《专业综合实验A-基因工程》教学大纲 (课程代码：030577 实验学时：48) 一、 实验教学目的 基因工程(Genetic Engineering)是指重组DNA技术或基因转移技术，是在遗传学和分子生物学 等课程的基础上而开设的专业课。本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，进行有关基因 工程基本原理、基本知识和基本技能的考察和训练，并了解基因工程的现代进展，为以后的工作打 下良好的基础。 二、实验基本要求 通过本课程的学习使学生掌握植物基因工程的一些基本实验操作方法，掌握基因操作的基本技 术、基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体的构建及克隆载体系统的选择、原核与真核生物基因分 离与鉴定的基本方法、体外重组技术的操作方法等。具体操作过程将在指导教师和教学辅助人员的 指导下进行，在实验过程中，要求学生认真预习实验讲义，上课亲自动手操作，作好实验记录。每 一阶段的实验完成后要及时总结和分析实验结果，写出阶段性的实验报告，待所有实验完成后，对 实验结果要进行综合分析和总结，并按要求根据实验报告的格式撰写实验报告。培养端正的科研态 度和独立思考解决问题的能力。 三、学生应掌握的实验技术和基本技能 通过学习和实践，要求学生熟悉并掌握掌握植物基因工程的一些基本实验操作方法，掌握基因 操作的基本技术、基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体的构建及克隆载体系统的选择、原核与真 核生物基因分离与鉴定的基本方法、体外重组技术的操作方法等基因工程实验操作技能，要求学生 初步具备进行基因工程研究的基本能力与素质，为以后从事科研、教学、生产和开发工作建立比较 牢固的基因工程实践技能。 四、实验项目、性质和学时分配 序号 实验项目名称 学时 性质 是否必修 1 从GenBank中获得目的基因序列及核苷酸序列分析 1 综合 必修 2 蛋白质结构与功能分析 1 综合 必修 3 基因组数据注释和功能分析 1 综合 必修 4 目的基因限制性酶切位点分析，PCR扩增引物、反 1 综合 必修 应体系和条件设计 工程菌的制备及质粒DNA的提取 4 综合 必修 6 目的基因的PCR扩增 4 综合 必修 7 限制性内切酶酶切目的基因 综合 必修 8 扩增DNA及酶切产物的琼脂糖凝胶电泳 2 综合 必修 9 农杆菌介导法获得转基因烟草植株 8 综合 必修 10 植物细胞工程实验室的设备和基本操作 2 操作 必修
《专业综合实验 AI-基因工程》教学大纲 （课程代码：030577 实验学时：48） 一、实验教学目的 基因工程（Genetic Engineering）是指重组 DNA 技术或基因转移技术，是在遗传学和分子生物学 等课程的基础上而开设的专业课。本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，进行有关基因 工程基本原理、基本知识和基本技能的考察和训练，并了解基因工程的现代进展，为以后的工作打 下良好的基础。 二、实验基本要求 通过本课程的学习使学生掌握植物基因工程的一些基本实验操作方法，掌握基因操作的基本技 术、基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体的构建及克隆载体系统的选择、原核与真核生物基因分 离与鉴定的基本方法、体外重组技术的操作方法等。具体操作过程将在指导教师和教学辅助人员的 指导下进行，在实验过程中，要求学生认真预习实验讲义，上课亲自动手操作，作好实验记录。每 一阶段的实验完成后要及时总结和分析实验结果，写出阶段性的实验报告，待所有实验完成后，对 实验结果要进行综合分析和总结，并按要求根据实验报告的格式撰写实验报告。培养端正的科研态 度和独立思考解决问题的能力。 三、学生应掌握的实验技术和基本技能 通过学习和实践，要求学生熟悉并掌握掌握植物基因工程的一些基本实验操作方法，掌握基因 操作的基本技术、基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体的构建及克隆载体系统的选择、原核与真 核生物基因分离与鉴定的基本方法、体外重组技术的操作方法等基因工程实验操作技能，要求学生 初步具备进行基因工程研究的基本能力与素质，为以后从事科研、教学、生产和开发工作建立比较 牢固的基因工程实践技能。 四、实验项目、性质和学时分配 序号 实验项目名称 学时 性质 是否必修 1 从 GenBank 中获得目的基因序列及核苷酸序列分析 1 综合 必修 2 蛋白质结构与功能分析 1 综合 必修 3 基因组数据注释和功能分析 1 综合 必修 4 目的基因限制性酶切位点分析，PCR 扩增引物、反 应体系和条件设计 1 综合 必修 5 工程菌的制备及质粒 DNA 的提取 4 综合 必修 6 目的基因的 PCR 扩增 4 综合 必修 7 限制性内切酶酶切目的基因 2 综合 必修 8 扩增 DNA 及酶切产物的琼脂糖凝胶电泳 2 综合 必修 9 农杆菌介导法获得转基因烟草植株 8 综合 必修 10 植物细胞工程实验室的设备和基本操作 2 操作 必修
11 培养基母液和培养基的配制 2 验证 必修 12 植物茎尖培养快速繁殖技术 4 操作 必修 13 花药培养及花粉发育时期的鉴定 4 操作 必修 14 悬浮细胞培养 6 综合 必修 15 原生质体的制备及培养 6 综合 必修 合计 48 五、实验内容与教学要求 实验一、从GenBank中获得目的基因序列及核苷酸序列分析 (一)实验目的 学习从GenBank(网址：www.ncbi.nih.gov/Genbank/)中获得目的基因序列的方法。 (二)实验内容 (1)打开网址www.ncbi.nih.gov/Genbank//:(2)查询基因。 (三)实验仪器与材料 计算机、网络资源。 (四)实验的要点与教学建议 掌握从GenBank中获得目的基因序列的方法。 实验二、蛋白质结构与功能分析 (一)实验目的 利用PredictProtein、InterProScan、ProtScale、TMHM和SWISS-MODEL等网站对实验一获得 的基因的蛋白质进行结构和功能分析，掌握分析蛋白质结构和功能的方法。 (二)实验内容 分别打开PredictProtein、InterProScan、ProtScale、TMMM和SWISS-MODEL等网站，提交氨 基酸序列进行蛋白质结构和功能分析。 (三)实验仪器与材料 计算机、网络资源。 (四)实验的要点与教学建议 掌握PredictProtein、InterProScan、ProtScale、TMHM和SWISS-MODEL等网站的使用方法。 实验三、基因组数据注释和功能分析 (一)实验目的 从物种的分子特性出发，了解物种之间的生物系统发生的关系；通过序列同源性的比较了解基 因的进化以及生物系统发生的内在规律： (二)实验内容 利用ClustalW,/ClustalX对实验一获得目的基因及其同源性较高的其它物种该基因进行多序列 比对和分子进化遗传分析，绘制亲缘树。 (三)实验仪器与材料
11 培养基母液和培养基的配制 2 验证 必修 12 植物茎尖培养快速繁殖技术 4 操作 必修 13 花药培养及花粉发育时期的鉴定 4 操作 必修 14 悬浮细胞培养 6 综合 必修 15 原生质体的制备及培养 6 综合 必修 合计 48 五、实验内容与教学要求 实验一、从 GenBank 中获得目的基因序列及核苷酸序列分析 （一）实验目的 学习从 GenBank（网址：www.ncbi.nih.gov/Genbank/）中获得目的基因序列的方法。 （二）实验内容 （1）打开网址 www.ncbi.nih.gov/Genbank/；（2）查询基因。 （三）实验仪器与材料 计算机、网络资源。 （四）实验的要点与教学建议 掌握从 GenBank 中获得目的基因序列的方法。 实验二、蛋白质结构与功能分析 （一）实验目的 利用 PredictProtein、InterProScan、ProtScale、TMHMM 和 SWISS-MODEL 等网站对实验一获得 的基因的蛋白质进行结构和功能分析，掌握分析蛋白质结构和功能的方法。 （二）实验内容 分别打开 PredictProtein、InterProScan、ProtScale、TMHMM 和 SWISS-MODEL 等网站，提交氨 基酸序列进行蛋白质结构和功能分析。 （三）实验仪器与材料 计算机、网络资源。 （四）实验的要点与教学建议 掌握 PredictProtein、InterProScan、ProtScale、TMHMM 和 SWISS-MODEL 等网站的使用方法。 实验三、基因组数据注释和功能分析 （一）实验目的 从物种的分子特性出发，了解物种之间的生物系统发生的关系；通过序列同源性的比较了解基 因的进化以及生物系统发生的内在规律； （二）实验内容 利用 ClustalW/ClustalX 对实验一获得目的基因及其同源性较高的其它物种该基因进行多序列 比对和分子进化遗传分析，绘制亲缘树。 （三）实验仪器与材料
计算机、网络资源。 (四)实验的要点与教学建议 掌握ClustalW/ClustalX进行多序列比对和分子进化遗传分析，绘制亲缘树。 实验四、目的基因限制性酶切位点分析，PC℉扩增引物、反应体系和条件设计 (一)实验目的 通过本实验学习限制性核酸内切酶位点分析、PC℉扩增特异引物设计及PCR反应体系和条件的 方法技术。 (二)实验内容 利用DNAClub软件分析实验一所得的目的基因的酶切位点、设计一对扩增该基因的特异引物， PCR扩增反应体系和反应条件。 (三)实验仪器与材料 计算机、网络资源。 (四)实验的要点与教学建议 掌握DNAClub软件使用方法。 实验五、工程菌的制备及质粒DNM的提取 (一)实验目的 熟悉农杆菌的培养特征，掌握其培养方法：掌握提取质粒DA的方法和检测方法。 (二)实验内容 (1)工程菌的制备：(2)质粒DNA的提取。 （三)实验仪器与材料 含有PBI121-35-SPt载体的农杆菌LBA4404保存菌种，卡那霉素(Kan),酵母提取物，蛋白胨， 氯化钠，摇床，超净工作台，试管，恒温培养箱、恒温摇床、超净工作台、高压蒸汽灭菌锅、台式 高速离心机、台式小型振荡器、EP管(1.5mL微量离心管)、加样器(20uL~lmL)、吸头。 (四)实验的要点与教学建议 掌握农杆菌培养方法及提取质粒DNA的方法。 实验六、目的基因的PCR扩增 (一)实验目的 掌握PCR的基本原理、PCR反应体系的配制和PCR反应程序的设置。 (二)实验内容 (1)配制PCR反应液：(2)设置PCR反应体系进行PCR反应：(3)琼脂糖凝胶电泳。 (三)实验仪器与材料 微量移液器、台式高速离心机、PC℉仪、电泳仪、电泳槽、紫外检测仪。 (四)实验的要点与教学建议 掌握PCR反应体系的配制和PCR反应程序的设置方法。 实验七、限制性内切酶酶切目的基因 (一)实验目的 学习和掌握进行DNA酶切的方法与操作技术
计算机、网络资源。 （四）实验的要点与教学建议 掌握 ClustalW/ClustalX 进行多序列比对和分子进化遗传分析，绘制亲缘树。 实验四、目的基因限制性酶切位点分析，PCR 扩增引物、反应体系和条件设计 （一） 实验目的 通过本实验学习限制性核酸内切酶位点分析、PCR 扩增特异引物设计及 PCR 反应体系和条件的 方法技术。 （二）实验内容 利用 DNAClub 软件分析实验一所得的目的基因的酶切位点、设计一对扩增该基因的特异引物， PCR 扩增反应体系和反应条件。 （三）实验仪器与材料 计算机、网络资源。 （四）实验的要点与教学建议 掌握 DNAClub 软件使用方法。 实验五、工程菌的制备及质粒 DNA 的提取 （一）实验目的 熟悉农杆菌的培养特征，掌握其培养方法；掌握提取质粒 DNA 的方法和检测方法。 （二）实验内容 （1）工程菌的制备；（2）质粒 DNA 的提取。 （三）实验仪器与材料 含有 PBI121-35-SPt 载体的农杆菌 LBA4404 保存菌种，卡那霉素（Kan），酵母提取物，蛋白胨， 氯化钠，摇床，超净工作台，试管，恒温培养箱、恒温摇床、超净工作台、高压蒸汽灭菌锅、台式 高速离心机、台式小型振荡器、EP 管(1.5mL 微量离心管)、加样器(20uL～lmL)、吸头。 （四）实验的要点与教学建议 掌握农杆菌培养方法及提取质粒 DNA 的方法。 实验六、目的基因的 PCR 扩增 （一）实验目的 掌握 PCR 的基本原理、PCR 反应体系的配制和 PCR 反应程序的设置。 （二）实验内容 （1）配制 PCR 反应液；（2）设置 PCR 反应体系进行 PCR 反应；（3）琼脂糖凝胶电泳。 （三）实验仪器与材料 微量移液器、台式高速离心机、PCR 仪、电泳仪、电泳槽、紫外检测仪。 （四）实验的要点与教学建议 掌握 PCR 反应体系的配制和 PCR 反应程序的设置方法。 实验七、限制性内切酶酶切目的基因 （一）实验目的 学习和掌握进行 DNA 酶切的方法与操作技术
(二)实验内容 (1)配制酶切反应液：(2)酶切：(3)琼脂糖凝胶电泳。 (三)实验仪器与材料 微量移液器、台式高速离心机、水浴锅、电泳仪、电泳槽、紫外检测仪。 (四)实验的要点与教学建议 掌握限制性内切酶酶切。 实验八、扩增DNA及酶切产物的琼脂糖凝胶电泳 (一)实验目的 通过本实验学习琼脂糖凝胶电泳检测DNA的方法和技术。 (二)实验内容 (1)制备琼脂糖凝胶：(2)加样：(3)电泳：(5)观察。 (三)实验仪器与材料 恒温培养箱，琼脂糖凝胶电泳系统，台式离心机，高压灭菌锅，紫外线透射仪，乙二胺四乙酸， 溴酚蓝，蔗糖，琼脂糖，溴化乙锭，DNA maker。 (四)实验的要点与教学建议 掌握琼脂糖凝胶电泳检测DNA的方法和技术。 实验九、农杆菌介导法获得转基因烟草植株 (一)实验目的 了解农杆菌介导法获得转基因植株的的基本原理，学习并掌握农杆菌介导法转基因的基本操作 技术。 (二)实验内容 (1)农杆菌的培养和菌液的制备：(2)侵染和共培养：(3)转化细胞的培养和植株再生：(4) 转基因植株的鉴定。 (三)实验仪器与材料 超净工作台、高压蒸汽灭菌锅、蒸馏水器、液氮罐、离心机、摇床、培养箱、光照培养箱、冰 箱、分光光度计、酸度计、天平、棉塞、牛皮纸、酒精灯、剪刀、镊子、解剖刀、试管、离心管、 培养皿、三角瓶、烧杯、移液管、量筒、细菌过滤器、微孔滤膜(0.45m和0.22μm)、注射器、滤 纸、Parafilm膜、烟草无菌试管苗，根癌农杆菌LBA4404,表达载体pBI121等。 (四)实验的要点与教学建议 掌握农杆菌介导法转基因的基本操作技术。 实验十、植物细胞工程实验室的设备和基本操作 (一)实验目的 了解植物细胞工程实验室一些常用仪器设备的使用，以及日常实验所要注意事项。 (二)实验任务 掌握细胞工程实验室常用仪器设备的使用。 (三)实验内容
（二） 实验内容 （1）配制酶切反应液；（2）酶切；（3）琼脂糖凝胶电泳。 （三）实验仪器与材料 微量移液器、台式高速离心机、水浴锅、电泳仪、电泳槽、紫外检测仪。 （四）实验的要点与教学建议 掌握限制性内切酶酶切。 实验八、扩增 DNA 及酶切产物的琼脂糖凝胶电泳 （一） 实验目的 通过本实验学习琼脂糖凝胶电泳检测 DNA 的方法和技术。 （二）实验内容 （1）制备琼脂糖凝胶；（2）加样；（3）电泳；（5）观察。 （三）实验仪器与材料 恒温培养箱，琼脂糖凝胶电泳系统，台式离心机，高压灭菌锅，紫外线透射仪，乙二胺四乙酸， 溴酚蓝，蔗糖，琼脂糖，溴化乙锭，DNA maker。 （四）实验的要点与教学建议 掌握琼脂糖凝胶电泳检测 DNA 的方法和技术。 实验九、农杆菌介导法获得转基因烟草植株 （一）实验目的 了解农杆菌介导法获得转基因植株的的基本原理，学习并掌握农杆菌介导法转基因的基本操作 技术。 （二）实验内容 （1）农杆菌的培养和菌液的制备；（2）侵染和共培养；（3）转化细胞的培养和植株再生；（4） 转基因植株的鉴定。 （三）实验仪器与材料 超净工作台、高压蒸汽灭菌锅、蒸馏水器、液氮罐、离心机、摇床、培养箱、光照培养箱、冰 箱、分光光度计、酸度计、天平、棉塞、牛皮纸、酒精灯、剪刀、镊子、解剖刀、试管、离心管、 培养皿、三角瓶、烧杯、移液管、量筒、细菌过滤器、微孔滤膜（0.45 µm 和 0.22 µm）、注射器、滤 纸、Parafilm 膜、烟草无菌试管苗，根癌农杆菌 LBA4404，表达载体 pBI121 等。 （四）实验的要点与教学建议 掌握农杆菌介导法转基因的基本操作技术。 实验十、植物细胞工程实验室的设备和基本操作 （一）实验目的 了解植物细胞工程实验室一些常用仪器设备的使用，以及日常实验所要注意事项。 （二）实验任务 掌握细胞工程实验室常用仪器设备的使用。 （三）实验内容
对各种常用实验仪器设备操作规则的讲解和试行操作。 (四)实验的要点与教学建议 按要求操作各类实验仪器，作到操作规范、正确，使用仪器得当。 实验十一、培养基母液和培养基的配制 (一)实验目的 1.了解植物外植体离体培养所需各种营养成分及激素种类。 2初步掌握培养基母液配制方法。 (二)实验任务 学习掌握培养基配制方法与灭菌操作。 (三)实验内容 配制培养基母液并配制MS培养基。 (四)实验的要点与教学建议 培养基母液以及培养基的配制操作正确，各培养基成分比例正确，能独立正确的完成实验。 实验十二、植物茎尖培养快速紫殖技术 (一)实验目的 了解生物脱病毒最有效的方法茎尖培养过程。了解生物脱病毒最有效的方法茎尖培养过程。 (二)实验任务 初步掌握茎尖剥离技术，以及快速大量繁殖体系。 (三)实验内容 1.新鲜材料野外取材。 2新鲜材料的消毒处理，解剖镜下剥离茎尖。 3茎尖接种。 (四)实验的要点与教学建议 能成功剥离植物组织茎尖，并进行成功的繁殖。 实验十三、花药培养及花粉发育时期的鉴定 (一)实验目的 掌握植物花药培养的基本原理及操作要领。 (二)实验任务 成功培养花药并观察花药的不同发育时期。 (三)实验内容
对各种常用实验仪器设备操作规则的讲解和试行操作。 （四）实验的要点与教学建议 按要求操作各类实验仪器，作到操作规范、正确，使用仪器得当。 实验十一、培养基母液和培养基的配制 （一）实验目的 1.了解植物外植体离体培养所需各种营养成分及激素种类。 2.初步掌握培养基母液配制方法。 （二）实验任务 学习掌握培养基配制方法与灭菌操作。 （三）实验内容 配制培养基母液并配制 MS 培养基。 （四）实验的要点与教学建议 培养基母液以及培养基的配制操作正确，各培养基成分比例正确，能独立正确的完成实验。 实验十二、植物茎尖培养快速繁殖技术 （一）实验目的 了解生物脱病毒最有效的方法茎尖培养过程。了解生物脱病毒最有效的方法茎尖培养过程。 （二）实验任务 初步掌握茎尖剥离技术，以及快速大量繁殖体系。 （三）实验内容 1.新鲜材料野外取材。 2.新鲜材料的消毒处理，解剖镜下剥离茎尖。 3.茎尖接种。 （四）实验的要点与教学建议 能成功剥离植物组织茎尖，并进行成功的繁殖。 实验十三、花药培养及花粉发育时期的鉴定 （一）实验目的 掌握植物花药培养的基本原理及操作要领。 （二）实验任务 成功培养花药并观察花药的不同发育时期。 （三）实验内容
1.花药培养预处理、消毒及在超净工作台上接种。 2.新鲜花粉粒取材及临时制片，在显微镜下观察花粉粒各发育时期的特征，进行鉴定。 (四)实验的要点与教学建议 花药的预处理以及消毒符合操作规范，且能正确鉴定花粉粒发育的不同时期。 实验十四、悬浮细胞培养 (一)实验目的 1.了解液体培养建立细胞悬浮培养系的过程。 2.了解植物悬浮细胞培养的目的意义及实验方法。 (二)实验任务 掌握培养细胞的计数方法。 (三)实验内容 1.液体培养基的配制及分装。 2.愈伤组织的处理和接种 (四)实验的要点与教学建议 能正确建立细胞悬浮培养系，并正确记数悬浮培养的细胞。 实验十五、原生质体的制备及培养 (一)实验目的 掌握植物原生质体酶解去壁分离和培养的基本方法，并对培养的结果进行初步观察。 (二)实验任务 了解植物原生质体培养的目的意义及培养技术。 (三)实验内容 1.叶肉原生质体的分离和培养。 2.愈伤组织原生质体的分离和培养。 (四)实验的要点与教学建议 成功制备并培养原生质体。 六、实验教学考试、考核办法和评分标准 根据学生的实验预习、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果，进行综合评定，给出实验成 绩。实验成绩由两部分组成：实验操作60%和实验报告40%。实验成绩占本课程总成绩10%，对实 验成绩者不合格者，本课程综合评定不予通过。 实验评价指标体系包括：(1)实验操作的熟练程度：(2)实验报告的格式是否规范：(3)实验 结果是否正确：(4)实验结果的分析是否合理
1．花药培养预处理、消毒及在超净工作台上接种。 2．新鲜花粉粒取材及临时制片，在显微镜下观察花粉粒各发育时期的特征，进行鉴定。 （四）实验的要点与教学建议 花药的预处理以及消毒符合操作规范，且能正确鉴定花粉粒发育的不同时期。 实验十四、悬浮细胞培养 （一）实验目的 1.了解液体培养建立细胞悬浮培养系的过程。 2.了解植物悬浮细胞培养的目的意义及实验方法。 （二）实验任务 掌握培养细胞的计数方法。 （三）实验内容 1．液体培养基的配制及分装。 2．愈伤组织的处理和接种 （四）实验的要点与教学建议 能正确建立细胞悬浮培养系，并正确记数悬浮培养的细胞。 实验十五、原生质体的制备及培养 （一）实验目的 掌握植物原生质体酶解去壁分离和培养的基本方法，并对培养的结果进行初步观察。 （二）实验任务 了解植物原生质体培养的目的意义及培养技术。 （三）实验内容 1．叶肉原生质体的分离和培养。 2．愈伤组织原生质体的分离和培养。 （四）实验的要点与教学建议 成功制备并培养原生质体。 六、实验教学考试、考核办法和评分标准 根据学生的实验预习、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果，进行综合评定，给出实验成 绩。实验成绩由两部分组成：实验操作 60%和实验报告 40%。实验成绩占本课程总成绩 10%，对实 验成绩者不合格者，本课程综合评定不予通过。 实验评价指标体系包括：（1）实验操作的熟练程度；（2）实验报告的格式是否规范；（3）实验 结果是否正确；（4）实验结果的分析是否合理
