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农学(农艺学)

植保生物技术(第二版)

作者：易图永

出版社：科学出版社出版时间：2023-03-01

开本：其他页数： 200

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版权信息
内容简介
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植保生物技术(第二版) 版权信息

ISBN：9787030741134
条形码：9787030741134 ; 978-7-03-074113-4
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
农业/林业
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农学(农艺学)

植保生物技术(第二版) 内容简介

本书共分6章，分别介绍植物保护与生物技术的关系；基因工程技术及其在植物保护上的应用：植物组织培养技术及其在无病毒苗繁育和抗病试管苗培育上的应用：微生物发酵技术及其在微生物农药创制上的应用；分子检测技术及其在植物病、虫、草害检疫上的应用；以及组学/测序技术在植物保护上的应用。

植保生物技术(第二版) 目录

目录
序
前言
**章　植物保护与生物技术　1
**节　植物保护学科的发现对生命科学的影响　1
一、发现烟草花叶病毒—病毒域的首*成员　2
二、发现马铃薯纺锤形块茎类病毒—类病毒域的首*成员　3
第二节　植物保护学科对生物技术的推动作用　4
一、对转基因育种的推动作用　4
二、对植物细胞工程的推动作用　6
三、对发酵工程的推动作用　6
第三节　生物技术在植物保护上的应用概况　10
一、组织培养技术的应用概况　10
二、转基因育种技术的应用概况　10
三、发酵技术的应用概况　11
四、分子生物学技术的应用概况　12
第二章　植物组织培养技术在植物保护上的应用　13
**节　植物组织培养的基本原理、发展简史和一般程序　13
一、植物组织培养的基本原理及发展简史　13
二、植物组织培养的一般程序　13
第二节　植物抗病细胞突变体筛选　15
一、植物抗病细胞突变体筛选的基本原理　15
二、植物抗病细胞突变体筛选的一般程序　16
三、植物抗病细胞突变体筛选的实例　18
第三节　抗病虫细胞工程育种　23
一、抗病虫花培单倍体育种　23
二、抗病虫体细胞杂交育种　26
第四节　茎尖脱毒　31
一、茎尖脱毒的基本原理　31
二、茎尖脱毒的一般程序　32
三、茎尖脱毒的实例　35
第三章　基因工程技术在植物保护上的应用　46
**节　基因工程的类别及技术原理　46
第二节　目的基因　47
一、目的基因的来源和种类　47
二、目的基因的获取　55
三、获取目的基因的实例　57
第三节　植物转化技术　58
一、重组DNA植物转化载体构建　59
二、用重组的植物转化载体转化根癌农杆菌　60
三、用含转化载体的根癌农杆菌转化植物　60
四、检验转基因植株及其后代　61
第四节　基因编辑技术在植物保护上的应用　62
一、基因编辑技术在病害防治中的应用　62
二、基因编辑技术在杂草防治及害虫防治中的应用　63
第四章　微生物发酵技术在植物保护上的应用　65
**节　发酵技术的基本知识　65
一、发酵技术的内容　65
二、发酵技术的特点及应用　66
三、发酵设备　68
第二节　微生物发酵过程　69
一、基本过程　70
二、发酵的操作方式　72
三、发酵工艺控制　74
四、发酵过程中的检测　77
第三节　杀虫微生物的发酵生产　78
一、苏云金芽孢杆菌的选育和发酵生产　78
二、核型多角体昆虫病毒的鉴定、生产和加工技术　80
三、白僵菌和绿僵菌的选育和发酵生产　81
第四节　杀菌微生物的发酵生产　83
一、微生物抑制病原菌的作用机制　83
二、木霉菌的选育和发酵生产　85
三、抗病芽孢杆菌的选育和发酵生产　87
第五节　除草微生物的选育和发酵生产　88
一、真菌除草剂　89
二、细菌除草剂　91
三、放线菌除草剂　91
四、病毒除草剂　92
五、微生物除草剂的作用机制　92
六、微生物除草剂存在的问题和措施　96
第六节　产抗生素微生物的发酵生产　97
一、农用抗生素的类别　98
二、产抗生素微生物的筛选过程　98
三、产杀虫抗生素链霉菌的选育和发酵生产　99
四、产杀菌抗生素链霉菌的选育和发酵生产　103
第五章　分子检测技术在植物保护上的应用　105
**节　蛋白质检测技术　106
一、酶联免疫吸附测定　106
二、免疫印迹法　110
第二节　核酸分子杂交检测技术　111
一、原理　111
二、核酸分子杂交中的探针　111
三、核酸分子的杂交方法　115
四、影响核酸分子杂交的因素　121
第三节　PCR技术　121
一、PCR的原理　122
二、PCR反应中的主要成分　122
三、PCR反应参数　126
四、PCR扩增产物的检测　128
五、PCR操作过程　129
六、PCR的特点　130
七、PCR的类型　130
第四节　实时荧光PCR技术　134
一、实时荧光PCR技术的原理　135
二、实时荧光PCR技术的种类　135
三、实时荧光PCR技术的特点　138
第五节　DNA分子标记　138
一、**代分子标记　139
二、第二代分子标记　141
三、第三代分子标记　142
第六节　生物芯片技术　142
一、工作原理　143
二、生物芯片的分类　146
第七节　其他检验技术　148
一、连接酶链反应　148
二、依赖核酸序列扩增法　148
三、转录依赖的扩增系统　149
四、Qβ复制酶反应　149
五、环介导等温扩增法　149
六、重组酶聚合酶扩增技术　150
第八节　分子检测技术在有害生物鉴定中的应用　150
一、分子检测技术在植物病害诊断中的应用　150
二、分子检测技术在昆虫系统学研究中的应用　153
第六章　高通量测序技术在植物保护上的应用　155
**节　高通量测序技术发展历史　155
一、**代测序技术　155
二、第二代测序技术　157
三、第三代测序技术　158
第二节　高通量测序数据分析基本概念　160
一、几种高通量测序常用的应用场景　161
二、测序read及序列格式　162
三、其他常见的数据格式　164
四、其他相关专业术语　169
第三节　常见应用及生物信息分析流程　171
一、de novo基因组测序及分析　171
二、转录组测序及分析　178
第四节　高通量测序在植物病毒检测中的应用与实例分析　181
一、样品制备　181
二、文库构建　181
三、数据分析流程　182
主要参考文献　184

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植保生物技术(第二版) 节选

**章|植物保护与生物技术植物保护学科是研究植物有害生物的分类鉴定、生物学特性及其发生消长规律，并对其进行预测、预报和综合治理，以保证植物健康生长的一门科学。它的任务主要是控制各种农林作物和野生植物上的病、虫、草、鼠害，确保农业生产、林业生产及生态环境安全。现代植物保护学科的总趋势是朝着微观、宏观两个方向发展，在宏观指导下进行微观研究，并将微观资料进行宏观分析和处理，不断发展病虫治理新理论和新技术。在宏观方面，应用生态学和系统工程学的原理和方法建立农业生态系统中病、虫、草、鼠害监控决策体系；在微观方面，以分子生物学和基因工程的理论与技术为基础对病虫灾变机制进行研究和分析，并为决策提供依据。21世纪植物保护学科的发展必将为建立有利于提高农业的综合生产能力、有利于保护生物多样性、有利于控制环境污染和节约能源的植物保护技术提供理论知识和技能，并通过农业生态系统的有效调控，提高农作物生物灾害控制工作的系统性、综合性、科学性和可持续性，为农业的可持续发展和生态环境的保护提供保障。生物技术是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产所需产品或达到某种目的的技术方式。生物技术是对微生物、动植物等多个领域的深入研究，利用新兴技术对物质原料进行加工，从而为社会服务提供产品。生物技术是20世纪70年代初在分子生物学、细胞生物学等学科的基础上发展起来的一门综合性的科学技术，主要包括转基因育种技术（基因工程）、组织培养技术（细胞工程）、微生物发酵技术（发酵工程）等。现代生物技术以分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学、遗传学、生理学和系统生物学等学科为支撑，结合了化学、化工、计算机和微电子等学科，从而形成了一门多学科互相渗透的综合性学科。植保生物技术是以上这两门学科交叉而形成的一门新学科。 **节植物保护学科的发现对生命科学的影响 *先发现的植物病毒-烟草花叶病毒（Tobaccomosaicvirus，TMV）后来成为了生命科学研究的模式工具。此外，植物病理学家还发现了可转移到植物基因组中，随同植物DNA—同复制和表达的转移DNA（T-DNA）和五大激素之一的赤霉素。一、发现烟草花叶病毒——病毒域的首*成员 1898年，荷兰代尔夫特理工大学的微生物学教授贝叶林克（Beijerinck）报告了烟草花叶病的病原是一种可通过细菌过滤器的传染性“活”液，能在活体内“繁殖”，因而不是毒素，也不同于小型微生物，是一类全新的分子生物，从而改写了生物的定义，并实质上促进了病毒学的诞生。1993年在苏格兰召开了一次国际病毒学大会，正式将1898年定为病毒学诞生年。在此之前，曾有其他研究者也做了大量工作，其中以迈尔（Mayer）和伊万诺夫斯基（Ivanovski）的研究*为有名。（一）迈尔发现烟草花叶病有传染性 19世纪末，烟草在荷兰己大面积种植，但烟草的生产受到花叶病的严重阻碍，甚至有些土地因为花叶病而不能继续种烟草。迈尔是荷兰瓦格宁根农业试验站站长，他首先分析了病株和健株的化学组成，分析了病株周围的土壤和线虫及光、温、肥，尝试了鉴定病原，结果排除了营养因素、动物因素和环境因素。后来，他将患有花叶病的烟草植株的压榨液用毛细管吸取后接种到室外生长的无病烟草植株的叶和茎上，几周后观察到后者发病，从而首次证明了烟草花叶病有传染性。1886年他发表了研究结果，将此病命名为“烟草花叶病”，并详细描述了症状。接下来，迈尔尝试遵循科赫法则来鉴定病原。科赫法则有4条：一是只要有某种疾病发生就必有某种微生物存在；二是能从生病的生物体分离到这种微生物并得到纯培养物；三是用分离纯化的微生物接种到同种生物的无病个体上能重现疾病的症状；四是从接种后生病的生物体再次分离到同种微生物。当时，要证明一种疾病的病原，这4条都必须满足。虽然迈尔成功地从研磨液中分离和培养了微生物，但分离到的微生物没有一个在接种健株后可重现病害症状。他又试着用大量的己知细菌和动物粪便、变质奶酪、腐败的豆类来接种，结果无一成功。对他来说，病原只剩两个可能：一是酶；二是某种微生物。他觉得病原是酶的说法是荒谬的，因为酶不能自我复制。然后他用双层滤纸将病株研磨液过滤，再接种到健株上，发现过滤液可传病，排除了真菌因素。而过滤液经多次过滤得到的“清液”不能传病，因此他认为病原是一种细菌。尽管迈尔对病原做出的结论是错误的，但他的名字应该留在病毒这一分子生命发现史的丰碑上，因为他发现了烟草花叶病有传染性。迈尔活到了1942年，这使他有机会看到了病毒学现代理论发展，包括1935年斯坦尼（Staney）对烟草花叶病毒的提纯。迈尔的发现及他研究病原的方法给后来伊万诺夫斯基和贝叶林克的研究以启示。（二）伊万诺夫斯基发现烟草花叶病的病原可通过细菌过滤器伊万诺夫斯基是俄罗斯植物病理学家，他于1892年在圣彼得堡向俄罗斯科学院提交了简短报告，对迈尔的烟草花叶病病原可通过双层滤纸的发现表示怀疑。他用张伯伦（Chamberland）氏滤菌器（可*终阻止细菌的过滤器）做了大量试验，得到的结果让他惊讶不己一过滤液始终可以传病。他一开始怀疑是不是过滤器有问题，通过对过滤器进行检查，发现过滤器没有问题，排除了细菌病原。于是他得出了烟草花叶病是由细菌分泌的毒素引起或者是由一种可通过细菌过滤器的细菌引起的结论。他说：“根据当今流行的观点，对我来说，假设细菌分泌且溶解在滤液中的毒素引起花叶病，是*简单不过的解释。但是还可以有一种同等可接受的解释，即烟草植株上的细菌透过了细菌过滤器的孔口，即使每次试验我都检查了过滤器，并确认过滤器没有漏洞和缺口”。伊万诺夫斯基于1903年发表了关于烟草花叶病的*终报告，详细报告了对病组织细胞中发现的两类内含体的显微镜观察，以及在培养病原的尝试上所做的大量无效劳动。尽管贝叶林克己经在1898年发表了病原病毒说的论文，但受当时盛行的巴斯德细菌病原说影响，伊万诺夫斯基的*终结论是烟草花叶病的病原是一种不可培养的细菌，十分遗憾，他与病毒的发现失之交臂。（三）贝叶林克发现烟草花叶病的病原为传染性“活”液并命名为“病毒” 在迈尔研究烟草花叶病毒时，贝叶林克也在荷兰瓦格宁根工作。1885年迈尔给贝叶林克看了他的试验结果，但贝叶林克在寻找引致花叶病的微生物方面也无能为力。贝叶林克接着转向研究土壤细菌，1887年发现了根瘤细菌，接着他又继续研究烟草花叶病，他试着改用烧结石过滤器来过滤，结果过滤液仍有传染性；他试着寻找其中的微生物，不仅做了好氧菌的分离，也做了厌氧菌的分离，结果表明过滤液是无菌的；他又用一滴病株榨取液接种健株，再取接种后发病的植株榨取液接种新的健株，经多次循环后，发现这一滴病株榨取液可传染无数植株。由此他猜想病原在病株中自制了它自己，是一种传染性“活”液。为了证明病原不是一种细菌，他做了一个琼脂扩散试验，让病株榨取液在较高浓度的琼脂胶平板上扩散，结果致病因子在10天内扩散了至少2mm，说明病原不是细菌，而是一种液体或是可溶性的物质。他还发现病原在3个月的试验中很稳定，提取物的致病力既没有降低，也没有增加，进一步证明了其不是细菌；病原在叶组织干燥后仍然是活的，侵染强度不减；提取液加热到90°C可使病原失活。1898年，贝叶林克发表了著名的题为“Ueber ein contagium vivum fluidum als Ursache der Fleckenkrankheit der Tabaksblatter”（“Concerning a Contagium Vivum Fluidum as a Cause of the Spot Disease of Tobacco Leaves”）的论文，在这篇论文中，他将病原称为“virus”（病毒）。病毒学由此诞生。二、发现马铃薯纺锤形块茎类病毒——类病毒域的首*成员 1971年美国植物病理学家迪纳（Diener）报告，将患有马铃薯纺锤形块茎病的植株通过多种化学方法提纯，发现了一种比病毒还小的病原生物，这种病原生物没有蛋白质外壳，仅含有一个分子量很小的环状RNA。迪纳将其称为类病毒（viroid）。从此宣告了一种新分子生物的诞生。 1971年前盛行的科学教义是一种没有蛋白质的生物是不可能自发自制的，即便有宿主细胞的帮助。科学家还相信侵染所需的*小分子量是100万，一个像马铃薯纺锤形块茎类病毒（PSTV）那样小的实体（分子量为130000）不可能侵染任何生物，即使是马铃薯。不过，这个科学教义对迪纳没有什么影响，他还是非常认真地证明了类病毒确实存在，为此他付出了整整6年的艰辛劳动。 *早研究马铃薯纺锤形块茎病的是美国植物病理学家雷默（Raymer），20世纪60年代早期，他在位于美国马里兰州贝尔茨维尔（Beltsville）的美国农业研究局（ARS）马铃薯病害研究室工作，并启动了发现类病毒的研究计划。在研究中他遇到了一个难题，马铃薯纺锤形块茎病在马铃薯中要过几年才显示症状，许多试验的结果出来得很慢。后来，雷默和他的同事植物病理学家穆里尔（Muriel）发现这种未知的病原容易在番茄中传染，只要2周时间番茄植株就会明显矮化。于是，他们改用番茄作为生物测定和繁殖寄主，方便提取马铃薯纺锤形块茎病的病原。有了这种方法，就可很快得到大量的病叶，可以用提纯病毒的高速离心法提取病原。但是用这种方法得到的病原很少使健株发病，显然该病原不是一种典型的病毒。带着困惑，雷默来到了迪纳的办公室，并从1965年开始合作。一年后，他们基本认定此病是由一种病毒造成。然后他们试用了ARS化学家发明的一种不同的离心方式，即密度梯度离心，这种方法证明该病原小且轻。因此迪纳认为病原不可能是一种传统的病毒核蛋白，更有可能是一种游离核酸。迪纳和雷默接着做了酶化学试验，用RNA酶处理番茄病叶的提取液，去除RNA，结果发现处理液不能像酶处理前那样侵染健康番茄，而用DNA酶和蛋白酶处理则不影响侵染番茄的能力。结果表明病原是一种RNA，不含蛋白质。 1966年，就在类病毒即将发现的这个关键时刻，雷默离开实验室到一家私人企业工作。迪纳又花了5年时间分离病原并研究其特征，核实他做过的试验，填补漏洞，准备应对怀疑论者的挑战。1971年，迪纳正式在《病毒学》（Virology）上发表了他的研究结果，题目为“Potato spindle tuber‘virus’.IV.A replicating，low molecular weight RNA”，文中将病原称为“viroid”（类病毒）。他的理论的确遇到了阻力，阻力主要是来自不熟悉他先前所做工作的动物病毒学家和医学研究者，但他准备充分，证据极具说服力。大致在同一时间，另一个项目组在另一种病害的研究中报告了类似的发现。自此，类病毒的存在得到了公认。目前只在植物体内发现类病毒。第二节植物保护学科对生物技术的推动作用一、对转基因育种的推动作用（一）植物病原的核酸序列成为植物转化的载体 T-DNA的发现使人们联想到可利用其对植物进行转化。不过，用天然Ti质粒作载体有四大缺点：①分子量太大；②限制性酶切位点太多；③被转化的植物细胞生成肿瘤而不分化；④在大肠杆菌中不能复制，不便于操作。后来，有人试图将Ti质粒分解成两个质粒：一个是T-DNA区以外的部分，含有vir区和土壤杆菌内复制起点，是一个大质粒，约170kb；另一个是T-DNA区加上土壤杆菌内复制起点，是一个小质粒。将两个质粒单独或组合转化无质粒的土壤杆菌，结果只转入一个质粒的不能引发癌肿，而同时转入了两个质粒的菌系可引发癌肿。将小质粒上T-DNA区内的生长素合成酶基因、细胞分裂素合成酶基因及根癌碱合成酶基因去掉，保持了T-DNA的左边界和右边界，另外加上选择标记基因、供外来基因插入的多克隆位点和大肠杆菌复制起

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