高等植物基因工程課件

1、高等植物基因工程1第十七章第十七章 植物植物基因工程基因工程高等植物基因工程2第十七章第十七章 高等植物基因工程三、 高等植物的基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)二、 高等植物基因工程的基本概念一、 高等植物的遺傳學(xué)特征四、 高等植物的基因表達(dá)系統(tǒng)五、 利用植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究基因的表達(dá)調(diào)控六、 利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)功能蛋白和工業(yè)原料七、 植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良中的應(yīng)用高等植物基因工程3一、一、 高等植物的遺傳學(xué)特征高等植物的遺傳學(xué)特征2. .遺傳操作的簡(jiǎn)易性遺傳操作的簡(jiǎn)易性3. .整株植物的再生性整株植物的再生性4. .染色體的多倍體性染色體的多倍體性1. 植物的基本特征植物的基本特征高等植物基因工程41、植物

2、的基本特征植物的基本特征植 物低 等 植 物高 等 植 物無(wú)根、莖、葉等分化器官合子不經(jīng)胚直接發(fā)育為個(gè)體藻類 地衣含根、莖、葉、花、果分化器官合子經(jīng)胚再發(fā)育為個(gè)體苔蘚門 蕨類門 裸子門 被子門高等植物基因工程52、遺傳操作的簡(jiǎn)易性遺傳操作的簡(jiǎn)易性 大多數(shù)高等植物具有自我授精的遺傳特征，通常能產(chǎn)生大量的后代；而且借助于如風(fēng)、重力、昆蟲傳播等自然條件，授精范圍廣、速度快、效率高。因此，即便是頻率極低的基因突變和重組事件，其遺傳后果也易被觀察。 高等植物基因工程63、整株植物的再生性整株植物的再生性 植物損傷后，會(huì)在傷口長(zhǎng)出一塊軟組織，稱為愈傷組織。如果將一小片鮮嫩的愈傷組織取下，放在含有合適營(yíng)養(yǎng)和

3、植物生長(zhǎng)激素的組織培養(yǎng)基中，則這些細(xì)胞便會(huì)持續(xù)生長(zhǎng)并分裂成懸浮液。將這些細(xì)胞涂在特定的固體培養(yǎng)基上，就會(huì)長(zhǎng)成新的幼芽，并且這些愈傷組織重新分化成為葉、根、莖，最終成為整株開花植物。 愈傷組織的細(xì)胞分化取決于植物生長(zhǎng)素（Auxins）和分裂素（Cytokinins）的相對(duì)濃度。生長(zhǎng)素與分裂素之比高，則根部發(fā)育；生長(zhǎng)素與分裂素之比低，則莖部發(fā)育。 高等植物基因工程73、整株植物的再生性整株植物的再生性 植物細(xì)胞通常不能有效地吸收外源DNA，因?yàn)樗鼈兙哂欣w維素構(gòu)成的細(xì)胞壁?？捎美w維素酶處理植物細(xì)胞壁，形成原生質(zhì)體，待吸收DNA分子后，經(jīng)過(guò)再生，再通過(guò)愈傷組織形成培育出整株植物。這項(xiàng)技術(shù)有一定的局限性

4、，即大多數(shù)單子葉農(nóng)作物（如谷類作物）很難從原生質(zhì)再生出完整細(xì)胞。 高等植物基因工程84、染色體的多倍體性染色體的多倍體性 很多高等植物擁有比人類更大的基因組，并以多倍體的形式存在。大約三分之二的禾本科植物呈多倍體型，其染色體數(shù)目范圍從24至144不等。這種多倍體植物在組織培養(yǎng)過(guò)程中呈現(xiàn)出較高的遺傳不穩(wěn)定性，導(dǎo)致體細(xì)胞變異。高等植物基因工程9二、二、 高等植物基因工程的基本概念高等植物基因工程的基本概念第十七章第十七章 高等植物基因工程高等植物基因工程高等植物細(xì)胞基因表達(dá)技術(shù)高等植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因植株植物工程細(xì)胞農(nóng)作物遺傳性狀改良蛋白多肽物質(zhì)大規(guī)模生產(chǎn)小分子化合物大規(guī)模生產(chǎn)高等植物基因工程10

5、高等植物基因工程的發(fā)展歷程高等植物基因工程的發(fā)展歷程1983 年 美國(guó)和比利時(shí)科學(xué)家首次將外源基因?qū)霟煵莺秃}卜 1994 年 世界上第一種耐儲(chǔ)藏的番茄在美國(guó)批準(zhǔn)上市 1995 年 轉(zhuǎn)基因的抗蟲、抗除草劑的玉米和棉花在美國(guó)投入生產(chǎn)2000 年 美國(guó)轉(zhuǎn)基因大豆的種植面積首次超過(guò)普通大豆迄今為止 世界上共批準(zhǔn)了12種作物、6大類性狀的48個(gè)轉(zhuǎn)基因品種進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，其中包括水稻、玉米、馬鈴薯、小麥、黑麥、紅薯、大豆、豌豆、棉花、向日葵、油菜、亞麻、甜菜、甘草、卷心菜、番茄、生菜、胡蘿卜、黃瓜、蘆筍、苜蓿、草莓、木瓜、獼猴桃、越橘、茄子、梨、蘋果、葡萄等。高等植物基因工程11三、三、 高等植物的基

6、因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)高等植物的基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)第十七章第十七章 高等植物基因工程1、Ti 質(zhì)粒介導(dǎo)的整合轉(zhuǎn)化程序質(zhì)粒介導(dǎo)的整合轉(zhuǎn)化程序2、植物病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染程序、植物病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染程序3、植物細(xì)胞的直接轉(zhuǎn)化程序、植物細(xì)胞的直接轉(zhuǎn)化程序4、植物原生質(zhì)體的再生程序、植物原生質(zhì)體的再生程序高等植物基因工程121、Ti 質(zhì)粒介導(dǎo)的整合轉(zhuǎn)化程序質(zhì)粒介導(dǎo)的整合轉(zhuǎn)化程序 幾乎所有的雙子葉植物尤其是豆科類植物的根部常常會(huì)形成根瘤，這是由于植物根部被一種革蘭氏陰性土壤桿菌農(nóng)桿根瘤菌（A.tumefaciens）感染所致，其致瘤特性是由該菌細(xì)胞內(nèi)的野生型質(zhì)粒 Ti（Tumor-inducing）介導(dǎo)的。 Ti 質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)與功能

7、質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)與功能高等植物基因工程13Ti 質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)與功能質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)與功能LBRBAuxiniaa Miaa H( tms )Cytokininipt Z( tmr )Opine( tmt )Opine代 謝 區(qū)復(fù) 制 起 始 區(qū)Vir區(qū)Ti plasmidTi 質(zhì)粒的圖譜質(zhì)粒的圖譜區(qū)代謝區(qū)復(fù)制起始區(qū)整個(gè)質(zhì)粒整個(gè)質(zhì)粒 160 - 240 kb其中其中 T-DNA 12 - 24 kbtms 的編碼產(chǎn)物負(fù)責(zé)：的編碼產(chǎn)物負(fù)責(zé)： 合成吲哚乙酸合成吲哚乙酸t(yī)mr 的編碼產(chǎn)物負(fù)責(zé)：的編碼產(chǎn)物負(fù)責(zé)： 合成植物分裂素合成植物分裂素tmt 的編碼產(chǎn)物負(fù)責(zé)：的編碼產(chǎn)物負(fù)責(zé)： 合成氨基酸衍生物合成氨基酸衍生物 冠

8、癭堿冠癭堿T-DNA高等植物基因工程14Ti 質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)與功能質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)與功能Ti 質(zhì)粒致瘤的分子機(jī)制質(zhì)粒致瘤的分子機(jī)制損傷的植物根部會(huì)分泌出乙酰損傷的植物根部會(huì)分泌出乙酰丁香酸和羥基乙酰丁香酸，它丁香酸和羥基乙酰丁香酸，它們能誘導(dǎo)們能誘導(dǎo)TiTi質(zhì)粒上的質(zhì)粒上的virvir基因以基因以及根瘤菌染色體上的一個(gè)操縱及根瘤菌染色體上的一個(gè)操縱子表達(dá)。子表達(dá)。virvir基因產(chǎn)物將基因產(chǎn)物將TiTi質(zhì)粒質(zhì)粒上的上的T-DNAT-DNA單鏈切下，而根瘤菌單鏈切下，而根瘤菌染色體上的操縱子表達(dá)產(chǎn)物則染色體上的操縱子表達(dá)產(chǎn)物則與單鏈與單鏈T-DNAT-DNA結(jié)合形成復(fù)合物，結(jié)合形成復(fù)合物，后者轉(zhuǎn)化植物根部

9、細(xì)胞。后者轉(zhuǎn)化植物根部細(xì)胞。植物根部乙酰丁香酸羥基乙酰丁香酸植物細(xì)胞Ti 質(zhì)粒單鏈 T-DNA根瘤菌細(xì)胞高等植物基因工程15Ti 質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)與功能質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)與功能T-DNA的染色體整合機(jī)制的染色體整合機(jī)制表達(dá)特異性核酸內(nèi)切酶單鏈T-DNA整合在植物的基因組上在LB和RB的第三和第四個(gè)堿基之間切開LBRBOpineVirTi plasmidT-DNAT-DNALBRB高等植物基因工程16T-DNA的染色體整合機(jī)制的染色體整合機(jī)制Ti 質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)與功能質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)與功能高等植物基因工程17Ti 質(zhì)粒的改造質(zhì)粒的改造除去除去T-DNA上的生長(zhǎng)素（上的生長(zhǎng)素（tms）和分裂素（和分裂素（tmr）生物合成

10、基因，因生物合成基因，因?yàn)榇罅康纳L(zhǎng)素和分裂素會(huì)抑止細(xì)胞再生長(zhǎng)為整株植物；為大量的生長(zhǎng)素和分裂素會(huì)抑止細(xì)胞再生長(zhǎng)為整株植物； 除去除去T-DNA上的有機(jī)堿生物合成基因（上的有機(jī)堿生物合成基因（tmt）；）；因?yàn)橛袡C(jī)堿的合成因?yàn)橛袡C(jī)堿的合成大量消耗精氨酸和谷氨酸，影響植物細(xì)胞的生長(zhǎng)；大量消耗精氨酸和谷氨酸，影響植物細(xì)胞的生長(zhǎng)；安裝大腸桿菌復(fù)制子，使其能在大腸桿菌中復(fù)制，以利于克隆操作；安裝大腸桿菌復(fù)制子，使其能在大腸桿菌中復(fù)制，以利于克隆操作；安裝植物細(xì)胞的篩選標(biāo)記，如安裝植物細(xì)胞的篩選標(biāo)記，如 neor 基因，使用植物基因的啟動(dòng)子基因，使用植物基因的啟動(dòng)子和和polyA化信號(hào)序列；化信號(hào)序列；

11、安裝多聚人工接頭以利于外源基因的克隆。安裝多聚人工接頭以利于外源基因的克隆。除去除去 Ti 質(zhì)粒上的其它非必需序列，最大限度地縮短載體的長(zhǎng)度；質(zhì)粒上的其它非必需序列，最大限度地縮短載體的長(zhǎng)度；高等植物基因工程18共整合轉(zhuǎn)化程序共整合轉(zhuǎn)化程序大腸桿菌質(zhì)粒大腸桿菌篩選標(biāo)記農(nóng)桿菌篩選標(biāo)記多克隆位點(diǎn)重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌農(nóng)桿菌細(xì)菌接合T-DNA區(qū)同源整合農(nóng)桿菌感染植物根部細(xì)胞T-DNA區(qū)整合在植物細(xì)胞基因組上高等植物基因工程19二元整合轉(zhuǎn)化程序二元整合轉(zhuǎn)化程序LBRBT-DNA外源基因植物細(xì)胞篩選標(biāo)記 Kmr大腸桿菌-農(nóng)桿菌穿梭質(zhì)粒大腸桿菌篩選標(biāo)記農(nóng)桿菌篩選標(biāo)記農(nóng)桿菌ori大腸桿菌ori將外源基因克隆在

12、大將外源基因克隆在大腸桿菌腸桿菌- -農(nóng)桿菌穿梭質(zhì)農(nóng)桿菌穿梭質(zhì)粒的粒的T-DNA區(qū)內(nèi)；區(qū)內(nèi)；重組質(zhì)粒直接轉(zhuǎn)化農(nóng)重組質(zhì)粒直接轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌株，該菌株攜帶桿菌株，該菌株攜帶只含只含vir區(qū)不含區(qū)不含T-DNA區(qū)的區(qū)的Ti輔助質(zhì)粒；輔助質(zhì)粒；以上述重組農(nóng)桿菌感以上述重組農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞。染植物細(xì)胞。高等植物基因工程202、植物病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染程序、植物病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染程序 隨著植物病毒分子生物學(xué)及遺傳學(xué)研究的不斷深入，用病毒基因隨著植物病毒分子生物學(xué)及遺傳學(xué)研究的不斷深入，用病毒基因組作為載體轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞日益受到人們的重視，因?yàn)椴《据d體能將外組作為載體轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞日益受到人們的重視，因?yàn)椴《据d體能將外源基

13、因?qū)胫参锏乃薪M織和細(xì)胞中，而且不受單子葉或雙子葉的限源基因?qū)胫参锏乃薪M織和細(xì)胞中，而且不受單子葉或雙子葉的限制。制。 在大約在大約300種特征清楚的植物病毒中，單鏈種特征清楚的植物病毒中，單鏈RNA病毒約占病毒約占91% %，雙，雙鏈鏈RNA病毒、雙鏈病毒、雙鏈DNA病毒、單鏈病毒、單鏈DNA病毒各占病毒各占3%。利用植物病毒。利用植物病毒載體轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞大致有以下兩種戰(zhàn)略：載體轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞大致有以下兩種戰(zhàn)略： 高等植物基因工程212、植物病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染程序、植物病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染程序 以雙鏈以雙鏈DNA病毒花椰菜花斑病毒（病毒花椰菜花斑病毒（CaMV）基因組作為載體，去基因組作為載體，去

14、除有關(guān)的致病性基因，換上外源基因，體外包裝成有感染力的病毒顆除有關(guān)的致病性基因，換上外源基因，體外包裝成有感染力的病毒顆粒，轉(zhuǎn)染植物細(xì)胞原生質(zhì)體，并由此再生成整株植物。粒，轉(zhuǎn)染植物細(xì)胞原生質(zhì)體，并由此再生成整株植物。 (1). 轉(zhuǎn)染植物細(xì)胞原生質(zhì)體轉(zhuǎn)染植物細(xì)胞原生質(zhì)體高等植物基因工程22植物病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染程序植物病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染程序 植物雙生病毒（植物雙生病毒（Geminiviruses）為一單鏈為一單鏈DNA病毒，成熟的雙病毒，成熟的雙生病毒呈雙顆粒狀，每一個(gè)顆粒中含有一條不同的生病毒呈雙顆粒狀，每一個(gè)顆粒中含有一條不同的DNA單鏈。其中單鏈。其中A鏈能單獨(dú)在植物細(xì)胞中復(fù)制，并含有一部分病毒包

15、衣蛋白基因；鏈能單獨(dú)在植物細(xì)胞中復(fù)制，并含有一部分病毒包衣蛋白基因；B鏈鏈編碼另一部分包衣蛋白基因及感染性基因。編碼另一部分包衣蛋白基因及感染性基因。A、B兩條鏈必須同處于兩條鏈必須同處于一個(gè)植物細(xì)胞中，方能形成有感染力的病毒。雙生病毒具有廣泛的宿一個(gè)植物細(xì)胞中，方能形成有感染力的病毒。雙生病毒具有廣泛的宿主細(xì)胞范圍，因此是一種很有潛力的植物病毒載體。主細(xì)胞范圍，因此是一種很有潛力的植物病毒載體。 (2)轉(zhuǎn)染植物組織轉(zhuǎn)染植物組織高等植物基因工程23(2)轉(zhuǎn)染植物組織轉(zhuǎn)染植物組織雙生病毒家族雙生病毒家族成員蕃茄金花成員蕃茄金花葉病毒葉病毒（TGMV）克隆表達(dá)載體克隆表達(dá)載體的構(gòu)建程序的構(gòu)建程序

16、TGMV A 鏈TGMV dsDNA體外復(fù)制用目的基因和標(biāo)記基因取代病毒包衣基因克隆穿梭質(zhì)粒農(nóng)桿菌篩選標(biāo)記大腸桿菌篩選標(biāo)記轉(zhuǎn)化攜帶輔助質(zhì)粒的農(nóng)桿菌染色體上已整合了病毒B鏈基因的植物莖組織注射重組病毒感染其他植物組織并表達(dá)目的基因高等植物基因工程243、植物細(xì)胞的直接轉(zhuǎn)化程序、植物細(xì)胞的直接轉(zhuǎn)化程序（1）槍擊法）槍擊法 將待轉(zhuǎn)化的將待轉(zhuǎn)化的DNA沉淀在細(xì)小金屬珠的表面，用特制沉淀在細(xì)小金屬珠的表面，用特制槍將金屬珠直接打入植物細(xì)胞，槍的威力為槍將金屬珠直接打入植物細(xì)胞，槍的威力為430 m / s，植物細(xì)胞通常是胚胎細(xì)胞、玉米籽、葉子等，但進(jìn)去的植物細(xì)胞通常是胚胎細(xì)胞、玉米籽、葉子等，但進(jìn)去的D

17、NA片段整合效率極低。片段整合效率極低。 高等植物基因工程25（2）電擊法）電擊法 將高濃度的質(zhì)粒將高濃度的質(zhì)粒DNA加入到植物細(xì)胞的原生質(zhì)體懸加入到植物細(xì)胞的原生質(zhì)體懸浮液中，混合物在浮液中，混合物在 200 - 600 V / cm 的電場(chǎng)中處理若干的電場(chǎng)中處理若干秒鐘，然后將原生質(zhì)體在組織培養(yǎng)基中生長(zhǎng)秒鐘，然后將原生質(zhì)體在組織培養(yǎng)基中生長(zhǎng) 1 - 2 周，再周，再生出整株植物。生出整株植物。 高等植物基因工程26（3）融合法）融合法 將外源將外源DNA與特殊的疏水性高分子化合物混合，在水中這與特殊的疏水性高分子化合物混合，在水中這些疏水性化合物分子形成球狀的些疏水性化合物分子形成球狀的脂

18、質(zhì)體脂質(zhì)體，后者與植物細(xì)胞原生質(zhì)，后者與植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合，篩選融合子，再生植物細(xì)胞壁。體融合，篩選融合子，再生植物細(xì)胞壁。 所有涉及到植物原生質(zhì)體的基因轉(zhuǎn)化方法均存在一個(gè)難題，所有涉及到植物原生質(zhì)體的基因轉(zhuǎn)化方法均存在一個(gè)難題，即：原生質(zhì)體很難再生出整株植物。即：原生質(zhì)體很難再生出整株植物。 高等植物基因工程27（4）花粉管導(dǎo)入法）花粉管導(dǎo)入法 將外源將外源DNA沿著花粉管經(jīng)過(guò)珠心進(jìn)入尚未形成正常細(xì)胞壁的卵、沿著花粉管經(jīng)過(guò)珠心進(jìn)入尚未形成正常細(xì)胞壁的卵、合子或早期胚胎細(xì)胞中，從而實(shí)現(xiàn)基因的轉(zhuǎn)移。這一方法是我國(guó)科學(xué)合子或早期胚胎細(xì)胞中，從而實(shí)現(xiàn)基因的轉(zhuǎn)移。這一方法是我國(guó)科學(xué)家周光宇首先提出設(shè)

19、計(jì)的，目前已應(yīng)用于水稻、小麥、棉花、大豆、家周光宇首先提出設(shè)計(jì)的，目前已應(yīng)用于水稻、小麥、棉花、大豆、花生、蔬菜等作物的轉(zhuǎn)基因研究。花生、蔬菜等作物的轉(zhuǎn)基因研究。 花粉管導(dǎo)入法的特點(diǎn)是直接、簡(jiǎn)便。它的受體材料為植株整體，花粉管導(dǎo)入法的特點(diǎn)是直接、簡(jiǎn)便。它的受體材料為植株整體，省略了細(xì)胞組織培養(yǎng)的誘導(dǎo)和傳代過(guò)程，排除了植株再生的障礙，特省略了細(xì)胞組織培養(yǎng)的誘導(dǎo)和傳代過(guò)程，排除了植株再生的障礙，特別適合于難以建立有效再生系統(tǒng)的植物。由于轉(zhuǎn)化的是完整植株的卵別適合于難以建立有效再生系統(tǒng)的植物。由于轉(zhuǎn)化的是完整植株的卵細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞，導(dǎo)入的細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞，導(dǎo)入的DNA分子整合效

20、率較高。分子整合效率較高。高等植物基因工程284、植物原生質(zhì)體的再生程序、植物原生質(zhì)體的再生程序 原生質(zhì)體的再生效率在植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)中至關(guān)重要。標(biāo)準(zhǔn)的高等原生質(zhì)體的再生效率在植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)中至關(guān)重要。標(biāo)準(zhǔn)的高等植物原生質(zhì)體制備和再生程序是：將植物嫩葉、幼芽或愈傷組織切成植物原生質(zhì)體制備和再生程序是：將植物嫩葉、幼芽或愈傷組織切成碎片，浸入含有纖維素酶的緩沖液中保溫；懸浮物離心除細(xì)胞碎片；碎片，浸入含有纖維素酶的緩沖液中保溫；懸浮物離心除細(xì)胞碎片；將原生體懸浮液滴在無(wú)菌濾紙片上，并置于含有普通植物細(xì)胞（即所將原生體懸浮液滴在無(wú)菌濾紙片上，并置于含有普通植物細(xì)胞（即所謂的謂的滋養(yǎng)細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞）的固

21、體再生培養(yǎng)基的表面，使原生質(zhì)體與）的固體再生培養(yǎng)基的表面，使原生質(zhì)體與滋養(yǎng)細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞不不直接接觸，但可吸收由直接接觸，但可吸收由滋養(yǎng)細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞分泌擴(kuò)散出來(lái)的植物生長(zhǎng)因子及其它分泌擴(kuò)散出來(lái)的植物生長(zhǎng)因子及其它化合物；培養(yǎng)化合物；培養(yǎng)2-3周后，將濾紙上的植物細(xì)胞蔟轉(zhuǎn)移至含有高濃度分周后，將濾紙上的植物細(xì)胞蔟轉(zhuǎn)移至含有高濃度分裂素和低濃度生長(zhǎng)素的固體培養(yǎng)基上繼續(xù)培育裂素和低濃度生長(zhǎng)素的固體培養(yǎng)基上繼續(xù)培育2-4周，濾紙片上便長(zhǎng)周，濾紙片上便長(zhǎng)出嫩芽；將嫩芽置入含有低濃度生長(zhǎng)素而無(wú)分裂素的固體培養(yǎng)基上，出嫩芽；將嫩芽置入含有低濃度生長(zhǎng)素而無(wú)分裂素的固體培養(yǎng)基上，使其根部發(fā)育；大約使其根部發(fā)育；大

22、約3周后再將之移植在土壤中，長(zhǎng)成整株植物。周后再將之移植在土壤中，長(zhǎng)成整株植物。 高等植物基因工程294、植物原生質(zhì)體的再生程序、植物原生質(zhì)體的再生程序高等植物基因工程30四、四、 高等植物的基因表達(dá)系統(tǒng)高等植物的基因表達(dá)系統(tǒng)第十七章第十七章 高等植物基因工程 植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)已成為研究和改良植物遺傳資源的強(qiáng)有力工具，植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)已成為研究和改良植物遺傳資源的強(qiáng)有力工具，其中其中啟動(dòng)子啟動(dòng)子是決定基因表達(dá)部位、時(shí)間、強(qiáng)度的主要調(diào)控元件。花椰是決定基因表達(dá)部位、時(shí)間、強(qiáng)度的主要調(diào)控元件?；ㄒ嘶ò卟《静嘶ò卟《綜aMV的的35S啟動(dòng)子啟動(dòng)子能在許多植物物種中的幾乎所有發(fā)育能在許多植物物種中的幾乎

23、所有發(fā)育階段及所有組織中高效表達(dá)，它已經(jīng)被廣泛用于構(gòu)建轉(zhuǎn)基因植株。階段及所有組織中高效表達(dá)，它已經(jīng)被廣泛用于構(gòu)建轉(zhuǎn)基因植株。 在高等植物基因工程中，外源基因的在高等植物基因工程中，外源基因的時(shí)空特異性表達(dá)時(shí)空特異性表達(dá)具有重要意具有重要意義，因?yàn)楹芏嗤庠椿虻谋磉_(dá)產(chǎn)物對(duì)植物早期的生長(zhǎng)和發(fā)育有影響，義，因?yàn)楹芏嗤庠椿虻谋磉_(dá)產(chǎn)物對(duì)植物早期的生長(zhǎng)和發(fā)育有影響，甚至?xí)滤乐仓辍Ｉ踔習(xí)滤乐仓辍?高等植物基因工程31四、四、 高等植物的基因表達(dá)系統(tǒng)高等植物的基因表達(dá)系統(tǒng)第十七章第十七章 高等植物基因工程外源基因的四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的乙醇誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的乙醇誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因

24、的地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的類固醇誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的類固醇誘導(dǎo)系統(tǒng)高等植物基因工程321. 外源基因的四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)Tc-on型四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)型四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)CaMV 35S PPlant nos tTetRE.coli tetR四環(huán)素阻遏蛋白基因表達(dá)盒四環(huán)素阻遏蛋白基因表達(dá)盒CaMV 35S PPlant nos tb b-葡糖醛酸糖苷酶報(bào)告基因葡糖醛酸糖苷酶報(bào)告基因 GUS四環(huán)素誘導(dǎo)型報(bào)告基因表達(dá)盒四環(huán)素誘導(dǎo)型報(bào)告基因表達(dá)盒tet高等植物基因工程331. 外源基因的四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)Tc-on型四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)型四環(huán)素誘導(dǎo)

25、系統(tǒng)TetRCaMV 35S PPlant nos tb b-葡糖醛酸糖苷酶報(bào)告基因葡糖醛酸糖苷酶報(bào)告基因 GUStetCaMV 35S PPlant nos tb b-葡糖醛酸糖苷酶報(bào)告基因葡糖醛酸糖苷酶報(bào)告基因 GUStet顯色反應(yīng)顯色反應(yīng)四環(huán)素四環(huán)素高等植物基因工程341. 外源基因的四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)Tc-off型四環(huán)素阻遏系統(tǒng)型四環(huán)素阻遏系統(tǒng)CaMV 35S PPlant nos ttTA融合蛋白融合蛋白tetRtTA激活因子表達(dá)盒激活因子表達(dá)盒CaMV 35S PPlant nos t熒光蛋白編碼基因熒光蛋白編碼基因 GFP四環(huán)素阻遏型報(bào)告基因表達(dá)盒四環(huán)素阻遏型

26、報(bào)告基因表達(dá)盒tetVP16高等植物基因工程351. 外源基因的四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的四環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)Tc-off型四環(huán)素阻遏系統(tǒng)型四環(huán)素阻遏系統(tǒng)CaMV 35S PPlant nos t熒光蛋白編碼基因熒光蛋白編碼基因 GFPtetCaMV 35S PPlant nos t熒光蛋白編碼基因熒光蛋白編碼基因 GFPtet四環(huán)素四環(huán)素高等植物基因工程362. 外源基因的乙醇誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的乙醇誘導(dǎo)系統(tǒng)CaMV 35S PPlant nos tAlcR巢曲霉菌巢曲霉菌 alcR轉(zhuǎn)錄激活因子表達(dá)盒轉(zhuǎn)錄激活因子表達(dá)盒CaMV 35S PPlant nos t氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶基因酶基因

27、CAT乙醇誘導(dǎo)型報(bào)告基因表達(dá)盒乙醇誘導(dǎo)型報(bào)告基因表達(dá)盒alcA 啟動(dòng)子控制區(qū)啟動(dòng)子控制區(qū)alcA 巢曲霉菌乙醇降解酶編碼基因巢曲霉菌乙醇降解酶編碼基因 高等植物基因工程372. 外源基因的乙醇誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的乙醇誘導(dǎo)系統(tǒng)CaMV 35S PPlant nos tAlcR巢曲霉菌巢曲霉菌 alcR轉(zhuǎn)錄激活因子表達(dá)盒轉(zhuǎn)錄激活因子表達(dá)盒CaMV 35S PPlant nos t氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶基因酶基因 CAT乙醇誘導(dǎo)型報(bào)告基因表達(dá)盒乙醇誘導(dǎo)型報(bào)告基因表達(dá)盒乙醇乙醇氯霉素抗性氯霉素抗性高等植物基因工程383. 外源基因的地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)CaMV 35S PP

28、lant nos ttTA融合蛋白融合蛋白Yeast Gal4tTA激活因子表達(dá)盒激活因子表達(dá)盒Plant PPlant nos t熒光蛋白編碼基因熒光蛋白編碼基因 GFP地塞米松誘導(dǎo)型報(bào)告基因表達(dá)盒地塞米松誘導(dǎo)型報(bào)告基因表達(dá)盒Gal4 結(jié)合區(qū)結(jié)合區(qū)VP16地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)Rat GR酵母轉(zhuǎn)錄因子酵母轉(zhuǎn)錄因子Gal4大鼠激素受體蛋白大鼠激素受體蛋白單純皰疹病毒轉(zhuǎn)錄激活因子單純皰疹病毒轉(zhuǎn)錄激活因子高等植物基因工程393. 外源基因的地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)CaMV 35S PPlant nos ttTA融合蛋白融合蛋白Yeast Gal4VP16地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)

29、地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)Rat GRPlant PPlant nos t熒光蛋白編碼基因熒光蛋白編碼基因 GFPGal4 結(jié)合區(qū)結(jié)合區(qū)地塞米松地塞米松高等植物基因工程403. 外源基因的地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的地塞米松誘導(dǎo)系統(tǒng)35S PpAcos tVP16地塞米松誘導(dǎo)型四環(huán)素抑制型系統(tǒng)地塞米松誘導(dǎo)型四環(huán)素抑制型系統(tǒng)GRtetR NLSpA35S tGUS35S Ptet顯色反應(yīng)顯色反應(yīng)tetR tet 結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白NLS 核定位信號(hào)序列核定位信號(hào)序列GR 激素受體蛋白激素受體蛋白VP16 轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄激活因子GUS b b-葡糖醛酸糖苷酶報(bào)告基因葡糖醛酸糖苷酶報(bào)告基因 四環(huán)素四環(huán)素地塞米松

30、地塞米松高等植物基因工程414. 外源基因的類固醇誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的類固醇誘導(dǎo)系統(tǒng)PG10-90E9 thER雌激素誘導(dǎo)型的外源基因表達(dá)系統(tǒng)雌激素誘導(dǎo)型的外源基因表達(dá)系統(tǒng)lexA VP16nos thptMCSlexA 細(xì)菌細(xì)菌 lexA 基因的基因的 DNA 結(jié)合區(qū)結(jié)合區(qū)VP16 病毒轉(zhuǎn)錄激活因子編碼區(qū)病毒轉(zhuǎn)錄激活因子編碼區(qū)MCS 外源基因多克隆位點(diǎn)外源基因多克隆位點(diǎn)hER 人雌激素受體編碼區(qū)人雌激素受體編碼區(qū)hpt 潮霉素抗性基因潮霉素抗性基因 雌激素雌激素PNOSlexA O - 35S P3A tXVE轉(zhuǎn)錄激活因子表達(dá)盒轉(zhuǎn)錄激活因子表達(dá)盒潮霉素標(biāo)記基因表達(dá)盒潮霉素標(biāo)記基因表達(dá)盒外源基因

31、表達(dá)盒外源基因表達(dá)盒l(wèi)exA O LexA蛋白結(jié)合位點(diǎn)蛋白結(jié)合位點(diǎn)高等植物基因工程424. 外源基因的類固醇誘導(dǎo)系統(tǒng)外源基因的類固醇誘導(dǎo)系統(tǒng)蛻皮激素誘導(dǎo)型的外源基因表達(dá)系統(tǒng)蛻皮激素誘導(dǎo)型的外源基因表達(dá)系統(tǒng)35S Pnos tHEcR LBDGR DBDGRactVP16GUS35S Pnos tGRE融合轉(zhuǎn)錄因子融合轉(zhuǎn)錄因子顯色反應(yīng)顯色反應(yīng)蛻皮激素蛻皮激素GRact 激素受體轉(zhuǎn)錄激活區(qū)激素受體轉(zhuǎn)錄激活區(qū)GR DBD 激素受體激素受體DNA結(jié)合區(qū)結(jié)合區(qū)HEcR LBD 昆蟲激昆蟲激素受體的配體結(jié)合區(qū)素受體的配體結(jié)合區(qū)高等植物基因工程43五、利用植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究基因的表達(dá)調(diào)控五、利用植物轉(zhuǎn)基因技

32、術(shù)研究基因的表達(dá)調(diào)控第十七章第十七章 高等植物基因工程1 1、利用報(bào)告基因展示高等植物基因表達(dá)與調(diào)控的信息譜、利用報(bào)告基因展示高等植物基因表達(dá)與調(diào)控的信息譜2 2、利用病毒載體探查植物基因重排、利用病毒載體探查植物基因重排3 3、利用轉(zhuǎn)座元件克隆植物基因、利用轉(zhuǎn)座元件克隆植物基因4 4、利用、利用T-DNA構(gòu)建植物遺傳突變株構(gòu)建植物遺傳突變株高等植物基因工程441 1、利用報(bào)告基因展示高等植物基因表達(dá)與調(diào)控的信息譜、利用報(bào)告基因展示高等植物基因表達(dá)與調(diào)控的信息譜TPb b-葡糖醛酸糖苷酶報(bào)告基因葡糖醛酸糖苷酶報(bào)告基因 GUS應(yīng)答調(diào)控元件應(yīng)答調(diào)控元件轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子鹵代葡萄糖醛苷酸鹵代葡

33、萄糖醛苷酸 X-gluc藍(lán)色化合物藍(lán)色化合物熒光素酶報(bào)告基因熒光素酶報(bào)告基因 GFP發(fā)射熒光發(fā)射熒光昆蟲熒光素昆蟲熒光素高等植物基因工程452 2、利用病毒載體探查植物基因重排、利用病毒載體探查植物基因重排植物基因組植物基因組報(bào)告基因報(bào)告基因oriApr病毒載體病毒載體高等植物基因工程463 3、利用轉(zhuǎn)座元件克隆植物基因、利用轉(zhuǎn)座元件克隆植物基因植物基因組植物基因組Ac克隆克隆以以Ac序列為探針雜交篩選序列為探針雜交篩選高等植物基因工程474 4、利用、利用T-DNA構(gòu)建植物遺傳突變株構(gòu)建植物遺傳突變株植物突變株基因組植物突變株基因組LB酶切酶切 連接連接 克隆克隆RBNTPIIpBR322卸

34、下克隆的植物基因片段卸下克隆的植物基因片段重組克隆重組克隆DNA植物突變基因的植物突變基因的DNA片段片段雜交野生型植物基因組雜交野生型植物基因組基因序列分析基因序列分析經(jīng)歷突變的野生型全長(zhǎng)基因經(jīng)歷突變的野生型全長(zhǎng)基因高等植物基因工程48六、利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)功能蛋白和工業(yè)原料六、利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)功能蛋白和工業(yè)原料第十七章第十七章 高等植物基因工程1、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白2、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)食品或飼料添加劑、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)食品或飼料添加劑3、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)工業(yè)原料、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)工業(yè)原料高等植物基因工程49六、利用轉(zhuǎn)基因

35、植物生產(chǎn)功能蛋白和工業(yè)原料六、利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)功能蛋白和工業(yè)原料第十七章第十七章 高等植物基因工程轉(zhuǎn)基因植物作為生物反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)如下：轉(zhuǎn)基因植物作為生物反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)如下：植物易于生長(zhǎng)，農(nóng)田管理成本相對(duì)低廉，操作技術(shù)要求也不高植物易于生長(zhǎng)，農(nóng)田管理成本相對(duì)低廉，操作技術(shù)要求也不高絕大多數(shù)植物的表達(dá)產(chǎn)物對(duì)人和牲畜無(wú)毒副作用，安全可靠絕大多數(shù)植物的表達(dá)產(chǎn)物對(duì)人和牲畜無(wú)毒副作用，安全可靠植物具有完整的真核表達(dá)修飾系統(tǒng)，利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)的重組蛋植物具有完整的真核表達(dá)修飾系統(tǒng)，利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)的重組蛋白藥物和疫苗在分子結(jié)構(gòu)和生物活性上，與人體來(lái)源的蛋白質(zhì)相似白藥物和疫苗在分子結(jié)構(gòu)和生物活性上，與人體

36、來(lái)源的蛋白質(zhì)相似高等植物基因工程501、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白 借助于根瘤農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，將小鼠抗體的輕鏈和重鏈編借助于根瘤農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，將小鼠抗體的輕鏈和重鏈編碼基因分別置于兩種煙草植物體內(nèi)表達(dá)，然后兩種重組植物品系進(jìn)行碼基因分別置于兩種煙草植物體內(nèi)表達(dá)，然后兩種重組植物品系進(jìn)行雜交，產(chǎn)生的子代植物能同時(shí)合成小鼠的輕鏈和重鏈兩種多肽。從這雜交，產(chǎn)生的子代植物能同時(shí)合成小鼠的輕鏈和重鏈兩種多肽。從這種轉(zhuǎn)基因煙草的葉子里可檢測(cè)到完整的抗體分子，含量為葉細(xì)胞蛋白種轉(zhuǎn)基因煙草的葉子里可檢測(cè)到完整的抗體分子，含量為葉細(xì)胞蛋白總量的總量的1.5%。實(shí)

37、驗(yàn)結(jié)果表明，植物細(xì)胞的蛋白分泌系統(tǒng)能夠有效識(shí)別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，植物細(xì)胞的蛋白分泌系統(tǒng)能夠有效識(shí)別小鼠抗體前體的信號(hào)肽序列。小鼠抗體前體的信號(hào)肽序列。 轉(zhuǎn)基因煙草表達(dá)小鼠抗體轉(zhuǎn)基因煙草表達(dá)小鼠抗體高等植物基因工程51轉(zhuǎn)基因煙草表達(dá)小鼠抗體轉(zhuǎn)基因煙草表達(dá)小鼠抗體高等植物基因工程521、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白 人葡萄糖腦苷脂酶（人葡萄糖腦苷脂酶（hGC）是治療高歇斯癥（是治療高歇斯癥（Gausher disease）遺傳病的特效藥，可能也稱得上當(dāng)今世界最昂貴的藥物。每生產(chǎn)一個(gè)遺傳病的特效藥，可能也稱得上當(dāng)今世界最昂貴的藥物。每生產(chǎn)一個(gè)劑量的劑量的hGC要消耗要

38、消耗 2000-8000 只人類胎盤，因此這種藥物一直供不應(yīng)只人類胎盤，因此這種藥物一直供不應(yīng)求。美國(guó)求。美國(guó)VPI研究機(jī)構(gòu)的專家將克隆的研究機(jī)構(gòu)的專家將克隆的hGC基因經(jīng)改造導(dǎo)入到煙草中，基因經(jīng)改造導(dǎo)入到煙草中，并獲得高效表達(dá)。在每克這種轉(zhuǎn)基因煙草的新鮮葉片中，并獲得高效表達(dá)。在每克這種轉(zhuǎn)基因煙草的新鮮葉片中，hGC的含量的含量竟高達(dá)竟高達(dá)1mg，也就是說(shuō)，從一株轉(zhuǎn)基因煙草中就能產(chǎn)生出傳統(tǒng)工藝需也就是說(shuō)，從一株轉(zhuǎn)基因煙草中就能產(chǎn)生出傳統(tǒng)工藝需要消耗數(shù)千只胎盤才能獲得的藥物。要消耗數(shù)千只胎盤才能獲得的藥物。轉(zhuǎn)基因煙草表達(dá)人轉(zhuǎn)基因煙草表達(dá)人葡萄糖腦苷脂酶葡萄糖腦苷脂酶 高等植物基因工程532、利

39、用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)食品或飼料添加劑、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)食品或飼料添加劑 果聚糖是果糖的多聚體，可被人體腸胃中的微生物發(fā)酵，刺激雙果聚糖是果糖的多聚體，可被人體腸胃中的微生物發(fā)酵，刺激雙歧桿菌生長(zhǎng)，釋放短鏈脂肪酸進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，保健價(jià)值高。歧桿菌生長(zhǎng)，釋放短鏈脂肪酸進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，保健價(jià)值高。3-6聚體的聚體的果聚糖有甜味，是低能量的助甜劑，有助于降低體重，因此國(guó)際上果果聚糖有甜味，是低能量的助甜劑，有助于降低體重，因此國(guó)際上果聚糖的銷售量很大。荷蘭科學(xué)家把聚糖的銷售量很大。荷蘭科學(xué)家把果糖基轉(zhuǎn)移酶基因果糖基轉(zhuǎn)移酶基因?qū)霟煵莺婉R鈴導(dǎo)入煙草和馬鈴薯中，在獲得的轉(zhuǎn)基因植株中，果聚糖含量占薯中，在

40、獲得的轉(zhuǎn)基因植株中，果聚糖含量占8%（干重）以上，具有（干重）以上，具有良好的開發(fā)前景。良好的開發(fā)前景。轉(zhuǎn)基因煙草和馬鈴薯生產(chǎn)果聚糖轉(zhuǎn)基因煙草和馬鈴薯生產(chǎn)果聚糖高等植物基因工程542、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)食品或飼料添加劑、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)食品或飼料添加劑 在許多植物的種子中，磷元素主要是以在許多植物的種子中，磷元素主要是以肌醇肌醇-6-磷酸磷酸（即植酸）的（即植酸）的形式存在。單胃動(dòng)物如豬和家禽幾乎不能利用這些磷元素，因此必須形式存在。單胃動(dòng)物如豬和家禽幾乎不能利用這些磷元素，因此必須在飼料中添加無(wú)機(jī)磷以滿足動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的需要。在飼料中添加植酸酶則在飼料中添加無(wú)機(jī)磷以滿足動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的需要。在

41、飼料中添加植酸酶則可以提高動(dòng)物對(duì)植酸磷元素的利用率，減少動(dòng)物糞便中磷酸鹽含量，可以提高動(dòng)物對(duì)植酸磷元素的利用率，減少動(dòng)物糞便中磷酸鹽含量，改善畜牧業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)磷酸鹽富集化污染的程度。荷蘭科學(xué)家從黑曲霉改善畜牧業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)磷酸鹽富集化污染的程度。荷蘭科學(xué)家從黑曲霉菌中克隆到菌中克隆到植酸酶基因植酸酶基因，并將之導(dǎo)入到煙草的種子中表達(dá)。在飼料中，并將之導(dǎo)入到煙草的種子中表達(dá)。在飼料中添加這種轉(zhuǎn)基因煙草的種子便可達(dá)到良好的效果。添加這種轉(zhuǎn)基因煙草的種子便可達(dá)到良好的效果。轉(zhuǎn)基因煙草生產(chǎn)植酸酶轉(zhuǎn)基因煙草生產(chǎn)植酸酶高等植物基因工程553、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)工業(yè)原料、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)工業(yè)原料 首批用

42、于大規(guī)模生產(chǎn)并取得巨大經(jīng)濟(jì)效益的非食用性轉(zhuǎn)基因植物首批用于大規(guī)模生產(chǎn)并取得巨大經(jīng)濟(jì)效益的非食用性轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品是工業(yè)用油，其中包括制造肥皂等去垢劑的十二碳產(chǎn)品是工業(yè)用油，其中包括制造肥皂等去垢劑的十二碳月桂酸月桂酸。油菜。油菜通常產(chǎn)生十八碳的不飽和脂肪酸，但只要在其體內(nèi)表達(dá)另一個(gè)特殊的通常產(chǎn)生十八碳的不飽和脂肪酸，但只要在其體內(nèi)表達(dá)另一個(gè)特殊的基因即可使轉(zhuǎn)基因油菜改為合成月桂酸，并可使其含量提高到基因即可使轉(zhuǎn)基因油菜改為合成月桂酸，并可使其含量提高到44%。此外，鑒于油菜植物易生長(zhǎng)且產(chǎn)量高的特點(diǎn)，人們還致力于用它來(lái)生此外，鑒于油菜植物易生長(zhǎng)且產(chǎn)量高的特點(diǎn)，人們還致力于用它來(lái)生產(chǎn)其它工業(yè)用油，如

43、可作潤(rùn)滑油和尼龍生產(chǎn)原料的產(chǎn)其它工業(yè)用油，如可作潤(rùn)滑油和尼龍生產(chǎn)原料的芥酸芥酸以及用于麥淇以及用于麥淇淋制作的淋制作的6-十八碳烯酸十八碳烯酸等。等。 轉(zhuǎn)基因油菜生產(chǎn)肉桂酸轉(zhuǎn)基因油菜生產(chǎn)肉桂酸高等植物基因工程563、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)工業(yè)原料、利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)工業(yè)原料 聚聚-b b-羥基烷酸羥基烷酸（PHAs）和和聚羥基丁酸聚羥基丁酸（PHB）兩種結(jié)構(gòu)相似的多兩種結(jié)構(gòu)相似的多聚體具有熱塑性好、可被微生物完全分解的特性，因此被認(rèn)為是最好聚體具有熱塑性好、可被微生物完全分解的特性，因此被認(rèn)為是最好的無(wú)污染性塑料原料。的無(wú)污染性塑料原料。轉(zhuǎn)基因擬南芥生產(chǎn)聚羥基丁酸轉(zhuǎn)基因擬南芥生產(chǎn)聚羥基丁酸

44、 將核細(xì)菌將核細(xì)菌真養(yǎng)產(chǎn)堿菌真養(yǎng)產(chǎn)堿菌的的PHB生物合成基因?qū)霐M南芥中，轉(zhuǎn)基因生物合成基因?qū)霐M南芥中，轉(zhuǎn)基因植物在整個(gè)生命周期中，植物在整個(gè)生命周期中，PHB的含量逐步增加，并達(dá)到每克濕重植物的含量逐步增加，并達(dá)到每克濕重植物產(chǎn)產(chǎn)10毫克毫克PHB的最大產(chǎn)量，大約相當(dāng)于細(xì)胞干重的的最大產(chǎn)量，大約相當(dāng)于細(xì)胞干重的14%。高等植物基因工程57七、七、 植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良中的應(yīng)用植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良中的應(yīng)用第十七章第十七章 高等植物基因工程1、控制果實(shí)成熟的轉(zhuǎn)基因植物、控制果實(shí)成熟的轉(zhuǎn)基因植物2、抗病蟲害的轉(zhuǎn)基因植物、抗病蟲害的轉(zhuǎn)基因植物3、抗除草劑的轉(zhuǎn)基因植物、抗除草劑的轉(zhuǎn)基

45、因植物6、改變花卉形狀和顏色的轉(zhuǎn)基因植物、改變花卉形狀和顏色的轉(zhuǎn)基因植物4、抗環(huán)境壓力的轉(zhuǎn)基因植物、抗環(huán)境壓力的轉(zhuǎn)基因植物5、產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因植物、產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因植物高等植物基因工程581、控制果實(shí)成熟的轉(zhuǎn)基因植物、控制果實(shí)成熟的轉(zhuǎn)基因植物 蔬菜和水果成熟后，其組織呼吸速度和乙烯合成速度普遍加快，蔬菜和水果成熟后，其組織呼吸速度和乙烯合成速度普遍加快，并迅速導(dǎo)致果實(shí)皺縮和腐爛?？刂剖卟怂?xì)胞中乙烯合成的速度，并迅速導(dǎo)致果實(shí)皺縮和腐爛?？刂剖卟怂?xì)胞中乙烯合成的速度，能有效延長(zhǎng)果實(shí)的成熟狀態(tài)及存放期，為長(zhǎng)途運(yùn)輸提供了有利條件，能有效延長(zhǎng)果實(shí)的成熟狀態(tài)及存放期，為長(zhǎng)途運(yùn)輸提供了有利條

46、件，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 植物細(xì)胞中的乙烯由植物細(xì)胞中的乙烯由S-腺苷甲硫氨酸經(jīng)腺苷甲硫氨酸經(jīng)氨基環(huán)丙烷羧酸合成酶氨基環(huán)丙烷羧酸合成酶ACC和和乙烯合成酶乙烯合成酶EFE催化裂解而成?？茖W(xué)家采用反義催化裂解而成?？茖W(xué)家采用反義RNA技術(shù)封閉技術(shù)封閉番茄細(xì)胞中上述兩個(gè)酶編碼基因的表達(dá)，由此構(gòu)建出的重組番茄的乙番茄細(xì)胞中上述兩個(gè)酶編碼基因的表達(dá)，由此構(gòu)建出的重組番茄的乙烯合成量分別僅為野生植物的烯合成量分別僅為野生植物的3%和和0.5%，明顯增長(zhǎng)了番茄的保存期。，明顯增長(zhǎng)了番茄的保存期。高等植物基因工程591、控制果實(shí)成熟的轉(zhuǎn)基因植物、控制果實(shí)成熟的轉(zhuǎn)基因植物植物體內(nèi)乙烯的生物

47、合成機(jī)制植物體內(nèi)乙烯的生物合成機(jī)制高等植物基因工程602、抗病蟲害的轉(zhuǎn)基因植物、抗病蟲害的轉(zhuǎn)基因植物 昆蟲對(duì)農(nóng)作物的危害極大，全世界每年因此損失數(shù)千億美元。目昆蟲對(duì)農(nóng)作物的危害極大，全世界每年因此損失數(shù)千億美元。目前對(duì)付昆蟲的主要武器仍是化學(xué)殺蟲劑，它不但嚴(yán)重污染環(huán)境，而且前對(duì)付昆蟲的主要武器仍是化學(xué)殺蟲劑，它不但嚴(yán)重污染環(huán)境，而且還誘使害蟲產(chǎn)生相應(yīng)的抗性。將抗蟲基因?qū)朕r(nóng)作物是植物基因工程還誘使害蟲產(chǎn)生相應(yīng)的抗性。將抗蟲基因?qū)朕r(nóng)作物是植物基因工程的得意之筆，能避免化學(xué)殺蟲劑所造成的許多負(fù)面影響。目前，抗蟲的得意之筆，能避免化學(xué)殺蟲劑所造成的許多負(fù)面影響。目前，抗蟲作物已占全球轉(zhuǎn)基因作物的作

48、物已占全球轉(zhuǎn)基因作物的22。用于構(gòu)建抗蟲害轉(zhuǎn)基因植物常見的。用于構(gòu)建抗蟲害轉(zhuǎn)基因植物常見的外源基因有蘇云金芽孢桿菌的外源基因有蘇云金芽孢桿菌的毒晶蛋白毒晶蛋白基因、基因、蛋白酶抑制劑蛋白酶抑制劑基因、基因、淀淀粉酶抑制劑粉酶抑制劑基因、基因、凝集素凝集素基因、基因、脂肪氧化酶脂肪氧化酶基因、基因、幾丁質(zhì)酶幾丁質(zhì)酶基因、基因、蝎蝎毒素毒素、蜘蛛毒素蜘蛛毒素基因等基因等40多個(gè)，其中毒晶蛋白基因、蛋白酶抑制劑基多個(gè)，其中毒晶蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因和凝集素基因應(yīng)用最為廣泛。因和凝集素基因應(yīng)用最為廣泛。 高等植物基因工程61細(xì)菌毒素蛋白編碼基因的植物轉(zhuǎn)基因程序細(xì)菌毒素蛋白編碼基因的植物轉(zhuǎn)基因程序高

49、等植物基因工程623、抗除草劑的轉(zhuǎn)基因植物、抗除草劑的轉(zhuǎn)基因植物 在大田里，盡管每年花費(fèi)上百億美元使用在大田里，盡管每年花費(fèi)上百億美元使用100多種化學(xué)除草劑，但多種化學(xué)除草劑，但雜草的生長(zhǎng)仍使農(nóng)作物減產(chǎn)雜草的生長(zhǎng)仍使農(nóng)作物減產(chǎn)10%。目前使用的除草劑特異性不強(qiáng)，或。目前使用的除草劑特異性不強(qiáng)，或多或少會(huì)影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的重組植多或少會(huì)影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的重組植物可望解決這一問(wèn)題，其戰(zhàn)略包括：物可望解決這一問(wèn)題，其戰(zhàn)略包括：抑制農(nóng)作物對(duì)除草劑的吸收抑制農(nóng)作物對(duì)除草劑的吸收高效表達(dá)農(nóng)作物體內(nèi)對(duì)除草劑敏感的靶蛋白高效表達(dá)農(nóng)作物體內(nèi)對(duì)除草劑敏感的

50、靶蛋白降低敏感性靶蛋白對(duì)除草劑分子的親和性降低敏感性靶蛋白對(duì)除草劑分子的親和性向農(nóng)作物體內(nèi)導(dǎo)入除草劑的代謝滅活能力向農(nóng)作物體內(nèi)導(dǎo)入除草劑的代謝滅活能力高等植物基因工程634、抗環(huán)境壓力的轉(zhuǎn)基因植物、抗環(huán)境壓力的轉(zhuǎn)基因植物 長(zhǎng)期的植物生理學(xué)研究結(jié)果表明，植物對(duì)鹽、堿、旱、寒、熱等長(zhǎng)期的植物生理學(xué)研究結(jié)果表明，植物對(duì)鹽、堿、旱、寒、熱等環(huán)境不利因素的自我調(diào)節(jié)能力很大程度上取決于細(xì)胞內(nèi)的滲透壓，提環(huán)境不利因素的自我調(diào)節(jié)能力很大程度上取決于細(xì)胞內(nèi)的滲透壓，提高滲透壓往往能改善植物對(duì)上述環(huán)境不利因素的耐性。為達(dá)到此目的高滲透壓往往能改善植物對(duì)上述環(huán)境不利因素的耐性。為達(dá)到此目的至少有兩種戰(zhàn)略可供選擇：一

51、是高效表達(dá)能提高植物胞內(nèi)滲透壓的同至少有兩種戰(zhàn)略可供選擇：一是高效表達(dá)能提高植物胞內(nèi)滲透壓的同源或異源蛋白；二是借助于蛋白質(zhì)工程技術(shù)改變植物細(xì)胞內(nèi)豐度較高源或異源蛋白；二是借助于蛋白質(zhì)工程技術(shù)改變植物細(xì)胞內(nèi)豐度較高的蛋白質(zhì)的氨基酸組成，如在不影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的前提下適當(dāng)?shù)牡鞍踪|(zhì)的氨基酸組成，如在不影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的前提下適當(dāng)提高脯氨酸殘基的含量等。提高脯氨酸殘基的含量等。 高等植物基因工程645、產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因植物、產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因植物 植物油大都是含有雙鍵的不飽和脂肪酸，故在室溫下呈液態(tài)。人植物油大都是含有雙鍵的不飽和脂肪酸，故在室溫下呈液態(tài)。人造黃油的制作是通過(guò)催化加氫使植物油熔點(diǎn)上升，這種工藝不但加工造黃油的制作是通過(guò)催化加氫使植物油熔點(diǎn)上升，這種工藝不但加工成本很高，而且還會(huì)導(dǎo)致順式雙鍵轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)健康不利的反式雙鍵。利成本很高，而且還會(huì)導(dǎo)致順式雙鍵轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)健康不利的反式雙鍵。利用反義用反義RNA技術(shù)，特異性滅活植物體內(nèi)技術(shù)，特異性滅活植物體內(nèi)硬脂酰硬脂酰-ACP脫飽和酶脫飽和酶的編碼基的編碼基因，即可提高轉(zhuǎn)基因油料作物中飽和脂肪酸的含量。因，即可提高轉(zhuǎn)基因油料作物中飽和脂肪酸的含量。 將不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為飽和脂肪酸將不飽和脂肪酸