修改第第十三章植物遗传转化体系的建立课件资料讲解

理想的受体材料是： 细胞既要能有效地接受外源目的基因，还应由单细胞分化
再生植株，减少假阳性植株和嵌合体。目前常用的外植体有原生 质体、悬浮细胞、愈伤组织、胚状体、叶圆盘、叶片、茎段、下 胚轴、无性胚等。
其次，受体材料的特性，包括受体材料的生理状态，受体 的再生能力和再生途径，体细胞无性系变异的发生等。
但建立良好的细胞悬浮系受植物基因型的影响较大，且耗时 较长，一般需要3～6个月时间。同时随着继代培养时间的延长， 胚性悬浮细胞的再生能力会逐渐丧失，并导致突变体的产生。
五、胚状体 体细胞胚发生具有数量多、速度快、结构完整、再生率高
等优点，同时体细胞胚的产生起源于单细胞，能在突变体育种和 基因重组育种中克服嵌合体现象。体细胞胚受体体系的特点是： 1.发育成胚状体的胚性细胞具有较强的分裂特性和接受外源目的 DNA的能力，是理想的基因转化的感受态细胞，同时这些胚性细 胞繁殖量大，同步性好，转化效率高细胞如花粉粒、卵细胞等为受体细胞进行
基因转化的系统叫生殖细胞受体系统，也称种质系统。 目前主要通过两个途径建立生殖细胞受体系统。
1、利用植物组织培养技术进行花药培养和花粉培养，通过诱导 出胚性细胞或愈伤组织，获得单倍体植株，建立单倍体的基因转 化受体体系。 2、直接利用花粉和卵细胞受精、发育过程进行遗传转化，如花 粉管通道法、花粉粒浸泡法、子房注射法等。
第十三章
植物遗传转化体系建立
第一节 植物基因转化的受体体系 转基因植物是指利用重组DNA技术将外源优良目的基因整合
到植物的基因组中，并使其得以表达，从而获得具有新的遗传性 状的植物。转基因技术的基础是良好的受体体系，因此，建立了 高效稳定的受体体系，才能进行植物转基因的操作和应用。
植物基因转化的受体体系是指将用于基因转化的外 植体---利用组织培养途径或其它非组织培养途径，建立高 效、稳定并能接受外源基因的整合以及对转化筛选抗生素较 敏感的再生系统。良好的基因转化的受体体系的建立是成功 实现观赏植物遗传转化的基础，而合适的转化受体体系要有 高效稳定的再生能力。
三、原生质体 在进行植物遗传转化之前要尽可能选取与母本遗传一致的
外植体来建立有效的再生体系。原生质体是植物遗传转化中应用 最广的、理想的受体材料之一。
特点有： ①去除了细胞壁的阻碍，能够直接高效地接受外源DNA并整合到 染色体上。
②原生质体生理生化特性几乎一致，便于在相对均匀、稳定的同 等条件下实现目的基因的表达、转化、鉴定。 ③原生质体经过培养易于形成基因型一致的细胞系，较易避免嵌 合体的产生，性状也易纯化且稳定遗传。 ④受体体系可适合于多种转基因方法。
2.胚状体的发生是单细胞起源，因此获得的转基因植株嵌合 体少。 3.胚状体具有两极性，即在发育过程中能同时分化出芽和根， 克服了某些植物由不定芽难以生根的缺陷。
4.与植物器官再生方式相比，胚状体发生速度快、数量多、结构 完整、再生率高，胚状体个体间的遗传背景一致，不容易产生变 异，使获得的转基因植株的遗传稳定性好。 5.与周围细胞存在隔离区，和培养物没有维管束联系，容易从培 养物上剥离。 6.利用胚状体可生产人工种子。
二、愈伤组织 愈伤组织受体体系是外植体经过脱分化形成愈伤组织再获
得再生植株而建立的受体体系。 ①由分生细胞组成，易于接受外源目的DNA，转化效率较高。 ②繁殖系数迅速增加，可以获得大量的转化植株。 ③适合于通过直接分化难以获得再生植株的植物和相应的外植体， 特别是单子叶植物和木本植物。
愈伤组织通常是由多细胞组成的，易产生嵌合体；同时获 得的再生植株无性系变异较大，外源基因整合的稳定性较差。
（二）植物病毒法 植物病毒作为潜在的转化载体，具有易于浸染、拷贝
数多和启动外源基因表达能力强的特点，因而引起人们的极 大兴趣，其中最有希望的是花椰菜花叶病毒（CaMV），已有 实验证明它能进入宿主细胞并得以扩增及传播。
二、DNA理化转移方法 不依赖于农杆菌载体和其他生物媒体，将经过特殊处理
的裸露外源DNA直接导入植物细胞，实现基因转化的方法叫 DNA直接导入的转化，该转化技术根据原理可分为物理法和化 学法2种。物理法是基于诸多物理因素对细胞膜的影响，或通 过机械损伤直接将外源DNA导入细胞，；化学法借助于特定的 化学物质诱导DNA直接导入植物细胞 。
生殖细胞基因转化受体系统的特点有： ①生殖细胞再生能力强，接受外源目的基因的能力也强，转化效 率高。 ②生殖细胞是单倍体细胞，转化的基因无显隐性影响，能提高外 源基因的表达效率，有利于性状的选择。通过加倍后能获得纯合 的二倍体。 ③跟传统的育种技术结合，能缩短复杂的育种纯化过程，简化种 质创新程序。 ④易于获得稳定遗传的转基因植株。
但原生质体的培养技术要求高、过程复杂、周期长，获 得再生植株的频率较低；同时原生质体培养形成的细胞无性系变 异强烈，再生植株变异频率较高，限制了原生质体作为遗传转化 受体的应用。
四、悬浮细胞 基因转化的受体体系的特点是：
①生长迅速，重复性好，易于接受外源DNA，转化效率较高。 ②悬浮细胞主要是由单细胞、小细胞团组成，可有效克服转基因 植株中存在的嵌合体现象。 ③悬浮细胞培养条件易于控制，便于进行转化体的筛选。
再次，适宜的诱导和筛选条件，如培养基种类和组成， 筛选剂种类、浓度，筛选时间等都会影响到转基因细胞的分 化和抗性植株再生。
最后，观赏植物基因转化的受体体系要有较高的遗传 稳定性，要求受体系统在接受外源DNA后不应影响其正常的 生长、分裂、发育、分化，并能稳定地将接受的外源DNA遗 传给后代，尽量减少变异。
第二节 植物基因转化的方法
一、载体转化方法 （一）根癌农杆菌介导转化法
根癌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细胞中分 别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段可转移的DNA （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，而T-DNA插入外源DNA片段并不影响整合。