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前言1

上篇 基础理论篇1

第1章 绪论1

1.1 生物技术的概念及内容1

1.2 生物技术产生的理论基础和技术背景2

1.2.1 生物技术产生的理论基础2

1.2.2 生物技术产生的技术背景3

1.3 生物技术对科学技术发展和人类社会进步的巨大影响6

1.3.1 生物技术与人类健康6

1.3.2 生物技术与农业生产7

1.3.3 生物技术与林业生产7

1.3.4 生物技术与工业生产7

1.3.5 生物技术与环境保护8

1.3.6 生物技术与能源8

复习思考题9

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第2章 基因工程10

2.1 基因组10

2.1.1 核基因组10

2.1.2 叶绿体基因组12

2.1.3 线粒体基因组13

2.1.4 人类基因组计划13

2.1.5 拟南芥基因组计划15

2.1.6 蛋白质组16

2.2 基因的结构16

2.2.1 真核基因的结构17

2.2.2 原核基因的结构18

2.2.3 转座子的结构18

2.3 基因的功能表达19

2.3.1 转录19

2.3.2 翻译20

2.4 基因克隆的工具酶21

2.4.1 限制性核酸内切酶21

2.4.2 11型限制性核酸内切酶识别序列的特异性22

2.4.3 11型限制性核酸内切酶切割方式与产物末端23

2.4.4 限制性核酸内切酶的命名24

2.4.5 同位酶24

2.4.6 DNA连接酶24

2.4.7 DNA聚合酶25

2.4.8 碱性磷酸单酯酶27

2.4.9 S1核酸酶28

2.4.10 末端脱氧核苷酸转移酶28

2.5 基因克隆载体28

2.5.1 质粒载体29

2.5.2 噬菌体载体33

2.5.3 柯斯质粒载体35

2.5.4 人工染色体载体36

2.6 重组DNA技术38

2.6.1 目的基因的来源38

2.6.2 目的基因与载体的连接39

2.7 重组体导入受体细胞41

2.7.1 转化41

2.7.2 感染41

2.7.3 转染41

2.7.4 常用的转基因方法42

2.7.5 其他的转基因方法42

2.7.6 受体细胞的选择44

2.7.7 转化细胞的扩增44

2.8 重组体的鉴定44

2.8.1 载体遗传标记法45

2.8.2 根据插入序列的表型特征选择重组体分子的直接选择法46

2.8.3 限制性酶切鉴定46

2.8.4 核酸杂交鉴定方法46

2.8.5 PCR扩增产物电泳分析鉴定47

2.8.6 核苷酸序列测定法47

2.8.7 免疫化学检测法48

复习思考题49

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第3章 蛋白质工程50

3.1 蛋白质的结构与功能50

3.1.1 蛋白质的结构51

3.1.2 蛋白质结构与功能的关系60

3.1.3 蛋白质的相互作用61

3.2 蛋白质结构的测定及预测63

3.2.1 蛋白质三维结构的表示方法63

3.2.2 X射线法测定蛋白质的晶体结构64

3.2.3 核磁共振法测定蛋白质的溶液结构65

3.2.4 蛋白质结构的预测66

3.3 蛋白质分子设计69

3.3.1 蛋白质分子设计的原理69

3.3.2 蛋白质分子设计的原则71

3.3.3 蛋白质分子设计的流程72

3.3.4 蛋白质分子设计的类型及方法73

3.4 蛋白质工程的进展及应用75

3.4.1 蛋白质工程的理论研究75

3.4.2 蛋白质工程的应用研究78

复习思考题80

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第4章 细胞工程81

4.1 细胞工程的理论基础—细胞的全能性与形态发生81

4.1.1 细胞的全能性81

4.1.2 细胞分化82

4.1.3 培养条件下的细胞脱分化与再分化83

4.1.4 器官发生84

4.1.5 体细胞胚发生86

4.2 植物细胞工程培养基及培养环境87

4.2.1 培养基87

4.2.2 植物组织培养的环境条件94

4.3 植物细胞工程应用途径95

4.3.1 在植物育种方面的应用95

4.3.2 种苗脱毒与快速繁殖96

4.3.3 细胞培养生产有用次生产物96

4.3.4 在细胞生物学和发育生物学领域的应用96

4.3.5 在植物遗传、生理生化以及植物病理等基础研究中的应用97

4.4 植物原生质体技术及应用97

4.4.1 原生质体分离97

4.4.2 分离原生质体的操作程序98

4.4.3 原生质体培养99

4.4.4 原生质体融合102

4.4.5 原生质体的遗传饰变104

4.5 核移植与染色体移植的技术105

4.5.1 核移植技术105

4.5.2 染色体移植技术109

4.6 单克隆抗体技术110

4.6.1 单克隆抗体的概念和原理110

4.6.2 单克隆抗体的制备112

4.6.3 单克隆抗体的应用及存在问题114

4.7 干细胞技术114

4.7.1 干细胞的基本概念115

4.7.2 干细胞的基本类型115

4.7.3 干细胞生物学基础115

4.7.4 干细胞研究策略116

4.7.5 干细胞研究的现状与展望118

复习思考题119

本章推荐阅读书目119

第5章 发酵工程120

5.1 发酵类型及技术特点120

5.1.1 发酵类型120

5.1.2 发酵技术的特点122

5.2 微生物发酵工艺122

5.2.1 工业生产中常用微生物122

5.2.2 工业微生物育种技术123

5.2.3 培养基125

5.2.4 发酵的工艺流程126

5.3 液体发酵128

5.3.1 发酵类型128

5.3.2 发酵罐131

5.4 固体发酵133

5.5 发酵工程的应用134

复习思考题135

本章推荐阅读书目135

第6章 酶工程136

6.1 概述136

6.2 酶的提取和分离纯化136

6.2.1 酶的来源136

6.2.2 酶的提取137

6.3 固定化技术142

6.3.1 酶的固定方法143

6.3.2 细胞的固定化及优点144

6.3.3 固定化酶的指标和固定化酶的性质145

6.4 酶的分子修饰146

6.4.1 酶分子的化学修饰法146

6.4.2 酶的生物工程修饰法146

6.5 酶反应器147

6.5.1 酶反应器的设计原则147

6.5.2 酶反应器的类型147

6.6 酶工程的应用148

6.6.1 酶工程在食品加工中的应用148

6.6.2 酶工程在轻化工业中的应用149

6.6.3 酶工程在医药上的应用149

6.6.4 酶工程在能源开发中应用149

6.6.5 酶工程在环境工程中的应用149

复习思考题150

本章推荐阅读书目150

下篇 技术应用篇151

第7章 植物组织培养151

7.1 概述151

7.1.1 植物组织培养的含义151

7.1.2 植物组织培养的特点152

7.1.3 植物组织培养的应用152

7.1.4 植物组织培养技术的展望154

7.2 植物组织培养的基本要求154

7.2.1 植物组织培养的基本流程154

7.2.2 植物组织培养实验室的设置155

7.2.3 植物组织培养实验室的布局157

7.2.4 植物组织培养实验室的主要仪器设备157

7.2.5 植物组织培养实验室常用的器皿用具160

7.3 植物器官和组织培养162

7.3.1 愈伤组织的诱导和分化162

7.3.2 植物的快速繁殖164

7.3.3 植物的脱毒培养168

7.3.4 植物的胚培养171

7.3.5 胚乳培养173

7.3.6 花药和花粉培养174

7.4 体细胞胚胎发生与人工种子178

7.4.1 人工种子的概念178

7.4.2 人工种子的结构和种类178

7.4.3 人工种子的制作过程179

7.4.4 人工种子的储藏及萌发180

7.4.5 人工种子的意义和应用前景181

复习思考题182

本章推荐阅读书目182

第8章 树木细胞培养和次生代谢物质生产183

8.1 概述183

8.1.1 植物次生代谢和次生代谢产物183

8.1.2 植物次生代谢产物的类型及其应用价值184

8.1.3 几种重要的树木次生代谢产物及其应用价值185

8.2 细胞悬浮培养和单细胞培养186

8.2.1 细胞悬浮培养186

8.2.2 单细胞培养189

8.3 林木细胞的大规模培养191

8.3.1 林木细胞规模化培养体系的建立191

8.3.2 生物反应器193

8.3.3 培养过程中的工程技术问题194

8.4 细胞培养的次生代谢产物积累和分离纯化195

8.4.1 次生代谢产物积累的特性195

8.4.2 提高次生代谢产物的途径196

8.4.3 次生代谢产物的纯化和利用198

复习思考题200

本章推荐阅读书目200

第9章 菌根技术201

9.1 菌根的概念及类型201

9.1.1 菌根的概念201

9.1.2 菌根的主要类型201

9.2 菌根对宿主植物的作用203

9.3 形成菌根的真菌和宿主植物204

9.3.1 形成外生菌根的真菌204

9.3.2 形成VA菌根的真菌205

9.3.3 形成外生菌根的宿主植物205

9.3.4 形成内生菌根的宿主植物205

9.4 菌根研究方法205

9.4.1 外生菌根研究方法205

9.4.2 VA菌根研究方法208

9.5 外生菌根真菌的扩大繁殖210

9.5.1 菌根真菌的固体培养210

9.5.2 菌根真菌的液体培养211

9.5.3 菌根菌剂的类型及其生产211

9.5.4 菌剂检测与储存212

9.6 菌根技术应用中注意的问题212

复习思考题213

本章推荐阅读书目213

第10章 植物遗传图谱构建与基因定位214

10.1 遗传标记214

10.1.1 遗传标记的种类214

10.1.2 DNA分子标记215

10.2 遗传作图群体224

10.2.1 暂时性分离群体224

10.2.2 永久性分离群体225

10.3 遗传图谱构建226

10.3.1 遗传图谱概述226

10.3.2 遗传图谱的制作227

10.4 基因定位231

10.4.1 质量性状基因定位231

10.4.2 数量性状基因定位233

10.5 分子标记辅助选择育种235

10.5.1 分子标记辅助选择育种的应用235

10.5.2 影响分子标记辅助选择的因素237

复习思考题238

本章推荐阅读书目238

第11章 植物基因的分离克隆239

11.1 概述239

11.1.1 待分离克隆的基因分类239

11.1.2 基因分离克隆方法的分类及选择策略240

11.2 基因文库的构建与基因克隆240

11.2.1 基因文库的种类241

11.2.2 植物cDNA文库构建242

11.2.3 植物基因组文库构建246

11.2.4 植物人工染色体文库构建249

11.2.5 从基因文库中分离目的基因251

11.3 已知基因产物的基因克隆253

11.3.1 利用PCR技术分离目的基因254

11.3.2 核酸杂交筛选法分离目的基因255

11.3.3 免疫学筛选法分离目的基因256

11.4 蛋白质功能互补克隆256

11.4.1 酵母双杂交体系分离克隆目的基因256

11.4.2 噬菌体展示技术分离克隆目的基因258

11.5 图位克隆259

11.5.1 图位克隆的原理259

11.5.2 图位克隆的方法步骤259

11.6 差示克隆261

11.6.1 mRNA差异显示技术262

11.6.2 文库扣除杂交法264

11.6.3 抑制消减杂交法265

11.6.4 代表性差异分析法266

11.7 已知部分或全部DNA序列的基因克隆267

11.7.1 目的基因的RT-PCR扩增267

11.7.2 RACE-PCR扩增全长cDNA267

11.7.3 同源序列法扩增全长基因268

复习思考题269

本章推荐阅读书目269

第12章 植物遗传转化和应用270

12.1 概述270

12.2 高等植物遗传转化系统271

12.2.1 植物基因工程载体的构建271

12.2.2 植物组织培养与基因转化的受体系统274

12.2.3 植物基因工程中常用的标记基因275

12.2.4 常用的植物遗传转化方法277

12.3 转基因植株外源基因的表达与分析282

12.3.1 外源基因整合的检测282

12.3.2 外源基因转录水平的检测283

12.3.3 外源基因表达蛋白的检测283

12.3.4 转基因沉默及其对策283

12.4 转基因林木和花卉的应用286

12.4.1 抗虫基因转移286

12.4.2 抗病基因转移288

12.4.3 抗除草剂基因转移289

12.4.4 抗逆境基因转移289

12.4.5 改良木材品质基因转移290

12.4.6 生殖、生长发育相关基因转移290

12.4.7 改变花型花色相关基因及遗传转化290

12.5 转基因植物安全性问题291

12.5.1 转基因植物的生态安全性291

12.5.2 我国转基因植物的安全性管理293

复习思考题295

本章推荐阅读书目295

第13章 生物质能技术296

13.1 沼气技术296

13.1.1 沼气发酵的微生物类群297

13.1.2 沼气发酵的主要反应历程298

13.1.3 影响沼气发酵的因素298

13.1.4 沼气发酵的特点300

13.1.5 沼气工程300

13.2 生物质燃料乙醇技术302

13.2.1 乙醇发酵过程及发酵微生物302

13.2.2 不同原料的乙醇生产工艺304

13.3 新型生物燃料二甲基呋喃306

13.4 生物柴油307

13.4.1 生物柴油及其特点307

13.4.2 生物柴油的原料308

13.4.3 生物柴油的制备方法308

复习思考题310

本章推荐阅读书目310

参考文献311