转基因植物的检测鉴定方法、遗传转化技术及新技术
转基因植物的筛选与鉴定
转基因植物的筛选与鉴定随着植物转基因技术的不断进步，它对于分子遗传学研究和植物改良都具有特别重要的意义。
转基因植株的筛选在转基因技术中起着关键性的作用。
将含有35S启动子的基因载体PMDC150经农杆菌介导，利用农杆菌侵染拟南芥花序的方法转入拟南芥后得到T1代种子。
文章通过组织培养来筛选含有Kan抗性的转基因植株。
标签：拟南芥；转基因植物；筛选1 文献综述1.1 转基因植物的研究进展植物的遗传转化是指利用重组DNA，细胞组织培养等方法，将外源基因导入到植物的组织或细胞中，获得转基因植物的技术[1]。
从转基因植株成功之后，转基因技术飞速发展，如今，植物在抗病、抗虫和抗药等方面都有了转基因植株。
这种技术对改进农作物品质、提高产量等方面都有非常大的帮助。
1.2 基因转化技术随着人们对基因转化技术不断地深入研究和探索，现已发现多种基因转化的方法，例如农杆菌介导的基因转化、花粉管通道法等。
相比较其他植物基因的转化方法，农杆菌介导法有着减少成本、容易操作等优点，但对宿主细胞有着严格的要求。
每种方法都有其优缺点，所以根据植物的不同种类，我们要选择合理的转化方法，达到理想的转化效果。
1.3 本论文的目的和意义植物的转基因技术日新月异迅速发展，已经成为许多国家重点发展的新目标新领域，它所产生的巨大的社会和经济效益促使各个国家对其进行更加深入的研究，由其产生的巨大的生产潜能一定会推动社会的进步，改善人类现有的生产、生活质量以及健康水平。
本文以拟南芥为主要研究对象，通过转化后的农杆菌侵染拟南芥花序的方法及组织培养的方法进行了轉基因植物的筛选。
借由本次实验研究，可深入了解基因工程等相关领域的理论，可熟练掌握相关技术例如无菌操作技术、植物转基因技术、植物组织培养技术等等。
2 转基因植物的筛选与鉴定2.1 实验材料2.1.1 植物材料拟南芥2.1.2 载体与菌株重组表达载体PMDC150-35S（由实验室提供）、农杆菌菌株GV31012.1.3 主要试剂75%酒精、84消毒液、侵染缓冲液、限制性内切酶、卡那霉素、壮观霉素（重组表达载体含有的抗性）、利福平2.1.4 培养基LB培养基：5g/L酵母提取物，10g/L蛋白胨，10g/L NaCl，15g/L琼脂（只固体培养基添加）1/2MS培养基2.2 实验方法2.2.1 拟南芥种植：将种子放在浸过水的滤纸上，放在4℃的冰箱中，不见光培养24小时，然后取出种子种在营养土里，在光照强度8000Lux，温度25℃的培养箱中经过光照16小时/黑暗8小时培养[2]。
基因工程中的遗传转化技术
基因工程中的遗传转化技术随着科技的不断进步和人类对于基因的深入研究，基因工程开辟了一个全新的领域，为我们带来了更多的可能性和前景。
而在基因工程中，遗传转化技术作为其中一项重要的技术之一，具有不可忽视的意义。
本文将重点介绍遗传转化技术在基因工程中的应用以及其相关的技术和问题。
一、什么是遗传转化技术遗传转化技术（Genetic transformation）是指将异物（如DNA）导入生物细胞内，使其成为一个新的功能基因，从而改变生物的遗传特征。
遗传转化在某种程度上实现了跨物种的融合，使得基因改良的范围变得更加宽广。
而在基因工程中，遗传转化技术一般指在体外进行转录（in vitro transcription）并随后在体内转化（in vivo transformation）。
二、遗传转化技术在基因工程中的应用1、传统农业领域经过遗传转化技术改良后的农作物，可以更好的适应环境和提高产量，同时具有抗病性和适应性等优势。
比如水稻的基因改良使得其极大地提高了产量和抗病性，而通过向玉米引入拟南芥的基因能够增加玉米与蚜虫之间的抗性。
2、生物医学领域遗传转化技术在生物医学领域中也有着广泛的应用，可以通过改良基因来治疗疾病。
例如将带有缺陷的基因进行修复或替换，帮助治疗一些罕见病并降低复发率。
另外，通过编辑细胞的基因，可以改变细胞自身的功能，使得细胞在特定情况下具有特定的特性和生物活性。
3、环境保护领域利用遗传转化技术对环境中的生物进行改良，具有一定的环保效果。
如将某些细菌的功能进行改良，使其能够对特定的毒物或有害气体进行处理，达到降低污染的目的。
三、遗传转化技术中的问题及其解决方法1、基因流失目前，遗传转化仍然存在基因流失的问题，即将转基因物种与外部环境中的野生物种杂交，导致转基因物种的基因流入野生物种中。
这种基因流失的现象往往会对生态系统造成一定的影响。
为了解决这个问题，应该通过对外部环境中野生动植物的监测和分析，以及对生态链的探究，来规避基因流失这个风险。
植物转化及转基因的检测
复杂
复杂
简单
昂贵
昂贵
便宜
低
高
低
可行
广泛
广泛
Agrobacterium tumefaciens
Ti plasmid with the new gene
+
cell’s DNA
Agrobacterium
Plant cell
Transformation
The new gene
Tr2a0n20s/6g/20enic plant
Calli are placed in vacuum chamber, Helium pressure shot DNA into cells
Gene gun
vacuum chamber
Calli remain on the high osmotic media for 2020h2o0u/6r/s20 following shooting.
• 早衰
生长期缩短、早孕早穗等
• 对环境敏感
对水、肥、温度、光照敏感
Transformation is performed by gene gun meia prepare calli for transfomation
2020/6/20
福建省农业遗传工程重点实验室
DNA with desired gene and antibiotic resistance is coated onto the surface of gold particles.
借助标记基因和报告基因的快速筛选和纯合
抗生素抗性基因
新霉素磷酸转移酶基因（nptII）——Kanr，G418r
双氢叶酸脱氢酶基因 潮霉素磷酸转移酶基因(hpt)——hygr 氯霉素乙酰转移酶基因（cat）——Cre
转基因技术——动植物转基因方法
转基因 技术
【DAWN_ZX】
转基因技术的步骤
转基因 技术
STEP4：目的基因的检测和表达
1.检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目 的基因。 方法：采用DNA分子杂交技术。 2.检测目的基因是否转录出了mRNA。 方法：采用用标记的目的基因作探针与 mRNA 杂交。 3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质。 方法：从转基因生物中提取蛋白质，用相应的 抗体进行抗原－抗体杂交。 4. 进行个体生物学水平的鉴定。
转基因 技术
【DAWN_ZX】
动物转基因方法
原核显微注射法
胚胎干细胞介导法 逆转录病毒载体法 精子介导的基因转移 核移植转基因法 体细胞核移植法 线粒体介导法
转基因 技术
【DAWN_ZX】
动物转基因方法
原核显微注射法（最常用） •方法：将外源基因注射到受精卵细胞的原核内，
外源基因与胚胎基因组融合后体外培养， 移植到 受体母畜子宫内发育，这样分娩的动物体内的每一 个细胞都含有新的DNA片段。 •缺点：效率低、位置效应(外源基因插入位点随 机性)造成表达结果有不确定性、动物利用率低。 反刍动物繁殖周期长，有较强的时间限制、需要大 量的供体和受体动物。
转基因 技术
【DAWN_ZX】
植物转基因方法 基因枪介导转换法
•方法：利用火药爆炸或高压气体加速将包裹
了带目的基因的DNA溶液的高速微弹直接送入 完整的植物组织和细胞中，然后通过细胞和组 织培养技术，再生出植株，选出其中转基因阳 性植株即为转基因植株。 •优点:不受受体植物范围的限制，而且其载 体质粒的构建也相对简单，是目前转基因研究 中应用较为广泛的一种方法。
转基因技术的步骤 STEP2：基因表达载体的构建
目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且 可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥 作用。 组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因 标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含 有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出 来。常用抗生素基因。
转基因植物的检测与鉴定
转基因植物的检测与鉴定宫雪超于丽杰高金秋哈尔滨师范大学环境与生命科学院黑龙江哈尔滨摘要对植物转基因过程中报告基因的种类和应用范围转基因植物的检测和鉴定方法转基因植物检测和鉴定方法的评价进行了综述关键词转基因植物检测鉴定评价中图分类法文献标识码文章编号植物转基因实验因受体系统的限制外源基因的转化频率较低为了达到转化目的必然要获得大量的转化材料如何在数以千万计的转化植株或细胞中快速有效地检测出转基因阳性植株或细胞外源基因是否整合到植物染色体上整合的方式如何整合到染色体上的外源基因是否正确表达等问题就成为重要的研究课题根据外源基因表达的不同水平对外源基因的检测和鉴定可以分为三个水平进行整合水平转录水平和翻译水平本文从外源基因表达的不同水平阐述转基因植物的检测与鉴定外源基因整合水平的鉴定检测外源基因是否转化成功首先是对报告基因进行检测必要时再进行目的基因的检测检测目的基因需要采用分子杂交方法报告基因报告基因必须具有两大特点一是表达产物和产物的类似功能在未转化的植物细胞内并不存在二是便于检测目前植物基因工程中使用的报告基因一般是编码酶的基因大致分为两类抗性基因和编码催化人工底物产生颜色变化的酶基因现在常用的报告基因主要有基因基因冠瘿碱合成酶基因H基因基因基因荧光素酶基因二氢叶酸还原酶基因等近年来绿色荧光蛋白基因作为一种新型的报告基因在植物基因转化及基因表达调控中得到应用并显示出较其他几个报告基因更大的优越性基因的检测基因具有以下优点①适用于各种生物的基因转化②检测方法简便无需底物酶辅因子等物质只要有紫外光或蓝光照射其表达产物就可以发出绿色荧光这对转化细胞的检测极为有利③便于活体检测十分有利于活体内基因表达调控的研究④检测时可获得直观信息有利于转基因植物安全性问题的研究及防范若此报告基因通过自然杂交扩散到其他栽培植物或杂草中时很容易通过光照获得直观信息基因的检测基因也是广泛用作转基因植物细菌和真菌的报告基因尤其是在研究外源基因瞬时表达的转化试验中基因应用的最多基因端与其他结构形成的融合基因能正常表达所产生的融合蛋白仍具有活性这为研究外源基因表达的具体细胞部位及组织部位提供了条件这是它的一大优点但是需要注意的是有一些植物在胚胎状态时能产生内源活性在转基因和代的子叶花粉和胚珠中检测到活性随着组织的成熟衰老表达逐渐停止在实验过程中要设定严格的阴性对照活性的检测方法有很多包括组织化学法色谱法荧光法等其中植物切片组织化学定位分析是分辨组织中不同细胞个体和不同的细胞类型基因表达差异的一种有效方法转基因植株的检测聚合酶链式反应是首选的转基因产品检测方法技术能够有效地扩增低拷贝的靶片段可以检测到每克样品含有～的转化基因成分对转基因产品大分子量检测的灵敏度可以达到样品含量的因为的高度特异性及检测所需的模板量仅为以内所以为外源基因整合的检测提供了便利条件尤其是在转化材料少又需及早检测的时候现在已经利用该技术对欧美杨番茄辣椒葡萄豆瓣菜小麦等转基因植物进行鉴定是转基因植物鉴定中最简单最常用的方法检测具有用量少操作简单成本低耗时少不需要同位素等优点但检测也存在缺点由于扩增十分灵敏有时会出现假阳性扩增因此检测只能作为初步结果杂交证明外源基因在植物染色体上整合情况的最可靠方法是杂交只有经过分子杂交鉴定为阳性的植株才可以称为转基因植物年第期牡丹江师范学院学报自然科学版总第期收稿日期利用杂交~可以确定外源基因在植物中的组织结构和整合位置~拷贝数以及转基因植株世代外源基因的稳定性]分子杂交是进行核酸序列分析~重组子鉴定及检测外源基因整合表达的强有力手段~它具有灵敏性高~特异性强的特点~是当前鉴定外源基因整合及表达的权威方法杂交可以清除操作过程中的污染以及转化愈伤组织中质粒残留所引起的假阳性信号~准确度高~但杂交程序复杂~成本高~且对实验技术条件要求较高根据杂交时所用的方法~核酸分子杂交又可分为印迹杂交<>~斑点<>杂交或狭缝<>杂交和细胞原位<>杂交等现在已在水稻]~玉米~大白菜]~豆瓣菜]~马铃薯~杏~烟草等植物中得到广泛应用外源基因转录水平的鉴定转录水平上的检测方法主要就是杂交~它以和探针杂交的技术检测基因在转录水平上的表达杂交杂交和杂交相比~更接近性状表现~更具有现实意义~被广泛用于转基因植物的检测~]~现已用于杨树~豆瓣菜~马铃薯~草莓~烟草等转基因植物的检测中但提取条件严格~在材料内含量不如高~不适于大批量样品的检测检测<>也是检测外源在植物体内转录表达的一种方法如果从细胞总提取物中得到特异的扩增条带~则表明外源基因实现了转录此法简单~快速~但对外源基因转录的最后决定~还需与杂交的实验结果结合外源基因表达蛋白的检测外源基因编码的蛋白在转基因植物中能够正常表达并表现出应有的功能是植物基因工程的最终目的杂交杂交是集蛋白质电泳~印迹和免疫测定为一体的检测方法它具有很高的灵敏性~可以从植物细胞总蛋白中检出的特异蛋白质~若是提纯的蛋白质~可检出～杂交检测目的基因在翻译水平的表达结果~可得知被检植物细胞内目的蛋白是否表达~表达的浓度大小及大致的分子量能直接显示目的基因在转化体中是否经过转录~翻译最终合成蛋白而影响植株的性状表现一般来讲~杂交的结果与性状表现有直接关系~]检测<酶联免疫吸附法>是一种利用免疫学原理检测抗原~抗体的技术由于酶的放大作用~使测定的灵敏度极高~可检测出的目的物~同时酶反应还具有很强的特异性除了可溶性抗原<抗体>之外~还可以检测含表面抗原的细胞该方法已用于辣椒~水稻~烟草~番茄~]等转化植株的鉴定工作中的检测虽然很灵敏~但容易出现本底过高的问题~应予以充分的注意蛋白检测试纸蛋白检测试纸是一种基于的改进方法或者~用于转基因植物表达量的检测]先将特异性抗体吸附在膜上~将膜蘸入样品溶液~蛋白质随着液相扩散~遇到抗体~发生抗原抗体反应~通过阴性对照筛选阳性结果~给出转基因成分含量的大致范围此方法操作简单~费用低~耗时少<～>原位杂交检测原位杂交技术目前在植物基因工程研究中已成为外源基因在染色体上整合定位及在组织细胞内表达定位的主要方法原位杂交技术主要有同位素原位杂交和荧光原位杂交<>~使用放射性同位素标记~放射自显影检出该方法灵敏性强~对于单拷贝的序列检出非常有效原位杂交可以分为三个层次:①染色体原位杂交~可以确定外源基因在染色体上的整合位置及整合方式~还可以研究外源基因的整合方式对外源基因遗传稳定性~外源基因表达的影响~以及不同的转化方式与外源基因整合方式的关系等重大机理问题;②组织细胞原位杂交~对特定的基因表达的进行组织细胞分布的空间定位~获得外源基因在植物组织细胞内表达情况<是否表达~表达位置~表达量等>;③外源基因表达蛋白的组织细胞免疫定位~指利用外源基因表达蛋白的抗体~通过免疫反应确定表达蛋白在转基因植物组织及细胞中的分布该方法也是研究转基因植物中外源基因功能~外源蛋白稳定性及功能蛋白含量的重要手段检测方法的评估用提取方法对目的基因进行检测方法简便~适合大批量样品的分析~又能检测目的基因的完整性~是早期检测的较好方法]~~杂交分别从整合~转录~翻译水平检测外源基因~是检测外源基因最经典~最可靠的方法虽然现在出现了一些像~等功能类似~方便快捷的检测技术~然而由于其技术本身的原因~还不能取代以上技术在转基因植物检测和鉴年第期牡丹江师范学院学报!自然科学版"# !总第期"定上的权威地位随着科学技术的发展 各种新的检测方法也在不断涌现 例如生物传感器筛选法 远红外线光谱法 定量 实时基因芯片等 每种检测方法都有其自身的优点和不足 应该根据不同的检测目的和要求 选择合适的方法 在实际工作中把几种方法结合运用 可获得外源基因不同表达水平的信息 是准确检测转基因植物产品的合理策略参考文献王学聘 卞祖娴 张晋华 等 欧美杨转基因植物的 检测 林业科学 朱新产 导入外源 对小麦基因表达的影响 西北植物学报 刘建强 孙仲序 赵春芝 转基因植物鉴定方法的研究概况 山东林业科技 李乃坚 袁四清 卡那霉素胁迫对转基因烟草种子发芽的影响 广东农业学报毛慧珠 唐惕 曹湘玲 等 抗虫转基因甘蓝及其后代的研究 中国科学 辑编辑 琳莉收稿日期 基金项目 黑龙江发展高新技术产业专项资金无基质喷雾栽培法生产脱毒小薯的研究于洪涛黑龙江省农业科学院绥化研究所 黑龙江绥化摘要 研究了无基质喷雾栽培法生产马铃薯脱毒小薯过程中不同品种 不同苗来源及不同收获方式对块茎产量的影响 结果表明 无基质喷雾栽培法生产马铃薯小薯以扦插苗分期收获效果最佳 无基质喷雾栽培比较适合栽培早熟品种以早大白最佳 关键词 无基质 马铃薯 脱毒小薯 中图分类法 文献标识码 文章编号在马铃薯良种繁育体系中 原种的生产是关键环节 其质量的高低和数量的多少直接影响马铃薯的生产 无基质喷雾栽培法是一种极有前途的核心种薯生产方法 其主要技术是将适于马铃薯不同发育时期的营养液适时适量地喷于保持在黑暗状态下的马铃薯植株根际 使马铃薯根际获得充分的养分 促进马铃薯块茎的生长 马铃薯喷雾栽培技术在我国尚属起步阶段 提高其生产效率是生产实践中亟待解决的问题 为此 本试验对无基质喷雾栽培法生产马铃薯脱毒小薯过程中不年第 期牡丹江师范学院学报 自然科学版总第 期转基因植物的检测与鉴定作者：宫雪超， 于丽杰， 高金秋， GONG Xuechao， YU Lijie， GAO Jinqiu作者单位：哈尔滨师范大学环境与生命科学院,黑龙江,哈尔滨,150025刊名：牡丹江师范学院学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF MUDANJING TEACHERS' COLLEGE(NATURAL SCIENCES EDITION)年，卷(期)：2007(1)被引用次数：3次1.Datta S K;A Petew 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转基因植物的分子检测与鉴定方法及进展
转基因植物的分子检测与鉴定方法及进展随着分子生物学和植物基因工程的不断发展，越来越多的育种工作者开始利用转基因技术获得常规育种技术难以得到的新种质和新品种。
植物转基因技术最大的好处在于可以打破自然界物种间原有的生殖隔离，促进基因在不同物种间的交流，极大地丰富变异类型，增大遗传多样性，为植物新品种的培育提供丰富的育种资源。
通过对基因功能的研究，筛选m目的基因，还可实现植物性状的定向改良。
因此该技术自1983年首次获得转基因植物以来，便深受育种工作者青睐，得到了蓬勃地发展。
至今已有30多科约200多种植物转基因成功；国际上相继有30多个国家批准3 000多例转基因植物进入田间试验，并且在美国、加拿大、中国等20多个国家成功进行了商品化生产…。
到2006年止，全球转基因作物的商业种植面积达1．02亿hm2，比2005年增长13％，是1996年的62倍。
转基因作物品种在农业生产中日益显现出巨大潜力。
植物转基因操作中，除利用抗生素抗性和除草剂抗性等选择基因排除非转化细胞而留存转化细胞，以及利用Gus和CFP等报告基因显示转基因成功外，更重要的是从分子水平鉴别出阳性转化体，明确目的基因在转基因植株中的拷贝数和转录与表达情况。
本文就常用的转基因植株检测与鉴定方法作一概述，并对近期发展起来的新方法做简要介绍。
1 外源基因整合与否及其整合拷贝数的鉴定1．1 PCR(p01 ymera se chain reaction)检测1．1．1 常规PCRPCR技术对目的片段的快速扩增实际上是一种在模板DNA、引物和4种脱氧核糖核苷酸存在的条件下利用DNA聚合酶的酶促反应，通过3个温度依赖性步骤(即变性、退火和延伸)完成的反复循环。
经PCR扩增所得目的片段的特异性取决于引物与模板DNA间结合的特异性。
根据外源基因序列设计出一对引物，通过PCR反应便可特异性地扩增出转化植株基因组内外源基因的片段，而非转化植株不被扩增，从而筛选出可能被转化的植株。
植物基因转化与转基因植株鉴定
3. 目标基因 PCR 扩增 采用 PrimeSTARTM HS DNA Polymerase 高保真酶从玉米 cDNA 中扩增 ZmMKK4 全长编码序列（GenBank 序列号：NM_001158890.1）。 ZmMKK4 扩增引物：F-ZmMKK4，R-ZmMKK4。 25μL 反应体系为：5 μL 5× PrimeSTAR Buffer (Mg2+ Plus)，2 μL dNTP Mixture (各 2.5 mM)，1μL 上游引物（5μM），1μL 下游引物（5μM），1 μL cDNA，0.25 μL PrimeSTARTM HS DNA Polymerase，加 ddH20 至 25μL。PCR 扩增程序为 98C 98C 58C 72C 72C 1～3 min 10 s 15 s 1.5 min 10 min
图 1 外源基因转化流程图
三、实验目的和实验要求 目的： 学习和掌握从基因分离克隆到植株转化及转基因植株的筛选整个实验 体系。 要求： 综合利用前面的单个实验环节所掌握的知识， 获得完整的实验理念， 并在实验过程中学会设计、构建适合的载体并将外源基因转化植株。 四、实验材料和方法 （一）实验仪器 PCR 仪， 凝胶成像系统， 台式高速离心机， 台式高速冷冻离心机， DU 640 紫 外分光光度计，UV-2450 分光光度计，精密 pH 计，微量移液器，控温摇床，电 子天平，制冰机，-80C 超低温冰箱，电热恒温水浴锅，自动电热压力蒸汽灭菌 器，超净工作台，光照培养箱等 （二）试剂及配方 Trizol试剂，RevertAid™ First Strand cDNA Synthesis Kit，DNase I，2× PCR Master Mix，FastDigest 限制性内切酶，T4 DNA Ligase，PrimeSTARTM HS DNA Polymerase 高保真酶， pEASY-Blunt C， 质粒提取试剂盒 （E.Z.N.A. Gel Extraction Kit） ， 凝胶回收试剂盒 （E.Z.N.A. Plasmid Mini Kit I） ， DNA提取试剂盒， Kanamycin （Kan） ，Ampicillin（Amp） ，Carbenicillin（Cb） ，电泳缓冲液，LB培养基、YEB 培养基，烟草培养基如下表1.
植物遗传转化方法和转基因植株的鉴定
植物遗传转化方法和转基因植株的鉴定金万枚 巩振辉 李桂荣 张桂华(西北农业大学 陕西杨陵 712100)提 要 对现有主要植物遗传转化方法和转基因植株的鉴定进行了比较分析,并对它们在植物遗传转化中的前景进行了展望。
关键词 植物;遗传转化方法;转基因植株;转基因植株鉴定 人们可通过有性杂交,物理化学诱变或自然变异来创造新物种和新品种。
但常常存在着杂交不亲和或杂种不育而造成的生殖隔离,也存在诱变的非定向性。
采用遗传转化技术,将所要求的外源目的基因导入受体植株,并通过对转化植株的鉴定选择,从而创造出人类所需要的新品种或新物种。
植物遗传转化方法和转基因植株的鉴定是植物遗传转化的重要环节。
关*国家自然科学基金资助,项目编号39770522。
优质小麦品质的决定性因素;其次要有较强的生活力,保证营养生长健壮。
3.3.2 播种 研究表明,适当晚播和增加密度能在稳定产量的基础上提高小麦品质。
根据我省实际,关中优质专用小麦播量应控制在每亩6～8kg,渭北应控制在9kg。
播期可依据实际情况较当地常规适播期推迟2～3d。
提倡机械以精量半精量播种。
3.4 灌水灌水对小麦品质的影响比较复杂,尤以抽穗至成熟期间影响最大,此期灌水会降低蛋白质含量,对沉淀值等加工品质也不利,但如果氮量充足或灌水与施氮结合则蛋白质含量不下降或下降很慢。
因而施肥上的前氮后移也为后期合理灌水提供了条件。
中国农业大学曾研究出一套节水高产栽培技术,小麦春季可只灌一次,并将灌水时期移至孕穗期;若特别干旱,可在拔节期和开花期分别灌水。
这种灌水制度与前氮后移的施肥方法配合起来,有利于优质专用小麦生产。
3.5 地膜覆盖地膜覆盖栽培能使小麦产量大幅度提高,对品质的影响这方面研究还较少。
陕西省农科院小麦中心的初步研究表明,小麦覆膜后籽粒容重有不同程度提高;蛋白质含量与正常露地播种没有差异;覆膜不影响不同生态类型品种的干、湿面筋值和沉淀值;但不同生态类型品种之间籽粒容重、蛋白质含量、干、湿面筋值和沉淀值存在较大差异。
植物生物技术中的基因转导技术
植物生物技术中的基因转导技术基因转导技术在植物生物技术中具有重要的应用价值。
通过基因转导技术，我们可以在植物体内引入外源基因或调控内源基因的表达，进而实现对植物性状的改良和提高，促进作物产量、品质的提升。
本文将对基因转导技术在植物生物技术中的原理、应用及挑战进行探讨。
一、基因转导技术的原理基因转导技术是通过介导物质将目标基因送入靶细胞中，使其被转录和翻译为蛋白质。
目前常用的基因转导技术主要包括农杆菌介导的转化、基因枪法和冷冻处理法。
1. 农杆菌介导的转化农杆菌介导的转化是目前最常用的基因转导方法之一。
通过将目标基因导入农杆菌中，利用农杆菌与植物细胞发生共生关系的特点，使农杆菌将目标基因传递给植物细胞。
这种方法适用于一些易感植物，因其易操作、高转化效率而被广泛应用于植物遗传转化领域。
2. 基因枪法基因枪法是一种将DNA微粒载体通过高压射击的方式导入植物细胞的方法。
通过将目标基因包裹在微粒载体上，并在射击中将微粒载体射入植物细胞内，使目标基因被植物细胞摄取。
这种方法适用于不易进行农杆菌介导转化的植物，可以克服芽体发生的障碍，对于某些作物品种遗传转化也有较高的效率。
3. 冷冻处理法冷冻处理法是一种通过植物细胞的质膜和细胞壁的物理破坏，使目标基因进入植物细胞的方法。
通过在目标基因解冻后迅速与植物细胞接触，利用渗透压和温度梯度等因素，使目标基因进入植物细胞中。
这种方法适用于不易进行农杆菌介导转化的植物，操作简便，但转化效率较低。
二、基因转导技术在植物生物技术中的应用基因转导技术在植物生物技术中具有广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 抗病虫害基因的导入通过基因转导技术，我们可以将植物抗病虫害的基因导入到感病的作物中，使其获得抗病虫害的能力。
比如将Bt（Bacillus thuringiensis）基因导入到作物中，使其产生杀虫蛋白，从而提高作物对害虫的抗性。
这一技术的应用不仅可以减少农药的使用，降低环境污染，还可以提高作物的产量和品质。
转基因作物安全评价及检测技术
转基因作物安全评价及检测技术自从1983年首例抗病毒转基因作物(GMC)问世以来，转基因作物的开发就成为了科学界研究的热点。
1986年，转基因作物首次被批准在田间试验，1993年底，美国的第一批延迟成熟期番茄获得上市批准。
其后，转基因作物的发展更为迅速。
截止1997年10月，全世界转基因作物的田间试验已达25000多例，开发了具有抗除草剂、抗虫、抗病毒、延长成熟期等不同性状的转基因油菜、玉米、棉花、水稻、番茄、南瓜等新品种。
近年来，各国在原有的转基因作物研究基础上取得了大量成果，除了上述的抗虫、抗除草剂以及抗病毒作物外，还出现了氮、磷肥高效利用，耐旱、耐盐碱、耐铝毒等转基因作物，蒸煮和食味品质明显改善的水稻及富含昏胡萝卜素的…金米”稻等。
2007年，张启发院士提出开展“绿色超级稻”培育的构想。
重点围绕水稻抗病虫、抗旱、营养高效利用、优质、高产等五大重要性状进行改良，使水稻生产实现“少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产”。
基于转基因作物优良的特性，越来越多的国家批准转基因作物的商业化种植。
据国际农业生物技术应用服务组织f ISAAA）统计，2009年全球共有25个国家种植转基因作物，种植面积达到1.34亿hm2。
是1996年的80倍，全球市场价值达到105亿美元。
目前商业化种植的主要转基因作物是大豆、玉米、棉花和油菜等，其中转基因大豆和玉米的种植面积占全球转基因作物种植面积的80%以上。
我国目前主要种植的是转基因棉花、杨树、番茄和甜椒等，种植面积从2002年的200万hm 2增加到2009年的370万hm2，年均增长15%。
2009年我国抗虫转基因棉花种植面积约占总种植面积的90%，转基因棉花的广泛种植有效的降低了棉花种植成本，给我国带来了巨大的经济效益。
2009年12月，我国又为转植酸酶基因玉米和两个转基因抗虫水稻品系“华恢1号”和“Bt汕优63”颁发了生物安全证书，使转基因玉米和水稻的商业化进程向前迈进了一大步。
转基因植物的筛选与检测
曝光显影后的条带
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• 总结：这些技术需要转膜、杂交，操作繁 琐，费用高,可对转基因植株随机取样检测。 • Southern 杂交特异性强，确定转基因植株 中基因的存在、整合及稳定性，是检测外 源基因的最可靠的方法。 • Western杂交灵敏度高，能检测出蛋白质表 达量，最具有现实意义。
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谢谢大家！
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• Northern 杂交的主要原理是把变性 RNA 转移和固定在特定的薄膜上 , 用特定的 DNA 探针来检测 RNA。 • 特点：
Northern 杂交与Southern 杂交相比 , 更接近于性 状表现 , 更有现实意义 , 被广泛用于转基因植株 的检测。但RNA 提取条件严格 , 在材料内含量少 , 不适于大批量样品的检测。
转基因植物的筛选与检测
转基因植物的筛选与检测
• 问题 • 1.进行转基因操作了，如何选出来已成功 导入基因的细胞？ • 2. 转化体里的外源基因是否成功的表达了 呢？
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一、筛选的方法与原理
• 通过特定基因在转化体内的表达，利用特 定的试剂，选择出来转化细胞。
• 注： 1.特定基因又称“抗性基因” 2.表达方式：蛋白质的合成、酶的失活等
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• Southern 印迹杂交是利用标记的探针 （probe）与膜上靶DNA片段进行杂交的技 术，检测靶DNA片段中是否存在与探针同 源的序列。 • 特点：
可清除操作过程中的污染 (如 DNA 分离及植物 DNA 分离过程中的交叉污染) ，以及转化愈伤胞 间质粒残留所引起的假阳性信号，准确度高。 Southern 杂交程序复杂，成本高 ，且对实验技术 条件要求较高。
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Southern杂交
• • • • • • • 1.提取DNA 2.电泳 3.变性 转移 DNA 印迹 4.转膜 5.固定DNA 6.探针的标记 7.杂交与检测（NBT/BCIP显色）
植物基因转化及转基因植物的分析与鉴定
植物基因转化及转基因植物的分析与鉴定1. 引言植物基因转化是一种重要的生物工程技术，利用这种技术可以引入外源基因或修改内源基因，从而改变植物的性状和功能。
转基因植物是通过植物基因转化技术获得的具有外源基因的植物，具有重要的应用价值。
本文将介绍植物基因转化的基本原理和方法，并探讨转基因植物的分析与鉴定方法。
2. 植物基因转化的基本原理和方法2.1 基本原理植物基因转化利用穿透细胞壁的技术，将外源DNA导入植物细胞，通过细胞的内源机制使其稳定地表达。
常用的植物基因转化方法包括农杆菌介导的转化、生物弹射法和基因枪法等。
2.2 基本方法2.2.1 农杆菌介导的转化农杆菌介导的转化是最常用的植物基因转化方法之一。
基本步骤包括构建表达载体、感受剂的处理和遗传转化的选择和鉴定。
构建表达载体时，将目标基因插入适当的载体上，并添加转录和翻译的调控序列，如启动子和终止子，以确保目标基因的表达。
感受剂的处理是将表达载体导入农杆菌中，并通过培养条件的优化，使农杆菌中的表达载体得到高效表达。
遗传转化的选择和鉴定是将感受剂经过适当的处理后，转化到植物细胞中，并通过筛选和鉴定来确定转化成功的细胞株。
2.2.2 生物弹射法生物弹射法是将DNA以高速撞击植物细胞，使其穿透细胞的质壁和细胞膜，进而将外源基因导入细胞内。
生物弹射法通常使用微粒子加速器或毛发管射击法进行。
微粒子加速器是一种将金属微粒或微球与外源DNA一起加速，并将其发射到目标细胞上的设备。
通过微粒的高速撞击，外源基因能够穿透细胞的质壁和细胞膜。
毛发管射击法是将DNA包裹在微小的金属颗粒上，然后使用高压气体将金属颗粒射击到目标细胞上。
这种方法也能够使外源基因穿透细胞膜进入细胞。
2.2.3 基因枪法基因枪法是将外源DNA包裹在金粒或微米级金属颗粒上，并使用高压气体或炮发射器将其穿过细胞质，进入植物细胞。
基因枪法不需要依赖转化菌或细胞融合等辅助手段，直接将外源DNA送入目标细胞，因此具有较高的成功率。
转基因技术动植物转基因方法
转基因技术动植物转基因方法转基因技术是一种现代生物技术，通过对生物体的基因进行修饰和重组，从而实现特定的性状改良或新性状的引入。
在动植物领域，有多种转基因方法被广泛应用，以下将为您详细介绍。
一、动物转基因方法1、显微注射法这是动物转基因技术中最常用的方法之一。
其基本原理是在显微镜下，将经过处理的外源基因直接注射到受精卵的雄原核中。
因为雄原核较大，更容易容纳和整合外源基因。
注射后的受精卵经过培养和筛选，然后移植到代孕母体的子宫内，最终发育成转基因动物。
这种方法的优点是操作相对直接，成功率较高；但缺点是技术难度大，对设备和操作人员的要求较高，且可能会对受精卵造成一定的损伤。
2、病毒载体法利用病毒作为载体将外源基因导入动物细胞。
经过改造的病毒失去了致病性，但仍能携带外源基因并将其整合到宿主细胞的基因组中。
常用的病毒载体包括逆转录病毒、腺病毒等。
此方法的优势在于转染效率较高，能够感染多种类型的细胞；然而，病毒载体的容量有限，可能引起免疫反应，且存在潜在的生物安全风险。
3、胚胎干细胞介导法首先从早期胚胎中分离出胚胎干细胞，然后通过基因工程技术将外源基因导入胚胎干细胞。
经过筛选和鉴定，含有外源基因的胚胎干细胞被重新注入到囊胚腔中，与囊胚细胞融合，形成嵌合体胚胎。
最后将嵌合体胚胎移植到代孕母体子宫内发育。
这种方法可以实现精确的基因修饰，但胚胎干细胞的培养和操作难度较大。
4、体细胞核移植法先将供体细胞进行基因修饰，使其携带外源基因，然后将供体细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中，构建重组胚胎，再将重组胚胎移植到代孕母体中发育。
这种方法的优点是可以获得大量遗传背景相同的转基因动物，但技术流程复杂，成功率相对较低。
二、植物转基因方法1、农杆菌介导转化法农杆菌是一种天然的植物基因转化载体。
当植物受伤时，农杆菌会感染植物，并将其携带的一段 DNA（称为 TDNA）转移并整合到植物基因组中。
在转基因操作中，将含有目的基因的 TDNA 载体导入农杆菌，然后用农杆菌感染植物细胞，从而实现目的基因的转化。
转基因成分PCR定性检测技术
转基因成分PCR定性检测技术
转基因成分PCR定性检测技术
❖ 转基因成分PCR定性检测技术
转基因技术简单介绍
转入的基因
调控元件：启动子、终止子、内含子、增强子等； 标记基因：hpt基因，NptII基因，GUS基因等； 目的基因：抗虫性状的cry系列基因、
抗除草剂性状的EPSPS基因、PAT基因、 BAR基因等。
Mon810玉米
P35S
Terminator Intron HSP - CryAb
转基因成分PCR定性检测技术
PCR检测法
PCR检测法是目前检测转基因种子最普遍的方法，根据检 测策略可分为通用元件筛选PCR检测、基因特异性PCR检测、 构建特异性PCR检测和品系特异性PCR检测四类(见图1)；按检 测原理则可将其分为定性PCR检测和定量PCR分析两类。
转基因成分PCR定性检测技术
转基因成分PCR定性检测技术
2）凝胶浓度选择：
琼脂糖凝胶的浓度与DNA分离范围
琼脂糖浓度(%) 0.3 0.6
0.7 0.9 1.2 1.5 2.0
线型DNA分子的分离范围(Kb)
5～60 1～20
0.8～10 0.5～7 0.9～6 0.2～3 0.1～2
转基因成分PCR定性检测技术
3）电泳缓冲液
P35S
其他 Bt 玉米
Terminator
转基因作物现状
❖ 转基因作物现状
转基因作物的研究最早始于20世纪八十年代，1983年全球第一例 转基因植物在美国问世，1987被允许进入田间鉴定试验，1992年开始 大田产量试验，1995年完成安全性评价研究，1996年在美国最早开始 商业化生产，当年种植面积174万公顷。
大豆遗传转化实验报告
一、实验目的本研究旨在通过农杆菌介导法对大豆进行遗传转化，将目的基因导入大豆基因组中，并成功获得转基因大豆植株。
通过本实验，旨在探索大豆遗传转化技术，为大豆育种提供新的技术手段，提高大豆的产量和品质。
二、实验材料1. 大豆品种：Williams822. 农杆菌菌株：E. coli DH5α3. 转化载体：含有目的基因的质粒pBI1214. 实验试剂：抗生素、植物激素、DNA提取试剂盒等5. 实验设备：离心机、PCR仪、凝胶成像系统、组织培养室等三、实验方法1. 质粒提取与鉴定（1）采用DNA提取试剂盒提取质粒DNA。
（2）通过PCR扩增质粒中的目的基因，并进行琼脂糖凝胶电泳鉴定。
2. 农杆菌培养与活化（1）将农杆菌菌株E. coli DH5α接种于含有抗生素的LB培养基中，37℃培养过夜。
（2）将活化后的农杆菌接种于含有抗生素的YEB培养基中，28℃培养过夜。
3. 转化载体的构建（1）将目的基因插入到质粒pBI121的T-DNA区域。
（2）通过PCR和琼脂糖凝胶电泳鉴定转化载体。
4. 农杆菌介导的大豆遗传转化（1）将转化载体与活化后的农杆菌共培养，使农杆菌吸收转化载体。
（2）将农杆菌接种于含有抗生素的YEB培养基中，28℃培养过夜。
（3）将农杆菌悬浮液滴加到大豆子叶节上，进行农杆菌介导的大豆遗传转化。
5. 转基因大豆植株的再生与筛选（1）将转化后的大豆子叶节接种于含有抗生素和植物激素的培养基上，进行组织培养。
（2）通过PCR和琼脂糖凝胶电泳筛选阳性植株。
6. 转基因大豆植株的鉴定（1）采用RT-PCR技术检测目的基因在转基因大豆植株中的表达。
（2）通过Western blot技术检测目的蛋白在转基因大豆植株中的表达。
四、实验结果1. 质粒提取与鉴定：成功提取质粒DNA，并通过PCR和琼脂糖凝胶电泳鉴定出目的基因。
2. 农杆菌培养与活化：成功活化农杆菌菌株E. coli DH5α。
3. 转化载体的构建：成功构建含有目的基因的转化载体。
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PCR检测
• PCR是在体外快速特异地扩增目的基因DNA片段 的有效方法。能在几小时内使pg水平的起始物达 到ng水平,扩增产物经琼脂糖凝胶电泳,溴化乙锭 染色后很容易观察,不通过杂交分析就可以鉴定出 基因组中的一些顺序。
• 但由于PCR扩增十分灵敏，有时会出现假阳性扩 增，因而对外源基因是否整合需要进行扩增产物 的Southern杂交。
＊已获得专利许可
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Site-specific recombinasemediated transgene excision
loxP
Cre
Transgene
loxP
loxP
Cre
Transgene
llooxP
loxP
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外源基因去除（Gene-deletor)
• “外源基因去除”技术的要点之一是在目标植 物中加入了受DNA调空片段启动子控制的特殊基 因，该基因在启动子的作用下，可根据科学家的 意愿，在需要的时间和部位将外源基因和自身从 转基因植物中切掉，从而使转基因作物的花粉、 种子、果实不再含有外来基因，或将外来基因从 人们所需食用的部分（如植物的茎、叶、块茎） 彻底清除掉，达到用转基因作物生产出非转基因 食品的目的，从根本上解决了长期困扰人们的转 基因植物基因扩散问题和转基因食品的安全性问 题。
ATP
dsRNA
siRNA
蛋白复合物
RISC
靶 正义链
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mRNA
3、无选择标记转化
• 可消除选择标记基因对转基因作物安全性 方面的影响
• 可消除选择标记基因对重复多基因转化叠 加所带来的困难
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marker-free转基因植株
• 共转化法＊(基因枪与农杆菌转化) • 转座元法 • 重组酶法＊ • MAT(Multi-auto transformation)法＊ • 替代法＊
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NPTⅡ活性检测
• 目的 ：检测NPTⅡ基因在植物组织中的表达 • 原理： NPTⅡ使ATP分子上的Ύ-P转移到抗生素分子上，
影响抗生素与核糖体的结合，从而使抗生素失活。检测时 使用放射性标记的[Ύ-32P ]ATP，通过Ύ-磷酸基团转移， 生成放射性的卡那霉素来检测。 • 检测方法：点渍法，层析法，凝胶原位检测法 • NPTⅡ提取物 + [Ύ-32P ]ATP→ 32P磷酸化的卡那霉素→放 射自显影
转基因植物的检测鉴定方法
• 选择和报告基因/标记基因的检测 • 转基因植物的PCR检测 • 外源基因整合的Southern杂交鉴定 • 外源基因转录的Northern杂交检测 • 外源基因表达蛋白的检测 • 生物学鉴定
1
1、选择基因检测
• 主要观察转化子在添加相应抗生素或除草 剂培养基上的生长
• 抗的存活，不抗的死亡
• 转基因在寄主染色体内的整合位点是随机的，外源DNA可以 插入任何一条染色体，也可以插入一条染色体上的任何位点， 但对转录活跃区具有优先插入特性。
– 染色体的选择、染色体上的整合位点、一个基因组中发生的整合事 件次数、一条染色体上发生的整合事件次数、一个整合位点的拷贝 数
• 规律性：外源DNA的整合较多发生在DNA同源序列区、植物 DNA的高度重复序列区。
• 外源基因表达蛋白检测主要利用免疫学原 理，ELISA及Western杂交是经典的方法。
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Western杂交
• 是将外源基因转录并翻译的蛋白质从SDS 聚丙烯酰胺凝胶中转移至固相支持体上， 然后对固定化蛋白质进行免疫学测定，是 根据蛋白质（抗原）可以和该蛋白质的特 异抗体相结合的原理而进行的。
transformation • Methods used for transgene identification • RNAi • Transgene integration and genetic mode
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在RISC中，起靶序列识别作用的是siRNA的 反义链，在ATP存在时，依赖于ATP的解旋酶解开 siRNA的双链并将其正义链与靶mRNA置换，mRNA 取代正义链与反义链互补，然后由活化的RISC在 互补区的中间，距离siRNA反义链3’末端约12bp 处切断靶mRNA序列。
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RNAi的分子机制
荧光法测定GUS活性4-MUG 分光光度法测定GUS活性PNPG
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组织化学染色定位法检测GUS
• 以X-gluc为底物，在适宜条件下该酶将底物 水解成蓝色物质，
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gfp基因的检测
• 绿色荧光蛋白是一些腔肠动物所特有的生物荧光 素蛋白。生物荧光素蛋白是指存在于生物体内， 能在激发光作用下发射出荧光的蛋白质。它可与 目的基因构成嵌合基因，从报告基因的表达了解 目的基因表达情况。
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Na+、Cl-、K+ 含量
The transgenic plants accumulate lower levels of Na+ and Cl-, but they had higher K+ under salt conditions.
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第五节
遗传转化问题及新技术
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1、转基因整合
• 转基因导入植物细胞后，通过细胞分裂时遗传物质的复制outhern鉴定
• Southern杂交技术是1975年发明 • 原理：利用两条单链DNA的碱基互补性，
来检测外源DNA的转化结果 • DNA水平
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外源基因转录的Northern检测
• 通过Southern杂交可以得知外源基因是否整合到 植物染色体上。但是，整合到染色体上的外源基 因并不一定表达。
基
因
的
转录
表
（转运RNA）
达 翻译
（核糖体RNA）
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基因沉默，即 性状不表现
外源导入或者转
基因表达反义 RNA，抑制rRNA 和tRNA的翻译。
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RNAi
RNA 干扰(RNA interference，RNAi) ：外源或 内源性的双链RNA(dsRNA)介导的特异性地与 其同源的mRNA 结合并导致其降解，从而抑制 基因的表达，致使内源基因沉默的现象。
• 蛋白质区带-----抗体（同位素标记） • 蛋白质水平
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4、生物学鉴定及代谢测定
• 表型鉴定 • 稳定性鉴定 • 最终鉴定
• 抗病 • 抗虫 • 抗除草剂 • 花色改变 • 品质改良
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甜菜碱醛脱氢酶 （AhBADH）转枳 及其抗盐性研究
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AhBADH基因转枳及植株再生
30 days
60 days
外源基因在转基因植物中表达受到抑制的现象称 之为转基因沉默。
1986年Peerbotte报道转基烟草中转基因发生沉默
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转基因沉默主要发生在
• 转录水平的基因沉默(TGS)：指对转 基因专一的细胞核RNA合成的失活， 转基因无法被顺利地转录成相应的 RNA而导致沉默，多发生于转录的起始
和终止, 一般只有外源基因发生沉默
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RNAi的基本原理
RNAi是一个依赖ATP的过程，在此过程中， dsRNA(外源或内生)首先被降解为具3’端有2～3nt 突出、长21～23bp 的小分子双链RNA，这种RNA 称为小干扰RNA（siRNA）。siRNA通过碱基互 补配对识别具同源序列的mRNA，并介导其降解。
在RNAi过程中一种称为Dicer的核酸酶负责将 dsRNA酶切转化为siRNA，siRNA形成之后，与一 系列特异性蛋白结合形成siRNA诱导干扰复合体 (RISC)，此复合物通过碱基互补配对识别靶 mRNA 并使其降解，从而导致特定基因沉默。
90 days
120 days
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转基因植株分子鉴定
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转基因株系GB含量
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200 mM NaCl处理
The transgenic plants were more tolerant to salt stress than the WT
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Na+、Cl-、K+ 含量
WT #48 #51 #133
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转基因整合的遗传效应
• 位置效应(position effect)： • 重组效应(recombination effect) • 转基因沉默(transgene silencing) • 表达多样性(diverse expression)。
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2、转基因沉默（transgene silencing)
转化对照质粒的原生质体整个细胞有绿色 荧光，而转化含有OSPK1基因质粒的原 生质体的绿色荧光则主要在细胞的质膜上
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3、转基因植物分子检测
• PCR • Southern blotting • Northern blotting • RT-PCR • QRT-PCR • Western blotting
• 转基因植株中外源基因的转录水平可以通过细胞 总RNA或mRNA与DNA探针的杂交来分析，称 Northern杂交。它是 RNA-DNA异质双链杂交。
• 步骤同Southern杂交法 • mRNA水平
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RT-PCR
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RT-PCR
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外源基因表达蛋白的检测
• 外源基因编码蛋白在转基因植物中能够正 常表达并表现出应有的功能是植物基因转 化的最终目的。表达蛋白应具有一定的稳 定性，不被细胞内的蛋白酶迅速降解，同 时应对植物细胞无毒性。
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• GUS • GFP • LUC
2、报告基因检测
ß-葡萄糖苷酸酶基因 绿色荧光蛋白基因 荧光酶素基因
产生蓝色物质 产生绿色荧光 发射光子
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gus基因的检测
• gus基因编码 ß-葡萄糖苷酸酶基因，该酶是一种水解酶，
能催化许多ß-葡萄糖苷酯类物质的水解。 • 检测常用底物有3种：