20章转座子遗传因子和基因标签第21章基因分离第22章分子标记和辅助标记选择第23章植物基因转移第24章应用转基因技术改良作物第25章基因组学第26章生物信息学第27章知识产权保护第一部分植物组织培养第一章植物离体遗传操作技术第二章胚器官培养第三章植物愈伤组织的诱导、继代及分化第四章体细胞无性系变异与植物改良第五章原生质体培养和体细胞杂交第六章单倍体细胞培养第七章植物脱毒和快速繁殖技术第二部分植物基因工程第八章植物基因的克隆原理与技术第九章植物转化载体的构建第十章植物遗传转化技术和方法第十一章外源基因整合及表达的检测第十二章转基因植物的遗传第十三章转基因植物安全性评价第三部分植物分子标记及辅助选择育种第十四章植物遗传标记与分子标记图谱构建第十五章植物基因组研究第十六章分子标记辅助育种第十七章应用MAS育种的研究实例第1章绪论(2学时)本章主要内容生物技术植物生物技术植物生物技术的应用与发展21世纪将是生命科学的世纪！李国豪院士曾比喻说：科学是树根，技术是树干和大的树枝，众多的树叶就是工程。生物技术：生物技术：（生物工程）是以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础科学的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需要的产品或达到某种目的的一系列技术。工程技术手段发酵工程酶工程基因工程蛋白质工程细胞工程植物生物技术：是指对植物品质和性状进行改造的生物技术，包括植物组织培养技术、人工种子、细胞工程、基因工程等多种生物技术，主要是指植物基因工程技术和与之相关的植物组织培养技术、分子标记育种技术等。全球超过90%的植物性粮食，仅靠约20种植物供应，其中水稻、小麦、玉米提供了全人类50%以上的热量。大豆则提供超过65%全球蛋白质来源。两次农业革命-绿色革命第一次绿色革命：20世纪50-60年代以高杆改变矮杆为标志，另外辅助于农药和农业机械，使“墨西哥小麦”的矮杆化和矮杆水稻良种的全面推广，从而解决了19个发展中国家粮食自给问题。主要的内容：大规模地推广矮秆、半矮秆、抗倒伏、产量高、适应性广的优良小麦及水稻品种，并同时改进灌溉、施肥等相关技术。绿色革命带来的影响墨西哥：1940年仍需进口一半以上自用粮食的国家，在1964年已有余裕输出五十万吨的小麦。印度：1966年引进由墨西哥来的小麦种子。次年，印度国内收成了一千七百万吨的小麦。由于过去最好也只有年产一千两百万吨。菲律宾：1963年成立了国际稻米研究机构，该机构发展出的稻米品种被喻为是「神迹米」（MiracleRice）。十年间平均提高了东南亚国家每公顷稻米的平均产量至少2.5倍以上，栽种神迹米的面积也增加了2000倍。存在的问题：作物单一化世界粮食组织的一份报告很能说明问题：1992年，在绿色革命4O年到来时，新品种作物已经覆盖了全世界1／2的麦地和稻田。当今，美国1／3的大草原只种植一种小麦。农业专家说，在曾经种植过3万种作物的地区，不久将有3／4的面积只种植10种稻谷。玛雅文明衰亡的原因之一：就是单一品种玉米的栽培而导致的玉米叶蜱和玉米花叶病毒爆发的结果。存在的问题：大规模灌溉和施肥对水质的影响农药越用越多，但单位产量却越来越少存在的问题：大量施用化学肥料、农药第二次绿色革命：20世纪70年代初，我国杂交水稻的培育成功，并大面积应用于生产，使水稻单产增长20%-30%，创造了世界农业奇迹。古今中外农业的首要问题？产量品质健康主要农作物待改善的问题：玉米：玉米螟小麦：小麦锈病水稻：维生素A含量低葡萄柚：在寒冷气候不适合生长解决途径：植物杂交植物基因工程高蛋白花生“桂花红95”植物杂交桂花红166、桂花红35、桂花红95:高钙、高蛋白保健食用花生,营养堪比牛奶。特点：含钙量高，每公斤含钙达700毫克，是传统花生含钙量的2倍以上，蛋白质含量高达32%，营养堪称“植物牛奶”。桂花25、桂花26和桂花27：这3个花生“新秀”果形美观、壳薄、抗病性好，耐储藏，产量比此前广西的花生当家品种增产10%，亩产可达400公斤。科研人员从以往保存的花生优良品种资源中，挑出具有不同优点的父本、母本，在苗圃里进行杂交配组——找出品质优秀的花生“夫妻”，让它们强强联合，生出“聪明儿子”。而这个配对育种过程，是长达数年的科研长跑。在5年间组配了182个花生品种杂交组合，每个组合种植近百株，从上万株实验苗中发现闪光的好苗子。由于是远缘杂交，杂交胚的胚乳发育不正常或是胚与胚乳之间生理上的不协调而使杂种胚早期败育。通过救胚(embryorescue)技术可在胚败育之前将其取出培养，避免远缘杂种胚早衰，使大量远缘杂交胚继续发育成正常种子，尽快进入选育程序。救胚(embryorescue)技术生命的基础和核心非生命的基础和核心辐射育种诱变育种浙江农科院的60Coγ射线种植房四川农科院的钴圃全貌常见园林植物辐射诱变适宜剂量表植物种类辐射材料射线种类剂量（krad）植物种类辐射材料射线种类剂量（krad）菊花嫩茎X0.8～0.9秋海棠叶X2～3菊花发根插条γ1～3毛叶秋海棠插叶不定芽γ10菊花发根插条快中子0.3～0.5落地生根叶X2菊花组培芽点γ1～3落地生根幼苗X，γ1.5～2非洲菊幼株X1～6阿美尼亚麝香兰叶片X1～1.5大丽菊新收获块根X2～3阿美尼亚麝香兰鳞茎X3～5波斯菊发根插条γ1～2花叶兰种子X0.3～0.4绣线菊干种子γ2美人蕉（2x）根茎γ2蔷薇属一年生植株X8～9美人蕉（3x）根茎γ＞2.7你相信一株西红柿一次能结13000粒果吗？你见过能同时长3000多条黄瓜的黄瓜树吗？一棵甜瓜竟然结了90个诱人的甜瓜没有做不到，只有想不到！！好大呀！利用卫星搭载植物种子在太空中宇宙射线的辐射下，生物遗传物质有人类意想不到的各种变异。如辣椒果实变得特大的太空辣椒。通过卫星搭载进行植物种质创新还在菠菜、黄瓜等植物上开展了试验。宇航（太空）育种我国从1987年发射的返回式卫星首次搭载了青椒、小麦、水稻等一批种子，开始了我国太空育种的尝试。至今，我国利用返回式卫星已先后8次进行了70多种植物400多个品种的太空育种试验，育成了一系列高产、优质、多抗的水稻、小麦、番茄、青椒、芝麻等作物新品种、新品系，其中不少属于具有突破性影响的优良突变。太空育种神奇的太空南瓜太空育种成果太空水果樱桃番茄太空水果番茄系列植物基因工程发展趋势：第一代生物技术产品：“投入”通过基因工程手段获得转基因作物，性状涉及抗病、抗虫、抗旱、抗除草剂等。得益者：农民第二代生物技术产品：“产出”改良作物品质、增加营养、而且具有医疗保健功能。得益者：广大消费者棉铃虫侵害的棉花BT基因：即是苏云金芽胞杆菌基因(Bacillusthuringiensis，简称Bt)。苏云金芽胞杆菌可以分泌一种毒蛋白(伴孢晶体蛋白)，对鳞翅目（比如小菜蛾）和鞘翅目昆虫有很强的杀伤作用。转抗虫基因的抗虫棉实验组对照组转BT基因的水稻抗癌抗衰老的紫色西红柿“满地尽是黄金米”维生素A的前体β-胡萝卜素只在南瓜、胡萝卜等黄色和橙色蔬菜中存在。植物基因工程手段抗冻的草莓会有鱼腥味么？利用在海鲽等北冰洋冷水性鱼类体内发现的“抗冻结基因”来培植具有抗冻特性的草莓。将这种抗冻基因注入草莓、西红柿、土豆等果蔬中，就能让它们经得住严寒恶劣天气的折磨。抗乙肝番茄通过“基因手术”使蔬菜水果成为“天然药物”耐贮藏河套蜜瓜新品系人工染色后的产物抑制负责产生红色素的酶应用基因重组技术通过揭露如何抑制植物基因，澳大利亚两名科研人员彼得·沃特豪斯博士和王明波博士使蓝玫瑰的培植成为可能，他们因此荣膺“澳大利亚总理科学奖”。自然界中的蓝色花朵具有将翠雀花素与糖等结合起来的色素，它与名为“黄酮”的化合物一起可以形成结晶构造，从而呈现出深蓝色。