組織培養(yǎng)與植物轉(zhuǎn)基因演示文稿

組織培養(yǎng)與植物轉(zhuǎn)基因演示文稿1當(dāng)前第1頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)2（優(yōu)選）組織培養(yǎng)與植物轉(zhuǎn)基因當(dāng)前第2頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)植物基因工程發(fā)展迅速。自從1983年首例轉(zhuǎn)基因植物（煙草）誕生以來(lái)，現(xiàn)在已有100多種植物通過(guò)基因工程技術(shù)獲得了轉(zhuǎn)基因植株，包括番茄、辣椒、茄子、馬鈴薯、胡蘿卜、芹菜、萵苣、甜瓜、黃瓜、白菜、甘藍(lán)、花椰菜、芥菜、石刁柏、洋蔥、柑橘、柿、楊樹、桉樹等。當(dāng)前第3頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)2植物基因工程的載體Ti—載體其它載體RNAi

當(dāng)前第4頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)根癌農(nóng)桿菌（Agrobacteriumtumefaciens）的Ti質(zhì)粒（Tumor-inducingplasmid）的改建與利用，從而開創(chuàng)了植物基因工程的新紀(jì)元。根癌農(nóng)桿菌當(dāng)前第5頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)當(dāng)前第6頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)當(dāng)前第7頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)當(dāng)前第8頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)T－DNA當(dāng)前第9頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)植物基因工程中，我們把接受外源(目的)基因的生命體系稱為“受體”。受體包括：葉圓片(盤)、胚性愈傷、胚狀體、愈傷組織、懸浮細(xì)胞、原生質(zhì)體等不同的形態(tài)。其基本形態(tài)還是細(xì)胞。葉圓片與農(nóng)桿菌共培養(yǎng)是最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化方法；愈傷組織的轉(zhuǎn)化效率高、生長(zhǎng)速度快，是快速檢測(cè)外源基因表達(dá)的最好受體；原生質(zhì)體則是單克隆轉(zhuǎn)化的最佳材料。3植物基因轉(zhuǎn)化的受體當(dāng)前第10頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)轉(zhuǎn)化植株（未）受精卵細(xì)胞花粉胚胚軸子葉葉片莖段萌發(fā)種子子房原生質(zhì)體懸浮培養(yǎng)細(xì)胞花器官根創(chuàng)傷植株塊莖莖尖植物基因轉(zhuǎn)化的外植體當(dāng)前第11頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)被轉(zhuǎn)化的受體細(xì)胞是單個(gè)獨(dú)立的細(xì)胞，為選擇遺傳均一性的轉(zhuǎn)基因植株提供了可能性。以懸浮細(xì)胞作受體的轉(zhuǎn)化方法包括：農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、基因槍法、PEG介導(dǎo)法、電激法和顯微注射法等。3.1懸浮細(xì)胞當(dāng)前第12頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)原生質(zhì)體是無(wú)細(xì)胞壁的細(xì)胞。與懸浮細(xì)胞一樣，被轉(zhuǎn)化的受體細(xì)胞是單個(gè)獨(dú)立的細(xì)胞，為選擇遺傳均一性的轉(zhuǎn)基因植株提供了可能性。3.2原生質(zhì)體當(dāng)前第13頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)愈傷組織容易大量制備愈傷組織的轉(zhuǎn)化已在玉米、甘蔗、芹菜等植物上獲得成功。用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法最適合。3.3胚性愈傷組織當(dāng)前第14頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)胚狀體是由愈傷組織經(jīng)過(guò)改造后分化而來(lái)的，其轉(zhuǎn)化方法與愈傷組織相同。3.4胚狀體當(dāng)前第15頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)葉圓片是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的主要受體。也稱為葉盤法。用打孔器或解剖刀切取直徑3—5mm的葉圓片；在液體培養(yǎng)瓶中與農(nóng)桿菌共培養(yǎng)20-30min；將葉圓片在濾紙上吸干；轉(zhuǎn)移到非選擇性培養(yǎng)基上培養(yǎng)3d；再移入含抗生素的選擇培養(yǎng)基上培養(yǎng)；誘導(dǎo)植株再生；獲得轉(zhuǎn)基因植株。葉盤法常見于雙子葉植物的遺傳轉(zhuǎn)化。3.5葉圓片當(dāng)前第16頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)如子葉、胚軸、莖段、根、體細(xì)胞胚、花粉等3.6其他受體當(dāng)前第17頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法(Agrobacterium-mediatedtransformation)基因槍轉(zhuǎn)化法(Microprojectilebombardment)聚乙二醇-介導(dǎo)法(PEG-mediatedtransfomation)電激法(Electroporation)花粉管通道法(Pollen-tubepathway)顯微注射法(Microinjection)脂質(zhì)體轉(zhuǎn)化(Liposomestransformation)激光微束轉(zhuǎn)化法(Lasermicrobeampuncture)

4植物基因轉(zhuǎn)化的方法當(dāng)前第18頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)根癌農(nóng)桿菌(Agrobacteriumtumefacience)介導(dǎo)法是植物基因轉(zhuǎn)化中使用最普遍的一種方法。其Ti質(zhì)粒(Tumor-inducingplasmid)具有將DNA整合到植物染色體上，并使之與植物內(nèi)源基因同步表達(dá)的能力。每個(gè)Ti質(zhì)粒都有3個(gè)功能區(qū)域。一是T-DNA區(qū)，即轉(zhuǎn)化DNA區(qū)，與病癥發(fā)生有關(guān)的基因位于這個(gè)區(qū)，決定著腫瘤形態(tài)和冠癭堿的合成；二是Vir區(qū)，是T-DNA區(qū)以外的與感染腫瘤有關(guān)的區(qū)域；三是分解和利用冠癭堿的區(qū)域，分布著冠癭堿分解酶基因。4.1農(nóng)桿菌介導(dǎo)法當(dāng)前第19頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)4.2微彈轟擊法原理：金屬微粒在外力作用下達(dá)到一定速度后，可以進(jìn)入植物細(xì)胞，但又不引起細(xì)胞致命傷害，仍能維持正常的生命活動(dòng)。也稱為基因槍法。利用這一特性，先將含目的基因的外源DNA同鎢、金等金屬微粒混勻，使DNA吸附在金屬微粒表面，隨后用基因槍轟擊，使DNA隨高速金屬微粒進(jìn)入植物細(xì)胞。此方法可直接處理植物某器官或某組織，是當(dāng)今普遍使用的植物轉(zhuǎn)基因方法。當(dāng)前第20頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)當(dāng)前第21頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)聚乙二醇介導(dǎo)法與PEG誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的機(jī)理相似，不同的是后者發(fā)生在原生質(zhì)體之間，而前者發(fā)生在原生質(zhì)體與DNA之間。在高濃度的二價(jià)鈣離子(Ca2+)和高pH值的條件下，略帶負(fù)電的高分子PEG可能促進(jìn)DNA向原生質(zhì)體膜沉淀，或參與原生質(zhì)體的內(nèi)吞作用下，使外源DNA分子進(jìn)入原生質(zhì)體和細(xì)胞核，并整合到染色體上。4.3聚乙二醇-介導(dǎo)法當(dāng)前第22頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)4.4電激法原理：細(xì)胞膜的基本組成是磷脂，在適當(dāng)?shù)耐饧用}沖電場(chǎng)作用下，細(xì)胞膜被擊穿，但還達(dá)不到細(xì)胞致命傷害。所以當(dāng)移去外加電場(chǎng)后，被擊穿的膜孔可自行復(fù)原。也稱為電穿孔法。根據(jù)這一性質(zhì)，植物原生質(zhì)體同外源DNA分子混合，置于電擊儀的樣品室中，按預(yù)定的參數(shù)進(jìn)行直流電脈沖處理，再通過(guò)常規(guī)的再分化培養(yǎng)和篩選，可獲得轉(zhuǎn)基因植株。為避免制備原生質(zhì)體和原生質(zhì)體再生植株的困難，近來(lái)用此技術(shù)直接處理具有完整細(xì)胞壁的植物細(xì)胞、愈傷組織和花粉粒，均取得一定的效果。當(dāng)前第23頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)當(dāng)前第24頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)當(dāng)前第25頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)4.5花粉管通道法原理：將重組DNA涂于授粉的柱頭上，使DNA沿花粉管通道或傳遞組織通過(guò)珠心進(jìn)入胚囊，轉(zhuǎn)化尚不具有正常細(xì)胞壁的卵、合子和早期的胚胎細(xì)胞，在活體內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因種子。當(dāng)前第26頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)花粉管通道法當(dāng)前第27頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)4.6顯微注射法原理：利用顯微注射儀將外源DNA直接注入受體的細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核中。重要問(wèn)題：必須把受體細(xì)胞進(jìn)行固定。動(dòng)物細(xì)胞具有獨(dú)特的貼壁生長(zhǎng)待性，因此不存在固定細(xì)胞的問(wèn)題。植物細(xì)胞的顯微注射必須建立固定細(xì)胞技術(shù)。目前有三種方法：①瓊脂糖（低熔點(diǎn)）包埋法；②多聚-L-賴氨酸粘連法；②吸管（毛細(xì)管）支持法。當(dāng)前第28頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)4.7脂質(zhì)體介導(dǎo)法原理：脂質(zhì)體是由人工構(gòu)建的磷脂雙分子層組成的膜狀結(jié)構(gòu)，把用來(lái)轉(zhuǎn)染的DNA分子包在其中，通過(guò)脂質(zhì)體與細(xì)胞接觸，將外源DNA導(dǎo)人受體細(xì)胞。包裝成脂質(zhì)體的DNA的轉(zhuǎn)染串比裸露的DNA的轉(zhuǎn)染率高出100倍。如先用PEG處理培養(yǎng)的受體細(xì)胞，使其易吸收培養(yǎng)基中的脂質(zhì)體，可提高轉(zhuǎn)染率10—20倍。在正常情況下，每個(gè)細(xì)胞平均可吸收1000個(gè)左右的脂質(zhì)體。這是哺乳動(dòng)物轉(zhuǎn)基因研究中常用的方法之一。當(dāng)前第29頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)4.8激光微束穿孔法原理：利用直徑很?。{米級(jí)）、能量很高的激光微束可引起細(xì)胞膜可逆性穿孔的原理，在熒光顯微鏡下用激光處理細(xì)胞，處于細(xì)胞周圍的重組DNA隨之進(jìn)入細(xì)胞。此方法最適用于活細(xì)胞中線粒體和葉綠體等細(xì)胞器的基因轉(zhuǎn)移。當(dāng)前第30頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)當(dāng)前第31頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)植株再生是基因轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟，直接決定能否獲得轉(zhuǎn)基因植株。兩種形式：一種是愈傷組織再生另一種是直接再生，從外植體直接誘導(dǎo)出芽而不經(jīng)過(guò)愈傷組織的分化。轉(zhuǎn)墓因植株再生的方式與一般植株再生的方式相同，主要區(qū)別是轉(zhuǎn)基因植株的再生受外源基因、載體系統(tǒng)、抗生素、轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響。5轉(zhuǎn)基因植株的再生及其檢測(cè)方法5.1轉(zhuǎn)基因植株再生當(dāng)前第32頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)常采用報(bào)告基因作為標(biāo)記，以便快速檢測(cè)。主要采用分子生物學(xué)方法檢測(cè)，包括：聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)、Southern

Blot、NorthernBlot和WesternBlot等方法。進(jìn)行分子生物學(xué)檢測(cè)以后還要進(jìn)行生物學(xué)鑒定，以確定基因是否可以正常地表達(dá)性狀，并穩(wěn)定地遺傳給后代。如果一些有價(jià)值的目的基因被轉(zhuǎn)入，還必須鑒定基因的功能及其表型。5.2轉(zhuǎn)基因植株的檢測(cè)當(dāng)前第33頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)如轉(zhuǎn)化抗病毒基因：要對(duì)轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行病毒接種，以鑒定抗病毒能力。若轉(zhuǎn)化的基因?yàn)榭钩輨┗颍哼€要對(duì)植物噴灑除草劑進(jìn)行檢測(cè)。若轉(zhuǎn)基因植物是食用糧食作物或油料：還要通過(guò)轉(zhuǎn)基因植物的安全性檢測(cè)，以免對(duì)人類和環(huán)境造成危害。如果轉(zhuǎn)化的是花色素合成酶基因：則憑肉眼就可直觀鑒定花色變化。當(dāng)前第34頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)當(dāng)前第35頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)6植物轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性

國(guó)際大討論當(dāng)前第36頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)斑蝶事件：1999年5月，康奈爾大學(xué)的一個(gè)研究組在《Nature》雜志上發(fā)表文章，聲稱轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米的花粉飄到一種名叫“馬利筋”的雜草上，用馬利筋葉片飼喂美國(guó)大斑蝶，導(dǎo)致44％的幼蟲死亡?，F(xiàn)在這個(gè)事件也有了科學(xué)的結(jié)論：第一，玉米的花粉非常重，擴(kuò)散不遠(yuǎn)，在玉米地以外５米，每一平方厘米馬利筋葉片上只找到一個(gè)玉米花粉。第二，2000年開始在美國(guó)三個(gè)州和加拿大進(jìn)行的田間試驗(yàn)都證明，抗蟲玉米花粉對(duì)斑蝶并不構(gòu)成威脅，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中用10倍于田間的花粉量來(lái)喂大斑蝶的幼蟲，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育有影響。斑蝶減少的真正原因，一是農(nóng)藥的過(guò)度使用，二是墨西哥生態(tài)環(huán)境的破壞。當(dāng)前第37頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)加拿大“超級(jí)雜草”事件：由于基因漂流，在加拿大的油菜地里發(fā)現(xiàn)了個(gè)別油菜植株可以抗一種、兩種或三種除草劑，因而有人稱此為“超級(jí)雜草”。事實(shí)上，這種油菜在噴施另一種除草劑2，4-Ｄ后即被全部殺死。應(yīng)當(dāng)指出的是，“超級(jí)雜草”并不是一個(gè)科學(xué)術(shù)語(yǔ)，而只是一個(gè)形象化的比喻，目前并沒(méi)有證據(jù)證明已經(jīng)有“超級(jí)雜草”的存在。同時(shí)，基因漂流并不是從轉(zhuǎn)基因作物開始，而是歷來(lái)都有。如果沒(méi)有基因漂流，就不會(huì)有進(jìn)化，世界上也就不會(huì)有這么多種的植物和現(xiàn)在的作物栽培品種。當(dāng)前第38頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)墨西哥玉米事件：2001年11月，美國(guó)加州大學(xué)伯克萊分校的兩位研究人員在《Nature》上發(fā)表文章，聲稱在墨西哥南部Oacaca地區(qū)采集的６個(gè)玉米地方品種樣本中，發(fā)現(xiàn)有CaMV35S啟動(dòng)子及NovartisBtll抗蟲玉米中的adh1基因相似序列。綠色和平組織借此大肆渲染，說(shuō)墨西哥玉米已經(jīng)受到了“基因污染”，甚至指責(zé)墨西哥小麥玉米改良中心的基因庫(kù)也可能受到了“基因污染”。文章發(fā)表后受到很多科學(xué)家的批評(píng)，。所謂測(cè)出的35S啟動(dòng)子，經(jīng)復(fù)查證明是假陽(yáng)性。所稱Ｂｔ玉米中的adh1基因已經(jīng)轉(zhuǎn)到了墨西哥玉米的地方品種，也是假的。轉(zhuǎn)入Ｂｔ玉米中的基因序列是adh1

-S基因，而作者測(cè)出的是玉米中本來(lái)就存在的adh1

-IF基因，兩者的基因序列完全不同，是兩碼事。顯然作者沒(méi)有比較這兩個(gè)序列，審稿人和《Nature

》編輯部也沒(méi)有核實(shí)。墨西哥小麥玉米改良中心（CIMMYT）也發(fā)表聲明指出，經(jīng)對(duì)種質(zhì)資源庫(kù)和新近從田間收集的152份材料的檢測(cè)，在墨西哥任何地區(qū)都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)35S啟動(dòng)子。當(dāng)前第39頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)中國(guó)Ｂｔ抗蟲棉破壞環(huán)境事件：2003年６月３日，南京環(huán)科所與綠色和平組織在北京召開會(huì)議，６月４日《ChinaDaily》上發(fā)表了題為“GMCottonDamageEnvironment”的文章，亦即“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉破壞了環(huán)境”。綠色和平組織也于當(dāng)天在其網(wǎng)站上刊登了南京環(huán)科所、綠色和平組織顧問(wèn)薛達(dá)元先生長(zhǎng)達(dá)26頁(yè)的英文報(bào)告，從而再次引發(fā)國(guó)際爭(zhēng)論，在歐、美產(chǎn)生巨大反響，成為國(guó)際上爭(zhēng)論轉(zhuǎn)基因作物安全性的重大事件之一。當(dāng)前第40頁(yè)\共有43頁(yè)\編于星期四\6點(diǎn)6月5日德國(guó)《農(nóng)業(yè)報(bào)》發(fā)表了題為“ChineseResearch:largeEnvironmentDamagebyBtCotton”的文章，即：“中國(guó)研究：Bt棉破壞環(huán)境巨大”。綠色和平組織的“中國(guó)項(xiàng)目主管”盧思聘聲稱：棉農(nóng)“將面對(duì)不受控制的超級(jí)害蟲”（這里他又全無(wú)科學(xué)根據(jù)地提出了“超級(jí)害蟲”的新名詞！