《植物生物技术》教学大纲

《植物生物技术》教学大纲
一、课堂教学大纲
1、教学目的
该课程系统地论述了植物生物技术的理论和方法，既介绍了基本知识，也反映了该领域的最新研究进展。

全课程共分三大部分：植物组织培养、植物基因工程和植物分子标记及应用。

要求学生全面系统地了解植物生物技术的发展过程和发展趋势；理解各部分的基本理论、原理和概念；融会贯通三大部分的内容，并能运用所学技术解决生产中的实际问题。

通过学习，使学生学习掌握现代生物技术知识的技能和方法，尤其要求学生具有将植物生物技术与传统方法相结合改良植物、培育新品种、设计高新技术产业的能力，提高学生综合分析问题，系统利用专业知识的综合素质。

2、教学内容
第一章绪论（2学时）
•生物技术的产生与发展
•植物生物技术与农业革命
•植物生物技术在未来农业生产中所起的作用
第二章植物细胞培养实验室建设与操作技术（2学时）
本章重点、难点：植物组织培养所涉及的基本概念；培养基的组成、特点和用途；植物组织培养实验室建设；无菌操作的原理与技术等。

•植物组织培养实验室建设
•实验室的设置
•主要仪器设备、用途和使用方法
•无菌操作器械
•培养基及其制备
•培养基的成分组成
•常用培养基及其特点
•培养基的改良与效应分析
•培养基的制备
•植物组织培养离体操作技术
•培养用品的清洗与洗涤液的使用
•灭菌与消毒
•无菌操作技术
•无菌操作中应注意的事项
第三章胚胎培养（2学时）
本章重点、难点：胚培养、胚珠培养和胚乳培养的意义，在育种工作中的实用价值。

•胚培养
•胚培养的意义和用途
•胚培养的方法
•影响胚培养效果的因素
•培养条件下的胚发育
•胚珠培养
•胚珠培养的意义
•胚珠培养操作技术
•胚乳培养
•胚乳培养的意义
•影响胚乳培养效果的因素
•植株再生
•离体授精
第四章植物愈伤组织的诱导与分化培养（2学时）
本章重点、难点：愈伤组织诱导、继代、培养与分化的基本术语和概念；器官发生；
体细胞胚胎发生与植株再生；促进细胞分化的方法手段。

•愈伤组织的诱导与继代培养
•脱分化、再分化的概念
•愈伤组织的诱导、时期划分，各时期愈伤组织的特征特性
•继代培养及继代培养的意义
•悬浮培养及其用途
•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
•体细胞胚胎发生过程
•体细胞胚的概念与内涵
•体细胞胚胎发生与器官发生的区别
•影响体细胞胚胎发生的外部因素
•影响体细胞胚胎发生的外部因素
•影响体细胞胚胎发生的内在因素
•试管苗的移栽与护理
•试管苗与自然苗的生理区别
•试管苗移栽时应注意的事项
第五章体细胞无性系变异与植物改良（2学时）
本章重点、难点：体细胞克隆变异产生的遗传基础；体细胞克隆变异的育种应用。

•体细胞无性系变异的分类及特点
•概念
•分类
•特点
•体细胞无性系变异发生的普遍性
•体细胞无性系变异产生的遗传基础
•细胞学基础
•分子遗传学基础
•体细胞无性系变异产生的筛选与检测
•体细胞无性系变异的影响因素及育种应用
•影响体细胞无性系变异产生的因素
•变异的育种应用
第六章单倍体细胞培养（3 学时）
本章重点、难点：单倍体的概念和产生途径；离体培养诱发单倍体的意义；花药培
养及其影响因素；小孢子培养；单倍体细胞培养在育种中的应用。

•单倍体及其应用价值
•单倍体的起源及遗传行为
•单倍体的应用价值
•离体小孢子的发育途径
•培养条件下的小孢子发育
•花药培养及其影响因素
•逆境处理对小孢子胚胎发生的诱导作用
•花药培养与花粉培养
•花药培养的操作技术
•花粉培养的操作技术
•单倍体植株的鉴定及加倍处理
•花粉培养与花药培养的比较
•影响花粉/花药培养的因素
•花药培养中的白化苗现象
•植物单倍体育种
第七章原生质体培养（2学时）
本章重点、难点：原生质体的分离与培养；原生质体培养基与普通细胞培养基的区
别。

•原生质体培养的意义
•原生质体研究的发展史
•原生质体的应用
•原生质体的分离与纯化
•原生质体分离
•原生质体纯化
•原生质体活力测定
•原生质体分离的因素
•原生质体培养及植株再生
•原生质体计数
•培养方法
•原生质体培养基
•原生质体培养及植株再生
•影响原生质体培养和植株再生的因素
第八章植物原生质体融合（2学时）
本章重点、难点：对称融合与非对称融合；体细胞杂种的生产与育种应用。

•原生质体融合的概念和意义
•原生质体融合的概念
•原生质体融合的发展
•原生质体融合的意义
•原生质体融合方法
•自发融合
•诱发融合
•原生质体融合方式
•对称融合
•非对称融合
•融合产物
•体细胞杂种的筛选与鉴定
•体细胞杂种的筛选
•体细胞杂种的鉴定
•体细胞杂种的遗传分析
•体细胞杂种的遗传特性
•体细胞杂种的细胞质遗传
•体细胞杂种获取亲本核质的盲目性
•原生质体与植物遗传改良
•克服生殖障碍，创造新种质
•转移有利性状，改善作物品质
•转移部分染色体、获得非对称杂种
•转移细胞质基因组，得到胞质杂种
•作为育种材料直接应用
•细胞器的互作研究
第九章植物基因的克隆原理和技术（7学时）
本章重点、难点：各种载体的特点；基因分离的方法；DNA重组与分子克隆的过程与步骤。

•基因克隆的主要载体
•质粒载体
•噬菌体载体
•人工染色体载体
•基因的分离方法
•以已知序列为基础的基因克隆方法
•以分子标记连锁图谱为基础的基因克隆方法
•以人工突变体为基础的基因克隆方法
•以表达差异为基础的基因克隆方法
•根据生物大分子的相互作用的基因克隆方法
•DNA重组与分子克隆
•分离目标基因和载体
•目标基因和载体的限制性内切酶酶切
•目标基因和载体的连接
•重组体导入宿主
•重组体克隆的筛选和鉴定
•分子克隆的其它技术
•聚合酶链式反应
•分子杂交
•DNA测序
•生物芯片技术
第十章植物遗传转化载体（4学时）
本章重点、难点：根癌农杆菌Ti质粒的结构与功能，一元载体和双元载体系统的构建；叶绿体转化的优势与意义；遗传转化中常用的选择标记基因、报告基因
•植物遗传转化载体的种类及特点
•植物遗传转化载体的特点
•植物基因工程载体的种类
•农杆菌质粒系统的结构、功能和构建
•根癌农杆菌Ti质粒的结构与功能
•发根农杆菌Ri质粒的结构和功能
•Ti质粒载体的改造
•植物病毒载体
•双链DNA病毒转化载体
•单链RNA病毒转化载体
•单链DNA病毒转化载体
•病毒转化载体的构建
•病毒载体与质粒载体的比较
•叶绿体转化载体
•叶绿体基因组的特点
•叶绿体转化的发展
•叶绿体转化载体的结构
•表达调控元件
•叶绿体转化相对于核转化的优势
•叶绿体基因工程的应用
•遗传转化常用的选择标记基因及无选择标记基因转化系统
•选择标记基因
•报告基因
•无选择标记基因转化系统
第十一章植物遗传转化技术和方法（3学时）
本章重点、难点：农杆菌介导的转基因的过程；基因枪法转基因的优缺点。

•植物遗传转化的发展
•根癌农杆菌介导的植物转基因
•根癌农杆菌的生物学特性
•常用的农杆菌菌株
•农杆菌转化的分子机理
•T-DNA转移的影响因素
•转化细胞的选择培养
•各种农杆菌转化技术
•农杆菌转化的具体技术
•农杆菌介导的遗传转化的特点
•基因枪介导的植物转基因
•基因枪转化的基本原理
•基因枪转化的优点
•基因枪转化的缺点
•基因枪转化的操作方法
•转化率及其影响因素
•其他植物转基因技术
•电激法
•PEG转化法
•花粉管通道法
•激光微束穿刺法
•超声波转化法
•浸泡法
•子房注射法
•低能离子束法
•显微注射法
•脂质体介导转化法
•病毒载体转化
第十二章转基因植物的分子及检测及安全评价（3学时）
本章重点、难点：转基因植物检测方法；人们对转基因安全性的几类问题•转基因植物的分子检测
•外源基因整合状态检测
•外源基因表达的检测
•转基因植物的安全性评价
•转基因作物在全球的应用概况
•转基因植物的安全性问题
•转基因食品安全性管理
第十三章植物遗传标记与分子图谱构建（10学时）
本章重点、难点：遗传标记的发展；遗传标记的种类；DNA标记多态性的分子基础；各类分子标记的原理及分析流程；遗传图谱的构建；质量性状基因定位的原理与方法；数量
性状QTL的定位。

•遗传标记
•遗传标记的发展
•遗传标记的种类
•DNA标记多态性的分子基础
•分子标记技术
•基于分子杂交技术的分子标记
•基于PCR的分子标记
•基于PCR和酶切的分子标记
•基于芯片技术的分子标记
•分子遗传连锁图的构建
•质量性状基因的定位
•数量性状基因的定位
第十四章分子标记辅助育种（2学时）
本章重点、难点：分子标记辅助选择育种体系；分子标记聚合培育超级品种。

•作物育种基础与环节
•分子标记辅助选择的遗传基础
•分子标记辅助选择的优越性
•构建有效选择体系需要具备的条件
•分子标记辅助选择的策略
3、模块教学目标与任务
本课程包括3个知识模块：植物细胞组织培养、植物基因工程和植物分子标记与应用。

理论课46学时，其中植物组织细胞培养17学时，植物基因工程17学时，植物分子标记及辅助选择育种12学时。

三个模块是紧密联系、循序渐进的，植物细胞培养模块是这门课比较容易掌握的部分，同时又是后两个模块的技术环节之一。

通过组织培养模块使学生对无菌操作的理论和技术得到训练，同时这部分对将来到生产第一线工作的学生有很大实用价值，所以这个模块的学时分配是最多的。

第二个模块是基因克隆与植物转基因技术，尤其是转基因技术依赖于细胞培养再生植株技术（第一模块），是分子育种的重要组成部分。

第三模块有其相对独立性，但它是分子育种技术的重要组成部分。

第二、三模块内容新、进展快，在研究生阶段还要深入学习，以基本知识和重要进展为主题，其主要目的是为将来攻读研究生的学生进行技术和方法的铺垫工作。

通过三个模块的学习，将生物技术各环节联系了起来，使就业方向不同的学生均有所获。

4、教学活动以及教学方法
课堂教学需以多媒体为载体进行。

授课时，按照基本概念→技术原理→技术步骤→技术应用的顺序深入浅出的进行，并通过具体的科研案例加深对相关技术的理解；同时，增强部分学生对科研的兴趣和激情。

二、实验大纲
1、教学目的
实验课程设计的基本思想是让学生全面掌握植物生物技术的研究方法和研究内容。

拟达到的效果和目标是：（1）通过该课程的学习，要求学生全面、系统地了解植物生物技术的相关实验原理，掌握植物细胞与组织培养技术、根癌农杆菌介导的植物遗传转化以及植物基因组DNA提取等技术的实验流程和操作技能。

（2）通过该实验课教学，培养学生观察、比较、分析、综合问题的能力和实事求是的科学态度以及良好的团队精神。

2、教学内容
本实验课程部分包括5个实验，每实验4学时。

实验一：无菌苗与培养基的制备。

实验二：愈伤组织的诱导及形态观察。

实验三：植物原生质体的分离、纯化与检测。

实验四：根癌农杆菌介导的植物遗传转化。

实验五：植物基因组DNA提取。

3、模块教学目标与任务
实验一：无菌苗与培养基的制备。

目的：通过亲自动手操作，掌握无菌苗制备的基本技能；了解植物培养基的构成及配制方法。

实验二：愈伤组织的诱导及形态观察。

目的：掌握植物体细胞胚胎发生的理论，了解植物愈伤组织诱导、分化的形态学，细胞学特征。

实验三：植物原生质体的分离、纯化与检测。

目的：了解植物原生质体分离和纯化的原理，掌握植物原生质体分离和纯化的方法，掌握原生质体活力测定和原生质体计数的方法。

实验四：根癌农杆菌介导的植物遗传转化。

目的：了解植物遗传转化的方法、理论，掌握根癌农杆菌介导的遗传转化技术。

实验五：植物基因组DNA提取。

目的：掌握植物基因组DNA提取的基本方法。

4、教学活动以及教学方法
实验课程有专任教师负责，以班为单位，每3个人为一组，开展实验。

教师跟班指导。

学生自己动手实验前，教师讲解并示范实践教学内容，然后由学生独立完成实验操作与实验结果的观察，并完成实验报告。