第九章植物的基因工程

1.提高植物的農(nóng)業(yè)價(jià)值和園藝價(jià)值。2.生物反應(yīng)器3.研究基因的作用二、轉(zhuǎn)基因植物的主要目的充當(dāng)某些重要蛋白質(zhì)或次生代謝產(chǎn)物的廉價(jià)反應(yīng)器。研究基因在發(fā)育及其他生理過(guò)程和代謝途徑中的作用?，F(xiàn)在是1頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四三、植物基因工程的緊迫性1.糧食短缺（1）人口增加（2）耕地減少①土壤沙化②工業(yè)污染（3）氣候改變饑荒現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四2.傳統(tǒng)育種方法的缺點(diǎn)（1）雜交性狀難選擇（2）遠(yuǎn)緣親本難雜交（3）雜交過(guò)程耗時(shí)（4）不同物種不能雜交現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四到2030年，我國(guó)人口的持續(xù)增長(zhǎng)將要達(dá)到高峰期，預(yù)計(jì)達(dá)到16億人口，解決這個(gè)龐大人口的口糧是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。一個(gè)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力養(yǎng)活的人口數(shù)：美國(guó)：70人；日本：約25人；中國(guó)：4-5人。

現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四四、植物基因工程的優(yōu)勢(shì)1.植物細(xì)胞的全能性（totipotency）幾乎任何部位的單細(xì)胞都可以再生出完整的植株。2.植物容易大面積栽培葉片，莖尖分生組織,種子,幼胚,胚性懸浮細(xì)胞,胚性愈傷組織。大麥，燕麥，小麥，水稻，玉米，甘蔗，向日葵，香蕉，黃瓜，大豆，菜豆，煙草，棉花，楊樹，云杉，蘭花，苜蓿等?，F(xiàn)在是8頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四可以把人的基因、植物的基因、動(dòng)物的基因，任何一個(gè)基因都可以組合到植物里去。4.快速育種1997年，中國(guó)也發(fā)表了第五號(hào)國(guó)情報(bào)告，預(yù)測(cè)了中國(guó)21世紀(jì)的糧食問(wèn)題，報(bào)告認(rèn)為："中國(guó)農(nóng)業(yè)的出路最終要由生物工程來(lái)解決。"3.能接受任何基因拿一個(gè)抗病基因轉(zhuǎn)進(jìn)去，短時(shí)間內(nèi)就得到一個(gè)抗病品種?，F(xiàn)在是9頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四真正能夠被中國(guó)老百姓吃到嘴里的國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)基因食品只有甜椒（一種柿子椒）和延熟西紅柿兩個(gè)品種。從1996年美國(guó)允許第一例轉(zhuǎn)基因食品在超市出售以來(lái)，西方人已經(jīng)吃了大約14年的轉(zhuǎn)基因食品！現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四●轉(zhuǎn)基因技術(shù)能對(duì)農(nóng)作物的質(zhì)量、數(shù)量進(jìn)行精確的改良和提高，大大降低了生產(chǎn)成本，緩解了環(huán)境不斷惡化的情況

●今天我們種植的絕大部分作物已經(jīng)不是自然進(jìn)化而生的野生種，人類現(xiàn)在食用的食物其本質(zhì)也是轉(zhuǎn)基因食物現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四轉(zhuǎn)基因植物安全性等的釋疑

(一)食品安全性問(wèn)題1、外源基因DNA作為食品成分的安全性問(wèn)題：不存在

所有生物的DNA分子具有相同的化學(xué)屬性，我們每天都隨食物吃進(jìn)各種基因的DNA。外源DNA在人的唾液中只能存活20分鐘，在人的胃里只能存活8秒鐘，在進(jìn)入人體消化道后DNA就被降解成無(wú)遺傳活性的單個(gè)堿基、磷酸和戊糖，它們是人的營(yíng)養(yǎng)素而無(wú)害?，F(xiàn)在是12頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四2、目標(biāo)基因表達(dá)蛋白本身的安全性問(wèn)題：視具體基因而論研究表明，目前已商業(yè)化的Bt等基因編碼的蛋白本身對(duì)人和動(dòng)物都是安全的，生食、熟食都無(wú)害。有些轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品要正確食用，比如轉(zhuǎn)蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因的食品熟食無(wú)害，但不宜大量生食。如果一個(gè)基因編碼的蛋白的確對(duì)人有害，則不會(huì)通過(guò)安全性評(píng)價(jià)，也不會(huì)走向市場(chǎng)。現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四3、外源基因是否會(huì)干擾轉(zhuǎn)基因植物的代謝：具體分析如果外源基因使植物本身的成分含量上升或下降，可能表現(xiàn)為內(nèi)在品質(zhì)的變好或變差。如果由于外源基因的引入而新產(chǎn)生對(duì)人體有益的成分，則是好事。如果由于外源基因的引入而新產(chǎn)生對(duì)人體有害的成分，則不安全。如果由于外源基因的引入而新產(chǎn)生對(duì)人體中性的成分，不存在食品安全性問(wèn)題，但要考慮是否會(huì)降低產(chǎn)量或其它品質(zhì)成分。目前已商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因尚未發(fā)現(xiàn)因干擾植物代謝而產(chǎn)生安全性問(wèn)題?，F(xiàn)在是14頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四4、標(biāo)記基因和報(bào)告基因的食品安全性問(wèn)題：放心食用，未來(lái)更放心研究表明，目前商業(yè)化的標(biāo)記基因(如NptⅡ)和報(bào)告基因(如gus)等編碼的蛋白及其在轉(zhuǎn)基因植株體內(nèi)的代謝產(chǎn)物對(duì)人是無(wú)害的。還沒(méi)有被充分研究肯定的標(biāo)記基因和報(bào)告基因沒(méi)有機(jī)會(huì)走向市場(chǎng)。目前世界上及我國(guó)已經(jīng)成功開發(fā)了多種確定無(wú)害的標(biāo)記基因和報(bào)告基因，以及標(biāo)記基因和報(bào)告基因在植物體內(nèi)自動(dòng)刪除的技術(shù)系統(tǒng)，為新一代轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性提供了保障?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四(二)其它健康安全性問(wèn)題抗生素抗性基因是否會(huì)形成人體的抗藥性：風(fēng)險(xiǎn)基本不存在一是轉(zhuǎn)基因食物在消化時(shí)，這些基因的核酸鏈會(huì)被消化分解。二是即使有完整基因進(jìn)入吸收道，人體也沒(méi)有吸收DNA分子的機(jī)理，因此不可能進(jìn)入人體細(xì)胞，更不可能整合到我們的染色體中。三是轉(zhuǎn)到植物中的抗生素抗性基因是受植物啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的，即使它們完整地進(jìn)入腸道細(xì)菌中也不會(huì)表達(dá)，就不會(huì)使人產(chǎn)生抗藥性?，F(xiàn)在是16頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四唯一的可能性是進(jìn)入腸道的完整基因與腸道細(xì)菌體內(nèi)的相似基因發(fā)生同源交換，交換后要保證抗生素抗性基因仍然具有完整編碼蛋白的能力，同時(shí)又要將它的植物啟動(dòng)子交換掉，而在距離上恰到好處地接上一個(gè)完整的細(xì)菌啟動(dòng)子，這幾乎不可能，迄今未見(jiàn)報(bào)道?，F(xiàn)在是17頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四(三)環(huán)境安全性問(wèn)題1、是否會(huì)形成抗除草劑雜草：有可能，需嚴(yán)格管理轉(zhuǎn)基因植物1)轉(zhuǎn)基因作物有性繁殖，且附近存在可有性雜交的近緣作物和近緣雜草：則抗除草劑基因可能會(huì)通過(guò)花粉傳播途徑從目標(biāo)作物→(近緣作物)→近緣雜草，因?yàn)榛蚱贫a(chǎn)生抗除草劑雜草，用該除草劑就不能殺死該雜草。現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四2)轉(zhuǎn)基因作物有性繁殖，但本地沒(méi)有可雜交的近緣物種：不存在基因漂移，如種植轉(zhuǎn)基因棉花。3)轉(zhuǎn)基因作物為純營(yíng)養(yǎng)繁殖且基本不開花。4)美國(guó)等國(guó)完全依賴于化學(xué)除草，大規(guī)模種植轉(zhuǎn)基因抗除草劑作物，則可能會(huì)產(chǎn)生抗除草劑雜草，但換一種其它原理的除草劑就可以輕松將其殺死?，F(xiàn)在是19頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四2、是否會(huì)形成超級(jí)細(xì)菌：幾乎不可能，但取決于科學(xué)家的道德除非科學(xué)家喪失道德，故意通過(guò)DNA重組技術(shù)制造超級(jí)細(xì)菌，否則在自然界不太可能產(chǎn)生對(duì)人威脅極大的超級(jí)細(xì)菌?；蚬こ趟玫募?xì)菌和載體都是人工改造了的，已經(jīng)把它們可能的風(fēng)險(xiǎn)降到了最低。比如，基因工程所用的大腸桿菌是限制修飾缺陷型和重組缺陷型，并且在非實(shí)驗(yàn)環(huán)境下很快死亡?，F(xiàn)在是20頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四3、是否會(huì)打破生態(tài)鏈的自然平衡：有可能改變一些小食物鏈，應(yīng)認(rèn)真研究，但也不必過(guò)于擔(dān)心種植轉(zhuǎn)基因抗蟲、抗病作物，可能會(huì)導(dǎo)致相關(guān)的病蟲害種群密度改變，無(wú)法估計(jì)是好還是壞、對(duì)生態(tài)平衡的影響是大還是小，所以要認(rèn)真研究。自然界本來(lái)就是動(dòng)態(tài)演化的，從來(lái)都不是靜止的，每年要滅絕上千種生物，也有新的物種產(chǎn)生，古之淪海，今之桑田，所以食物鏈變化不一定就必然帶來(lái)災(zāi)難，需要實(shí)事求是地評(píng)價(jià)。現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四大斑蝶事件Bt基因可以針對(duì)性地殺死害蟲，而不會(huì)影響其他昆蟲和哺乳動(dòng)物，但有人擔(dān)心轉(zhuǎn)基因花粉飄落到周圍的雜草上后，會(huì)不會(huì)殺死其他昆蟲，如大斑蝶。從1999年起連續(xù)3年，美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(EPA)組織昆蟲專家在美國(guó)和加拿大對(duì)大斑蝶進(jìn)行了跟蹤研究，結(jié)論是轉(zhuǎn)基因植物的花粉在田間對(duì)大斑蝶沒(méi)有威脅?，F(xiàn)在是22頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院院長(zhǎng)羅云波教授說(shuō)：“轉(zhuǎn)基因技術(shù)與常規(guī)雜交育種技術(shù)雖然方法不同，但本質(zhì)是一樣的，都是在原有物種的基礎(chǔ)上對(duì)遺傳基因進(jìn)行改造，只不過(guò)基因工程改造更為精確、更有預(yù)見(jiàn)性、效率更高，在嚴(yán)格控制下，好的、有用的基因被植入，壞的、無(wú)用的基因被刪除，來(lái)源清楚、結(jié)構(gòu)明確、數(shù)量有限，可以監(jiān)控，比常規(guī)雜交育種更能保證安全性?！爆F(xiàn)在是24頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四(四)倫理道德問(wèn)題跨越物種的基因交換與倫理道德問(wèn)題：不是問(wèn)題的問(wèn)題1）自然界本來(lái)就廣泛發(fā)生著跨越物種的基因交換，比如馬與驢雜交，白菜與甘藍(lán)雜交等。現(xiàn)在的常規(guī)育種經(jīng)常采用種間甚至屬間雜交來(lái)交換遺傳物質(zhì)和有用基因，達(dá)到育成新品種的目的，如海島棉與陸地棉的雜交、水稻與野生稻的雜交等?，F(xiàn)在是25頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四2)基因工程與雜交育種一樣，只是實(shí)現(xiàn)了跨越物種間的遺傳物質(zhì)交換，只不過(guò)傳統(tǒng)育種是同時(shí)交換整個(gè)基因組，一次交換的是成千上萬(wàn)的基因，而基因工程一次交換的只是一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)特定基因而已，但它們遵循的生物學(xué)法則是一樣的。3)在植物中表達(dá)微生物或動(dòng)物的單個(gè)基因，并沒(méi)有改變種性，只是改良了單個(gè)性狀，并沒(méi)有人們大塊吃動(dòng)物的肉這樣殘忍?，F(xiàn)在是26頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四(五)生物技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題

基因?qū)＠夯蚬こ痰暮诵闹R(shí)產(chǎn)權(quán)在于基因本身，有用的基因和DNA元件是有限的，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家率先將重要的功能基因和基因操作技術(shù)研發(fā)并專利化，后來(lái)者將十分不利。進(jìn)口轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的反思：我國(guó)每年進(jìn)口大量的轉(zhuǎn)基因油菜、大豆、玉米、棉花，國(guó)人在不知不覺(jué)中消費(fèi)大量轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的同時(shí)，卻對(duì)轉(zhuǎn)基因不能正確地理解，甚至對(duì)國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)基因的產(chǎn)業(yè)化采取過(guò)嚴(yán)的限制。這種諷刺性現(xiàn)象不利于我國(guó)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)?，F(xiàn)在是27頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高濃作物的抗逆能力,以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面.現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四五、植物的基因?qū)敕椒?.Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)化（詳見(jiàn)第八章中“外源基因在植物中表達(dá)”）單子葉植物如小麥等幾種重要的農(nóng)作物和一些重要的花卉（百合、郁金香），難以用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化。2.基因槍法（biolistics）通過(guò)基因槍把基因轉(zhuǎn)化到植物組織的一部分細(xì)胞中，從這些細(xì)胞再生出完整的植株。是最有前途的植物DNA轉(zhuǎn)移系統(tǒng)之一?，F(xiàn)在是29頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（1）用基因槍轉(zhuǎn)化過(guò)程①沉淀外源DNACaCl2、亞精胺或聚乙二醇沉淀DNA。②外源DNA子彈DNA包裹在直徑約1-4m的球狀金粉或鎢粉顆粒，稱為“子彈”。③射擊受體植物基因槍用火藥或壓縮氦氣為動(dòng)力射擊（300-600m/s）。把包裹DNA的子彈射入植物細(xì)胞。現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四子彈進(jìn)入細(xì)胞后，DNA會(huì)以一種目前人們不知道的方式整合到植物的染色體上。3.基因槍技術(shù)的缺點(diǎn)（1）整合的基因是多拷貝的。④外源基因整合轉(zhuǎn)化（2）整合的基因位點(diǎn)不確定。有可能干擾植物的正?；虮磉_(dá)。現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四基因槍法獲得轉(zhuǎn)基因植物成功的實(shí)例植物種轉(zhuǎn)化受體外源基因基因槍類型煙草葉片胚性懸浮細(xì)胞GUS,HptGUS,Npt-II火藥式氣動(dòng)式大豆莖尖分生組織未成熟種子胚性懸浮細(xì)胞成熟種子GUS,Npt-IIGUS,Npt-IIGUS,HptGUS,bar放電式放電式火藥式火藥式棉花胚性懸浮細(xì)胞莖尖分生細(xì)胞GUS,HptGUS,Npt-II氣動(dòng)式放電式菜豆分生組織GUS,bar放電式黃瓜胚性愈傷組織Npt-II火藥式番木瓜胚性懸浮細(xì)胞幼胚GUS,Npt-IIGUS,Npt-II,cp火藥式火藥式現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四植物種轉(zhuǎn)化受體外源基因基因槍類甘蔗胚性懸浮細(xì)胞GUS,Npt-II火藥式香蕉胚性懸浮細(xì)胞GUS,Hpt氣動(dòng)式楊樹胚性懸浮細(xì)胞GUS,Bt放電式云杉胚性懸浮細(xì)胞GUS,Npt-II放電式向日葵受精胚珠GUS放電式苜蓿胚性愈傷組織Npt-II氣動(dòng)式燕麥胚性懸浮細(xì)胞GUS,bar火藥式大麥胚性懸浮細(xì)胞GUS,bar氣動(dòng)式蘭花球莖Npt-II,cp火藥式現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四玉米成熟胚GUS火藥式胚性懸浮細(xì)胞GUS火藥式胚性愈傷組織Hpt火藥式幼胚Bt氣動(dòng)式胚性懸浮細(xì)胞GUS氣動(dòng)式胚性愈傷組織Bar氣動(dòng)式水稻成熟胚GUS火藥式幼胚GUS,bar,Hpt放電式胚性懸浮細(xì)胞bar氣動(dòng)式胚性愈傷組織GUS,bar火藥式小麥胚性愈傷組織GUS,bar火藥式盾片愈傷組織GUS火藥式幼胚GUS,bar氣動(dòng)式、火藥式現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四①優(yōu)點(diǎn)體積小、容易操作、感染率高。②缺點(diǎn)3.病毒衍生載體至今沒(méi)有證據(jù)表明植物病毒是否會(huì)整合到植物基因組中。目前常用煙草花葉病毒（TMV）。利用病毒外殼基因的啟動(dòng)子來(lái)表達(dá)外源基因。③載體病毒現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四外源基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞的方法及其評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)Ti質(zhì)粒介導(dǎo)一種有效的基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)基因槍適用范圍廣，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，穩(wěn)定整合效率低。病毒載體效率很低直接將DNA導(dǎo)入原生質(zhì)體僅限于能由原生質(zhì)體再生出植株的植物顯微注射法技術(shù)要求高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一次只能操作一個(gè)細(xì)胞電擊法僅限于能由原生質(zhì)體再生出植株的植物脂質(zhì)體融合法僅限于能由原生質(zhì)體再生出植株的植物現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良中的應(yīng)用控制果實(shí)成熟的轉(zhuǎn)基因植物抗病蟲害的轉(zhuǎn)基因植物抗除草劑的轉(zhuǎn)基因植物改變花卉形狀和顏色的轉(zhuǎn)基因植物抗環(huán)境壓力的轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因植物現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四1.第一類機(jī)制（1）非寄主抗性（non-hostresistance）：一種病原只能侵染某一種植物，而不能侵染其它植物。一、植物抵御病原菌侵染的機(jī)制（2）特點(diǎn)①?zèng)]有病原小種專一性。②可長(zhǎng)期保持。③有應(yīng)用價(jià)值。第二節(jié)植物抗病基因工程現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四防衛(wèi)反應(yīng)：通過(guò)識(shí)別入侵的病原而誘導(dǎo)產(chǎn)生的一系列防衛(wèi)反應(yīng)。（3）第三類機(jī)制（2）第二類機(jī)制植物自身的結(jié)構(gòu)屏障（細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)、小分子的抗病物質(zhì)）?，F(xiàn)在是39頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四1.基因?qū)颍╣eneforgene）假說(shuō)二、植物抗病的分子機(jī)理1941年Flor提出是克隆病原無(wú)毒性基因和植物抗病基因的理論基礎(chǔ)。對(duì)應(yīng)于寄主方面的每一個(gè)決定抗病性的基因，病原物方面也存在一個(gè)決定致病性的基因。反之，對(duì)應(yīng)于病原物方面的每一個(gè)決定致病性的基因，寄主方面也存在一個(gè)決定抗病性的基因?，F(xiàn)在是40頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四2.植物的抗病物質(zhì)植物的抗性基因產(chǎn)生受體，與誘導(dǎo)物結(jié)合激發(fā)一系列的信號(hào)傳遞途徑，最后誘導(dǎo)植物產(chǎn)生防衛(wèi)反應(yīng)。植物的防衛(wèi)反應(yīng)涉及到多種防衛(wèi)基因的表達(dá)，產(chǎn)生多種抗病物質(zhì)：（1）小分子抗病物質(zhì)豆科植物的異黃酮類、茄科植物的萜類、植物抗毒素、毒性苷元、毒性不飽和脂肪酸、毒性小分子酚類化合物等。現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（2）病原相關(guān)蛋白（PR）殼多糖酶、-1，3-葡聚糖酶等。能降解病原真菌細(xì)胞壁。（3）阻止病原擴(kuò)散的細(xì)胞壁成份傷口部位胞壁栓質(zhì)化、病原入侵部位胞壁的胼底質(zhì)生成、富含羥脯氨酸和富含甘氨酸的糖蛋白、木質(zhì)素、富含硫的毒素的小肽（thionin）、導(dǎo)管中侵填體（tylose）的生成?，F(xiàn)在是42頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四三、植物抗病基因的克隆字母縮寫：NBS（核苷酸結(jié)合位點(diǎn)）；LZ（亮氨酸拉鏈）；LRR（富含亮氨酸的重復(fù)區(qū)）；R基因植物病原Avr基因基因產(chǎn)物Hml玉米Cochlioboluscarbonum無(wú)HC-毒素還原酶Pto番茄Pseudomonassyringaepv.tomatoavrPto絲/蘇氨酸蛋白激酶Cf-2,4,9番茄CladosporiumfulvumAvr2,4,9LRRPrf番茄p.syringaepv.tomatoavrPtoLZ,NBS,LRRI2番茄Fusarivmaxysp[orum未知NBS,LRRRps擬南芥PseudomonassyringaeavrRpt2LZ,NBS,LRR現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四Rpm1擬南芥p.syringaepv.maculicolaavrRpm1,avrBLZ,NBS,LRRRpp5擬南芥PeronosporaparasiticaavrPp5NBS,LRRN煙草TMV未知Toll,NBS,LRRL6亞麻Melampsoralini未知Toll,NBS,LRRM亞麻m.lini未知NBS,LRRXa21水稻Xanthomanasoryzaepv.oryzae未知LRR,蛋白激酶Xa1水稻Xanthomanasoryzaepv.oryzae未知NBS,LRRsHslpro-1甜菜Hteroderaschachtil未知LRR現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四四、植物殺菌肽基因工程很多昆蟲中存在一些能殺菌的蛋白和多肽。1.結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)①由30多個(gè)氨基酸殘基組成②N端由堿性氨基酸殘基組成③C端均酰胺化④絕大多數(shù)多肽的第二位都是Trp（對(duì)殺菌活性至關(guān)重要）⑤都有較廣的殺菌譜。尤其是對(duì)很多植物病原菌有較強(qiáng)的殺傷作用現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四還不徹底清楚。作用于細(xì)菌的細(xì)胞膜，破壞膜的通透性，造成離子通道，最終導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)含物泄漏。人工合成殺菌肽基因（分子量?。?。用35S啟動(dòng)子或植物特異性啟動(dòng)子。中國(guó)成功地把人工合成的cercropinB基因?qū)腭R鈴薯，獲得抗馬鈴薯清枯病的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯。3.殺菌肽基因轉(zhuǎn)入植物2.殺菌機(jī)理現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四第三節(jié)農(nóng)作物抗蟲基因工程早期：培育產(chǎn)量更高的新品種?，F(xiàn)在：培育有抗性的品種?？估ハx、病毒、除草劑、環(huán)境脅迫、衰老。抗蟲植物現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（1）害蟲產(chǎn)生抗藥性。（2）益蟲也受害。（3）藥物殘留，破壞環(huán)境。一、基因工程抗蟲的必要性2.基因工程抗蟲的優(yōu)點(diǎn)（1）連續(xù)使用，成本低。（2）保護(hù)作用遍及全株。（3）不擴(kuò)散，安全。（4）只殺害蟲，特異性強(qiáng)。1.化學(xué)殺蟲的缺點(diǎn)現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四

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，抗蟲作物已占全球轉(zhuǎn)基因作物的22％。用于構(gòu)建抗蟲害轉(zhuǎn)基因植物常見(jiàn)的外源基因有蘇云金芽孢桿菌的毒晶蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、凝集素基因、脂肪氧化酶基因、幾丁質(zhì)酶基因、蝎毒素、蜘蛛毒素基因等40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?，F(xiàn)在是50頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四1.蘇云金桿菌的Bt毒蛋白2.蛋白酶抑制劑的基因3.淀粉酶抑制劑4.外源凝集素基因二、抗蟲基因的種類三、蘇云金桿菌蘇云金桿菌（bacillusthuringiensis,Bt）感染鱗翅目、膜翅目昆蟲，殺蟲譜較窄。1901年發(fā)現(xiàn)。已發(fā)現(xiàn)4萬(wàn)多個(gè)Bt菌種。現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四Bt芽孢伴胞晶體昆蟲吞食腸道內(nèi)萌發(fā)進(jìn)入血液引起敗血癥釋放腸道堿性特定蛋白酶活性毒性蛋白分子小腸上皮細(xì)胞離子通道ATP,Na+流出昆蟲脫水死亡原毒素1.殺蟲機(jī)理現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四2.原毒素基因蘇云金桿菌有7個(gè)質(zhì)粒，大小分別是：殺蟲原毒素基因位于其中一個(gè)質(zhì)粒上（71kb）。2.0kb、7.4kb、7.8kb、8.2kb、14.4kb、45kb、71kb3.原毒素基因的分離和克隆1-646aa保守高變區(qū)變化NC毒性區(qū)域估計(jì)為受體接合部位，決定毒素的特異性殺蟲現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四Bt總DNA染色體DNACsCl密度梯度離心質(zhì)粒DNA質(zhì)粒DNARNA取出大質(zhì)粒中質(zhì)粒小質(zhì)粒蔗糖梯度離心棄掉Sau3A1部分酶切DNA片段pBR322BamHI轉(zhuǎn)化E.coli產(chǎn)物殺蟲素抗體放射自顯影I125蛋白A現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四4.Bt蛋白基因分類已克隆出60多個(gè)毒素基因。不同基因型殺蟲譜不同，根據(jù)殺蟲譜的不同，將殺蟲基因分成六大類，統(tǒng)稱為cry基因：（1）CryI基因編碼對(duì)鱗翅目昆蟲有毒殺作用的菱形伴孢晶體蛋白。（2）CryII基因通常編碼對(duì)鱗翅目和雙翅目昆蟲有毒殺作用的立方體伴孢晶體蛋白。現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（3）cryIII基因編碼對(duì)鞘翅目昆蟲有特異毒殺作用的長(zhǎng)方形伴孢晶體。（4）CryIV基因編碼對(duì)雙翅目昆蟲有特異毒性的橢圓形伴孢晶體。由于一個(gè)特定的轉(zhuǎn)錄因子只在蘇云金桿菌芽孢形成階段啟動(dòng)原毒素基因轉(zhuǎn)錄，Bt只在此階段合成原毒素。5.Bt毒蛋白的形成現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四四、重組蘇云金桿菌從蠟狀芽孢桿菌的質(zhì)粒中找到一個(gè)組成型表達(dá)的抗四環(huán)素基因和其啟動(dòng)子。把抗四環(huán)素的啟動(dòng)子與原毒素基因重組，形成結(jié)構(gòu)性表達(dá)原毒素的重組質(zhì)粒。轉(zhuǎn)化蘇云金桿菌，使該菌在整個(gè)生活史中一直表達(dá)原毒素。可以把不同來(lái)源重組，提高效率和殺蟲譜。1.啟動(dòng)子2.啟動(dòng)子和原毒素基因重組3.重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化Bt現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四野生型和重組蘇云金桿菌的毒性比較毒素來(lái)源對(duì)白菜粉蝶的毒性（吃掉菜葉）對(duì)蚊子的毒性（死亡率）對(duì)甲蟲的毒性（吃掉蘿卜葉）內(nèi)源毒素（亞種）轉(zhuǎn)入的外源毒素（亞種Aizawai無(wú)0-5%24h,50-100%>50%Israelensis無(wú)>5%1h,100%IsraelensisAizawai0-5%1h,100%IsraelensisTenebrionis5-50%0-5%Kurstaki無(wú)0-5%24h,50-100%>50%KurstakiTenebrionis0-5%0-5%Tenebrionis無(wú)>50%24h,0%0-5%TenebrionisAizawai0-5%24h,50-100%5-50%現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（1）載體：Ti質(zhì)粒。共整合載體。（2）啟動(dòng)子：35S強(qiáng)啟動(dòng)子，增加表達(dá)量。（3）Bt基因：N端1-646氨基酸。（4）轉(zhuǎn)化菌：農(nóng)桿菌。五、轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲植物1.Bt殺蟲毒素基因載體的構(gòu)建2.轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌介導(dǎo)?，F(xiàn)在是59頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四SperNPTr:kanamycin,neomycin,G418Nos:nopalinesynthase現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四Bt基因含有較多的AT堿基和ATTTA重復(fù)序列。AT富含區(qū)在高等植物中被認(rèn)為是不能表達(dá)的內(nèi)含子。ATTTA重復(fù)序列的mRNA的穩(wěn)定性差，二者都不能在高等植物中編碼。3.轉(zhuǎn)Bt植物基因工程的改進(jìn)（1）野生型Bt毒素基因的缺點(diǎn)現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四主要目的是設(shè)法提高Bt毒素的表達(dá)量①應(yīng)用強(qiáng)啟動(dòng)子，如CaMV啟動(dòng)子。②改掉可能降低其在植物宿主中轉(zhuǎn)錄和翻譯效率的部分序列（3.5%）。③人工設(shè)計(jì)，采用植物偏愛(ài)密碼子。④刪除可能形成mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的序列。⑤去掉所有ATTTA序列。⑥降低AT含量。經(jīng)過(guò)改進(jìn)，表達(dá)量提高了5-100倍。（2）采取的改進(jìn)方法現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四4.轉(zhuǎn)Bt基因植物工程植物目的基因轉(zhuǎn)化方法煙草CryIA(a)（抗煙草天蛾）CryIA(b)（抗煙草天蛾）CryIA(c)（抗煙草青蟲）Bt(獲純合體株系Ｄ8-14，Ｄ19-8)CryIA(b)（切去3’端，留640序列）農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)番茄CryIA(b)(抗口科鱗翅目)Bt（抗番茄果蟲，番茄蠹蛾）CryIa(b)（減少Ａ＋Ｔ含量）Bt+CMV-CP農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)馬鈴薯CryIIIACryIIIACryIA(c)農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四棉花Bt(轉(zhuǎn)原生質(zhì)體)Bt（下胚軸NPT

II

Kan’）Bt農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)粳稻CryIA(抗稻縱葉卷螟)電擊法（原生質(zhì)體）水稻BtCryIA(b)（未見(jiàn)抗蟲性報(bào)道）CryIA(b)CryIA(b)

CryIA(c)ＰＥＧ法（ＰＢＩ121）花粉管通道法基因槍法（胚性愈傷）農(nóng)桿菌介導(dǎo)秈稻CryIA(b)基因槍法秈稻和粳稻CryIA(b)（三化螟）基因槍法現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四玉米CryIA(b)Bt、barBtBt基因槍法子房注射超聲波基因槍法大豆Bt（未見(jiàn)殺蟲效果報(bào)道）Bt農(nóng)桿菌介導(dǎo)（LBA4404）侵染子葉節(jié)蘋果Bt農(nóng)桿菌介導(dǎo)甘蔗CryIA(c)（抗非洲蔗螟）農(nóng)桿菌介導(dǎo)現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四害蟲種類野生型番茄轉(zhuǎn)Bt基因番茄不加殺蟲劑加殺蟲劑不加殺蟲劑加殺蟲劑煙草天蛾中等程度損傷幾乎未損傷幾乎未損傷完全未損傷番茄谷實(shí)夜蛾中等程度損傷幾乎未損傷番茄莖麥蛾嚴(yán)重?fù)p傷嚴(yán)重?fù)p傷嚴(yán)重?fù)p傷中等程度損傷野生型和轉(zhuǎn)Bt毒蛋白基因番茄的抗蟲能力比較現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四5.Bt毒素轉(zhuǎn)基因植物存在的問(wèn)題和措施Bt毒蛋白是目前使用范圍最廣，最有潛力的一個(gè)抗蟲基因。①抗蟲譜窄隨著Bt轉(zhuǎn)基因植物大面積種植，給昆蟲造成高選擇壓力，很快會(huì)產(chǎn)生抗性。每一種毒素只針對(duì)一類害蟲。②有可能是害蟲產(chǎn)生抗性（1）存在的問(wèn)題現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（2）采取的措施：①分離新的Bt毒蛋白基因。②對(duì)Bt毒蛋白基因進(jìn)行人工改造，提高其表達(dá)量。③同時(shí)使用兩個(gè)以上的Bt毒蛋白基因，或與其他抗蟲基因聯(lián)合轉(zhuǎn)基因。④降壓法：使Bt毒蛋白基因只在容易被害蟲侵染的組織器官中表達(dá)，或只在發(fā)育的某個(gè)階段表達(dá)，降低對(duì)昆蟲的選擇壓力。⑤大田種植時(shí)輪換、混種、及時(shí)淘汰有可能使昆蟲產(chǎn)生抗性的轉(zhuǎn)基因抗蟲作物?，F(xiàn)在是69頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四六、轉(zhuǎn)蛋白酶抑制劑基因抗蟲植物蛋白酶抑制劑（proteinaseinhibitor,PI）分子大小：一般是60-120氨基酸的多肽。存在于豆科、茄科植物的塊莖和種子中。1.抗蟲機(jī)理PI同昆蟲消化道內(nèi)的蛋白消化酶形成復(fù)合物，阻斷或削弱蛋白酶的水解作用，使昆蟲厭食或消化不良致死。該復(fù)合物還能刺激昆蟲消化酶的過(guò)量分泌，通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)的反饋，使昆蟲產(chǎn)生厭食反應(yīng)?，F(xiàn)在是70頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四蛋白消化酶PI復(fù)合物現(xiàn)在是71頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四2.PI的種類現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)近10個(gè)PI家族，研究的最清楚的是絲氨酸蛋白酶抑制劑，其中最主要的是胰蛋白酶抑制劑（而植物細(xì)胞基本沒(méi)有這種酶，或含量甚微）。3.抗蟲基因工程中應(yīng)用的幾種PI（1）CpTI基因豇豆胰蛋白酶抑制劑基因。（Cowpeatrypsininhibitor，CpTI）由80個(gè)氨基酸組成，富含二硫鍵。只在發(fā)育的種子中表達(dá)。現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（2）PTI基因馬鈴薯胰蛋白酶抑制劑基因。（potatoproteininhibitor，PTI）分為兩類：PTI-I,PTI-IIPTI-II基因的啟動(dòng)子是損傷誘導(dǎo)性調(diào)控啟動(dòng)子，在抗蟲基因工程中有應(yīng)用潛力。CpTI抗蟲效果較為理想：其抗蟲范圍廣，對(duì)鱗翅目、鞘翅目、直翅目等幾乎所有昆蟲都有殺傷作用。作用位點(diǎn)在酶的活性中心，突變的可能性小，昆蟲產(chǎn)生抗性突變的可能性幾乎沒(méi)有?，F(xiàn)在是73頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四玉米半胱氨酸蛋白酶抑制劑基因。（3）CPI基因（4）SKTI基因大豆Kunitz型胰蛋白酶抑制劑基因?，F(xiàn)在是74頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四轉(zhuǎn)蛋白酶抑制劑基因植物工程植物目的基因轉(zhuǎn)化方法煙草CpTIPTI農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)水稻CpTISKTI（抗棉鈴蟲）CpTI（抗二化螟、三化螟）CPI（抗線蟲）CPI（抗玉米象）農(nóng)桿菌介導(dǎo)農(nóng)桿菌介導(dǎo)直接轉(zhuǎn)化基因槍法基因槍法現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四七、轉(zhuǎn)淀粉酶抑制劑抗蟲植物-amylaseinhibitor普遍存在于植物中，尤其在禾谷類作物和豆科作物的種子中含量更高。1.抗蟲機(jī)理普遍抑制哺乳動(dòng)物及昆蟲體內(nèi)的淀粉酶，阻斷昆蟲對(duì)食物中淀粉的消化，但對(duì)植物本身和細(xì)菌的淀粉酶不起作用。2.缺點(diǎn)：不適宜在農(nóng)作物中應(yīng)用（抑制哺乳動(dòng)物體內(nèi)的淀粉酶）。只在煙草等經(jīng)濟(jì)作物中應(yīng)用?，F(xiàn)在是76頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四八、轉(zhuǎn)外源凝集素基因抗蟲植物lectin能特異地識(shí)別并可逆地結(jié)合糖類復(fù)合體的糖基部分，而不改變被識(shí)別的糖基的共價(jià)結(jié)構(gòu)的一類非免疫性球蛋白。1.抗蟲機(jī)理主要儲(chǔ)存在植物細(xì)胞的蛋白粒中，一旦被害蟲攝食，就會(huì)在昆蟲的消化道里釋放出來(lái)，與腸道圍食膜上的糖蛋白結(jié)合，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的正常吸收。對(duì)人和家畜有無(wú)副作用在豆科植物的種子中含量最豐富?，F(xiàn)在是77頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四第四節(jié)抗病毒作物基因工程現(xiàn)在是78頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四①單鏈DNA病毒②雙鏈DNA病毒一、植物病毒類型和侵染過(guò)程1.植物病毒類型①正鏈RNA病毒種類最多，占植物病毒75%。②負(fù)鏈RNA病毒③雙鏈RNA病毒（1）DNA病毒（2）RNA病毒現(xiàn)在是79頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（1）交叉保護(hù)預(yù)先感染了溫和株系病毒的植物，可以在一定程度上對(duì)與溫和株系病毒親緣關(guān)系較近的的強(qiáng)病毒株系的侵染產(chǎn)生抗性。（1929年發(fā)現(xiàn)。）溫病毒A植物強(qiáng)病毒A親先后二、植物抗病毒的原理在轉(zhuǎn)基因抗病毒植物中，應(yīng)用最廣的方法就是植物的交叉保護(hù)原理?，F(xiàn)在是80頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四2.植物病毒的侵染過(guò)程脫殼（decapsidation）病毒編碼蛋白的翻譯（translation）病毒基因組的復(fù)制（replication）病毒顆粒的包裝（encapsidation）現(xiàn)在是81頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四3.病毒外殼蛋白的結(jié)構(gòu)和功能①宿主細(xì)胞的識(shí)別。②保護(hù)病毒核酸。由蛋白亞基組成。在植物中表達(dá)外殼蛋白后能產(chǎn)生類似于交叉保護(hù)的效果。（機(jī)理不清楚）。（1）結(jié)構(gòu)（2）功能現(xiàn)在是82頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四1.溫和病毒在野外有可能突變成強(qiáng)病毒。2.溫和病毒在被保護(hù)的植物中復(fù)制，不安全。三、直接使用溫和病毒的弊端四、基因工程技術(shù)構(gòu)建抗病毒植物1.利用病毒外殼蛋白介導(dǎo)的抗性。（1）構(gòu)建攜帶病毒外殼蛋白基因的載體Ti質(zhì)粒共整合載體?，F(xiàn)在是83頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是84頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（2）成功的轉(zhuǎn)基因抗病毒植物煙草、番茄、苜蓿、馬鈴薯等。煙草花葉病毒（TMV）、黃瓜花葉病毒（CMV）、苜?；ㄈ~病毒（AlMV）、煙草條紋病毒（TSV）、煙草脆裂病毒（TRV）、馬鈴薯X病毒（PVX）、煙草蝕刻病毒（TEV）等20多種病毒。②涉及到的病毒（外殼）①抗病毒植物現(xiàn)在是85頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四2.反義RNA（AntisenseRNA）介導(dǎo)的抗性與轉(zhuǎn)錄所得的mRNA（正義RNA）序列互補(bǔ)的RNA。（1）反義RNA（2）反義RNA的作用機(jī)制①與mRNA互補(bǔ)配對(duì)，阻止mRNA翻譯。②配對(duì)后引起mRNA被降解現(xiàn)在是86頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是87頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四利用病毒外殼蛋白的反義RNA序列。Ti質(zhì)粒載體。抗病效果不理想。（3）反義RNA的基因工程及其效果①載體構(gòu)建②實(shí)際效果評(píng)價(jià)現(xiàn)在是88頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四3.利用缺損的病毒復(fù)制酶抗病毒（1）原理表達(dá)無(wú)功能的缺損復(fù)制酶可以與有功能的完整病毒復(fù)制酶競(jìng)爭(zhēng)底物，干擾病毒的正常復(fù)制。競(jìng)爭(zhēng)抑制。缺損復(fù)制酶完整病毒復(fù)制酶病毒核酸不復(fù)制復(fù)制結(jié)合現(xiàn)在是89頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（2）缺損的病毒復(fù)制酶與轉(zhuǎn)基因抗性效果TMV復(fù)制酶的C端、豌豆早枯病毒（PEBV）復(fù)制酶的C端。②效果評(píng)價(jià)：大有前途。①轉(zhuǎn)入成功的缺損酶分別轉(zhuǎn)入煙草后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因煙草對(duì)TMV、PEBV、胡椒環(huán)斑病毒（PRV）和TRV都表現(xiàn)出抗性?，F(xiàn)在是90頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四在大田里，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：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第五節(jié)抗除草劑抗衰老抗早熟基因工程現(xiàn)在是91頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四草甘磷（glyphosate）。特點(diǎn)：可被土壤微生物降解的、對(duì)環(huán)境無(wú)害的除草劑。抑制5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶（5-enlopyruvylshikimate-3-phosphatesynthase，EPSPS）。一、抗除草劑基因工程1.常用的除草劑2.草甘磷的主要作用機(jī)理現(xiàn)在是92頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四EPSPS是植物和細(xì)菌的芳香類氨基酸合成途徑（莽草酸途徑）的一個(gè)重要的酶。從細(xì)菌中分離抗草甘磷的大腸桿菌EPSPS基因，轉(zhuǎn)入植物中表達(dá)。3.抗除草劑基因工程作物的策略（1）EPSPS抗性基因策略給農(nóng)作物轉(zhuǎn)入EPSPS抗性基因，彌補(bǔ)植物中受草甘磷抑制的EPSPS，抵抗草甘磷?，F(xiàn)在是93頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四Glyphosateresistance轉(zhuǎn)移現(xiàn)在是94頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四3，5-二溴-4-羥基苯腈（bromoxynil）是一種抑制植物光合作用的除草劑。細(xì)菌中的腈水解酶（nitrilase）。在植物中表達(dá)能使除草劑失活的酶。（2）除草劑失活的酶基因策略①作用的除草劑②降解酶3，5-二溴-4-羥基苯腈3，5-二溴-4-羥基苯甲酸腈水解酶現(xiàn)在是95頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四二、抗衰老基因工程細(xì)菌腈水解酶基因抗衰老氧離子基團(tuán)一般以超氧化物陰離子形式出現(xiàn)。置于光調(diào)控啟動(dòng)子轉(zhuǎn)入植物中，使植物對(duì)該除草劑產(chǎn)生抗性。超氧化物歧化酶超氧化物過(guò)氧化氫水過(guò)氧化氫酶把超氧化物歧化酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)過(guò)量表達(dá)，可以延遲植物衰老。尤其延緩花瓣變質(zhì)凋謝。現(xiàn)在是96頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四蔬菜和水果成熟后，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。控制蔬菜水果細(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，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。植物細(xì)胞中的乙烯由S-腺苷甲硫氨酸經(jīng)氨基環(huán)丙烷羧酸合成酶ACC和乙烯合成酶EFE催化裂解而成。科學(xué)家采用反義RNA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烯合成量分別僅為野生植物的3%和0.5%，明顯增長(zhǎng)了番茄的保存期。三、抗早熟基因工程現(xiàn)在是97頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（1）纖維素酶、多聚半乳糖醛酸酶等。1.與果實(shí)成熟有關(guān)的酶（2）乙烯合成途徑中的酶：ACC合成酶乙烯合成酶ACC脫氨酶乙烯能誘導(dǎo)與果實(shí)成熟和衰老有關(guān)的許多基因的表達(dá)。現(xiàn)在是98頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四乙烯合成途徑S-腺苷甲硫氨酸ACC合成酶1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（ACC）乙烯合成酶乙烯-酮丁酸ACC脫氨酶現(xiàn)在是99頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四2.抗早熟的基因工程策略在植物中轉(zhuǎn)入纖維素酶或多聚半乳糖醛酸酶基因的反義RNA基因，可以干擾這兩種酶的表達(dá)。（1）反義RNA技術(shù)番茄轉(zhuǎn)入多聚半乳糖醛酸酶反義RNA后，多聚半乳糖醛酸酶的活性下降了90%。達(dá)到了延緩番茄在運(yùn)輸和儲(chǔ)藏過(guò)程中的早熟。效果評(píng)價(jià)：現(xiàn)在是100頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四（2）ACC脫氨酶轉(zhuǎn)入從細(xì)菌中篩選分離ACC脫氨酶基因，轉(zhuǎn)入番茄表達(dá)，減少番茄儲(chǔ)藏和運(yùn)輸過(guò)程中腐爛變質(zhì)?；蚬こ瘫ｕr番茄是美國(guó)批準(zhǔn)的第一個(gè)大規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因食用作物（1993）。1986年在美國(guó)伊利諾思州成功地培育出了世界第一批轉(zhuǎn)基因植物，而陳章良那時(shí)不但參加了此項(xiàng)研究的全程跟蹤，與同伴們一起親手栽培了那批引人注目的轉(zhuǎn)基因抗病毒西紅柿.現(xiàn)在是101頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四第六節(jié)花卉的基因工程重要的花卉品種：玫瑰、康乃罄、蘭花、郁金香、菊花。主要用基因工程的方法改變花的顏色和影響開花期。增加觀賞價(jià)值?，F(xiàn)在是102頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四花卉的顏色是由花冠中的色素成分決定的。大多數(shù)花卉的色素為黃酮類物質(zhì)，由苯丙氨酸通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)合成，而顏色主要取決于色素分子側(cè)鏈取代基團(tuán)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，如花青素衍生物呈紅色，翠雀素衍生物呈藍(lán)色等。在黃酮類色素的生物合成途徑中，苯基苯乙烯酮合成酶（CHS）是一個(gè)關(guān)鍵酶。利用反義RNA技術(shù)可有效抑制矮牽?；▽僦参锛?xì)胞內(nèi)的CHS基因表達(dá)，使轉(zhuǎn)基因植物花冠的顏色由野生型的紫紅色變成了白色，并且對(duì)CHS基因表達(dá)抑制程度的差異還可產(chǎn)生一系列中間類型的花色。改變花卉的顏色現(xiàn)在是103頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四植物激素在控制花朵的形狀和大小方面起著重要的作用。例如，細(xì)胞分裂素與植物生長(zhǎng)素的比值可以決定植株包括花的形狀。分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的研究都表明，同源異形基因表達(dá)的加強(qiáng)或減弱都會(huì)改變花的大小和形狀，而這些基因的表達(dá)時(shí)間直接影響到植物的花期。同源異形基因控制花形的過(guò)程十分保守，在幾乎所有的觀賞花卉中都是一樣的，這就為人們用基因工程的方法改變花形和花期提供了有利條件。改變花卉的形狀現(xiàn)在是104頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四一、植物花色素合成途徑4-香豆酰輔酶A山梨酰輔酶A查爾酮查爾酮合成酶黃酮-3-羥化酶花青素（cyanidin）的衍生物翠雀素（delphinidin）的衍生物中間產(chǎn)物花色偏紅花色偏藍(lán)現(xiàn)在是105頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四二、轉(zhuǎn)基因花卉把玉米的二羥黃酮醇-4-還原酶（DFR）基因轉(zhuǎn)入矮牽牛，獲得了開橙色花的品種。藍(lán)色色素合成是由多種酶控制的。主要利用基因工程改變花的顏色。1.目的2.轉(zhuǎn)成功的花卉3.藍(lán)色控制較復(fù)雜現(xiàn)在是106頁(yè)\一共有118頁(yè)\編輯于星期四翠雀素的合成要有3個(gè)條件：①3’，5’-羥化花色素苷（翠雀素）的合成。②黃酮醇輔色素的存在。③液泡中的pH相對(duì)高。3’，5’-類