7转基因与作物育种汇总
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5
世界银行下属机构预测，世界范围内转基因作物产业的交易额： 2005年达到60亿美元； 2010年达到200亿美元， 1500万农民种植转基因作物
种植国家 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年有13个国家种植商品化转基因植物； 2004年有17个国家种植商品化转基因植物。 （2004年） 美国（59%），阿根廷（20%），加拿大（6%） 中国（5%），欧洲很少 2004年3月英国批准大面积种植转基因，但要求非常严格。 2005年德国通过法案，严格限制（包括实验室研究）。
抑制消减杂交 …
dbEST
RACE/文 库筛选
17
(3)根据连锁图谱克隆目的基因 图位克隆技术(Map-based cloning)
18
cM Marker
bp BAC
染色体步移 亚克隆 染色体步移
候选基因
1 a
0.8 Gene c
精细定位
cDNA文库筛选
互补实验
19
(4)转座子标签法 转座子是染色体上一段可复制、移动的 DNA片段。 当转座子插入到某个功能基因内部时，就会引起该基因的失活，并诱导 产生突变型；当转座子再次转座或切离这一位点时，失活基因的功能又 可得到恢复。 目前应用最为广泛的转座子系统是Ac/Ds玉米转座子系统。
12
由中国农科院生物工程中心开发的Bt棉对棉铃虫有显著的抗性。 与对照相比减少农药用量80％，并减少用工150个/hm2，以上两 者可使每公顷节省1500元，Bt转基因棉种深受棉农的欢迎。
13
二、 转基因育种的程序
基因分离 载体的构建
体外重组
农杆菌介导 基因枪轰击
转化
转化体 筛选
结合常规育种 转基因品种
转座子DNA探针
插入突变体
鉴定性状 遗传分析
ห้องสมุดไป่ตู้
筛选突变DNA 文库，PCR，
RACE
基因部分DNA探针
完整目的基因
筛选野生型DNA 文库，PCR， RACE
互补实验
20
(5)差异显示法 在生物个体发育不同阶段，或不同的组织与细胞 中或不同环境下，基因表达差异。即不同基因有序的时空表达方式， 叫做基因的差异表达。差异显示PCR(differential displayPCR,DD-PCR)是指通过对来源特定组织类型的总mRNA进行PCR扩增、 电泳，并找出待测组织和对照之间的特异扩增条带。
到1999年我国已批准中试的转基因作物有48项：包括水稻、 小麦、玉米、番茄、白菜、番木瓜、甜瓜、花生、棉花、烟草、 广藿香等11种作物； 主要目标性状是抗虫、抗病、耐盐、抗冻、耐储藏和抗衰老等。
已批准环境释放的有49个品种，涉及水稻、玉米、大豆、马铃 薯、番茄、甜椒、线辣椒、棉花、杨树、烟草等10种作物。
遗传稳定性 评价
安全性评价
市场开发
14
(一)目的基因的获得 根据获得基因的途径主要可以分为两大类： 根据基因表达的产物—蛋白进行基因克隆； 从基因组DNA或mRNA序列克隆基因。
1.根据基因表达的产物—蛋白进行基因克隆 主要步骤如下：
分离蛋白质 明确氨基酸序列 推导核苷酸序列
人工合成
利用这种方法人类首次人工合成了胰岛素基因。 虽然在早期采用这种方式已经成功地克隆了许多基因。 局限性：兼并密码子
效率低 未知基因及产物
15
2.从基因组DNA或mRNA序列克隆基因
(1)同源序列法 (Homology Based Candidate Gene Method) 根据基因家族成员所编码的蛋白质结构中具有保守氨基酸序列的特 点克隆基因家族未知成员。
氨基酸序列比较 设计简并引物 PCR扩增
文库筛选/RACE
6
美国：3900万公顷 阿根廷：1350万公顷
加拿大：350万公顷 中国：210万公顷
7
转基因作物种类 主要为大豆、玉米、棉花和油菜等，以转基因大豆面积最大。
80% 60% 40% 20%
0% 大豆
玉米
棉花
其它
1999 2000
目标性状 抗除草剂： 2000年使用抗除草剂大豆、玉米和棉花占转基因作物74%。 抗虫和抗病毒病：2000年，Bt玉米、 Bt棉花占19%。
11
经全国基因工程安全委员会批准商品化生产的作物已有：
• 我国自行研制开发的抗虫转基因棉花（转Bt及Bt+CpTI双价抗虫棉）； 2004年种植转基因棉花370万公顷，占棉花种植面积的50%
• 美国Monsanto公司开发的Bt抗虫棉； • 延迟成熟期的转基因番茄； • 抗黄瓜花叶病毒(CMV)转基因番茄； • 抗CMV转基因甜椒； • 转查尔酮合酶（CHS）反义RNA基因矮牵牛。
3
•Traditional crossbreeding
Recombinant DNA techniques
4
第一节 作物的转基因技术
一、转基因技术的发展现状
自从1983年第一株转基因烟草获得以来，至今已有120种植物转基因获 得成功。1996年全球大面积种植，并不断扩大。
国际农业生物技术应用服务局（ISAAA）统计结果
16
(2)表达序列标签EST是指能够特异性标记某个基因的部分序列，通常包 含了该基因足够的结构信息区，可以与其它基因相区分。主要是通过 cDNA的途径获得。
获得EST的途径: 大规模cDNA文库测序 各种mRNA水平的分析手段
cDNA文库
反转录酶
mRNA
cDNA
PCR 差异显示
EST
GenBank
耐除草剂+抗虫性双价的转基因棉花和玉米占7%。
8
美国三大转基因作物历年种植面积
9
First biotech plant product – Flav’r Sav’r tomato
10
我国转基因作物研究与利用概况
我国是世界上第一个商品化种植转基因作物的国家。自行培育的 双价转基因烟草的抗病虫性达到60％，产量比对照增加15％，产值增 加20％，1992年每亩增收200元，遗憾的是由于市场的原因现已不推 广。
2
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.拓宽可利用的基因资源； 2.培育高产、优质、高抗优良品种提供了崭新的育种途径； 3.可以对植物的目标性状进行定向变异和定向选择； 4. 可以大大提高选择效率，加快育种进程。 此外，还可将植物作为生物反应器生产药物等生物制品。
转基因技术与作物育种
1
什么是转基因育种? 作物转基因育种 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。
转基因作物（GMC，genetically modified crops）
世界银行下属机构预测，世界范围内转基因作物产业的交易额： 2005年达到60亿美元； 2010年达到200亿美元， 1500万农民种植转基因作物
种植国家 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年有13个国家种植商品化转基因植物； 2004年有17个国家种植商品化转基因植物。 （2004年） 美国（59%），阿根廷（20%），加拿大（6%） 中国（5%），欧洲很少 2004年3月英国批准大面积种植转基因，但要求非常严格。 2005年德国通过法案，严格限制（包括实验室研究）。
抑制消减杂交 …
dbEST
RACE/文 库筛选
17
(3)根据连锁图谱克隆目的基因 图位克隆技术(Map-based cloning)
18
cM Marker
bp BAC
染色体步移 亚克隆 染色体步移
候选基因
1 a
0.8 Gene c
精细定位
cDNA文库筛选
互补实验
19
(4)转座子标签法 转座子是染色体上一段可复制、移动的 DNA片段。 当转座子插入到某个功能基因内部时，就会引起该基因的失活，并诱导 产生突变型；当转座子再次转座或切离这一位点时，失活基因的功能又 可得到恢复。 目前应用最为广泛的转座子系统是Ac/Ds玉米转座子系统。
12
由中国农科院生物工程中心开发的Bt棉对棉铃虫有显著的抗性。 与对照相比减少农药用量80％，并减少用工150个/hm2，以上两 者可使每公顷节省1500元，Bt转基因棉种深受棉农的欢迎。
13
二、 转基因育种的程序
基因分离 载体的构建
体外重组
农杆菌介导 基因枪轰击
转化
转化体 筛选
结合常规育种 转基因品种
转座子DNA探针
插入突变体
鉴定性状 遗传分析
ห้องสมุดไป่ตู้
筛选突变DNA 文库，PCR，
RACE
基因部分DNA探针
完整目的基因
筛选野生型DNA 文库，PCR， RACE
互补实验
20
(5)差异显示法 在生物个体发育不同阶段，或不同的组织与细胞 中或不同环境下，基因表达差异。即不同基因有序的时空表达方式， 叫做基因的差异表达。差异显示PCR(differential displayPCR,DD-PCR)是指通过对来源特定组织类型的总mRNA进行PCR扩增、 电泳，并找出待测组织和对照之间的特异扩增条带。
到1999年我国已批准中试的转基因作物有48项：包括水稻、 小麦、玉米、番茄、白菜、番木瓜、甜瓜、花生、棉花、烟草、 广藿香等11种作物； 主要目标性状是抗虫、抗病、耐盐、抗冻、耐储藏和抗衰老等。
已批准环境释放的有49个品种，涉及水稻、玉米、大豆、马铃 薯、番茄、甜椒、线辣椒、棉花、杨树、烟草等10种作物。
遗传稳定性 评价
安全性评价
市场开发
14
(一)目的基因的获得 根据获得基因的途径主要可以分为两大类： 根据基因表达的产物—蛋白进行基因克隆； 从基因组DNA或mRNA序列克隆基因。
1.根据基因表达的产物—蛋白进行基因克隆 主要步骤如下：
分离蛋白质 明确氨基酸序列 推导核苷酸序列
人工合成
利用这种方法人类首次人工合成了胰岛素基因。 虽然在早期采用这种方式已经成功地克隆了许多基因。 局限性：兼并密码子
效率低 未知基因及产物
15
2.从基因组DNA或mRNA序列克隆基因
(1)同源序列法 (Homology Based Candidate Gene Method) 根据基因家族成员所编码的蛋白质结构中具有保守氨基酸序列的特 点克隆基因家族未知成员。
氨基酸序列比较 设计简并引物 PCR扩增
文库筛选/RACE
6
美国：3900万公顷 阿根廷：1350万公顷
加拿大：350万公顷 中国：210万公顷
7
转基因作物种类 主要为大豆、玉米、棉花和油菜等，以转基因大豆面积最大。
80% 60% 40% 20%
0% 大豆
玉米
棉花
其它
1999 2000
目标性状 抗除草剂： 2000年使用抗除草剂大豆、玉米和棉花占转基因作物74%。 抗虫和抗病毒病：2000年，Bt玉米、 Bt棉花占19%。
11
经全国基因工程安全委员会批准商品化生产的作物已有：
• 我国自行研制开发的抗虫转基因棉花（转Bt及Bt+CpTI双价抗虫棉）； 2004年种植转基因棉花370万公顷，占棉花种植面积的50%
• 美国Monsanto公司开发的Bt抗虫棉； • 延迟成熟期的转基因番茄； • 抗黄瓜花叶病毒(CMV)转基因番茄； • 抗CMV转基因甜椒； • 转查尔酮合酶（CHS）反义RNA基因矮牵牛。
3
•Traditional crossbreeding
Recombinant DNA techniques
4
第一节 作物的转基因技术
一、转基因技术的发展现状
自从1983年第一株转基因烟草获得以来，至今已有120种植物转基因获 得成功。1996年全球大面积种植，并不断扩大。
国际农业生物技术应用服务局（ISAAA）统计结果
16
(2)表达序列标签EST是指能够特异性标记某个基因的部分序列，通常包 含了该基因足够的结构信息区，可以与其它基因相区分。主要是通过 cDNA的途径获得。
获得EST的途径: 大规模cDNA文库测序 各种mRNA水平的分析手段
cDNA文库
反转录酶
mRNA
cDNA
PCR 差异显示
EST
GenBank
耐除草剂+抗虫性双价的转基因棉花和玉米占7%。
8
美国三大转基因作物历年种植面积
9
First biotech plant product – Flav’r Sav’r tomato
10
我国转基因作物研究与利用概况
我国是世界上第一个商品化种植转基因作物的国家。自行培育的 双价转基因烟草的抗病虫性达到60％，产量比对照增加15％，产值增 加20％，1992年每亩增收200元，遗憾的是由于市场的原因现已不推 广。
2
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.拓宽可利用的基因资源； 2.培育高产、优质、高抗优良品种提供了崭新的育种途径； 3.可以对植物的目标性状进行定向变异和定向选择； 4. 可以大大提高选择效率，加快育种进程。 此外，还可将植物作为生物反应器生产药物等生物制品。
转基因技术与作物育种
1
什么是转基因育种? 作物转基因育种 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。
转基因作物（GMC，genetically modified crops）