本书概括地介绍了药用植物组织培养技术、毛状根和悬浮细胞培养技术、现代组学技术、微生物组与宏基因组学、基因工程技术、次生代谢调控、活性天然产物生物合成、分子鉴定技术、分子标记辅助育种技术、倍性育种技术以及品种遗传改良技术的基本原理及应用,并对每章知识点的研究热点进行了概述与展望。同时,本书配有二维码数字资源,方便研究生加深知识理解。期望通过本书的学习,中药学、药学及相关专业的研究生能够比较全面地掌握药用植物生物技术的基本原理、技术方法和具体应用,了解药用植物生物技术的发展趋势和研究热点,开拓视野,为日后从事相关领域的研究工作奠定扎实的基础。
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2002/9 - 2005/6 上海交通大学,生物化学与分子生物学,博士,导师:唐克轩教授
1999/9 - 2002/7 福建农林大学,作物遗传育种,硕士,导师:郑金贵、唐克轩教授
1995/9 - 1999/7 徐州师范大学,生物学教育,学士,导师:李宗芸教授
目录
第一章绪论1
第一节药用植物生物技术的概念/1
第二节药用植物生物技术的研究内容与主要任务/2
一、植物组织培养/2
二、生命密码解析与多组学研究/2
三、基因工程技术/4
四、药用植物生物技术育种应用/5
第三节药用植物生物技术的发展与展望/5
思考题/6
第二章药用植物组织培养技术7
第一节愈伤组织诱导与分化再生/7
一、愈伤组织培养的基本过程/7
二、愈伤组织诱导生长与分化/8
三、愈伤组织培养的影响因素/9
第二节植物体细胞培养与分化再生/10
一、植物单细胞培养/11
二、悬浮培养/13
第三节茎尖脱毒技术与应用/16
一、茎尖脱毒原理/16
二、茎尖脱毒的流程与影响因素/17
第四节原生质体诱导与应用/18
一、原生质体的分离/18
二、原生质体的培养/19
三、原生质体的融合/21
四、应用/22
第五节研究热点与展望/22
思考题/27
第三章药用植物毛状根和悬浮细胞培养技术28
第一节毛状根的诱导与筛选/28
一、毛状根的发根机制/28
二、毛状根的特点/28
三、药用植物毛状根的诱导/29
四、影响毛状根诱导的因素/30
五、影响毛状根合成次生代谢产物的因素/31
六、药用植物毛状根的鉴定/34
第二节毛状根的继代与扩大培养/34
一、毛状根的继代培养/34
二、毛状根的扩大培养/35
第三节悬浮细胞培养的方法与类型/36
一、悬浮细胞培养方法/36
二、悬浮细胞培养的类型/38
三、悬浮培养细胞的同步化/40
四、影响细胞悬浮培养的因素/40
第四节悬浮细胞的放大培养/42
一、悬浮细胞放大培养技术/43
二、生物反应器类型及改造/43
第五节研究热点与展望/45
一、药用植物毛状根研究热点与展望/45
二、药用植物细胞悬浮研究热点与展望/45
思考题/49
第四章药用植物现代组学技术50
第一节基因组学/50
一、基因组学技术/50
二、表观基因组学/55
第二节转录组学/57
一、转录组学技术/57
二、单细胞转录组测序/59
第三节蛋白质组学/62
一、定义与起源/63
二、研究内容/63
三、技术与方法/65
第四节代谢组学/67
一、代谢组学分类/68
二、技术与方法/68
三、代谢组学在药用植物研究中的应用/69
第五节研究热点与展望/70
思考题/75
第五章药用植物微生物组与宏基因组学76
第一节药用植物根际微生物组/76
一、药用植物根际微生物的主要研究方法/76
二、药用植物对根际微生物的影响/77
三、根际微生物对药用植物的影响/77
四、药用植物与根际微生物互作机制分析/78
第二节药用植物土壤微生物组/81
一、植物对土壤微生物的影响/81
二、土壤微生物对植被调节的响应和反馈/82
三、植物与微生物相互作用关系的研究方法/83
四、植物土壤微生物相互作用的影响因素/84
第三节药用植物根际微生物宏基因组/84
一、宏基因组的概念与应用/84
二、宏基因组技术/84
三、根际微生物对道地药材形成的影响/85
四、利用根系微生物宏基因组研究道地药材形成机制/85
五、利用根系微生物宏基因组学解决药用植物连作障碍/86
第四节药用植物内生菌宏基因组/86
一、药用植物内生菌菌群结构差异/87
二、药用植物内生菌次生代谢产物/87
第五节研究热点与展望/87
思考题/92
第六章药用植物基因工程技术93
第一节目的基因克隆技术/93
一、基因组文库分离法/93
二、PCR扩增法/94
三、cDNA法/97
第二节载体改造和重组子构建/98
一、DNA重组的载体/98
二、DNA的体外重组/99
三、重组子的转化/101
第三节高效遗传转化与鉴定技术/102
一、药用植物转基因技术/102
二、根癌农杆菌介导的药用植物转基因/102
三、转基因植物的筛选和鉴定/106
第四节CRISPR基因编辑技术/106
一、CRISPR/Cas9系统的工作原理和过程/107
二、CRISPR/Cas9基因编辑技术操作流程/108
三、CRISPR/Cas9基因编辑技术在药用植物中的应用/108
第五节研究热点与展望/108
思考题/110
第七章药用植物次生代谢调控112
第一节DNA水平的调控/112
一、基因丢失/112
二、基因扩增/112
三、基因重排/112
第二节转录水平和转录后水平调控/113
一、转录水平的调控/113
二、转录后水平调控/118
第三节翻译水平和翻译后水平调控/119
一、翻译水平的调控/119
二、翻译后水平调控/121
第四节表观遗传修饰调控/123
一、DNA甲基化/123
二、组蛋白修饰/124
第五节研究热点与展望/126
思考题/133
第八章药用植物活性天然产物生物合成134
第一节药用植物活性天然产物生物合成途径概述/134
一、萜类天然产物生物合成途径/135
二、酚类天然产物生物合成途径/136
三、生物碱类天然产物生物合成途径/138
第二节药用植物天然产物生物合成酶概述/140
一、氧化还原酶/140
二、萜类合酶/141
三、植物Ⅲ型聚酮合酶/141
四、转移酶/141
第三节药用植物活性天然产物生物合成途径解析技术/143
一、药用植物活性天然产物生物合成途径的推导/144
二、药用植物活性天然产物生物合成酶的挖掘/144
三、药用植物活性天然产物生物合成酶的功能鉴定/145
第四节药用植物活性天然产物生物合成应用研究/147
一、底盘细胞/148
二、元件改造与优化/148
三、生物合成途径设计和构建/150
四、代谢工程优化/152
五、发酵工程技术/153
第五节研究热点与展望/154
思考题/158
第九章药用植物分子鉴定技术159
第一节传统DNA条形码概述、开发流程与方法/159
一、DNA条形码概述/159
二、DNA条形码开发流程与方法/160
第二节传统DNA条形码与物种鉴定技术/162
一、药用植物常用DNA条形码候选片段/162
二、DNA条形码在药用植物鉴定上的应用前景与挑战/162
第三节超级条形码开发与物种鉴定技术/163
一、概述/163
二、方法与技术/164
第四节其他常用的分子鉴定技术/165
一、DNA指纹图谱技术/165
二、特异性PCR技术/167
三、DNA芯片技术/167
四、等温扩增技术/168
五、宏条形码技术/168
六、迷你条形码技术/168
第五节研究热点与展望/169
思考题/177
第十章药用植物分子标记辅助育种技术178
第一节分子标记类型与开发/178
一、分子标记技术类型及原理/179
二、分子标记的发展趋势/182
第二节质量性状基因的定位/182
一、近等基因系分析法/183
二、分离基团混合分析法/183
三、高通量测序技术辅助质量性状定位/184
第三节数量性状基因定位/184
一、数量性状的特点/184
二、数量性状基因定位的方法/185
第四节分子标记辅助选择育种技术应用/189
一、分子标记辅助选择育种的意义及通用方法/190
二、MAS技术在药用植物中的发展趋势/191
第五节研究热点与展望/192
思考题/196
第十一章药用植物倍性育种技术197
第一节单倍体类型与诱导/197
一、单倍体的类型及特点/197
二、诱导产生单倍体的方法/198
三、单倍体的鉴别/199
第二节单倍体育种应用/199
一、单倍体育种在葫芦科植物的应用/200
二、单倍体育种技术的优势/201
第三节多倍体类型与诱导/202
一、多倍体的概念/202
二、多倍体的种类/202
三、多倍体的由来与进化/203
四、多倍体诱导的方法/203
五、药用植物多倍体育种的优势/203
六、药用植物多倍体育种的不足/203
第四节多倍体创制与育种应用/204
一、材料的选择/204
二、多倍体诱导方式的选择/205
三、多倍体的鉴定/207
四、多倍体材料的加工和选育利用/207
第五节研究热点与展望/210
思考题/215
第十二章药用植物品种遗传改良技术216
第一节体细胞无性系变异创制与品种改良/216
一、染色体数目变异/216
二、染色体结构变异/216
三、基因突变/216
四、转座子激活/217
五、DNA甲基化/217
六、细胞质基因组的改变/218
七、后生变异/218
第二节诱变技术在药用植物育种上的应用/219
一、化学诱变育种/219
二、辐射诱变育种/219
三、空间诱变育种/221
第三节杂交育种技术在药用植物品种改良上的应用/223
一、杂交育种概述/223
二、杂交育种在药用植物上的应用/223
三、杂交育种的安全性/225
第四节基因工程技术在药用植物品种改良上的应用/225
一、植物基因工程技术/225
二、基因工程技术在药用植物育种上的应用/226
三、转基因药用植物的安全性评价/227
第五节研究热点与展望/227
思考题/233
参考文献234