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1 绪论1

1.1 基因工程的基本概念1

1.1.1 基因工程的定义1

1.1.2 基因工程的基本原理2

1.2 基因工程的发展2

1.2.1 基因工程的诞生和发展2

1.2.2 我国基因工程的发展4

1.3 基因工程应用概况6

1.3.1 农业生产中的基因工程6

1.3.2 林木花卉的基因工程7

1.3.3 畜牧业、养殖业中的基因工程8

1.3.4 工业领域中的基因工程8

1.3.5 医药卫生领域中的基因工程9

1.3.6 环境保护领域中的基因工程10

1.4 基因工程的安全性11

1.4.1 基因工程安全评价11

1.4.2 基因工程的安全管理12

2 基因工程操作常规技术15

2.1 DNA操作基本技术15

2.1.1 基因组DNA提取技术15

2.1.2 质粒DNA提取技术16

2.1.3 凝胶电泳技术17

2.1.4 聚合酶链式反应18

2.1.5 DNA印迹杂交24

2.1.6 DNA序列测定26

2.2 RNA操作基本技术28

2.2.1 总RNA提取技术28

2.2.2 RNA样品质量检测29

2.2.3 mRNA的分离纯化与反转录30

2.2.4 RNA印迹杂交32

2.2.5 mRNA差异显示技术32

2.3 蛋白质操作基本技术34

2.3.1 外源基因表达产物检测技术34

2.3.2 外源基因表达产物分离纯化技术38

3 基因工程设计策略及操作流程39

3.1 基因工程设计策略39

3.1.1 基因工程的基本条件39

3.1.2 基因工程的基本形式40

3.1.3 基因工程的基本流程40

3.2 目的基因的分离41

3.2.1 通过已知序列克隆目的基因42

3.2.2 通过基因文库获得目的基因44

3.2.3 其他克隆目的基因的方法46

3.3 工具酶和载体50

3.3.1 限制性内切酶51

3.3.2 DNA连接酶和DNA聚合酶54

3.3.3 其他工具酶56

3.3.4 质粒与质粒载体57

3.3.5 λ噬菌体载体60

3.3.6 其他载体62

3.4 基因的重组与转移64

3.4.1 基因的体外连接重组64

3.4.2 重组分子的转移69

3.5 重组体的筛选70

3.5.1 遗传表型筛选法71

3.5.2 结构特征筛选法72

3.5.3 核酸分子杂交筛选法73

3.5.4 免疫化学筛选法74

3.5.5 转译筛选法75

3.6 克隆基因的表达75

3.6.1 克隆基因的表达系统75

3.6.2 克隆基因在转录水平的表达与调控76

3.6.3 克隆基因在转录后水平的调控79

3.6.4 克隆基因在翻译水平的表达与调控79

3.6.5 克隆基因表达产物的检测80

4 农业生产中的基因工程82

4.1 植物基因工程82

4.1.1 植物基因工程的发展82

4.1.2 植物基因工程的研究内容84

4.1.3 植物基因工程的操作流程86

4.2 大田作物的基因工程93

4.2.1 基因工程在大田作物品种改良中的应用93

4.2.2 基因工程在大田作物生物胁迫中的应用94

4.2.3 基因工程在大田作物非生物胁迫中的应用95

4.3 园艺作物的基因工程96

4.3.1 基因工程在园艺作物果实品质改良中的应用96

4.3.2 基因工程在园艺作物采后保鲜中的应用97

4.3.3 基因工程在改良园艺作物其他重要园艺性状中的应用98

4.3.4 基因工程在提高园艺作物抗性中的应用99

4.4 经济作物的基因工程100

4.4.1 基因工程在经济作物生产功能蛋白中的应用101

4.4.2 基因工程在经济作物生产工业原料中的应用101

4.5 林木的基因工程102

4.5.1 基因工程在林木品质改良中的应用103

4.5.2 基因工程在林木缩短花期中的应用103

4.5.3 基因工程在林木生物胁迫中的应用104

4.5.4 基因工程在林木非生物胁迫中的应用105

5 畜牧业、养殖业中的基因工程107

5.1 转基因动物技术107

5.1.1 转基因动物的操作流程107

5.1.2 外源基因导入动物细胞的方法109

5.2 家畜的基因工程115

5.2.1 基因工程在家畜品种改良和人用器官移植中的应用115

5.2.2 基因工程在家畜抗病育种和生产人用药物中的应用117

5.2.3 基因工程在动物乳腺生物反应器中的应用119

5.3 家禽的基因工程123

5.4 水产养殖的基因工程124

5.4.1 基因工程在提高鱼类品质和生产性能中的应用124

5.4.2 基因工程在饲料改良中的应用125

6 工业领域中的基因工程127

6.1 工业领域中的转基因技术127

6.1.1 酵母转基因技术的操作流程127

6.1.2 大肠杆菌转基因技术的操作流程129

6.2 酿造工业中的基因工程133

6.2.1 基因工程在乳制品发酵中的应用134

6.2.2 基因工程在啤酒工业中的应用135

6.2.3 基因工程在酶制剂生产及改良中的应用136

6.3 食品工业中的基因工程137

6.3.1 转基因食品及应用前景138

6.3.2 基因工程在改良食品加工原料品质中的应用139

6.3.3 基因工程在改进食品生产工艺中的应用140

6.3.4 基因工程在生产食品添加剂中的应用141

6.4 生物能源中的基因工程142

6.4.1 基因工程在提高总的生物量中的应用142

6.4.2 基因工程在乙醇发酵开发中的应用144

6.4.3 基因工程在生物柴油开发中的应用145

7 医药卫生领域中的基因工程148

7.1 基因工程药物148

7.1.1 基因工程药物的研究策略148

7.1.2 基因工程生产激素类药物150

7.1.3 基因工程生产细胞因子153

7.1.4 基因工程生产疫苗156

7.2 基因诊断161

7.2.1 基因诊断的技术与方法162

7.2.2 基因诊断的临床应用163

7.3 基因治疗168

7.3.1 基因治疗的策略与技术169

7.3.2 基因治疗的临床应用172

7.3.3 基因治疗存在的问题175

8 环境保护领域中的基因工程178

8.1 基因工程对环境保护的积极意义178

8.1.1 减少农药和化肥对环境的污染178

8.1.2 减少原料的浪费和污染物的排放181

8.2 环境监测与评价中的基因工程184

8.2.1 杂交探针技术在环境监测与评价中的应用184

8.2.2 PCR技术在环境监测与评价中的应用186

8.3 污染物处理中的基因工程188

8.3.1 污水处理188

8.3.2 土壤污染处理189

8.3.3 石油污染处理190

8.4 废弃物利用中的基因工程192

8.4.1 垃圾再利用192

8.4.2 工业废弃物再利用193

参考文献196