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第一章　水稻品种改良技术的变革1

1.1　水稻品种改良和科学技术发展1

1.2　从纯系选育到杂交育种1

1.3　理化诱变育种技术2

1.4　花培育种技术3

1.5　杂种优势利用引入水稻育种4

1.6　水稻转基因技术育种5

参考文献5

第二章　水稻转基因途径6

2.1　水稻遗传转化技术的发展6

2.2　基因枪轰击法及其操作7

2.2.1　基因枪法转化的优越性7

2.2.2　影响基因枪法转化频率的生物学因素7

2.2.3　影响基因枪法转化频率的物理参数8

2.2.4　基因枪轰击法操作程序9

2.3　农杆菌介导法及其操作10

2.3.1　农杆菌介导法转化的新进展10

2.3.2　农杆菌介导法转化机理10

2.3.3　农杆菌介导法转化操作程序11

2.4　其他水稻转基因方法11

2.5　水稻转基因技术的新策略12

参考文献12

第三章　外源基因转水稻的遗传特性14

3.1　外源基因在转基因水稻植株自交后代中的遗传行为14

3.1.1　外源基因符合孟德尔显性基因遗传14

3.1.2　外源基因传递不符合孟德尔遗传规律16

3.1.3　外源基因遗传纯合体的获得20

3.1.4　非选择标记基因与选择标记基因的共分离行为21

3.2　质粒和基因表达框转化的外源基因整合多样性与遗传的比较21

3.2.1　外源基因在转基因当代（T0）转化体中的整合多样性21

3.2.2　外源基因在当代（T0）转基因水稻植株中整合特征22

3.2.3　基因表达框和完整质粒在当代（T0）转基因水稻植株中整合模式的比较23

3.2.4　外源基因在水稻中整合模式的遗传25

3.3　外源基因共转化与遗传28

3.4　转基因倍性变化与遗传28

3.4.1 外源bar基因在四倍体转基因植株XIP-1和二倍体转基因植株XIP-2中的遗传分离行为28

3.4.2 外源bar和抗菌肽B基因在四倍体转基因植株及其后代中Southern杂交模式的遗传30

3.5　外源基因在杂交转育过程中的遗传行为31

3.5.1　外源基因在杂交转育中按孟德尔规律传递31

3.5.2　外源基因在杂交转育中不符合孟德尔规律传递32

3.6　外源基因在杂交转育中Southern整合模式的遗传规律32

3.6.1　bar和抗菌肽B基因在单次杂交转育中整合模式的遗传32

3.6.2　外源基因在复合杂交过程中的整合模式遗传32

3.6.3　关于外源基因在杂交转育中整合模式的稳定性33

参考文献34

第四章　转基因的表达36

4.1　影响外源基因在转基因植株中表达的因素36

4.1.1　外源基因的构建结构是影响其表达的重要因素36

4.1.2　外源基因整合拷贝数与表达36

4.1.3　外源基因在受体基因组内整合的完整性与表达37

4.1.4　外源基因表达的位置效应与MAR序列对基因表达的作用37

4.2　外源基因在转基因当代（T0）植株中表达的多样性38

4.3　外源基因表达的剂量效应和在转基因植株后代中表达的不确定性39

4.4　外源基因在杂交转育过程中的表达行为39

4.4.1 非筛选基因在杂交转育中的结构完整性与表达复杂性39

4.4.2　外源基因在不同转基因供体植株杂交F1代的整合模式和表达40

4.4.3　外源基因在杂交转育中的表达稳定性41

4.5　转基因的沉默现象42

4.5.1 DNA甲基化与转基因失活42

4.5.2　共抑制与转基因失活42

4.6　提高转基因表达稳定性的策略42

参考文献43

第五章　抗除草剂基因转杂交水稻44

5.1 杂交水稻制种和生产中存在的问题44

5.1.1　杂交水稻的类型44

5.1.2　杂交水稻应用情况44

5.1.3　三系杂交水稻中的混杂和退化44

5.1.4　两系杂交水稻制种的纯度存在风险性45

5.2　经典遗传学方法和RAPD技术鉴别真假杂交稻45

5.3　转基因技术提高杂交水稻纯度的策略47

5.3.1　抗除草剂基因在植物转化研究中作用47

5.3.2　抗除草剂基因及其基因工程47

5.3.3　抗除草剂基因导入杂交稻恢复系的设计48

5.3.4　抗除草剂基因导入恢复系快速、准确、简便测定杂交稻种子纯度49

5.4　创建抗除草剂转基因恢复系51

5.4.1　抗除草剂bar基因的结构及其功能51

5.4.2　bar基因转化质粒构建51

5.4.3　组织培养和基因枪转化52

5.4.4　除草剂Basta筛选压的确定53

5.4.5　转基因当代及其后代的Basta抗性鉴定54

5.4.6　bar基因的分子检测技术55

5.4.7　bar基因在转基因当代表达和整合方式56

5.4.8　bar基因在转基因后代中分离和遗传及分子证据58

5.4.9　bar基因导入水稻对其育性的影响60

5.4.10　转基因后代植株的农艺性状考查61

5.4.11 bar基因的杂交转育和转基因恢复系品种选育62

5.4.12　抗除草剂转基因恢复系品种汇总表64

5.5　转基因杂交组合的组配及其表现65

参考文献67

第六章　抗除草剂基因转直播水稻69

6.1　水稻直播栽培的历史与现状69

6.2　水稻直播栽培的前景70

6.3　水稻直播栽培技术的特点70

6.4　直播稻田杂草的发生与防治71

6.4.1　直播稻田杂草发生的特点71

6.4.2　直播稻田杂草种类72

6.4.3　直播稻田杂草防治73

6.4.4　直播稻田常用除草剂74

6.5　bar基因转直播稻及转化体鉴定76

6.5.1　bar基因转化方法76

6.5.2　转化体鉴定78

6.6　转bar基因水稻的遗传79

6.6.1　bar基因在转基因水稻当代植株及其后代中的遗传方式79

6.6.2　转bar基因水稻稳定系的遗传80

6.7　抗Basta转基因直播稻品种选育81

6.7.1　直播稻品种直接转化81

6.7.2　杂交转育82

6.8　转基因直播稻的农艺性状和产量82

6.8.1　转基因直播稻的主要农艺性状及产量分析82

6.8.2　转基因直播稻的品质分析85

6.8.3　转基因直播稻的抗性鉴定85

6.9　转基因直播稻田除草去杂效果85

6.10　几个转基因直播稻品系简介86

参考文献87

第七章　耐盐相关基因转化水稻90

7.1　水稻耐盐基因工程的意义90

7.2　盐害及其耐盐机理90

7.3　耐盐基因及其转基因研究91

7.3.1 编码功能性蛋白（酶）基因及其转化研究91

7.3.2　编码调节性蛋白的基因及其转化研究95

7.4　耐盐相关基因的转化载体95

7.4.1　试验所用的启动子及耐盐相关基因及标记基因95

7.4.2　植物表达载体图谱96

7.5　组织培养和再生植株97

7.5.1　诱导培养基中激素配比对愈伤组织诱导率的影响97

7.5.2　诱导培养基成分对愈伤组织形成的影响97

7.5.3　诱导培养基成分对植株再生的影响97

7.5.4　预分化培养对植株再生的影响98

7.5.5　分化培养基中激素对愈伤组织分化的影响98

7.5.6　继代培养对愈伤组织分化的影响98

7.5.7　蔗糖浓度对愈伤组织分化的影响99

7.5.8　琼脂浓度对愈伤组织分化的影响99

7.5.9　pH值对愈伤组织分化的影响100

7.5.10　干燥处理对植株再生的影响100

7.5.11　通气状况对植株再生的影响100

7.6　选择压最适浓度的确定100

7.7　耐盐基因的转化方法研究101

7.7.1　基因枪转化的操作参数对转化频率的影响101

7.7.2　农杆菌转化条件101

7.7.3　转化频率统计102

7.8　转基因水稻的分子及生化证据104

7.8.1　耐盐相关基因PCR扩增引物设计及其PCR扩增104

7.8.2　转基因植株的Southern杂交分析106

7.8.3　转基因植株的Northern杂交分析108

7.8.4　转基因植株的酶活性测定108

7.9　转基因水稻的耐盐性研究110

7.9.1　耐盐性鉴定110

7.9.2　耐盐基因表达与相容性物质积累之间的相关性113

7.9.3　相容性物质积累与耐盐性之间的相关性113

7.10　盐胁迫下转基因对其他生理生化指标的影响114

7.10.1 对相对电导率和大分子渗漏率的影响114

7.10.2　对保护酶的影响115

7.10.3　对其他酶的影响117

7.10.4　对Na+、K+含量的影响119

7.11　转基因提高耐盐能力机理探讨120

7.12　转基因后代耐盐基因的遗传规律和耐盐基因转育研究120

7.12.1　耐盐基因的遗传与分离120

7.12.2　耐盐基因的转育研究121

7.13　耐盐转基因后代的农艺性状及产量性状分析121

7.14　耐盐转基因研究中存在的问题及拟采取的措施121

参考文献122

第八章　抗病基因转水稻提高抗病性的研究125

8.1　抗病基因工程概况125

8.2　抗菌肽性质125

8.3　抗菌肽抑菌作用125

8.4　抗菌肽B基因和Xa21基因的结构和特性127

8.5　抗菌肽B基因转水稻128

8.5.1　抗菌肽B基因转化载体的构建128

8.5.2　基因枪转化和抗性愈伤组织筛选及其分化再生129

8.5.3　抗菌肽B基因转水稻植株的分子检测130

8.6　抗菌肽B基因转水稻的抗病性鉴定131

8.7　抗菌肽B/Xa21双价基因转水稻132

8.7.1 抗菌肽B/Xa21双价基因转水稻的策略132

8.7.2　抗菌肽B/Xa21双价基因整合的分子证据133

8.8　抗菌肽B/Xa21双价基因转水稻的抗病性鉴定134

8.9　转Xa21基因水稻中T-DNA整合的遗传定位135

参考文献137

第九章　腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGP）基因转水稻138

9.1　淀粉生物合成代谢基因工程的意义138

9.2　腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的特性138

9.2.1　腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的功能138

9.2.2　腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的结构139

9.2.3　腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的变构调节139

9.3　腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因转水稻的程序设计140

9.4　抗性愈伤的形成和植株再生141

9.5　转基因T0代和T1代中AGP基因的遗传和分离142

9.6　腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因转水稻对稻穗抽穗期和灌浆期的影响145

9.7　腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因转水稻对结实率和千粒重的影响147

参考文献149

第十章　转基因农作物安全性评价150

10.1　关于转基因农作物的争论150

10.1.1　安全问题的提出150

10.1.2　几个全球争论的事件150

10.1.3　争论的实质151

10.2　安全问题的核心内容152

10.3　抗除草剂基因转水稻的安全性分析153

10.3.1　受体植物的安全性评价153

10.3.2　除草剂Basta与环境安全153

10.3.3　bar基因产物性质154

10.3.4　bar基因向野生稻转移问题155

10.3.5　bar基因向杂草转移问题156

10.3.6　抗除草剂基因转水稻稻米的毒性分析156

10.3.7　抗除草剂基因转水稻稻米品质实质等同性分析159

10.4　耐盐基因转水稻的安全性分析160

10.4.1　耐盐基因转水稻的急性毒性试验160

10.4.2　耐盐基因转水稻的亚急性毒性试验160

10.4.3　耐盐基因转水稻的致突变试验161

10.4.4　大、小鼠30天喂养试验164

10.4.5　耐盐转基因水稻稻米品质的实质等同性分析166

参考文献168

第十一章　转基因作物的商业化169

11.1　转基因作物商业化基本概况169

11.2　转基因作物在不同国家的分布171

11.3　不同转基因作物的分布173

11.4　商业化的转基因性状分布176

11.4.1　商业化转基因性状176

11.4.2　未来可能商业化的主要性状177

11.5　转基因植物商业化中存在的问题178

11.6　转基因作物应用的收益179

11.6.1　转基因作物经济总体分析179

11.6.2　工业化国家应用转基因作物的收益180

11.6.3　中国的转基因作物收益181

参考文献182

附录　水稻生物技术实验方法184

附录1　基因枪转化外源基因184

附录2　根癌农杆菌介导外源基因转化水稻186

附录3　水稻总DNA的大量制备187

附录4　水稻总RNA提取188

附录5　报告基因的酶活检测技术190

附录6　外源基因整合的PCR检测195

附录7　外源基因表达的RT-PCR检测197

附录8　外源基因整合的Southern杂交检测199

附录9　外源基因表达的Northern杂交检测203

附录10　外源基因表达的Western印迹分析206

致谢208