植物生物技术导论课程教学大纲 Introduction to Plant Biotechnology 课程编号：1624104 课程类别：院级公选理 适用专业：农学农学（信息技术）农村区域发展 先修课程：植物学、植物生理学、遗传学、作物有种学等 后续课程：无 总学分：2.0学分 教学目的与要求：《植物生物技术导论》是农林院校相关专业的一门重要的专业课，是以现 代遗传学和分子生物学理论为基础，综合运用其它学科知识，研究通过现代生物技术改良植 物的基本原理与技术方法，是现代作物育种学等相关学科的基础。学习《植物生物技术导论 的目的是使学生适应现代生命科学和农业科技发展需要，学习并掌握植物生物技术领域的主 要技术原理、方法及其应用，了解植物生物技术研发的最新进展。通过本课程学习，使学生 理解和掌握：(1)植物生物技术的产生、发展及未来：(2)植物组织培养的原理、方法及 其应用：(3)转基因植物培有的原理与技术：(4)植物分子标记及辅助选择有种的原理和 方法：(5)植物生物技术的应用范例及前景： (6)植物生物技术的安全性及其影响 教学内容与学时安排 学时分配 序号 章名 讲实上讨习其 小 授验机论题它 计 第一章植物生物技术概论 2 2 % 第二章植物组织培养的原理与方法 3 3 3 第三章植物组织培养技术的应用 5 5 4 第四章植物基因克隆的原理与技术 3 3 5 第五章植物转基因技术和方法 4 6 第六章转基因植物研发的现状 5 7 第七章转基因植物的安全性及其影响 3 8 第八章植物的分子标记及其图谱构建 4 4 9 第九章分子标记辅助育种及其实例 3 第一章植物生物技术概论 (2学时)
1 植物生物技术导论课程教学大纲 Introduction to Plant Biotechnology 课程编号：1624104 课程类别：院级公选课 适用专业：农学/农学（信息技术）/农村区域发展 先修课程：植物学、植物生理学、遗传学、作物育种学等 后续课程：无 总 学 分：2.0 学分 教学目的与要求：《植物生物技术导论》是农林院校相关专业的一门重要的专业课，是以现 代遗传学和分子生物学理论为基础，综合运用其它学科知识，研究通过现代生物技术改良植 物的基本原理与技术方法，是现代作物育种学等相关学科的基础。学习《植物生物技术导论》 的目的是使学生适应现代生命科学和农业科技发展需要，学习并掌握植物生物技术领域的主 要技术原理、方法及其应用，了解植物生物技术研发的最新进展。通过本课程学习，使学生 理解和掌握：（1）植物生物技术的产生、发展及未来；（2）植物组织培养的原理、方法及 其应用；（3）转基因植物培育的原理与技术；（4）植物分子标记及辅助选择育种的原理和 方法；（5）植物生物技术的应用范例及前景；（6）植物生物技术的安全性及其影响。 教学内容与学时安排 序号 章 名 学 时 分 配 讲 授 实 验 上 机 讨 论 习 题 其 它 小 计 1 第一章 植物生物技术概论 2 2 2 第二章 植物组织培养的原理与方法 3 3 3 第三章 植物组织培养技术的应用 5 5 4 第四章 植物基因克隆的原理与技术 3 3 5 第五章 植物转基因技术和方法 4 4 6 第六章 转基因植物研发的现状 5 5 7 第七章 转基因植物的安全性及其影响 3 3 8 第八章 植物的分子标记及其图谱构建 4 4 9 第九章 分子标记辅助育种及其实例 3 3 第一章 植物生物技术概论 （2 学时）
1、教学基本要求 1)理解生物技术的概念及其涵盖内容，了解生物技术的产生历史及发展 趋势。 (2)掌握植物生物技术的概念及内容，了解植物生物技术的发展概况。 2、教学基本内容 第一节生物技术的产生和发展 一、生物技术的定义 传统生物技术：现代生物技术：生物技术涵盖内容。 二、生物技术的产生 生物技术产生的理论与技术基础：*生物技术建立的标志：生物技术与其他学科的关系。 三、生物技术的发展 1、生物技术发展进程与规模：国际生物技术研究与发展现状：我国生物技术研发状况。 2、生物技术发展趋势：第一代生物技术产品：第二代生物技术产品。 第二节植物生物技术与农业 植物生物技术的概念 植物生物技术的定义：植物生物技术主要内容 二、植物生物技术在农业中的应用 植物细胞与组织培养：转基因作物：分子标记辅助有种。 三、植物生物技术发展与展望 植物生物技术发展现状：植物生物技术发展趋势， 第二章植物组织培养的原理与方法 (3学时) 1、教学基本要求 (1)理解植物细胞全能性的概念及其实现途径。 (2)掌握植物离体细胞与组织培养技术要领。 2、教学基本内容 第一节植物细胞与组织培养的原理 一、植物细胞的全能性 *描物细胞的全能性：#档物细胞全能性理论及其发展：脱分化：分化。 二、植物细胞全能性的应用 植物细胞全能性理论的实质：植物离体器官（组织）培养：植物离体细胞培养 三、实现植物细胞与组织离体培养的途径与要求 实现植物细胞与组织离体培养的途径：*植物细胞与组织培养的一般要求。 第二节植物离体遗传操作技术
2 1、教学基本要求 （1）理解生物技术的概念及其涵盖内容，了解生物技术的产生历史及发展 趋势。 （2）掌握植物生物技术的概念及内容，了解植物生物技术的发展概况。 2、教学基本内容 第一节 生物技术的产生和发展 一、生物技术的定义 传统生物技术；现代生物技术；生物技术涵盖内容。 二、生物技术的产生 生物技术产生的理论与技术基础；﹡生物技术建立的标志；生物技术与其他学科的关系。 三、生物技术的发展 1、生物技术发展进程与规模：国际生物技术研究与发展现状；我国生物技术研发状况。 2、生物技术发展趋势：第一代生物技术产品；第二代生物技术产品。 第二节 植物生物技术与农业 一、植物生物技术的概念 ﹡植物生物技术的定义；植物生物技术主要内容。 二、植物生物技术在农业中的应用 植物细胞与组织培养；转基因作物；分子标记辅助育种。 三、植物生物技术发展与展望 植物生物技术发展现状；植物生物技术发展趋势。 第二章 植物组织培养的原理与方法 （3 学时） 1、教学基本要求 （1）理解植物细胞全能性的概念及其实现途径。 （2）掌握植物离体细胞与组织培养技术要领。 2、教学基本内容 第一节 植物细胞与组织培养的原理 一、植物细胞的全能性 ﹡植物细胞的全能性；﹟植物细胞全能性理论及其发展；脱分化；分化。 二、植物细胞全能性的应用 植物细胞全能性理论的实质；植物离体器官（组织）培养；植物离体细胞培养。 三、实现植物细胞与组织离体培养的途径与要求 实现植物细胞与组织离体培养的途径；﹡植物细胞与组织培养的一般要求。 第二节 植物离体遗传操作技术
一、植株组织培养实验室的建设 1、植物组织培养实验室的设置：培养基室：无黄操作帝：培养室。 2、植物组织培养实验室的主要仪器设备：超净工作台：显微镜：培养设备：灭菌设备 操作器械：特殊设备 二、植物组织培养培养基的种类与配制 *1、培养基成分：无机营养成分：有机营养成分：碳源：激素：琼脂：水。 2、常用培养基及其特点：常用植物组织培养的培养基配方：*常用培养基的特点及适 用范围。培养基的政良 、培养基的制备：配制培养基的常用方法：培养基配制的主要步骤 三、植物组织培养离体遗传操作技术 设备与器械的清洗：灭菌和消毒：无菌操作技术；*植物组织培养的一般步骤。 第三章植物组织培养技术的应用 (5学时) 1、教学基本要求 (1)理解植物细胞全能性的概念及其实现途径：掌握植物离体细胞与组织 培养技术要领。 (2)掌握各种植物组织与细胞培养的概念、技术了解植物组织培养的应 用。 2、教学基本内容 第一节胚胎培养 一、胚培养 ◆胚培养的概念：·#胚培养的意义：胚培养的方法：胚培养的影响因素。 二、胚株培养 怀株培养的概今：怀株培养的方法。 三、胚乳培养 胚乳培养的意义：胚乳培养的方法：愈伤组织诱导及影响因素：植株再生途径。 四、离体授粉 #离体授粉的概念：离体授粉的意义：植物离体授粉方法：影响离体授粉结实的因素。 第二节植物愈伤组织的诱导、继代与分化 一、愈伤组织的诱导与继代培养 ·愈伤组织的概念：*愈伤组织诱导和形态特征：继代培养：悬浮培养。 二、愈伤组织分化与植株再生 器官发生与植株再生：#体细胞胚胎发生与植株再生：影响器官和胚状体发生的因素。 第三节体细胞无性系变异与植物改良 一、体细胞无性系变异的概念及特点 *体细胞无性系变异的概念：体细胞无性系变异的特点：#体细胞无性系变异的遗传 基础及其分子检测
3 一、植株组织培养实验室的建设 1、植物组织培养实验室的设置：培养基室；无菌操作室；培养室。 2、植物组织培养实验室的主要仪器设备：超净工作台；显微镜；培养设备；灭菌设备； 操作器械；特殊设备。 二、植物组织培养培养基的种类与配制 ﹡1、培养基成分：无机营养成分；有机营养成分；碳源；激素；琼脂；水。 2、常用培养基及其特点：常用植物组织培养的培养基配方；﹡常用培养基的特点及适 用范围。培养基的改良 3、培养基的制备：配制培养基的常用方法；培养基配制的主要步骤 三、植物组织培养离体遗传操作技术 设备与器械的清洗；灭菌和消毒；无菌操作技术；﹡植物组织培养的一般步骤。 第三章 植物组织培养技术的应用 （5 学时） 1、教学基本要求 （1）理解植物细胞全能性的概念及其实现途径；掌握植物离体细胞与组织 培养技术要领。 （2）掌握各种植物组织与细胞培养的概念、技术；了解植物组织培养的应 用。 2、教学基本内容 第一节 胚胎培养 一、胚培养 ﹡胚培养的概念；﹡﹟胚培养的意义；胚培养的方法；胚培养的影响因素。 二、胚株培养 胚株培养的概念；胚株培养的方法。 三、胚乳培养 胚乳培养的意义；胚乳培养的方法；愈伤组织诱导及影响因素；植株再生途径。 四、离体授粉 ﹟离体授粉的概念；离体授粉的意义；植物离体授粉方法；影响离体授粉结实的因素。 第二节 植物愈伤组织的诱导、继代与分化 一、愈伤组织的诱导与继代培养 ﹡愈伤组织的概念；﹡愈伤组织诱导和形态特征；继代培养；悬浮培养。 二、愈伤组织分化与植株再生 器官发生与植株再生；﹟体细胞胚胎发生与植株再生；影响器官和胚状体发生的因素。 第三节 体细胞无性系变异与植物改良 一、体细胞无性系变异的概念及特点 ﹡体细胞无性系变异的概念；﹡体细胞无性系变异的特点；﹟体细胞无性系变异的遗传 基础及其分子检测
二、体细胞无性系变异的广泛性和多样性 无性繁殖植物（甘蔗、果树、马钤署）：有性繁殖植物（烟草、棉花、水稻、小麦、玉 米) 三、体细胞无性系变异的育种应用 影响体细胞无性系变异的因素：体细胞无性系变异的筛选：体细胞无性系变异的育种应 用（抗病、抗除草剂、胁迫抗性、抗氨基酸及其类似物、等）。 第四节原生质体培养和体细胞杂交 一、原生质体研究的发展和应用 *原生质体的概念：原生质体研究的发展：原生质体的应用（种质资源保护、原生质体 融合、筛选突变体、遗传转化、基础研究)。 二、#原生质体分离、纯化及其培养 原生质体分离：原生质体纯化：原生质体的培养及其植株再生。 三、原生质体融合 原生质体融合的发展及意义：·原生质体融合方法及其方式：体细胞杂种的筛选与鉴定： *原生质体融合与植物遗传改良。 第五节单倍体细胞培养与植物育种 一、获得单倍体的意义及应用价值 单倍体的概念：单倍体的起源和遗传行为：幸获得单倍体的意义。 二、花药培养及其影响因素 小孢子发有：花药培养及其影响因素：花药培养操作技术：单倍体植株的加倍处理。 三、花粉（小孢子）培养 ·花粉培养与花药培养的比较：分离花粉的方法：花粉培养方法。 四、单倍体细胞培养与植物育种 单倍体细胞培养及其育种技术路线：我国花培育种技术与成就。 第六节植物脱毒和快繁技术 一、植物脱毒的意义及原理 植物脱毒的意义：植物脱毒技术原理及其发展：·植物脱毒操作技术 二、植物离体快速繁 离体快繁的概念与研究进展：离体快繁商业化生产的应用范例：*离体快繁体系的建立。 第四章植物基因克隆的原理与技术 (3学时) 1、教学基本要求 (1)了解植物基因克隆的发展历史，了解植物基因克隆所需的酶类及载体： (2)理解植物基因克隆几种方法的原理与主要技术过程。 2、教学基本内容 第一节基因克隆所需要的酶类和载体
4 二、体细胞无性系变异的广泛性和多样性 无性繁殖植物（甘蔗、果树、马钤署）；有性繁殖植物（烟草、棉花、水稻、小麦、玉 米）。 三、体细胞无性系变异的育种应用 影响体细胞无性系变异的因素；体细胞无性系变异的筛选；体细胞无性系变异的育种应 用（抗病、抗除草剂、胁迫抗性、抗氨基酸及其类似物、等）。 第四节 原生质体培养和体细胞杂交 一、原生质体研究的发展和应用 ﹡原生质体的概念；原生质体研究的发展；原生质体的应用（种质资源保护、原生质体 融合、筛选突变体、遗传转化、基础研究）。 二、﹟原生质体分离、纯化及其培养 原生质体分离；原生质体纯化；原生质体的培养及其植株再生。 三、原生质体融合 原生质体融合的发展及意义；﹡原生质体融合方法及其方式；体细胞杂种的筛选与鉴定； ﹡原生质体融合与植物遗传改良。 第五节 单倍体细胞培养与植物育种 一、获得单倍体的意义及应用价值 单倍体的概念；单倍体的起源和遗传行为；﹡获得单倍体的意义。 二、花药培养及其影响因素 小孢子发育；花药培养及其影响因素；花药培养操作技术；单倍体植株的加倍处理。 三、花粉（小孢子）培养 ﹡花粉培养与花药培养的比较；分离花粉的方法；花粉培养方法。 四、单倍体细胞培养与植物育种 单倍体细胞培养及其育种技术路线；我国花培育种技术与成就。 第六节 植物脱毒和快繁技术 一、植物脱毒的意义及原理 ﹡植物脱毒的意义；植物脱毒技术原理及其发展；﹡植物脱毒操作技术。 二、植物离体快速繁 离体快繁的概念与研究进展；离体快繁商业化生产的应用范例；﹡离体快繁体系的建立。 第四章 植物基因克隆的原理与技术 （3 学时） 1、教学基本要求 （1）了解植物基因克隆的发展历史，了解植物基因克隆所需的酶类及载体； （2）理解植物基因克隆几种方法的原理与主要技术过程。 2、教学基本内容 第一节 基因克隆所需要的酶类和载体
一、限制性内切核酸酶 限制性内切核酸酶的概念及其种类：·限制性内切核酸酶的命名和分类：限制性内切核 酸酶在生物技术中的应用 二、#DNA聚合酶 大肠杆菌DNA聚合酶：Tag DNA聚合酶：NA反转录醇：DNA连接酶，其他工具酶类。 三、#基因克隆需要的载体 幸基因克隆载体必须具备的基本条件：基因工程戟体的种类：质粒载体：噬菌体载体： 人工染色体载体。 第二节植物基因文库的构建 一、#植物基因文库的种类 基因组文库（概念、特点）：cDNA文库（概念、特点）：两类文库的比较。 二、#植物基因文库构建的基本过程 基因组文库构建的一般步骤：cNA文库构建的基本步骤 第三节#基因克隆的方法 一、以已知序列为基础的基因克隆方法 以氨基酸序列为基础的基因克降方法：以已知核苷酸序列为基础的的基因克降方法。 二、以分子标记连锁图谱为基础的基因克隆方 分子标记连 之：图谱克 隆方法的 一般要求及其基本过程 三、以人工突变体为基础基因克隆方法 转座子标签法：T-DNM标签法。 四、以表达差异为基出的基因克隆方法 文库扣除杂交法：mRNA差异显示法：抑制消减杂交法。 第五章植物转基因技术与方法 (4学时) 1、教学基本要求 (1)了解植物遗传转化的发展概况，掌握遗传转化的概念和特点 (2)了解各种遗传转化方法的基本原理与技术特点，掌握农杆菌介导转化 方法。 (3)了解鉴定转基因植物的基本技术体系，理解外源基因在转基因植物中 的整合方式和遗传特征。 2、教学基本内容 第一节植物遗传转化的概念与发展现状 一、植物遗传转化的概念和特点 ◆植物遗传转化的概念：植物遗传转化的特点 二、植物转基因研究的发展现状 转基因植物发展简史：转基因技术的发展。 第二节遗传转化方法和技术
5 一、限制性内切核酸酶 限制性内切核酸酶的概念及其种类；﹡限制性内切核酸酶的命名和分类；限制性内切核 酸酶在生物技术中的应用。 二、﹟DNA 聚合酶 大肠杆菌 DNA 聚合酶；Taq DNA 聚合酶；RNA 反转录酶；DNA 连接酶，其他工具酶类。 三、﹟基因克隆需要的载体 ﹡基因克隆载体必须具备的基本条件；基因工程载体的种类；质粒载体；噬菌体载体； 人工染色体载体。 第二节 植物基因文库的构建 一、﹟植物基因文库的种类 基因组文库（概念、特点）；cDNA 文库（概念、特点）；两类文库的比较。 二、﹟植物基因文库构建的基本过程 基因组文库构建的一般步骤；cDNA 文库构建的基本步骤。 第三节 ﹟基因克隆的方法 一、以已知序列为基础的基因克隆方法 以氨基酸序列为基础的基因克隆方法；以已知核苷酸序列为基础的的基因克隆方法。 二、以分子标记连锁图谱为基础的基因克隆方法 分子标记连锁图谱的概念；图谱克隆方法的一般要求及其基本过程。 三、以人工突变体为基础基因克隆方法 转座子标签法；T-DNA 标签法。 四、以表达差异为基出的基因克隆方法 文库扣除杂交法；mRNA 差异显示法；抑制消减杂交法。 第五章 植物转基因技术与方法 （4 学时） 1、教学基本要求 （1）了解植物遗传转化的发展概况，掌握遗传转化的概念和特点。 （2）了解各种遗传转化方法的基本原理与技术特点，掌握农杆菌介导转化 方法。 （3）了解鉴定转基因植物的基本技术体系，理解外源基因在转基因植物中 的整合方式和遗传特征。 2、教学基本内容 第一节 植物遗传转化的概念与发展现状 一、植物遗传转化的概念和特点 ﹡植物遗传转化的概念；植物遗传转化的特点。 二、植物转基因研究的发展现状 转基因植物发展简史；转基因技术的发展。 第二节 遗传转化方法和技术