转基因技术与作物育种优秀课件
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《遗传与作物育种》课件
04
作物育种实践
水稻育种实践
1 2
杂交育种
利用不同品种的水稻进行杂交，通过选择优良后 代，培育出具有优良性状的水稻新品种。
诱变育种
通过辐射、化学诱变等方法，使水稻基因发生突 变，进而筛选具有优良性状的突变体。
3
分子标记辅助育种
利用分子标记技术，辅助选择具有优良性状的水 稻基因型，提高育种效率和准确性。
体，再从中选择和培育。
群体改良
03
利用地理隔离或人工创造的隔离条件，使不同品种在群体内混
合授粉，产生遗传变异，从中选择和培育。
现代育种技术
分子标记辅助育种
利用分子标记技术识别与目标性 状相关的基因，实现快速、准确 的品种选育和遗传改良。
基因工程育种
通过基因克隆、转基因等技术手 段，将具有优良性状的外源基因 导入作物中，实现定向遗传改良 。
表型与表现型
表型是指生物体的形态、结构、生理 和行为特征；表现型则是表型在特定 环境下的表现形式。
02
作物育种原理
作物改良的目标
提高产量
通过改良作物的遗传特性，提 高单产和总产量，满足不断增
长的食物需求。
增强抗逆性
提高作物对环境胁迫的抗性， 如抗旱、抗寒、抗病虫害等， 以适应各种不利条件。
改善品质
，为人类提供稳定的食物来源。
03
应对气候变化的重要手段
遗传资源具有适应不同环境条件的能力，通过保护和利用遗传资源，可
以培育出适应气候变化的新品种，提高农业生产应对气候变化的能力。
遗传资源的保存
原地保存
在原生地或近原生地自然生长的遗传资源称为原地保存。 这种保存方式能够保持遗传资源的自然生态环境，有利于 种质生态适应性的保持。
转基因育种技术优秀课件
11
常用的受体材料有以下几大类型: 1.愈伤组织再生系统
外植体材料经过脱分化培养诱导形成愈伤组织，转化（带有目 的基因质粒的农杆菌侵染），分化培养获得再生植株。
优点：外植体来源广，繁殖快，易接受外源基因， 转化效率高。 缺点：遗传稳定性差、嵌合体，因此需要连续的再生系统
12
2.直接分化再生系统
外植体材料细胞不经过脱分化形成愈伤组织阶段，而是直 接分化出不定芽形成再生植株。
转基因育种技术优秀课件
第一节 转基因育种的概念
一、植物遗传转化（植物基因工程）
以植物为对象，采用重组DNA 技术将外源目的基因导入受体植物基因 组，最后获得外源目的基因正确表达和稳 定遗传的新植物类型。
核心技术是重组DNA技术
重组DNA（recombinant DNA）：是指人工创造的自然界
中不存在的DNA分子。主要指利用不同生物来源的DNA分子拼
以病毒载体和质粒载体介导的遗传转化比较多。
五、Ti质
粒 有一种土壤细菌,称为农 杆菌，它能诱导植物伤口形成冠瘿瘤， 细菌的致瘤能力来源于细菌内的一个 额外染色体即质粒(plasmid)，称Ti质 粒。
优点：生殖细胞不仅具有全能性，而且接受外源遗传 物质的能力强，导入外源基因成功率高，更易 获得转基因植株。又因生殖细胞是单细胞，转 化的基因五显隐性影响，外源目的基因充分表 达。因此利用生殖细胞作为转基因受体与单倍 体育种技术相结合，可简化和缩短育种纯化过 程。
缺点：获得单细胞只能在开花期，常受到季节及生长 条件的限制。
色体组中，并再
良好的植物基因转化受体系统应满足如下条件： 1、必须具有脱分化和再生能力，能够形成新的植物体。高
效稳定的再生能力； 2、受体材料要有较高的遗传稳定性； 3、外植体来源方便，如胚和其它器官等； 4、对筛选剂敏感； 5、能够接受外源基因，并通过基因重组或其它途径使外源
常用的受体材料有以下几大类型: 1.愈伤组织再生系统
外植体材料经过脱分化培养诱导形成愈伤组织，转化（带有目 的基因质粒的农杆菌侵染），分化培养获得再生植株。
优点：外植体来源广，繁殖快，易接受外源基因， 转化效率高。 缺点：遗传稳定性差、嵌合体，因此需要连续的再生系统
12
2.直接分化再生系统
外植体材料细胞不经过脱分化形成愈伤组织阶段，而是直 接分化出不定芽形成再生植株。
转基因育种技术优秀课件
第一节 转基因育种的概念
一、植物遗传转化（植物基因工程）
以植物为对象，采用重组DNA 技术将外源目的基因导入受体植物基因 组，最后获得外源目的基因正确表达和稳 定遗传的新植物类型。
核心技术是重组DNA技术
重组DNA（recombinant DNA）：是指人工创造的自然界
中不存在的DNA分子。主要指利用不同生物来源的DNA分子拼
以病毒载体和质粒载体介导的遗传转化比较多。
五、Ti质
粒 有一种土壤细菌,称为农 杆菌，它能诱导植物伤口形成冠瘿瘤， 细菌的致瘤能力来源于细菌内的一个 额外染色体即质粒(plasmid)，称Ti质 粒。
优点：生殖细胞不仅具有全能性，而且接受外源遗传 物质的能力强，导入外源基因成功率高，更易 获得转基因植株。又因生殖细胞是单细胞，转 化的基因五显隐性影响，外源目的基因充分表 达。因此利用生殖细胞作为转基因受体与单倍 体育种技术相结合，可简化和缩短育种纯化过 程。
缺点：获得单细胞只能在开花期，常受到季节及生长 条件的限制。
色体组中，并再
良好的植物基因转化受体系统应满足如下条件： 1、必须具有脱分化和再生能力，能够形成新的植物体。高
效稳定的再生能力； 2、受体材料要有较高的遗传稳定性； 3、外植体来源方便，如胚和其它器官等； 4、对筛选剂敏感； 5、能够接受外源基因，并通过基因重组或其它途径使外源
基因工程转基因植物PPT课件
Ti Plasmid
T-DNA region
auxin
Left border
Right border
vir genes ori
已知农杆菌 附着到植物 细胞后，只 留在细胞间 隙中。TDNA首先在 细菌中被加 工、剪切、 复制，然后 转入植物细 胞。
（2） Ti质粒的功能区域
※ T-DNA区（transferred-DNA regions）： 农 杆 菌 侵 染 植 物 细 胞 时 ， 从 Ti 质 粒 上 切 割 下 来 转 移 到 植 物 细 胞 的 一 段 DNA，称为转移DNA。该DNA片段上的基因与肿瘤的形成有关。
农杆菌介导法
1）农杆菌
农杆菌包括根癌农 杆菌（Ti质粒）和发根 农杆菌（Ri质粒），质 粒中含有一段可移动的 DNA称为T-DNA，可作 为外源DNA的载体。
农杆菌: 广泛用于植物基因工程。 包含Ti质粒:【肿瘤诱导质粒（细菌 质粒）】；
T-DNA: (Transferred-DNA), 可以转 移进入植物基因组.
优点：外植体来源广，繁殖快，易接受外源基因， 转 化效率高。
缺点：遗传稳定性差、嵌合体 因此需要连续的再生系统
1.1 受体
1.1.3 直接分化再生
外植体材料细胞不经过脱分化形成愈伤组织阶 段，而是直接分化出不定芽形成再生植株。
优点：周期短、操作简单，体细胞变异小，遗 传稳定；
缺点：材料局限，转化率低。
1.1 受体
受体 是指用于接受外源DNA的转化材料。 良好的植物基因转化受体系统应满足如下条件： 1) 高效稳定的再生能力； 2) 受体材料要有较高的遗传稳定性； 3) 外植体来源方便，如胚和其它器官等； 4) 对筛选剂敏感； 5) 转化率高 常用的受体材料有以下几大类型:
农业转基因知识科普_PPT课件
转基因技术优势
基因来源更丰富、育种过程更精准、缩短育种周期
传统杂交育种
优良 基因
X 杂交
优良 基因
=
供体品种
基因工程育种
转化
优良基因
拟改良的品种
新材料
优良 基因
=
拟改良的品种
新品种
转基因技术主要应用领域
农业：抗病虫、耐除草 剂、抗旱耐盐、改善品 质、肥料高效利用
环保：污染物降解医药：源自苗、胰岛 素、干扰素3.9 3.9 2.9 2.7 1.6 1.0 0.8 0.5 0.5 0.3 0.2 0.1 0.1 0.1
少于50,000 公顷
洪都拉斯* 智利* 葡萄牙 古巴* 捷克共和国
罗马尼亚 斯洛伐克 哥斯达黎加*
孟加拉国*
* 发展中国家
2013年全球主要转基因作物种植率（%）
（百万英亩，百万公顷）
494 200 445 180 395 160 346 140 296 120 247 100 198 80 148 60
5. 加拿大 6. 中国* 7. 巴拉圭* 8. 巴基斯坦* 9. 南非* 10. 乌拉圭* 11. 玻利维亚* 12. 菲律宾*
13. 澳大利亚 14. 布基纳法索* 15. 缅甸* 16. 墨西哥*
17. 西班牙 18. 哥伦比亚* 19. 苏丹*
百万公顷
73.1 42.2 24.3 11.6 11.6
99 40 49 20
00
传统 生物技术
107
79% 大豆
34
70% 棉花
177
32% 玉米
34
24% 油菜
2014年美国、巴西转基因大豆、玉米和棉花种植面积均已超过总面积的90%。
《植物转基因技术》PPT课件
其中以T-DNA区和毒性区（vir-region）在 植物转化中最为重要。
T-DNA区：能够转移整合入植物受体基因组， 并能在植物细胞中表达，从而导致 冠瘿瘤发生。
Vir区：由多个毒性基因组成， 其编码蛋白对 T-DNA的转移和整合 必不可少。
1.Ti质粒上的T-DNA：
仅存在于被感染植物细胞的细胞核中，整 合到植物基因组中 ，T-DNA以单拷贝或多拷贝 形式插入植物基因组中,插入的位点也各不相同。
实例 小麦的基因枪转化
3、幼胚的高渗预培养： 4、微弹的制备与基因枪的轰击（无菌）： 5、抗PPT愈伤组织的选择：白色生长快的为
外源质粒转化的愈伤（见图）。 6、抗PPT再生植株的获得：（见图）
实例 小麦的基因枪转化
7、抗PPT转化植株的耐盐性：
含盐0.7％NaCl条件下转化植株表现较强的耐盐性。
转化后的gus的瞬间表达转化后3周产生的抗性愈伤组织抗性愈伤的gus反应再生的转化植株转化植株叶片的gus表达抗性植株后代的抗性检测自1983年人类首次获得转基因植物后已有大量的抗病抗逆及品质改良的转基因植物获得成功在农业生产上已经发挥了重要的作用
《植物转基因技术》PPT 课件
植物转基因技术： 又称基因重组技术或DNA重组，
二）、转化载体系统：
Ti质粒载体系统一般分为两类： 一类叫共整合载体系统； 一类叫双元载体系统。
（一）、共整合载体质粒：
1.pGV3850 系 统 :
这是第一个非致癌的 Ti质粒衍生载体,来自 胭脂碱型质粒 pTiC58Trac, 包 括 25bp末端序列和胭脂 碱合成酶基因,T-DNA 上的其它基因则为 pBR322 序 列 取 代 。
5. 植物叶绿体基因工程
进行叶绿体遗传转化研究，建立了烟草叶绿体遗传 转化体系。并将一些基因转入烟草叶绿体。
T-DNA区：能够转移整合入植物受体基因组， 并能在植物细胞中表达，从而导致 冠瘿瘤发生。
Vir区：由多个毒性基因组成， 其编码蛋白对 T-DNA的转移和整合 必不可少。
1.Ti质粒上的T-DNA：
仅存在于被感染植物细胞的细胞核中，整 合到植物基因组中 ，T-DNA以单拷贝或多拷贝 形式插入植物基因组中,插入的位点也各不相同。
实例 小麦的基因枪转化
3、幼胚的高渗预培养： 4、微弹的制备与基因枪的轰击（无菌）： 5、抗PPT愈伤组织的选择：白色生长快的为
外源质粒转化的愈伤（见图）。 6、抗PPT再生植株的获得：（见图）
实例 小麦的基因枪转化
7、抗PPT转化植株的耐盐性：
含盐0.7％NaCl条件下转化植株表现较强的耐盐性。
转化后的gus的瞬间表达转化后3周产生的抗性愈伤组织抗性愈伤的gus反应再生的转化植株转化植株叶片的gus表达抗性植株后代的抗性检测自1983年人类首次获得转基因植物后已有大量的抗病抗逆及品质改良的转基因植物获得成功在农业生产上已经发挥了重要的作用
《植物转基因技术》PPT 课件
植物转基因技术： 又称基因重组技术或DNA重组，
二）、转化载体系统：
Ti质粒载体系统一般分为两类： 一类叫共整合载体系统； 一类叫双元载体系统。
（一）、共整合载体质粒：
1.pGV3850 系 统 :
这是第一个非致癌的 Ti质粒衍生载体,来自 胭脂碱型质粒 pTiC58Trac, 包 括 25bp末端序列和胭脂 碱合成酶基因,T-DNA 上的其它基因则为 pBR322 序 列 取 代 。
5. 植物叶绿体基因工程
进行叶绿体遗传转化研究，建立了烟草叶绿体遗传 转化体系。并将一些基因转入烟草叶绿体。
作物育种学：作物转基因育种
16个重大专项
民口9项，军民两用4项 • 核心电子器件、高端通用芯
片及基础软件
• 极大规模集成电路制造技术 及成套工艺
• 新一代宽带无线移动通信
• 高档数控机床与基础制造技 术
• 大型油气田及煤层气开发
• 大型先进压水堆及高温气冷 堆核电站
• 水体污染控制与治理
• 转基因生物新品种培育
• 重大新药创制
PCR analysis of CryIAc in putative transgenic plantlets
Northern杂交
Event
1 234
1
2 3 4 1x 5x
Western杂交或蛋白质分析
表型选择
WT
根尖1cm
根冠
WT
WT
超表达TaWRKY5转基因拟南芥10个株系的根系在总根长、 根总表面积、主根长比野生型有显著或极显著的优势， 根尖表皮细胞明显增多，同时侧根明显增加并且增长。
细胞后整合进植物基因组中并得以表达，从而导致了冠瘿瘤的 发生。进一步研究发现，整合到植物基因组中的T-DNA可以通 过减数分裂稳定地传给植物的后代，Ti质粒的上述特性成为农 杆菌介导法植物遗传转化的重要基础。
植物材料的准备 表达载体的构建 农杆菌转化 沾花法浸染拟南芥植株 Post-dip care
寄生范围广，几乎所有的双子叶植物。
Circular
chromosome
LB
RB
vir
T-DNA
genes
Ti plasmid
~ 120 kbp
Ti
ori
A. tumefaciens
1977年Chilton等在研究农杆菌侵染后形成的植物肿瘤细胞时， 用分子杂交发现在肿瘤细胞中存在着农杆菌Ti质粒的一个片段， 称为T-DNA（Transfer-DNA）。实验表明，T-DNA转移到植物
玉米转基因方法(精编课件).ppt
玉米育种学
扬州大学农学院 作物遗传育种暨应用生物技术系
邓德祥
精品课件
（一）、分子育种的概念
精品课件
分子育种是指在DNA水平上实施作物改良计划 的理论和方法。与以往其它常规育种技术相比，其实 质性的进步在于使作物育种真正实现了对基因的操作； 其鲜明的特点可以概括为通用性和精确性的完美结合。
精品课件
通用性是指它突破了物种之间生殖隔离的障碍， 实现了基因在物种之间的交流，其技术体系朝着整个 生物界共用同一个基因库的方向发展；精确性是指他 直接以目的基因为操作对象，使育种目标同育种素材 精确配对，能有效地打破遗传连锁的累赘，提高育种 效率。
精品课件
二、玉米转基因育种技术概述
精品课件
（一）、直接的遗传转化方式
农杆菌介导的遗传转化方法出现较早，并很快成 为双子叶植物遗传转化的常规方法。以后发明了一系 列直接的遗传转化方法打开了单子叶植物特别是玉米 等作物转基因研究的大门。
精品课件
这些方法是采用简单的外力冲击或某些物理学原理，将携 带外源DNA片段的质粒载体直接导入植物细胞，然后随机地整 合进受体基因组。例如采用电激法、PEG法等转化玉米的原生 质体，采用超声波材料、脂质体包裹法和花粉管介导法和子房 注射法将外源基因导入受体细胞等。但是转化技术大多需要经 过原生质体或组织培养阶段，转化周期长，转化受体受到基因 型的较大限制，同时也不适于大规模转基因育种的要求。
精品课件
子房注射法是转基因育种工作中经常使用的方法之一。 子房注射法是一种微量注射法，使用一种特制的微量注射器将 含有目的基因载体的DNA溶液直接注射入玉米处于减数分裂时 期的子房中，以便使外源基因能整合进玉米的基因组。丁群星 等（1993）用此法获得了正常的转化体。由射法的最突出优点有两个： 一是不需要复杂的仪器设备，操作简便； 二是转化受体不受基因型的限制，这对于优良
扬州大学农学院 作物遗传育种暨应用生物技术系
邓德祥
精品课件
（一）、分子育种的概念
精品课件
分子育种是指在DNA水平上实施作物改良计划 的理论和方法。与以往其它常规育种技术相比，其实 质性的进步在于使作物育种真正实现了对基因的操作； 其鲜明的特点可以概括为通用性和精确性的完美结合。
精品课件
通用性是指它突破了物种之间生殖隔离的障碍， 实现了基因在物种之间的交流，其技术体系朝着整个 生物界共用同一个基因库的方向发展；精确性是指他 直接以目的基因为操作对象，使育种目标同育种素材 精确配对，能有效地打破遗传连锁的累赘，提高育种 效率。
精品课件
二、玉米转基因育种技术概述
精品课件
（一）、直接的遗传转化方式
农杆菌介导的遗传转化方法出现较早，并很快成 为双子叶植物遗传转化的常规方法。以后发明了一系 列直接的遗传转化方法打开了单子叶植物特别是玉米 等作物转基因研究的大门。
精品课件
这些方法是采用简单的外力冲击或某些物理学原理，将携 带外源DNA片段的质粒载体直接导入植物细胞，然后随机地整 合进受体基因组。例如采用电激法、PEG法等转化玉米的原生 质体，采用超声波材料、脂质体包裹法和花粉管介导法和子房 注射法将外源基因导入受体细胞等。但是转化技术大多需要经 过原生质体或组织培养阶段，转化周期长，转化受体受到基因 型的较大限制，同时也不适于大规模转基因育种的要求。
精品课件
子房注射法是转基因育种工作中经常使用的方法之一。 子房注射法是一种微量注射法，使用一种特制的微量注射器将 含有目的基因载体的DNA溶液直接注射入玉米处于减数分裂时 期的子房中，以便使外源基因能整合进玉米的基因组。丁群星 等（1993）用此法获得了正常的转化体。由射法的最突出优点有两个： 一是不需要复杂的仪器设备，操作简便； 二是转化受体不受基因型的限制，这对于优良
第十六章转基因技术与作物育种
第十六章转基因技术与作物育种转基因育种：就是根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA 重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，并经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。
与常规育种技术相比，转基因育种在技术上较为复杂，要求也很高，但是具有常规育种所不具备的优势：(1)转基因育种技术体系的建立使可利用的基因资源大大拓宽。
（没有物种局限性）(2)转基因育种技术为培育高产、优质、高抗，适应各种不良环境条件的优良品种提供了崭新的育种途径。
(3)利用转基因育种技术可以对植物的目标性状进行定向变异和定向选择：很强的目的性(4)利用转基因技术可以大大提高选择效率，加快育种进程。
（5）通过转基因的方法，还可将植物作为生物反应器生产药物等生物制品。
第一节作物的转基因技术一、转基因技术的发展现状(一)国际转基因植物研究与现状1.自从20世纪70年代重组DNA技术创建到1983年第一株转基因烟草获得以来，至今已有35个科120种植物转基因获得成功。
（植物）2.先后有30多个国家批准了3000多例田间试验，涉及的植物种类有40多种，2000年已有13个国家种植了商品化的转基因植物。
（国家数量）3.1996年全世界转基因作物种植面积约为280万hm2，1997年增加到1100万hm2，1998年为2780万hm2，1999年增加到3 990万hm2，2000年达到4420万hm2。
（面积增长）4.1996-2000年，转基因作物大部分(85％)种植在发达国家，其中美国种植的面积最大，2000年为3 030万hm2，占全球的68％。
其次为加拿大，2001年为320万hm2。
随着转基因技术的不断完善和普及，发展中国家转基因作物的种植面积也在逐年扩大，所占份额不断增加，从1997年占全球转基因面积的14％，到2000年占到了24％。
其中以阿根廷和中国较多。
5.目前所种植的转基因作物主要为大豆、玉米、棉花和油菜等，其中以转基因大豆的种植面积最大。
现代生物技术在育种上的应用-PPT课件
19
【解析】 因为一种氨基酸可能对应多种密码 子、真核生物体内的基因含有内含子等因素， 导致逆转录合成的目的基因与原基因有较大的 差异，所以人工合成的目的基因不能用于比目 鱼基因组测序，A选项错误；抗冻蛋白的11个氨 基酸的重复序列重复次数越多，抗冻能力越强， 并不是抗冻基因的编码区重复次数越多抗冻能 力越强，抗冻基因编码区依次相连形成的新
25
②体细胞杂交包括原生质体的制备、细胞融合 的诱导、杂种细胞的筛选和培养、植株的再生 与鉴定等环节。其中用纤维素酶、果胶酶等处 理细胞壁获得植物细胞的原生质体，用物理的 电融合法或化学促融剂处理，促进原生质体融 合形成杂种细胞是植物体细胞融合技术成功的 关键。
26
3．动物细胞的杂交
27
特别提醒 ①动物细胞杂交手段：物理法、化学法(灭活的 病毒)。 ②动物细胞融合的目的不是得到个体，而是得 到细胞产品。 ③融合的杂种细胞是异源四倍体。
11
3．获得原生质体 酶解法：将植物细胞放在含有_纤__维__素__酶___、 __果_胶__酶___的无菌混合酶液中消化数小时，再用 过滤离心洗涤去除酶液，纯化原生质体。 4．诱导原生质体融合 (1)过程：原生质体融合包括细胞膜融合→细胞 质融合→细胞核融合。
12
(2)方法 物理法：如__振_动____、电刺激等。 化学法：聚乙二醇(PEG)能够使原生质体紧密接 触，导致细胞膜融合。
13
核心要点突破
转基因技术育种
1．概念理解 (1)基因工程技术又称DNA重组技术，即通过将 人类需要的基因重组到某种生物的DNA中，使 这种生物出现人类需要的新性状。 (2)转基因技术育种也叫基因工程育种，这一技 术突破了生物的种间界限，从分子水平上有目 的地改造了生物的遗传物质，因此具有很大的 发展前景。
转基因技术及其在植物育种中的应用
转基因技术及其在植物育种中的应用一、概述从70年代重组DNA技术创建，到1983年第一株转基因烟草获得以来，国际上对转基因作物就存在着截然不同的观点：接受？抵制？随着技术日趋成熟，转基因作物由实验室进人大田中试，不少作物已向商品化发展。
与此同时，转基因作物的生态风险，可能带来的环境问题、转基因产品作为食品对人体健康问题、产品贴标签问题、运输问题、国际贸易问题、知识产权问题等已引起世界性的所谓“生物安全”的论战。
转基因技术实际上已由学术观点分歧，发展到知识产权问题、环境问题、经济问题甚至政治问题二、什么是转基因技术转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术（Transgene technology）。
又名"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"。
三、几种常用的植物转基因方法遗传转化的方法按其是否需要通过组织培养、再生植株可分成两大类，第一类需要通过组织培养再生植株，常用的方法有农杆菌介导转化法、基因枪法；另一类方法不需要通过组织培养，目前比较成熟的主要有花粉管通道法，花粉管通道法是中国科学家提出的。
1．农杆菌介导转化法农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。
根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。
因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。
人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。
农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中，自从技术瓶颈被打破之后，农杆菌介导转化在单子叶植物中也得到了广泛应用，其中水稻已经被当作模式植物进行研究。
转基因作物2021精选PPT
创造出拥有新特性的植物
呼吁禁止用转基因饲料喂养肉牛。 有专家预计：21世纪初，很可能美国的每一种食品中都含有一定量基因工程的成分。
转基因技术发展情况
国外 ❖ 美国是转基因技术采用最多的国家。
自20世纪90年代初将基因改制技术实 际投入农业生产领域以来，目前美国 农产品的年产量中55%的大豆、45% 棉花和40%的玉米已逐步转化为通过 基因改制方式生产。目前，大约有20 多种转基因农作物的种子已经获准在 美国播种，包括玉米、大豆、油菜、 土豆、和棉花。据估计，从1999年到 2004年，美国基因工程农产品和食品 的市场规模将从40亿美元扩大到200 亿美元，到2019年将达到750亿美元。 有专家预计：21世纪初，很可能美国 的每一种食品中都含有一定量基因工 程的成分。其它还有阿根廷、加拿大 也是转基因农业生产发展迅速的国家。
0 美国 阿根廷 巴西
进口大豆(万 吨)
国内
我国已经开展了棉花、水稻、小麦、 玉米和大豆等方面的转基因研究， 目前已经取得了很多研究成果，尤 其是在转基因棉花研究方面成绩突 出。然而，真正进行大规模商业化 的品种却并不很多。真正规模种植 的只有抗病毒甜椒和延迟成熟西红 柿、抗病毒烟草、抗虫棉等6个品种。
统 计 情 况
进口大豆(万吨)
250 200 150 100 50
传染性，能把附近的土地传染病毒， 种粮食了，慢慢的地球上就一块好地也没有了，绿色环保组织，在极力拼命呼吁就是如此。
国内
蝴蝶、蜜蜂、鸟儿飞多远，风刮多远， 然而，真正进行大规模商业化的品种却并不很多。
有专家预计：21世纪初，很可能美国的每一种食品中都含有一定量基因工程的成分。
就能把多远的土地传染，将来土地就 目前，大约有20多种转基因农作物的种子已经获准在美国播种，包括玉米、大豆、油菜、土豆、和棉花。 再不能种粮食了，慢慢的地球上就一 专家们估计，今后40 年内，全球人口将比目前增加50% ，粮食产量必须增加75%才能解决世界人口的吃饭问题。
呼吁禁止用转基因饲料喂养肉牛。 有专家预计：21世纪初，很可能美国的每一种食品中都含有一定量基因工程的成分。
转基因技术发展情况
国外 ❖ 美国是转基因技术采用最多的国家。
自20世纪90年代初将基因改制技术实 际投入农业生产领域以来，目前美国 农产品的年产量中55%的大豆、45% 棉花和40%的玉米已逐步转化为通过 基因改制方式生产。目前，大约有20 多种转基因农作物的种子已经获准在 美国播种，包括玉米、大豆、油菜、 土豆、和棉花。据估计，从1999年到 2004年，美国基因工程农产品和食品 的市场规模将从40亿美元扩大到200 亿美元，到2019年将达到750亿美元。 有专家预计：21世纪初，很可能美国 的每一种食品中都含有一定量基因工 程的成分。其它还有阿根廷、加拿大 也是转基因农业生产发展迅速的国家。
0 美国 阿根廷 巴西
进口大豆(万 吨)
国内
我国已经开展了棉花、水稻、小麦、 玉米和大豆等方面的转基因研究， 目前已经取得了很多研究成果，尤 其是在转基因棉花研究方面成绩突 出。然而，真正进行大规模商业化 的品种却并不很多。真正规模种植 的只有抗病毒甜椒和延迟成熟西红 柿、抗病毒烟草、抗虫棉等6个品种。
统 计 情 况
进口大豆(万吨)
250 200 150 100 50
传染性，能把附近的土地传染病毒， 种粮食了，慢慢的地球上就一块好地也没有了，绿色环保组织，在极力拼命呼吁就是如此。
国内
蝴蝶、蜜蜂、鸟儿飞多远，风刮多远， 然而，真正进行大规模商业化的品种却并不很多。
有专家预计：21世纪初，很可能美国的每一种食品中都含有一定量基因工程的成分。
就能把多远的土地传染，将来土地就 目前，大约有20多种转基因农作物的种子已经获准在美国播种，包括玉米、大豆、油菜、土豆、和棉花。 再不能种粮食了，慢慢的地球上就一 专家们估计，今后40 年内，全球人口将比目前增加50% ，粮食产量必须增加75%才能解决世界人口的吃饭问题。
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体(细七胞)动不物易再受分体化细成胞个体，
常采用生殖细胞、受精卵细胞或胚细胞作为基因转移 的受体细胞。体细胞可表达基因产物，并且通过体细胞培 养出了多种克隆动物。
第三 基因工程技术路线
√ • DNA片段的取得(目的基因的分离和制备)
• DNA片段和载体的连接——重组体DNA
√
• 外源DNA片段引入受体细胞——基因克隆和基因基因枪(gene gun)法
金属微粒在外力作用，可以进入植物细胞，但又不引 起细ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ致命伤害，植物细胞仍能维持正常的生命活动。
将含目的基因 的外源DNA同金等 金属微粒混匀，使 DNA吸附在金属微 粒表面，随后用基 因枪轰击，使DNA 随高速金属微粒进 入植物细胞。
3)花粉管通道法
将重组DNA涂于授粉的柱头 上，或微量注射器将DNA注入子 房，使DNA沿花粉管通道或传递 组织通过珠的卵、合子和心进人 胚囊，转化尚不具有正常细胞壁 早期的胚胎细胞，在活体内产生 转基因种子。
(1) 转化(transformation)
携带目的基因的外源DNA分子通过与膜结合进入受 体细胞，并在其中稳定维持和表达的过程。
质粒为载体
(2) 转导(transduction)
通过噬菌体(病毒)颗粒感染，把DNA导入被感染的受 体细胞的过程。
含目的基因的DNA 与噬菌体(病毒)载体的重 组DNA分子导入受体细 胞前，必须进行体外包 装。
• 筛选与鉴定克隆子(含目的基因) • 目的基因表达
？
一、重组体DNA导入受体细胞 受体:原核生物细胞、真核生物细胞
原核生物细胞：大肠杆菌 真核生物细胞：酵母 导入方法：目前有很多种方法，但采用哪一种应 根据选用的载体系统和受体细胞类型而定
1、重组DNA分子导入原核生物细胞
感受态细胞 指处于能摄取外界DNA分子的生理状态的细胞。
(3) 三亲本杂交(triparental mating)
将被转化的受体菌、含重组DNA分子的供体菌、含广 泛宿主辅助质粒的辅菌三者进行共培养，在辅助质粒的作 用下，重组DNA分子被转移到受体菌细胞内。
2、重组DNA分子导入真核生物细胞
由于真核生物的细胞结构较为复杂，适用于原核生 物基因转移的方法不能有效地用于真核生物。
植物原生质体同外源 DNA分子混合，置于电击仪 的样品室中，进行直流电脉 冲处理，再通过常规的再分 化培养和筛选，可获得转基 因植株。
6)激光微束穿孔
利用直径很小、能量很高的激光微束可引起细胞膜可 逆性穿孔
在荧光显微镜下用激 光处理细胞，处于细胞周 围的重组DNA随之进入细 胞。此方法最适用于活细 胞中线粒体和叶绿体等细 胞器的基因转移。
2)化学处理
磷酸钙 动物细胞能捕获粘附在细胞表面的DNA-磷酸钙沉淀
二乙胺乙基葡聚糖(DEAE-dextran)
促进哺乳动物细胞捕获外 源DNA分子 二甲基亚砜
使细胞表面增加对外源 DNA的吸附能力，增加 膜的通透性
3)脂质体介导(liposome)
由人工构建的磷脂双分子层组成的膜状结构，把用来 转染的DNA分子包在其中，通过脂质体与细胞接触，将 外源DNA导入受体细胞。
(四)原核生物受体细胞
容易摄取外界的DNA，增殖快，基因组 农杆菌 蓝藻
(五)酵母受体细胞
酵酵母母菌是最简单的真 核单细胞生物； 是外源真核基因最理 想的表达体系。
(六)植物受体细胞
一个活的离体体细胞在合适的培养条件下比较容易再 分化成植株，获得外源基因的体细胞可以培养成能传代的 植株，成为转基因植物。
转基因技术与作物育种
四、受体细胞(receptor cell)
(一)定义
受体细胞又称宿主细胞(host cell)，指能摄取外源DNA
(基因)并使其稳定维持、具有应用价值和理论研究价值的 细胞。
(二)种类
* 原核生物受体细胞 * 植物受体细胞 * 动物受体细胞
(三)受体细胞选择的基本原则
* 便于重组DNA分子导入和筛选克隆子。 * 能使重组DNA分子稳定存在于细胞内。 * 适于外源基因的高效表达，表达产物的分泌 或积累，对于真核目的基因的高效表达，应具 有较好的翻译后加工机制。 * 遗传稳定性高，对遗传密码的应用上无明显 偏倚性。 *易于扩大培养或发酵生长，具有较高的生产应 用和理论研究价值。 * 安全性高，无致病性，不会对环境造成污染。
(2)重组DNA分子导入哺乳动物细胞
1)病毒颗粒转导
病毒DNA或RNA构建载体的转导过程主要有三种类型 带有目的基因的病毒颗粒直接感染受体细胞，目的基
因随同病毒DNA分子整合到受体细胞染色体DNA上； 带有目的基因的病毒基因组是缺陷型的，需同另一辅
助病毒一起感染受体细胞；
带有目的基因的病毒基因组是缺陷型的，但是被感染 的受体细胞的基因组中已整合了病毒缺失的基因。
(1)重组DNA分子导入植物细胞
1)根癌农杆菌介导的Ti质粒载体转化
Ti质粒载体与含目的基因的DNA片段重组，导入根癌 农杆菌，再采用叶盘转化法、原生质体共培养法和悬浮细 胞共培养法，通过致癌农杆菌介导进入植物细胞。
叶盘转化
将植物材料的叶片进行表 面灭菌，用无菌的打孔器从叶 片上取下圆形小片，接种含Ti 质粒载体重组DNA的致癌农杆 菌。由圆形小片长出的愈伤组 织通过筛选培养和再分化培养 就可以获得转基因植株。
原生质体共培养转化
取含Ti质粒载体重组DNA的致癌农杆菌，同刚再生细 胞壁的植物原生质体进行短暂的共培养，使重组DNA导 入细胞，经筛选和再分化培养获得转基因植株。
悬浮细胞共培养转化
此方法类似原生质体共培养转化法，不同的是首先建 立植物悬浮细胞系。
根癌农杆菌介导法一般用于双子叶植物。
2)微弹轰击( bombardment)
4)多聚物介导法
聚乙二醇(PEG)、多聚赖氨酸和多聚鸟氨酸等是协助 DNA转移的常用多聚物，尤以PEG应用最广。
多聚物同二价阳离子(Mg2+、Ca2+、Mn2+)和DNA 混合，可在原生质体表面形成颗粒沉淀，使DNA进入细 胞内。
5)电穿孔法
细胞膜的基本组成是磷脂，在适当的外加脉冲电场作 用下，细胞膜被击穿，但还达不到细胞致命伤害。移去外 加电场后，被击穿的膜孔可自行复原。