植物转基因育种概述
低能离子束介导植物转基因技术概述
ｚ ｎ 、ｅ ｎ Ｆ
、
同时还产生对带有负 电荷 的外源 Ｄ Ａ的吸力 ， 外源 Ｎ 使
中的机会 ， 从而提高转化效率 ； ⑤受体材料广泛 受基
因型 限制小 ， 取材方便 ， 不需要原生质体培 养和再生植 株的培养 ， 是处理植 物的种胚 和愈伤组织 ， 主要 操作 简 单， 可以大批量处理 ， 且不受季节 限制 ｌＪ ７。
４ 离子束 介导植物转 基因的研 究概况
低能离子束介 导转基 因技 术是 在 １８ ９ ９年 首 次提 出来 的 ， 该技术利用离子束对植物细胞 的蚀刻作 用 ， 造
修复性等特点。
离子束生 物技 术最 初 采用 的 离子 主要 是 氮 离 子
（ ） 因为 Ｎ Ｎ ， 是 一种活 性离 子 ， 入生 物样 品后 可 注 掺入靶分子形成新 物质 ， 易引起 生物 体变 异。的蚀 刻作用 优于 Ｎ Ａ ） 但 ｒ ，
常见的 ， 它们 辐射的离子对生物体具有诱 变效应 ， 与 这
物转基 因技术具 有 以下 特点 ： ①射 程 的可控性 和集束
性 可 以选择 注入离 子的种类 和注入离子 的能量 、 剂 量、 脉冲量等参数条件 ， 利于精确控制 被处 理植物细胞 表面 的蚀刻程度 和损 伤范 围 ， 不影 响受体 细胞正 常 在 生命 活动 的情 况下 ， 入 外源 Ｄ Ａ； 转 Ｎ ②蚀 刻和溅 射 有 利于外源 Ｄ Ａ进 入 Ｎ 离 子束 对细胞 加工 的深 度从几 百 Ａ到 ２ｏ ｍ【 ， ｏ 为外源 Ｄ Ａ进 人提 供大 小 不 同互 Ｎ 相连通 的微通道 ， 使具有质粒水平 的小 分子 Ｄ Ａ容易 Ｎ
转基因育种的应用和外源基因整合导入方法
油菜 棉花 玉米 大豆
三、转基因技术在作物育种中的应用
3.转移目标性状
a. 抗除草剂：对除草剂呈现抗性。 b. 抗虫：转Bt基因作物有烟草、番茄、马铃薯、水稻、 玉米和棉花等，有杀虫效果。 c. 抗病：抗病毒病如抗TMV，抗细菌真菌病如白粉病。
d. 育性改变：雄性不育，果实延迟成熟如番茄。
e. 品质改良：改善营养成分，提高抗寒、耐热和抗盐 能力，改变颜色。
倒置于渗 入培养液 真空处理 造伤 感染 转化
四、外源基因整合方法
（一）载体介导转移系统
3.原生质体共培养法
原生质培养的早期，将携带外源目的基因的农杆菌与 原生质体共培养，目的基因区段就会随着外源信号分 子的诱导而导入原生质体的核内，并整合到受体基因 组上。 农杆菌与原生质体共培养 目的基因 导入整合
知识回顾
一、概述
二、什么是作物转基因育种
三、转基因技术在作物育种中的应用
四、外源基因整合方法
知识回顾
叶盘法 载体介导转移系统 真空渗入法 原生质体共培养法 化学刺激法 外源基因直接导入法 基因枪轰击法 微注射法
目的基因整合
谢谢大家，请批评指正！
三、转基因技术在作物育种中的应用
1.产业化应用规模迅速扩大
120种植物转基因获得成功。 世界各国已批准23种转基因作物商业化应用。 种植面积在1×108 hm2 以上的作物包括大豆、玉 米、棉花和油菜。 涉及100多个国家。
三、转基因技术在作物育种中的应用
2.四种主要的转基因农作物
转基因育种的应用和外源基因整合
主讲人：林萌萌
转基因的安全问题让人堪忧
一、概述
二、什么是作物转基因育种
三、转基因技术在作物育种中的应用
转基因育种技术优秀课件
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
作物转基因育种名词解释
作物转基因育种名词解释1.基因克隆与转化：基因克隆是指将目的基因从供体生物的DNA中分离出来，然后将其嵌入到受体生物的DNA中，从而实现对特定基因的转移和表达。
这个过程涉及到基因的分离、剪切、插入和转录等步骤。
基因转化是指将经过克隆的基因导入到受体生物细胞内，并使其在受体生物中稳定遗传的过程。
2.遗传改造：作物转基因育种中的遗传改造主要是通过引入外源基因来实现的。
这些外源基因可以来自其他植物、微生物或动物，也可以是经过人工合成的。
通过遗传改造，可以赋予作物新的性状，如抗虫、抗病、抗旱、耐盐碱等，从而提高作物的产量、品质和适应性。
3.分子标记辅助选择：分子标记辅助选择是一种利用DNA分子标记来预测作物育种过程中选择育种后代的方法。
通过分子标记技术，可以在DNA水平上检测到与目标性状相关的基因，从而实现对目标性状的快速、准确选择。
这种方法可以提高育种效率和准确性，缩短育种周期。
4.生物安全与环境评价：作物转基因育种过程中需要考虑生物安全和环境评价问题。
生物安全是指转基因作物对人类健康、生态环境和生物多样性的影响。
环境评价则是评估转基因作物对生态系统的长期影响。
为了确保转基因作物的安全性和可持续性，需要在研发、生产和应用过程中进行严格的生物安全和环境评价。
5.实验室检测与验证：在作物转基因育种过程中，需要进行实验室检测与验证，以确保转基因作物的安全性和有效性。
实验室检测包括对转基因作物的生物学特性、分子特征、抗虫性、抗病性等进行检测和分析。
验证则是对转基因作物的遗传稳定性和生产性能进行评估和确认。
6.大田试验与推广：经过实验室检测与验证后，需要进行大田试验，以进一步评估转基因作物的适应性和生产性能。
在大田试验中，需要选择具有代表性的地块进行种植和观察，并对不同环境条件下的表现进行记录和分析。
如果大田试验结果符合预期要求，就可以将转基因作物逐步推广到生产实践中。
7.社会接受度与经济效益：作物转基因育种的社会接受度和经济效益是评估其可行性的重要因素。
转基因技术在植物育种中的应用
转基因技术在植物育种中的应用转基因技术是一种通过改变基因组表达方式从而实现改良或增强基因特性的技术。
在植物育种中，转基因技术被广泛应用于提高农作物的产量、改善农产品质量、增强植物抗病性等方面。
本文将探讨转基因技术在植物育种中的应用以及其对农业发展的影响。
一、1. 提高农作物产量农作物产量的提高一直是农业科技发展的根本目标之一。
利用转基因技术，可以向植物中引入具有特定功能或特性的基因，从而实现增加农作物的产量。
比如，通过将底生果树的花期向后推迟，可以使得果树在开花后更容易达到叶绿素合成的过程，从而形成更多的果实。
此外，还可以利用转基因技术增加植物的耐旱性、抗塑料性、味道等特性，以使植物更适应不同的环境。
2. 改善农产品质量除了增加产量，转基因技术还可以帮助改良农产品的质量。
在植物育种中，转基因技术能够向植物中引入特定基因，从而增加植物的有益物质含量，提高植物的营养价值。
比如，利用转基因技术将蔗糖和淀粉转化为甘油三酯，可以使大米的脂肪含量提高，从而改善大米的食感。
此外，还可以通过转基因技术改变植物中乙醛含量，提高水果的香气度和口感。
3. 增强植物抗病性植物的抗病性对农业生产起着至关重要的作用，它不仅能够改善农产品的品质，还能够减少植物病害带来的经济损失。
利用转基因技术，可以向植物中引入能够产生抗病性物质的基因，从而增强植物的抗病性，降低病害对农作物的影响。
比如，在玉米中引入一种叫作BT基因的抗虫基因，可以减少玉米的虫害，并大幅提高玉米的产量。
二、转基因技术对农业发展的影响转基因技术的应用对农业发展产生了深远的影响。
从一定程度上来说，转基因技术的应用能够推动农业生产的现代化和智能化，进一步提高农业的产值和质量。
1. 促进农业现代化在转基因技术的指引下，农业生产正逐渐从传统的劳动生产方式向现代化、智能化的生产方式转变。
通过利用转基因技术，加快物种的育种速度，实现农作物的高产、优质和高效，在一定程度上缩短了育种周期，提高了农业生产的效率和效益。
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。
植物生物技术中的转基因植物与育种
植物生物技术中的转基因植物与育种随着工业化和城市化的加速发展，人类对于粮食的需求也在不断增加。
这时候，自然资源的扩张显然已经无法满足人类的需求，转基因技术便应运而生。
而植物作为人类的生命线，植物生物技术发展的不断深入，已经逐渐成为了现代育种领域的一个重要方面。
植物生物技术的发展正是伴随着转基因植物的充分应用，这一过程也可以进一步分为以下几个方面：一、转基因植物的发展与特点传统意义下，育种的工作需要经过漫长的时间和大量的资源投入。
但是，采用现代生物技术，可以缩短育种周期、提高育种效率，同时还可以将更多的适应性基因导入到优良的亲本中去。
这样的话，育种的效率可以显著提高，同时所得到的品种也会更好的符合农民的需求。
而转基因植物在育种方面的特点主要在于其快速性和可控性。
对于传统的育种方法来说，由于在传递适应性基因的过程中需要进行大量杂交，所以在育种过程中可能会导致一系列的细节问题。
而运用转基因技术，可以将所需的基因直接转入经过清洗的亲本体内，从而省去中间环节，降低自然杂交对于育种效果的干扰，因此更加快速和可控。
二、转基因植物在育种方面的优势转基因植物在育种过程中具有很大的优势，主要体现在以下几个方面：1.增强种植的抗病性在传统的育种方法中，很难直接筛选出具有抗病能力的种子。
但是随着转基因技术在植物生物技术领域的运用，可以将适合的抗病基因直接引入到种子体内，从而增强种植的抗病能力，更好地保障粮食的生产和质量。
2.提高种植的耐旱能力由于全球气候的变化，越来越多的地区面临着缺水危机。
在这种情况下，如果种植的作物缺乏足够的耐旱能力，将会导致他们丧失生态平衡和经济效益。
而转基因植物通过该技术能够增强种子的水分稳定性，从而提高种植的耐旱能力，使得种子在恶劣的气候条件下生长更加稳定。
3.提高种植的抗逆性另外一些情况下，种子在转基因技术的帮助下，还能够增强其抗逆能力。
例如，在酸碱度较高的土壤中种植的种子经常面临着环境难以适应的情况，但是如果把相关的基因直接转入到种子体内，那么种子的抗逆性就会显著提高。
转基因植物及其安全性综述
转基因植物及其安全性综述一，摘要介绍目前转基因植物概念、常用的植物转基因方法，就转基因植物的生态安全性进行讨论。
二，正文转基因植物概念：将人工分离和修饰过的基因导人到生物体基因组中，由于导人基因的表达，引起生物体性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术。
转基因植物：通过基因转移技术获得的整合有外源基因的植物个体。
在过去十多年来，植物学家们已成功地把具有各种新性状的基因转移到了50多种不同的植物上，为农作物育种创造了一个又一个的新品种。
•每一个植物都有很多基因。
基因的本质，就是我们常说的DNA(去氧核糖核酸)。
一个基因，在DNA双螺旋结构中占据着一个限定长度的片段。
所以要想从供体植物上获得某个决定遗传性状的基囡，只要我们能从供体植物的DNA结构中取出这个基因片段可以了。
这个决定遗传性状的基因也称目的基因，将它转化或转移到受体植物上，使它整合到受体植物的染色体上重新组合并使其(目的基因)在再生植株中表达出来，这样就完成了目的基因的传导操作，达到了转基因植物的合成及改造植物性状的目的。
1983年，植物学家首次完成了将一个容易鉴别的抗卡那霉素基因转移到烟草上的试验，其后代也具有抗卡那霉素的特征。
这一开创性的研究成果，为开拓转基因植物的研究与应用展示了广阔的前景。
自此以后，在水稻，玉米，大豆、番茄，马铃薯，烟草，油菜等很多重要的农作物上又得到了转基因植物。
如美国孟山都等公司把杀蠋菌的苏云金杆菌的毒素蛋白基因引入到棉花、烟草、番茄和马铃薯等植物上，产生了杀死吃这些作物的蠋幼虫的毒蛋白，培育出了抗虫的棉花，烟草新品种。
将毒壳蛋白基因转入苜蓿、黄瓜，烟草等作物，它们可对致命的病毒产生抗性，从而获得了抗花叶病毒感染的抗病植株。
植物转基因方法大致分成两大类，第一类需要通过组织培养再生植株，常用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，目前技术比较成熟的主要有花粉管通道法。
1.农杆茵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，分根瘤农杆菌和发根农杆菌两种，其细胞中分别含有Ti质粒和Ri 质粒，其上有一段T-DNA，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。
中国 转基因育种 政策
中国转基因育种政策1.转基因育种是指利用生物技术手段，将外源基因导入植物或动物基因组，以改良其遗传特性的育种方法。
2.中国政府对转基因育种的政策一直备受关注，因为转基因技术涉及到食品安全、生态环境等重要问题。
3.一些人支持转基因技术，认为它可以提高作物产量、减少农药使用、改善土壤质量等，有助于解决人口增长和粮食安全问题。
4.另一方面，也有一些人反对转基因技术，担心转基因作物对人体健康和生态环境造成负面影响。
5.中国政府在转基因育种政策上采取了谨慎的态度，制定了一系列法规和规定，以保障食品安全和生态环境。
6. 2001年，中国颁布了《生物安全法》，规定对含有转基因成分的食品实行标识和审批制度。
7.在农业领域，中国政府也通过建立转基因作物审批制度，确保转基因作物安全上市。
8.中国的转基因育种政策围绕着食品安全、生态环境和科技进步等多方面展开，注重平衡各方利益。
9.食品安全是中国政府对转基因育种最为重视的方面，确保转基因食品对人体健康没有危害是政策的首要目标。
10.通过加强转基因食品的检测、审批和标识，中国政府力求确保消费者对食品来源和成分了解清晰。
11.同时，中国政府也注重生态环境保护，在推广转基因作物时要考虑对环境的影响，避免对生态系统造成破坏。
12.转基因作物的耕种和种植有可能导致生态系统的扰动，因此政府在转基因育种政策中加强对生态环境的监管。
13.中国政府鼓励科研院所和企业开展转基因育种研究，以提高农作物的产量、抗病虫性和适应性。
14.中国农业科学院和中国农业大学等科研机构在转基因育种领域取得了不少成果，为提高农产品质量和数量做出了贡献。
15.支持转基因育种的人士认为，转基因技术有助于提高农作物的抗病虫性，减少化肥农药的使用，降低农业生产成本。
16.一些转基因作物如抗虫玉米、抗虫棉花等在中国种植面积逐年增加，取得了显著的经济效益。
17.转基因技术的应用可以帮助解决农业生产中的一些难题，促进农业的可持续发展和现代化。
转基因技术的分类
转基因技术的分类全文共四篇示例，供您参考第一篇示例：转基因技术是一种现代生物技术，在农业生产、医学领域和工业生产中有着广泛的应用。
通过转基因技术，科学家能够将一种生物体的基因序列导入另一种生物体中，从而使得目标生物体具备了原本并不具备的性状。
这项技术的发展极大地推动了作物育种、医学疾病治疗等领域的进步。
在转基因技术中，根据操作对象、结果等不同特点，可以进行不同的分类。
一、按操作对象分类根据操作对象的不同，转基因技术可以分为植物转基因技术、动物转基因技术和微生物转基因技术。
植物转基因技术是指在植物体内进行基因转移和编辑，使得植物获得新的性状或者改良原有的性状。
这项技术在农业上有着广泛的应用，可以增加作物的产量、耐病性、抗逆性等。
动物转基因技术是指在动物体内进行基因转移和编辑，常用于改良畜禽的育种，提高育种效率、改良肉质等。
微生物转基因技术是指在微生物体内进行基因编辑，用于生物制药、酶制剂、环境修复等方面。
二、按结果分类根据转基因操作的结果不同，转基因技术可以分为基因表达型转基因技术和基因编辑型转基因技术。
基因表达型转基因技术是指通过导入外源基因使得目标生物体能够表达特定的功能蛋白质，从而获得新的性状。
如在植物中导入抗虫基因、抗病基因，使得植物具备抗虫抗病的能力。
而基因编辑型转基因技术则是通过精确的编辑目标基因，使得目标基因产生点突变或者失活，从而达到特定的目的。
如在小麦中通过基因编辑技术去除引发过敏的抗原，使得小麦具备更好的食用品质。
转基因技术的分类主要包括按操作对象分类和按结果分类两种方式。
不同分类方式在具体应用中有着不同的优势和适用范围，为人类社会的发展和进步提供了更多可能性。
随着技术的不断发展，转基因技术将会在更多领域发挥更大的作用，为人类社会的可持续发展和进步做出更大的贡献。
第二篇示例：转基因技术是指通过人为手段将外源基因（与被转化生物体原有基因不同来源的基因）导入到受体生物体中，从而使其表现出外源基因所决定的性状或功能的一种技术。
转基因植物简介
转基因植物简介(一)转基因植物以基因工程为核心的生物技术是一个新兴独立的技术领域，转基因生物的概念在不同文献中定义大致归纳为两种。
利用基因工程技术，包括利用载体系统的重组DNA技术及利用物理、化学和生物学等方法把重组DNA分子倒入有机体的技术，改变有机体基因构成而获得的生物，称转基因生物。
采用基因工程手段以不同生物中分离或人工合成的外源基因在体外进行酶切和连接，构成重组DNA分子，然后导人受体细胞，使新的基因在受体细胞内整合、表达，并能通过无性或有性增殖过程，将外源基因遗传后代，因此获得的基因改良型生物称转基因生物。
若转基因的受体为植物，则这种基因改良体称转基因植物。
(二）转基因植物的基因转化方法简介(1)受体系统有原生质受体系统、愈伤组织受体系统、种质系统、胚状体受体系统、直接分化芽受体系统等等。
基因转化技术农杆菌介导的植物基因转化技术：是根癌农杆菌细胞中存在的一种特殊质粒，该质粒的部分DNA片断可整合到宿主植物基因组中，与宿主基因组一起遗传和表达。
DNA直接导入的基因转化技术：不依靠其他生物媒体，将特殊处理的外源目的基因直接导入植物细胞，实现基因转化技术，又称无载体介导转化，这为那些不易通过农杆菌介导转化的植物提供了外源基因导入的有效途径。
花粉管通道法介导的基因转化技术：以生物自身的种质细胞为媒体，特别是植物生殖系统的细胞(花粉、卵细胞、子房、幼胚等），将外源的DNA导入完整植物细胞。
基因转移主要利用花粉管通道，利用子房、幼穗及种胚注射外源DNA等方法导入外源基因，实现遗传转化，这种导人基因技术称花粉管通道法介导的基因转化技术。
以上基因转化技术实验操作不做介绍，如想应用可参考闫新甫主编，科学出版社出版的《转基因植物》一书。
(三）树木转基因应用情况国外转基因林木除了抗病毒的香木瓜商品化外，其他转基因林木均处于小规模的田间试验阶段，如杨树雄性不育基因、木质素基因、纤维素基因，胶皮枫香树抗性基因，桉树木质素基因，杉标记基因等田间试验。
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
转基因技术在园艺作物育种中的应用-园艺作物生理学作业
园艺作物生理学课程论文转基因技术在园艺作物育种中的应用植物遗传转化（plant genetic transformation）是指通过某种途径将外源基因导入受体基因组中，并使之在受体植物细胞内实现功能表达的分子育种技术。
1983 年，人类首次获得烟草和马铃薯的转基因，经过10多年的发展，转基因技术已在近200种植物中获得成功。
转基因植物在提高植物的农业和园艺价值，作为某些重要蛋白质和次生代谢产物的廉价生物反应器，以及研究基因在发育和其它生理生化过程与代谢途径中的作用等方面，均充当了核心角色。
中国转基因技术的应用起步较晚，但近几年随着政府政策的导向和广大研究人员的共同努力，中国蔬菜的转基因呈现出蓬勃生机，其应用为蔬菜作物的遗传育种和品种改良提供了一条有效的途径，它使人们有可能获得优质、高产、抗病（毒）、抗病虫及抗逆性强的蔬菜新品种或新种质，同时也提高了育种的速度和效率，加快了育种进程。
到目前为止，已获得转基因植株的蔬菜有番茄、辣椒、茄子、马铃薯、胡萝卜、甘蓝、花椰菜、大白菜、小白菜、油菜、生菜、菠菜、芥菜、茴香、豌豆、南瓜、黄瓜、西瓜、甜瓜、石刁柏、洋葱等，所转基因的目的涉及面广，转化方法也多种多样。
本文将从以下几个方面谈论我国转基因技术在园艺作物育种中的应用1 转基因育种和传统育种的区别和联系1.1 涵义的不同转基因育种技术指在体外将目的基因或异源DNA片段，与适当的载体(Ti-质粒或病毒)进行重组，得到杂种DNA分子，然后将杂种DNA分子导入并整合到受体细胞染色体上，在受体细胞中复制、转录、翻译和表达出导入DNA所携带的优良遗传性状，从而按育种目标定向培育出抗性更强、产量更高、品质更好、营养更丰富、生产成本更低的转基因的新作物、新品种。
传统育种技术，主要通过有性杂交，以及利用自然突变，或通过化学或物理方法进行人工诱变，然后选育获得新品种。
虽然该技术已为人类做出了很大贡献，但是遗传诱变可能引起所有性状随机的和不可预测的遗传变异，具有很大的不精确性和不可预见性。
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。
转基因育种技术
大肠杆菌质粒:
质粒是一种相对分子质量较小、独立于细 菌染色体DNA之外的能自我复制、易分离 和导入的环状双链 DNA，有两种类型：松 弛型和严紧型。 自然条件，质粒需要通过接合作用才能从 一个细菌转移到新的质粒，但需要 “mob”gene，而大多数质粒都不含有该基 因；因此需要在实验条件下通过转化进行 质粒的转移。
被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？
被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？
G AA T T C C T T AA G 用同种限制酶切割 G AA T T C G G AA T T C G G AA T T C C T T AA G
C T T AA
C T T AA
基因的针线：DNA连接酶
目的基因与运载体结合-----形成重组DNA
PCR扩增仪
目的基因与运载体结合-----形成重组DNA
用限制酶切割目的基因 和用相同的限制酶切割 质粒使之出现一个切口， 将目的基因插入切口处， 让目的基因的黏性末端 与切口上的黏性末端互 补配对后，在DNA连接 酶的作用下连接形成重 组DNA分子
提取质粒并用 限制酶切割
Genetically Modified Cotton (contains an bacterial gene for pesticide resistance)
Standard Cotton
转 基 因 植 物
抗除草剂牵牛花
抗病桑树
抗虫番茄
抗盐，抗旱，抗寒 改变花卉颜色、花期 抗早熟……
本章内容提要
人工基因合成法
取 出 DNA
用限制酶 切断DNA
转基因植物在作物育种上的应用
转基因植物在作物育种上的应用
转基因植物在作物育种上的应用
转基因技术是指将一种物种的基因(或基因段)添加到另一种物种的基因组中，从而在原有物种基础上拥有新的基因特性，称为转基因植物。
转基因技术在作物育种上得到了非常大的应用。
一、抗虫优化
转基因技术使作物能够通过基因表达物质，从而具有抗虫和抗病害等
功能，使加工和维护成本的将大大降低，而且节约农药使用量，对环
境污染有正面的贡献。
二、病虫抗性
病虫抗性是一种抗性功能，转基因技术可以使作物具有抗病抗虫能力，抗根结病菌效果最好，这种抗性可以为农作物提供更为有效的防御效果。
三、抗逆性增强
转基因植物具有抗冷、抗旱、耐高温、耐盐碱等逆境环境下的特征，可以使生长环境好转，作物的质量和效果得到极大改善，带来更高的农业产出。
四、优质品种
转基因技术也可用于提高作物品质，如提高抗病性、增强抗虫性，提高营养成分，以及增加植物的含量等优质品种等，可以让质量丰富的作物大量出现，更多地满足人们的日常体验。
五、高效育种
转基因植物有较强的生长优势，可于开发出大量新品种，从而提高作物的效率。
它可以大大缩短育种周期，在较短的时间内开发新品种，更加��效地提升作物品质。
综上所述，转基因技术对作物育种已经起着越来越重要的作用，它可
以改善作物品质，抗病抗虫，抗逆性增强，大大提高农业生产效率等等，是一项十分重要的技术。
转基因植物
Ti质粒的遗传特性及类型
Ti质粒是根癌农杆菌染色体外的遗传物质，为双股共价闭合
的环状DNA分子，其分子量为95～156×106D, 约有200kb组成。
根据其诱导的植物冠瘿瘤中所合成的冠瘿碱种类不同，Ti质粒可以被分 成四种类型： 章鱼碱型(octopine) 胭脂碱型(nopaline) 农杆碱型（agropine） 农杆菌素碱型（agrocinopine）或称琥珀碱型(succinamopine)
32
33
报告基因:
GFP（绿色荧光蛋白基因）; LUC (萤火虫荧光素酶基因);
34
启动子的选择
35S, cauliflower mosaic virus 35S promoter
CaMV 35S is a strong promoter that is active in essentially all dicot plant tissues. 35
mRNA 1 mRNA 2
22
(6) 电子克隆 in silico cloning 借助于电子计算机，利用公布的核酸序列资料，进行序列的拼接 和组装最终获得完整基因序列的技术，类似于cDNA的筛选但更加 方便和快速。23
（二）目的基因重组质粒的构建
目的基因体外重组到适当的已改造的质粒中 包括保存用中间载体（大肠杆菌寄主）：pBR322、pUC、 pBluescript K、pKS,pGEM-T 繁殖载体（大肠杆菌寄主）： JM109, TOP10 植物转化载体（农杆菌寄主）： pBI121, pCAM1001
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
分子育种和转基因育种
分子育种和转基因育种是现代生物技术在作物改良领域中的两种重要方法，它们都利用了分子生物学原理来改善作物的性状，但实现方式有所不同：分子育种（Molecular Breeding）：- 分子标记辅助选择（Marker-Assisted Selection, MAS）: 这是一种非转基因技术，它利用分子标记来追踪或预测与优良性状相关的基因。
通过检测作物DNA中的特定片段（分子标记），育种家可以在早期生长阶段就确定哪些植株携带期望的基因，并优先选择这些植株进行进一步繁殖。
这种方式加快了传统杂交育种的过程，因为无需等到植物完全成熟才能观察表型特征。
- 遗传修饰育种（Genetic Modification Breeding）: 在某些文献中，这个术语有时被用来描述不同于严格意义上的转基因操作的育种技术，它可能涉及更为精准的基因编辑手段，如不插入外源基因而仅对内源基因进行修改。
转基因育种（Genetic Engineering or Transgenic Breeding）：- 转基因技术（Genetic Transformation）: 转基因育种是指将一个或多个来自其他物种、甚至人工合成的特定基因直接导入目标作物细胞中，并使其稳定整合到作物基因组内，从而赋予作物新的或改良的性状。
例如，转Bt基因的抗虫棉能够产生天然杀虫剂蛋白，以抵抗害虫侵害。
总结来说，分子育种主要依赖于分子标记工具加速自然存在的基因重组过程，而不涉及外源基因的引入；而转基因育种则明确地涉及将外源基因引入到作物基因组中，创造出自然界中原本不存在的新品种。
随着基因编辑技术的发展，界限变得更为模糊，因为基因编辑可以更精确地进行基因组修改，既可以用于类似分子标记辅助的选择，也可以用于类似于转基因的操作，但通常不会留下外来启动子或终止子等明显转基因的痕迹。
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植物转基因育种概述
来源：中学生物学 作者：李志翔 日期：2007-10-1
为了培育高产、优质、抗逆性强的作物新品种，需将一种植物的优良遗传性状转移到另一种植物体中。
若采用传统的杂交育种法进行随机筛选或通过组织培养、理化诱变、细胞融合等方法定向筛选优良性状培育新品种，其盲目性较大，筛选效率低，又有明显的种属界限而产生一定的生殖障碍，成功率不高。
目前发展起来的植物基因工程技术则能有效地解决上述难题。
通过特定目的基因的定向转移，其遗传变异频率比自发突变高出102～104倍，选择效率高，大大地避免了盲目性；又由于基因来源广泛，打破了种属界限，可以克服杂交育种过程中的生殖障碍，成功率提高。
因此，植物基因工程技术已成为作物遗传育种的有效新途径，倍受重视。
通过基因工程技术定向转移基因后获得的植物，称为转基因植物。
自1983年世界上首次成功获得第一株转基因植物以来，植物基因工程技术已广泛应用于作物品质改良、抗病性、抗虫性、抗病毒性、抗除草剂、杂种优势的利用等方面。
迄今，全世界至少有300多种基因（性状）用于转化植物、微生物和动物。
许多转基因产品已陆续投放全球市场，经济效益显著。
1 抗病毒转基因植物
植物病毒病是我国农业生产上最主要的病害之一，对我国的粮食作物、经济作物及果树蔬菜均造成严重危害，
经济损失巨大，但迄今缺少有效的化学防治方法。
目前
人们已经可以通过植物基因工程技术，获得抗病毒转基因植物，以控制植物病毒的危害。
其原理是：
一是利用植物生物技术，将病毒外壳蛋白基因或卫星RNA基因转入到植物基因组中，并获得转基因植株。
这些植株叶片细胞中就会有病毒外壳蛋白或卫星RNA的表达和积累，就能够抑制相应的侵染病毒的RNA复制，从而可以减弱病毒病的症状或推迟病毒病发生时间，即具有一定的抗病毒能力。
二是将病毒的反义RNA的相应DNA序列重组到植物的基因组里，使其合成反义的RNA。
当植物被相应的病毒感染时，病毒的mRNA就可能与植物细胞中合成、积累的病毒反义RNA结合而无法反向复制和转录，从而控制病毒对植物的危害。
1.1 抗烟草花叶病毒的转基因植物
烟草花叶病毒（TMV）是一种RNA病毒，由单链RNA及外壳蛋白组成。
研究证明，TMV侵染植物后，其外壳蛋白具有抑制新侵染相应病毒释放mRNA的作用。
目前已成功地将TMV外壳蛋白基因转入到烟草细胞中，表达了病毒蛋白并对该病毒产生了抗性。
1.2 抗黄瓜花叶病毒转基因植物
黄瓜花叶病毒（CMV）对农作物危害极为严重，可侵染上千种植物。
目前人们已成功地将CMV的卫星RNA基因转入到烟草、辣椒、甜瓜、番茄和矮牵牛等植物中，在植物体内合成、累积的卫星RNA，可以抑制相应的病毒RNA的复制，能显著减轻病毒的危害。
此外，人们还培育出了抗苜蓿花叶病毒（AMV）、抗烟草环斑病毒（TobRV）的转基因植物，抗病毒效应都非常显著。
2 抗虫转基因植物
农业生产上传统的防治害虫方法，主要是化学药剂防治，有较好的效果，但污染环境。
另外，人们利用苏云金芽孢杆菌（Bt）毒蛋白制剂对害虫进行生物防治，有一定的效果，但不稳定。
现在人们采用植物基因工程技术将抗虫基因转到作物中，获得抗虫的转基因植物，抗虫效果显著。
目前转移的抗虫基因主要是从苏云金芽孢杆菌中分离出来的毒蛋白基因，这些毒蛋白具有很强的杀虫专一性，对部分有益昆虫、动物及人类没有毒害作用。
其次是蛋白酶抑制剂基因，其杀虫谱比较广泛。
2.1 转Bt毒蛋白基因植物
Bt毒蛋白是Bt在形成芽孢时产生的一种蛋白质，可特异性地杀死鳞翅目昆虫。
这是因为它在昆虫消化道内的碱性条件下，降解成为活性多肽并造成昆虫消化道损伤，从而导致昆虫死亡。
人们已经克隆了编码这些毒蛋白的基因，用基因重组技术构建后，转入到作物细胞基因组中，迄今已获得了抗虫的转基因烟草、转基因棉花、转基因水稻等作物新品种。
然而Bt毒蛋白杀虫谱较窄，而Bt以色列变种毒蛋白则具有抗同翅目昆虫的作用。
最近，德国科学家还分离出了抗鞘翅目昆虫Bt变株，从而扩展了毒蛋白基因的应用范围。
我国的转基因抗虫棉的研究和开发进展迅速，是继美国之后具有自主知识产权的第二个国家，已审定10多个品种，累计推广种植面积达数百万公顷，大大减少了化学农药使用量和农药中毒事故及环境污染，产生了良好的社会效应、经济效应和生态效应，同时还带动了抗虫转基因水稻、玉米、杨树等生物技术产品的研究和开发。
2.2 转蛋白酶抑制剂基因植物
近些年来，人们还从植物体内分离出了一种防御害虫危害的蛋白酶抑制剂——豇
豆胰蛋白酶抑制剂（CpTⅠ）的基因，其表达产物被昆虫吞食后，CpTI就会抑制昆虫的消化酶，使其不能分解植物蛋白，从而影响昆虫对作物的消化吸收，最终导致其死亡。
目前，CpTI蛋白基因已被成功地转入烟草，并使转化植株获得了抗鳞翅目、鞘翅目害虫的能力，几乎对所有的害虫都有效，而对人、畜无害。
国内育种工作者将经过改造的CpTⅠ蛋白基因导入三系杂交稻恢复系，表现出对水稻害虫的明显抗性。
因此，CpTⅠ比Bt毒蛋白的杀虫谱要广，更有应用价值。
目前应用较多、抗虫能力较好的植物蛋白酶抑制剂基因还有水稻巯基蛋白酶抑制剂基因和马铃薯蛋白酶抑制剂基因等。
3 抗真菌、细菌转基因植物
真菌、细菌引起的植物病害，对农作物的产量、品质的危害是非常严重的。
人们已开始从化学防治植物病害转向了抗病基因工程的研究。
目前已从植物材料中克隆到越来越多的优良抗病基因，如玉米抗圆斑病基因、番茄抗叶霉病基因、水稻抗白叶枯病基因等。
其中，水稻抗白叶枯病的基因Xa-21已成功地转入水稻栽培品种中，配制了数十个抗白叶枯病杂交水稻新组合，抗性良好，正在全国推广。
真菌细胞壁中的几丁质可被几丁质酶所降解。
美国科学家已从灵杆菌中分离出几丁质酶基因并转入了烟草、番茄、马铃薯和莴苣中，并表达了抗真菌感染的能力。
国内育种工作者将近源野生簇毛麦的抗白粉病基因导入优质小麦品种中，育成了抗白粉病的小麦新品种扬麦10号、扬麦11号，已推广数十万公顷。
4 抗除草剂转基因植物
在现代化农业生产中，应用化学除草剂除草是极其重要的。
然而，除草剂伤害农作物的现象时有发生。
因此，在继续推广使用除草剂时，人们就希望农作物能具有抗除草剂的能力。
现在利用植物基因工程技术，培育出了抗除草剂的转基因植物。
抗除草剂转基因植物的作用机制可以概括为以下几个方面：能编码分解除草剂的酶；抑制植物对除草剂的吸收；抑制除草剂对敏感的靶酶的破坏或扩增会被除草剂破坏的酶。
4.1 抗草甘膦的转基因作物
草甘膦是一种广谱除草剂，已得到广泛的应用，但易伤害农作物。
目前，已采用基因工程技术将抗草甘膦基因转入到烟草中，转化植株获得了抗草甘膦的能力。
4.2 抗膦丝菌素转基因植物
膦丝菌素（PPT）是一种非选择性的除草剂，是植物谷氨酰胺合成酶（GS）的抑制剂。
PPT通过抑制GS的酶活性，引起植物体内氨的迅速积累，发生氨中毒，导致植物死亡。
现在已从一种链霉菌中分离得到抗二丙膦（含有PPT的三肽）的bar基因，该基因编码的产物PAT，在转基因烟草、棉花、马铃薯和番茄的细胞内得到了表达，PAT通过对PPT和抗二丙膦的乙酰化，而使其失去了抑制GS活性的能力，使得转基因植物都获得了对除草剂PPT的抗性，而且抗性都能遗传给下一代。
/p-115966077.html。