《轉(zhuǎn)基因植物》ppt課件

1、轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物 班級： 生科0802班 姓名： 王亞林 學(xué)號： 2021114010236一、概念簡介一、概念簡介l轉(zhuǎn)基因植物transgenic plant) 是指將外源基因轉(zhuǎn)入到植物的細胞或組織中獲得的具有新的遺傳外形的植物。l轉(zhuǎn)基因技術(shù) 是指利用分子生物學(xué)技術(shù)，將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其它物種中，改造生物的遺傳物質(zhì)，使遺傳物質(zhì)得到改造的生物在性狀、營養(yǎng)和消費質(zhì)量等方面向人類需求的目的轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)消費、動物豢養(yǎng)和醫(yī)藥研討等諸多領(lǐng)域有著廣泛的運用前景。 二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的開展二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的開展 自從1983年第一株轉(zhuǎn)基因煙草獲得以來，至今已有120種植物轉(zhuǎn)基因獲得勝利。1996

2、年全球大面積種植，并不斷擴展。種植國家l先后有30多個國家同意了3000多例田間實驗，涉及的植物種類有40多種；l2000年有13個國家種植商品化轉(zhuǎn)基因植物；l2004年有17個國家種植商品化轉(zhuǎn)基因植物。l2004年l美國59%，阿根廷20%，加拿大6% 中國5%，歐洲很少l2004年3月英國同意大面積種植轉(zhuǎn)基因，但要求非常嚴厲。 l2005年德國經(jīng)過法案，嚴厲限制包括實驗室研討。轉(zhuǎn)基因作物種類主要為大豆、玉米、棉花和油菜等，以轉(zhuǎn)基因大豆面積最大。 First biotech plant product Flavr Savr tomato緣由現(xiàn)已不推行。我國轉(zhuǎn)基因作物研討與利用概略 我國是世界

3、上第一個商品化種植轉(zhuǎn)基因作物的國家。自行培育的雙價轉(zhuǎn)基因煙草的抗病蟲性到達60，產(chǎn)量比對照添加15，產(chǎn)值添加20，1992年每畝增收200元，遺憾的是由于市場的緣由現(xiàn)已不推行。到1999年我國已同意中試的轉(zhuǎn)基因作物有48項：包括水稻、小麥、玉米、番茄、白菜、番木瓜、甜瓜、花生、棉花、煙草、廣藿香等11種作物；主要目的性狀是抗蟲、抗病、耐鹽、抗凍、耐貯藏和抗衰老等。已同意環(huán)境釋放的有49個種類，涉及水稻、玉米、大豆、馬鈴薯、番茄、甜椒、線辣椒、棉花、楊樹、煙草等10種作物。由中國農(nóng)科院生物工程中心開發(fā)的Bt棉對棉鈴蟲有顯著的抗性。與對照相比減少農(nóng)藥用量80，并減少用工150個/hm2，以上兩者可

4、使每公頃節(jié)省1500元，Bt轉(zhuǎn)基因棉種深受棉農(nóng)的歡迎。三、受體資料的選擇三、受體資料的選擇l受體是指用于接受外源DNA的轉(zhuǎn)化資料。l良好的植物基因轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)應(yīng)滿足如下條件：l1、高效穩(wěn)定的再生才干；l2、受體資料要有較高的遺傳穩(wěn)定性；l3、外植體來源方便，如胚和其它器官等；l4、對挑選劑敏感；l5、轉(zhuǎn)化率高。常用的受體資料：常用的受體資料：l1.葉盤：從幼嫩新穎的植物葉片上用打孔器取下直徑約5mm的圓形葉片葉盤作為外源DNA的轉(zhuǎn)入受體。l2.原生質(zhì)體：無細胞壁易于接受外源基因，同時細胞壁再生后可以再生完好植株。l3.懸浮細胞：單個細胞易于操作，性狀穩(wěn)定。l4.愈傷組織：屬于分生細胞，易于接受

5、外源基因。l5.胚狀體：它來源于單細胞，嵌合景象不易發(fā)生。l6.活體：在植株上構(gòu)成新穎傷口，接種根癌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化載體，得到再生芽。l7.胚軸、莖尖、莖段等也可以作為轉(zhuǎn)化受體。四、植物轉(zhuǎn)基因的根本技術(shù)道路四、植物轉(zhuǎn)基因的根本技術(shù)道路l獲得目的基因，克隆到載體上擴增l受體細胞培育：如植物愈傷組織等l目的基因?qū)胧荏w細胞l培育轉(zhuǎn)化細胞l挑選、培植、鑒定制制備備抗抗蟲蟲轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基基因因植植物物分別毒素蛋白基因分別毒素蛋白基因?qū)⒍舅鼗虿迦氲綄⒍舅鼗虿迦氲絋i質(zhì)粒中質(zhì)粒中五、植物轉(zhuǎn)基因方法五、植物轉(zhuǎn)基因方法n1.農(nóng)桿菌介導(dǎo)法n農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)?？梢宰鳛檩d體。Ti質(zhì)粒上有兩個重要區(qū)域，一個是T-DNA區(qū)，這是可

6、以轉(zhuǎn)移并整合進植物受體的區(qū)段；另一個是Vir區(qū)，它編碼實現(xiàn)質(zhì)粒轉(zhuǎn)移所需的蛋白質(zhì)。將待轉(zhuǎn)化的外源基因先克隆在大腸桿菌質(zhì)粒上，然后將此質(zhì)粒轉(zhuǎn)入不會引起冠癭瘤的農(nóng)桿菌(這種菌的Ti質(zhì)粒已除去了T-DNA)，使外源基因經(jīng)過同源重組整合在Ti質(zhì)粒上；然后用帶有外源基因的這種農(nóng)桿菌去轉(zhuǎn)化植物細胞，將外源基因轉(zhuǎn)入植物細胞的基因組。 農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌: used extensively for genetic engineering of plants. 包含包含Ti質(zhì)粒質(zhì)粒 Tumor inducing plasmid (bacterial plasmid) T-DNA (Transferred-DNA), 可

7、以轉(zhuǎn)移進入可以轉(zhuǎn)移進入植物基因組植物基因組. Tumor induced by A. tumefaciensTi Plasmid 知農(nóng)桿菌附著到植物細胞后，只留在細胞間隙中。T-DNA首先在細菌中被加工、剪切、復(fù)制，然后轉(zhuǎn)入植物細胞。T-DNA regionRight borderLeft borderauxinvir genesori Ti質(zhì)粒的遺傳特性及類型質(zhì)粒的遺傳特性及類型lTi質(zhì)粒是根癌農(nóng)桿菌染色體外的遺傳物質(zhì)，為雙股共價閉合的環(huán)狀DNA分子，其分子量為95156106D, 約有200kb組成。l根據(jù)其誘導(dǎo)的植物冠癭瘤中所合成的冠癭堿種類不同，Ti質(zhì)?？梢员环殖伤姆N類型：l章魚堿型(

8、octopine)l胭脂堿型(nopaline)l農(nóng)桿堿型agropinel農(nóng)桿菌素堿型agrocinopine或稱琥珀堿型(succinamopine野生型野生型TiTi質(zhì)粒直接作為植物基因工程載體，存在如下妨質(zhì)粒直接作為植物基因工程載體，存在如下妨礙：礙： Ti質(zhì)粒分子量過大，普通在160240kb，比pBR322質(zhì)粒大50倍左右；大型的野生Ti質(zhì)粒上分布著各種限制酶的多個切點，不能經(jīng)過體外DNA重組技術(shù)直接向野生型Ti質(zhì)粒導(dǎo)入外源基因；T-DNA區(qū)內(nèi)含有許多編碼基因，其中Onc基因的產(chǎn)物干擾宿主植物中內(nèi)源激素的平衡，轉(zhuǎn)化細胞長成腫瘤，妨礙細胞的分化和植株的再生；Ti質(zhì)粒不能在大腸桿菌中復(fù)

9、制, 即使得到重組質(zhì)粒，也只能在農(nóng)桿菌中進展擴增；Ti質(zhì)粒上還存在一些對于T-DNA轉(zhuǎn)移不起任何作用的基因。 2.直接導(dǎo)入法n可以采用物理或化學(xué)方法直接將外源目的基因?qū)胫参锛毎?。物理方法包括基因槍法、電擊法、超聲法、顯微注射法和激光微束法等。化學(xué)方法包括PEG法、脂質(zhì)法等。下面以基因槍法為例來引見。n這是將裸露的DNA直接導(dǎo)入植物細胞，然后將這些細胞在體外培育再生出植株。裸露的DNA的轉(zhuǎn)化效率較低，因此要輔之以高效率的組織培育系統(tǒng)。 n植物細胞有一層很厚的細胞壁，因此需先去除植物細胞壁，使之成為原生質(zhì)體，然后用來直接轉(zhuǎn)入外源DNA。當(dāng)然，也可用機械的方法將DNA直接注入植物細胞而毋須去除細胞

10、壁，這類方法有用顯微支配儀把DNA直接注入植物細胞，也可在金屬微粒上蘸涂了外源DNA，把它當(dāng)作子彈，用“基因槍轟擊植物組織而進入植物細胞。 1. Pericarp sholud be pulled back and the immature embryos (0.5 - 1.0 mm) are removed 2. The immature embryos are placed on a callus induction medium high osmotic media prepare calli for transfomationTransformation is performed by

11、 gene gun method3.原生質(zhì)體交融n 將不同物種的原生質(zhì)體進展交融，可實將不同物種的原生質(zhì)體進展交融，可實現(xiàn)兩種基因組的結(jié)合。也可將一種細胞現(xiàn)兩種基因組的結(jié)合。也可將一種細胞的細胞器，如線粒體或葉綠體與另一種的細胞器，如線粒體或葉綠體與另一種細胞交融，此時，是一種細胞的細胞核細胞交融，此時，是一種細胞的細胞核處于兩種細胞來源的細胞質(zhì)中，這就構(gòu)處于兩種細胞來源的細胞質(zhì)中，這就構(gòu)成了胞質(zhì)雜種成了胞質(zhì)雜種(cybrid)。 4.花粉管通道法花粉管通道法n 在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液，利用植物在開花、受精過程中構(gòu)成的花粉管通道，將外源DNA導(dǎo)入受精卵細胞中，并進一步整合到受

12、體細胞的基因中，隨受精卵的發(fā)育而成為轉(zhuǎn)基因新個體。該方法是由我國學(xué)者在20世紀(jì)80年代提出的。我國目前推行面積最大的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是采用花粉管通道法培育出來的。 5.病毒感染法n病毒可以感染植物組織，不受雙子葉單子葉限制。作為植物轉(zhuǎn)基因載體的病毒包括單鏈RNA病毒、單鏈DNA病毒和雙連DNA病毒。較為成熟的是花椰菜花斑病毒CaMV和番茄金花葉TGMV。六、轉(zhuǎn)基因植物鑒定六、轉(zhuǎn)基因植物鑒定報告基因如：抗生素抗性、抗除草劑、顯色或發(fā)光報告基因等2. 分子生物學(xué)方法ELISA、PCR、分子雜交等七、基因改良植物七、基因改良植物n抗除草劑的轉(zhuǎn)基因植物最早進入田間消費，目前栽培面積最大如Monsanto的抗除草劑草甘膦大豆；n抗蟲轉(zhuǎn)基因植物Syngenta的Bt176抗蟲玉米；n抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病毒、抗真菌、抗細菌；n抗環(huán)境脅迫轉(zhuǎn)基因作物溫度、水分、化學(xué)物；n植物發(fā)育調(diào)理基因工程控制果實成熟，雄性不育，改良植物質(zhì)量；n醫(yī)藥領(lǐng)域中的轉(zhuǎn)基因植物利用植物作為生物反響器，消費藥用