(完整版)植物基因工程
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第七章 植物基因工程1-4
第八章植物基因工程基因工程：在基因的水平上改造生物的技术体系，是指在体外对生物DNA进行剪切、加工，把不同亲本的DNA分子重新组合，并把它引入细胞中表达出具有新的遗传特性的生物这一过程。
植物基因工程：又称植物遗传转化/转基因，是将外源基因转移到植物细胞内，并稳定地整合、表达与遗传的技术。
目的是改变植物性状，培育高产、优质high yield、抗逆新品种/系；或者利用转基因植物/细胞来生产外源基因的表达产物。
植物转基因研究的用途：1）理论研究：如基因功能分析；2）实践应用：如作物遗传改良。
基因工程的基本内容1）目的基因的分离；2）目的基因与载体连接；3）重组分子转入寄主细胞并繁殖；4）阳性克隆的筛选；5）从阳性克隆中提取已扩增的目的基因；6）目的基因克隆到表达载体，导入寄主细胞并表达。
植物基因工程的一般流程目的基因的分离→表达载体的构建→植物遗传转化→转化体的筛选、鉴定与植株再生→转基因植物的分子检测→转基因植物的表型鉴定→转基因植物的遗传分析、田间试验经遗传改良的生物, 统称：genetically modified organism (GMO)；Genetically engineered organism (GEO)。
转基因植物(transgenic plants), 又称：genetically modified plant (GMP)；genetically modified crop (GMC)。
第一节目的基因的分离目的基因：已经或准备要分离、改造、扩增或表达的特定基因或DNA 片段，称为~。
可能是:1）全长基因：外显子+内含子+转录启动区+终止区；2）全长cDNA：UTR区+编码区（ORF）；3）开放读框/编码区（ORF，CDS）；信使核糖核酸(mRNA)分子中能翻译成多肽的那部分序列。
来自DNA分子中的外显子。
4）一个完整的操纵子或基因簇；5）只含启动子或终止子等元件的DNA 片段。
植物基因工程
转基因制作方法给动物带来的危害 外源基因表达给动物带来的影响 动物转基因与农业动物资源遗传多样性的保护 转基因产品的生物安全性
思 考 题
1、简述利用农杆菌介导的转化法进行植物转基因的原 理。 2、植物转基因的方法有哪些？
3、用于药用蛋白大规模生产的高等哺乳动物受体细胞 是中国仓鼠卵巢细胞（CHO），其优势是什么？ 4、如何实现在烟草中表达有活性的小鼠的免疫球蛋白？ 请设计可行的实验方案予以说明。 5、如何评价基因工程对人们的生产生活产生的影响？
色体上并得到表达，从而实现外源基因的转化。
三、农杆菌介导法
Ti质粒：根癌农杆菌体内的一个大的致瘤质粒。
当根癌农杆菌感染植物的时候，菌体本身并不进 入植物细胞内，而仅是Ti质粒中的一部分被称之为
“T-DNA”的DNA片段进入寄主细胞并插入基因组
中，T-DNA中的基因利用植物的酶系统进行转录
和翻译，其表达产物可诱发植物产生肿瘤。
整合到受体植物的基因组中，并使其在后代植株中
得以正确表达和稳定遗传，从而使受体获得新性状 的技术体系。
高等植物基因工程包括两个方面：
高等植物转基因技术，目的是农作物遗传性状 改良； 高等植物细胞基因表达技术，目的是小分子化
合物及蛋白多肽物质大规模生产。
目前种植的转基因作物：大豆、棉花、油菜、玉米。 我国自行研制的转基因作物：转基因耐储存番茄、 转查尔酮合成酶基因矮牵牛、抗病毒甜椒、抗病毒
一、转基因动物技术
1、动物基因工程载体： 质粒型表达载体 病毒载体 定向打靶载体
2、基因转移技术： 物理转染法 化学转染法 病毒感染法
二、转基因动物制备（略） 三、转基因动物的应用与未来
转基因动物的应用： 提高动物的生产性能 动物生物反应器 异种器官移植 基础研究
思 考 题
1、简述利用农杆菌介导的转化法进行植物转基因的原 理。 2、植物转基因的方法有哪些？
3、用于药用蛋白大规模生产的高等哺乳动物受体细胞 是中国仓鼠卵巢细胞（CHO），其优势是什么？ 4、如何实现在烟草中表达有活性的小鼠的免疫球蛋白？ 请设计可行的实验方案予以说明。 5、如何评价基因工程对人们的生产生活产生的影响？
色体上并得到表达，从而实现外源基因的转化。
三、农杆菌介导法
Ti质粒：根癌农杆菌体内的一个大的致瘤质粒。
当根癌农杆菌感染植物的时候，菌体本身并不进 入植物细胞内，而仅是Ti质粒中的一部分被称之为
“T-DNA”的DNA片段进入寄主细胞并插入基因组
中，T-DNA中的基因利用植物的酶系统进行转录
和翻译，其表达产物可诱发植物产生肿瘤。
整合到受体植物的基因组中，并使其在后代植株中
得以正确表达和稳定遗传，从而使受体获得新性状 的技术体系。
高等植物基因工程包括两个方面：
高等植物转基因技术，目的是农作物遗传性状 改良； 高等植物细胞基因表达技术，目的是小分子化
合物及蛋白多肽物质大规模生产。
目前种植的转基因作物：大豆、棉花、油菜、玉米。 我国自行研制的转基因作物：转基因耐储存番茄、 转查尔酮合成酶基因矮牵牛、抗病毒甜椒、抗病毒
一、转基因动物技术
1、动物基因工程载体： 质粒型表达载体 病毒载体 定向打靶载体
2、基因转移技术： 物理转染法 化学转染法 病毒感染法
二、转基因动物制备（略） 三、转基因动物的应用与未来
转基因动物的应用： 提高动物的生产性能 动物生物反应器 异种器官移植 基础研究
植物基因工程
一是病毒载体系统； 二是质粒载体系统。
1．植物基因转移的病毒载体
植物病毒跟其它病毒一样，离开植物细胞后表现出休眠状 态。一旦感染植物并进入植物细胞，立即就依靠寄主进行基因 的复制和表达，合成出成熟的病毒。植物病毒感染效率高，将 其作为载体既可以获得较高的基因转化效率，又可以使感染的 外源基因随着病毒基因组的复制而扩增，因此植物病毒可以被 发展成为很有价值的克隆载体。
TL GGCACGATATATTCAATTGTAAAT
TR GGCACGATATATCGAGGTGTAAAA T-DNA上编码基因主要有两类：第一类为编码冠瘿碱合成酶 及分解代谢基因，另一类为诱发肿瘤的基因。 冠瘿碱合成酶的基因具有真核生物的转录信号， T-DNA整 合到植物基因组后，他们能够在植物体内表达。合成冠瘿碱， 植物不能利用，农杆菌却能利用。
（4）工程化Ti质粒转入根癌农杆菌
a.直接转化 从大肠杆菌中分离重组的质粒，以质粒DNA直接 转化根癌农杆菌。 对数生长期的根癌农杆菌离心收集后以CaCl2
悬浮，置液氮中冷冻5min，加入1μg的质粒DNA，再冻5min，迅速
37摄氏度熔化，促进DNA进入细胞。
b.三亲交配法 利用细菌质粒的转移特性进行三亲交配的转移
目前正在研究并发展作为植物基因克隆载体的病毒有三种不同 的类型，即单链RNA植物病毒、单链DNA植物病毒和双链DNA植 物病毒。
目前已经建立的CaMV DNA克隆载体主要有三类：
（1）由有缺陷的CaMV DNA病毒分子与另一个辅助性的病毒分子 组成一个互补的载体系统。辅助性的病毒分子给缺陷性的CaMV DNA病毒分子提供所缺乏的功能。这两种分子单独都不表现出活 性。
可使矮牵牛、烟草、油菜等多种植物对氨甲喋呤产生抗性。氨 甲喋呤对植物具有很强的毒性。
1．植物基因转移的病毒载体
植物病毒跟其它病毒一样，离开植物细胞后表现出休眠状 态。一旦感染植物并进入植物细胞，立即就依靠寄主进行基因 的复制和表达，合成出成熟的病毒。植物病毒感染效率高，将 其作为载体既可以获得较高的基因转化效率，又可以使感染的 外源基因随着病毒基因组的复制而扩增，因此植物病毒可以被 发展成为很有价值的克隆载体。
TL GGCACGATATATTCAATTGTAAAT
TR GGCACGATATATCGAGGTGTAAAA T-DNA上编码基因主要有两类：第一类为编码冠瘿碱合成酶 及分解代谢基因，另一类为诱发肿瘤的基因。 冠瘿碱合成酶的基因具有真核生物的转录信号， T-DNA整 合到植物基因组后，他们能够在植物体内表达。合成冠瘿碱， 植物不能利用，农杆菌却能利用。
（4）工程化Ti质粒转入根癌农杆菌
a.直接转化 从大肠杆菌中分离重组的质粒，以质粒DNA直接 转化根癌农杆菌。 对数生长期的根癌农杆菌离心收集后以CaCl2
悬浮，置液氮中冷冻5min，加入1μg的质粒DNA，再冻5min，迅速
37摄氏度熔化，促进DNA进入细胞。
b.三亲交配法 利用细菌质粒的转移特性进行三亲交配的转移
目前正在研究并发展作为植物基因克隆载体的病毒有三种不同 的类型，即单链RNA植物病毒、单链DNA植物病毒和双链DNA植 物病毒。
目前已经建立的CaMV DNA克隆载体主要有三类：
（1）由有缺陷的CaMV DNA病毒分子与另一个辅助性的病毒分子 组成一个互补的载体系统。辅助性的病毒分子给缺陷性的CaMV DNA病毒分子提供所缺乏的功能。这两种分子单独都不表现出活 性。
可使矮牵牛、烟草、油菜等多种植物对氨甲喋呤产生抗性。氨 甲喋呤对植物具有很强的毒性。
植物基因工程
转化体的鉴定
转基因植物的鉴定主要集中在DNA、RNA和目的蛋白三个层面上。 1.DNA水平
southern 杂交；斑点杂交（dot blotting）:是在southern 杂交基础上发展而来的
快速检测特异核酸的方法。其基本的原理是通过抽真空的方式将加在多孔过滤进样器 上的核酸样品直接转移到杂交膜上，然后再按southern 杂交法进行杂交；PCR。 2. RNA水平 Northern 杂交；RT-PCR（逆转录PCR）：先将mRNA转录成cDNA，再设计一对 引物扩增杂交分子。 3.蛋白质水平 western 杂交,elisa等。
• 后来的研究表明，在Ti质粒中，只有一小
Ti质粒的构成 Ti质粒的基因结构：T-DNA区、Vir区、 Onc区和Ori区共4个区段。 1 、Vir区(毒性区) 在Ti质粒T-DNA区的上游的一组基 因。表达产物激活T-DNA向植物细 胞转移，使植物引发肿瘤。 2、 Onc区 含有农杆菌之间接合转移有关的基
•构建植物基因Biblioteka 程载体 •将外源基因导入植物受体 •转基因植物的鉴定
1.目的基因的分离和克隆
已知基因的获得： • 化学合成法 • PCA显示差异技术筛选差异表达基因， • 差异蛋白谱表达技术筛选功能基因
2.构建植物基因工程的载体
导入体细胞，是否启动表达的一类特殊用途的基因。它应用不依赖于外界选 择压力的存在，这一点也是它与选择基因的区别之处。 理想报告基因的基本要求： 受体细胞不存在相应的内源等位基因的活性。 它的产物是唯一的，且不会损害受体细胞。 具有快速、廉价、灵敏、定量和可重复性的检测特性。
最常用的报告基因
ß -葡萄糖苷酸酶基因（gus）; 氯霉素乙酰转移酶基因； 荧光素酶基因; 分泌型碱性磷酸酶 ; 荧光蛋白家族
第八章 植物基因工程
图11-4 用二元载体系统将多聚半乳糖醛酸酶的反义 基因导入蕃茄细胞
第三节 植物外源基因的表达
一、植物表达病毒的外壳蛋白、核酶和反义 ＲＮＡ提高植物的抗病毒的能力。
二、植物表达微生物毒素提高对昆虫的抗性 三、物表达抗除草剂基因提高对除草剂 的
抗性 四、植物表达不同影响花的颜色、形态和生
长特性的基因产生新的花卉品种
复制的质粒克隆位点上。 • ２、将一中间穿梭质粒引入大肠杆菌细胞，通过在pBR322序列上编
码的氨苄青霉素抗性基因选择转化子。
• ３、然后通过大肠杆菌和土壤农癌杆菌的交配特此质粒转移到土壤农 癌杆菌细胞内。
• ４、两种质粒上的T-DNA序列发生同源重组，穿梭质粒（中间载体） 整合入整合质粒（pＧＶ３８５０）。这一过程使穿梭质粒全部融入 T-DNA的左右边界内。没有整合的质粒不会累积，因为它们不含土壤 农癌杆菌的复制起点。
1、培育抗病毒作物
• (1)、 外壳蛋白介导的抗性 • (2)、 反义RNA介导的抗性 • (3)、 利用缺损的复制酶 • (4)、 干扰运动蛋白 • (5)、 卫星RNA介导的抗性
• 烟草花叶病毒(TMV)是一种6．5kb大小的 RNA病毒。通过克隆病毒cDNA，发现该病 毒基因组编码4种多肽：两种复制酶亚单位， 一种外壳蛋白和一种与细胞间运动有关的
下来。
•
（３）、植物可产生大量的后代，稀有突变体和重组体就得以保
留。
•
（ment)，它们可用作
载体或作为插入诱变剂。
•
（５）、可利用植物的再生能力，可由单个细胞再生成一个完整
的植株。
• ２、缺点
• （１）、许多植物是多倍体，因而具有庞 大的基因组。
重要蛋白。转基因植物在土壤农癌杆菌基 因转移介质中将表达TMV的外壳蛋白 (CP)(图10—11)。
植物基因工程
主要的应用方向
? 1 植物抗虫基因工程 ? 苏云金芽孢杆菌 Bt晶体毒素蛋白基因 ? 2 抗病基因工程 ? 抗水稻白叶枯病、马铃薯软腐病、花生和番茄的青枯
病、大白菜软腐病 ? 3 植物抗逆基因工程 ? 将BADH基因导入水稻，获得的水稻有较高的耐盐性 ? 4 植物品质改良的基因工程 ? 将编码必需氨基酸的基因转入马铃薯，获得含高必需
? 4．非生物胁迫抗性基因
? 重金属抗性基因 、抗盐基因 、抗冻基因 、 抗氧化胁迫基因
? 5．产物质量修饰基因
? 2．报告基因
? 报告基因(reporter gene)，指其编码产物能 够被快速地测定、常用来判断外源基因是否 已经成功地导入寄主细胞(器官或组织)并检 测其表达活性的一类特殊用途的基因
? 荧光素酶(luciferase)基因 ? β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)基因 ? 绿色荧光蛋白质(green fluorescent protein)
氨基酸的马铃薯品系 ? 5 植物叶绿体基因工程 ? 将Bt基因导入烟草叶绿体中，植物杀虫效果显著 ? 6 植物生物反应器 ? 将乙型肝炎病毒表面抗原基因导入马铃薯和蕃茄，饲
喂小鼠试验检测到较高的保护性抗体 。
植物基因工程的主要内容
? 1、从种类繁多的植物基因群体中(总数可高 达5X106以上)分离出有用的目的基因； 2、寻找或构建能够承受人们感兴趣的外源 基因的插入和进行遗传转化等特性的克隆载 体； 3、将重组的载体通过体外转化等方法导入 植物受体细胞，并整合到寄主染色体的基因 组上； 4、使获得带有外源目的基因之重组载体 DNA的植物细胞或组织，再生成形态正常的 健康能育的植株； 5、在理想的情况下，使这些植物能够通过 有性过程，将外源目的基因持续地传递给后 代。
基因工程-第八章植物基因工程
第八章植物基因工程因原文件较大，特转换为灰色PDF格式，有需要PPT 格式的，请下载后索取。
QQ:312161752植物基因工程研究内容▪1、从植物群体中分离有用的目的基因▪2、寻找或构建能够承受人们感兴趣的外源基因的插入和进行遗传转化等特性的克隆载体▪3、将重组载体通过体外转化等方法导入植物受体细胞，并整合到寄主染色体上▪4、使有重组载体DNA的植物细胞或组织，再生形成形态正常的后代▪5 、理想的情况下，使这些植物能够通过有性过程，将外源目的基因持续的传给后代第一节高等植物的转化系统▪有三大类植物转基因方法：▪质粒整合▪病毒感染▪物理转移一、Ti质粒介导的整合转化系统土壤杆菌属和根瘤菌属的细菌，是同属于根瘤菌科的格兰氏阴性菌，在土壤中的含量极为丰富。
土壤杆菌区别于绝大多数其它细菌最主要的特征是，它们能够诱发植物产生肿瘤能够引发冠瘿的土壤杆菌分类为根瘤土壤杆菌，而能够诱发茎瘿的土壤杆菌分类为毛根土壤杆菌，它们是分布广泛的植物疾病“冠瘿病”、“毛根病”的病原菌，又称为毒性菌株。
▪病原土壤杆菌▪这些细菌所携带的特殊质粒，具有用作植物基因克隆载体的潜在可能性。
其中有两种土壤杆菌,即根瘤土壤农癌杆菌(Agrobacterium tumefaciens)发根土壤农癌杆菌(Agrobacterium rhizogenes)▪冠瘿瘤是由一种土壤农癌杆菌细菌在感染部位形成的植物肿瘤。
当受伤的植物被土壤农癌杆菌感染时，土壤农癌杆菌并不进入植物细胞，而是把一种环状染色体肿瘤诱导质粒(Ti)中的T-DNA片段转移入细胞。
▪来自天然Ti质粒的基因表达，其表达产物刺激细胞无休止分裂，由快速分裂的细胞形成的结构即为冠瘿瘤。
冠瘿瘤细胞可获得独立、非调节性生长特性。
培养时，这些细胞可在正常细胞无法生长的缺乏植物激素的培养基上生长。
T-DNA能够进行高频转移，而且这种转移常常是以未发生变化的完整形式整合到植物的核基因组上。
同时，Ti质粒几乎不存在包装的限制问题，大到50kb的外源DNA也能被顺利的包装和转移。
植物基因工程
以植物组织的培养方式，利用同时转殖的 选择性标记基因(如抗kanamycin)，筛选出 转型过的细胞，再生成每个个体细胞均含 外来基因的新植株。
資料來源： McFadden, C. A. and William T. Keeton, 1994, Biology, W. W. Norton and Co., Inc.,P.267.
牵转 牛基 花因
我国科学工作者，用转 基因技术，可以转变矮 牵牛花的花色，使矮牵 牛花的花色更加丰富多 彩。
转基因小麦
从植物体中分离出 合成赖氨酸的基因，把 这基因转入小麦植株中， 培育出转基因小麦。用 这种转基因小麦制造出 来的面粉，更适合用来 烤面包，而且面粉中赖 氨酸含量高，这种面包 的营养价值高。
植物基因工程植物生物工程教研室第一章抗植物病虫害基因及其应用第一节抗植物虫害基因及其应用第二节抗植物病毒基因及其应用第三节抗植物真菌病害基因及其应用第四节抗植物细菌病害基因及其应用第一节概述一作用及意义二抗性基因的来源三抗性基因分类一作用及意义应用抗病虫害基因具有以下优势
植物是这个球上最重要的生产者，可以说没 有植物，就没有生物。 植物不但是所有的动物主要的食物来源。 人类之其他许许多多每日所消耗、利用的各 种物质，也都靠植物生产制造。 可为人类直接间接利用的植物种类无法计数， 还有更多有用的植物不断的被开发出 来。
二、抗性基因的来源
根据基因来源分为三类： 1.植物组织 如豇豆胰蛋白酶抑制剂基因。 2. 动物 如杀菌肽（cecropins）基因。 3. 微生物 如Bt杀虫结晶蛋白基因。
三、抗性基因分类
据基因的作用功能和对象分为：
1. 抗虫基因。 2. 抗病毒基因。 3. 抗真菌和细菌基因。
第二节抗植物虫害基因及其应用
《植物基因工程》课件
植物基因工程的应用实例
REPORTING
抗虫抗病基因工程
抗虫基因工程
通过将抗虫基因导入植物，培育出具有抗虫性能的转基因植物，有效抵抗害虫的侵害，减少农药使用 ，保护生态环境。
抗病基因工程
通过导入抗病基因，提高植物对病原菌的抗性，降低植物病害的发生率，保障农作物产量和品质。
抗逆境基因工程
抗旱基因工程
转录因子调控
利用转录因子对目的基因进行表达调控，提高或降低基因的表达水平。
基因编辑技术
基因敲除
通过基因编辑技术，将目的基因从植 物染色体上删除或破坏，以实现功能 丧失或降低表达。
基因定点编辑
通过CRISPR-Cas9等基因编辑技术， 对目的基因进行定点突变、插入或缺 失，以实现功能获得或改变。
PART 03
的商业化应用开始。
目前，植物基因工程已经广泛应 用于农业、林业、园艺等领域， 为人类提供了大量的转基因作物
。
植物基因工程的应用领域
提高农作物的产量和品质
通过导入外源基因，改良植物的生长 发育和代谢过程，提高农作物的产量 和品质。
增强植物抗逆性
通过改变植物的抗病、抗虫、抗旱、 抗寒等性状，提高植物在逆境条件下 的生存能力。
合成生物学
合成生物学结合了基因工程和系统生 物学，未来可能实现定制化合成植物 基因组，为植物育种和改良提供新的 途径。
基因工程面临的ห้องสมุดไป่ตู้理和环境问题
伦理问题
基因工程技术的广泛应用可能对传统农业和 生态环境造成影响，引发关于人类干预自然 进程的伦理争议。
环境风险
转基因作物的种植可能对非目标生物和生态 环境产生不良影响，如基因漂移、生态失衡
通过基因工程手段增强植物的碳汇能力，为 减缓全球气候变暖做出贡献。
REPORTING
抗虫抗病基因工程
抗虫基因工程
通过将抗虫基因导入植物，培育出具有抗虫性能的转基因植物，有效抵抗害虫的侵害，减少农药使用 ，保护生态环境。
抗病基因工程
通过导入抗病基因，提高植物对病原菌的抗性，降低植物病害的发生率，保障农作物产量和品质。
抗逆境基因工程
抗旱基因工程
转录因子调控
利用转录因子对目的基因进行表达调控，提高或降低基因的表达水平。
基因编辑技术
基因敲除
通过基因编辑技术，将目的基因从植 物染色体上删除或破坏，以实现功能 丧失或降低表达。
基因定点编辑
通过CRISPR-Cas9等基因编辑技术， 对目的基因进行定点突变、插入或缺 失，以实现功能获得或改变。
PART 03
的商业化应用开始。
目前，植物基因工程已经广泛应 用于农业、林业、园艺等领域， 为人类提供了大量的转基因作物
。
植物基因工程的应用领域
提高农作物的产量和品质
通过导入外源基因，改良植物的生长 发育和代谢过程，提高农作物的产量 和品质。
增强植物抗逆性
通过改变植物的抗病、抗虫、抗旱、 抗寒等性状，提高植物在逆境条件下 的生存能力。
合成生物学
合成生物学结合了基因工程和系统生 物学，未来可能实现定制化合成植物 基因组，为植物育种和改良提供新的 途径。
基因工程面临的ห้องสมุดไป่ตู้理和环境问题
伦理问题
基因工程技术的广泛应用可能对传统农业和 生态环境造成影响，引发关于人类干预自然 进程的伦理争议。
环境风险
转基因作物的种植可能对非目标生物和生态 环境产生不良影响，如基因漂移、生态失衡
通过基因工程手段增强植物的碳汇能力，为 减缓全球气候变暖做出贡献。
第9章 植物基因工程
“十二五”普通高等教育国家级规划教材
二、植物基因工程载体的构建
（一）农杆菌载体系统
根癌农杆菌诱导的肿瘤称为冠瘿，而发根农杆菌则诱导发根。这些农杆菌中含有大量 质 粒，分别称为肿瘤诱导质粒(Ti质粒)和发根诱导质粒(Ri质粒)，这两种质粒均可
使宿主发病。这两种病均是由Ti或Ri质粒的一些特殊组分转入植物细胞后与植物染色
“十二五”普通高等教育国家级规划教材
（二）病毒载体系统 目前，用于开发载体及转化的病毒有三种，他们主要采用基因插入
和基因取代的方法构建载体： ①花椰菜花叶病毒(Caulimo viruses)
②双联体病毒 ③RNA病毒
“十二五”普通高等教育国家级规划教材
①花椰菜花叶病毒(Caulimo viruses)
“十二五”普通高等教育国家级规划教材
20世纪60～70年代，人们仿效细菌转化法开展了植物转基因的尝
试。 1983年，第一株转基因植株(Zambryski，1983)的获得标志着植物 转基因时代的到来。 1987年，Cornell大学的Sanford等发明了基因枪，同年Klein首次 将其用于植物转基因研究，克服了当时农杆菌介导的转基因方法的受 体种类和基因型的限制，开创了植物转基因方法的新领域。
称 为 受 体 Ti 质 粒 （ acceptor Ti p1asmid ） ， 一 般 是 卸 甲 载 体 （ disarmed vector）。
“十二五”普通高等教育国家级规划教材
3. 农杆菌载体的构建
根据卸甲Ti质粒(人工或突变)和中间载体的结构，转化载体系统可分为两种类 型，即一元载体系统和双元载体系统(binary vector system) 。后者因为有诸多优 点目前更为常用。
1.
植物基因工程课件ppt
详细描述
通过将外源抗虫基因导入植物细胞，并利用基因工程技 术进行表达，使植物能够产生具有抗虫性能的蛋白质， 从而抵抗害虫的侵袭。常见的抗虫基因包括Bt毒蛋白基 因、蛋白酶抑制剂基因等。
抗病转基因植物的培育
总结词
抗病转基因植物的培育能够提高植物对病原微生物的抗性，有效防止植物病害的发生和传播。
详细描述
术合作与交流，共同推动植物基因工程的发展。
加强人才培养与学术交流
03
通过加强人才培养与学术交流，可以促进植物基因工
程领域的学术合作和技术创新。
感谢您的观看
THANKS
基因表达与调控
要点一
基因表达
是指植物体内基因在特定组织和发育阶段进行转录和翻译 的过程，产生具有特定生物学功能的蛋白质。
要点二
调控
是指通过调节基因的表达程度来改变植物的性状和生长发 育过程。包括顺式调节元件和反式调节元件。
基因编辑与改造
基因编辑
是指通过CRISPR/Cas9等基因编辑技术 对植物基因进行精确的定点修饰和改造 。
病毒载体
病毒载体是一种以病毒基因组为基础的载体系统 ，常用于高效表达目的基因。
人工染色体
人工染色体是一种人造的染色体，可以承载大量 的目的基因，并稳定地遗传给后代。
基因枪法转化
基因枪法的基本原理
$item1_c利用高速气流将包裹了目的基因的金粉或钨粉 射入受体细胞，实现目的基因的高效转化。
基因枪法的优缺点
转基因植物的标识与追溯
标识制度
对转基因植物及其制品进行标识，以便消费者知情和选择，同时也有利于监管部门进行监督和管理。
追溯体系
建立转基因植物的全程追溯体系，确保从种子到产品的生产、加工、销售等环节可追溯，保障消费者的权益。
第六章。植物基因工程
创伤植株感染法； 原生质体共培养法； 叶盘法。 化学刺激方法 电脉冲法 脂质体法 直接注射法
第二节 植物基因工程的主要研究方向
提高光合作用效率 生物固氮
增加种子的营养价值
提高农作代谢产物的产率
一、提高光合作用效率的植物基因工程基础研究
RuBis Co（1.5-=磷酸核酮糖羧化酶） (RuBis Co 同CO2的亲和力低) 提高光能吸收及转化效率 (农作物的产量还不到转变物量的太阳能的5%)
四、提高农作物抗病虫害及除草剂的能力
培育抗病虫害作物 化学农药 :
价格昂贵， 污染大，残留量严重等， 长期使用也增加病害及虫害对农药的抗性 培养抗除草剂的农作物
五、增加植物次生代谢产物的产率
植物次生代谢产物，为人类提供大量 的有用商品如各种药物： 酶制剂 生化试剂 化装用品 食品添加剂等 （如治疗病疾的特效药奎宁，治疗白血病的 长春新碱，避孕药的重要原料薯蓣碱等。） 通过基因工程方法提高植物次生产物的 合成率
第
六
章
植 物 基 因 工 程
第六章 植 物 基 因 工 程
第一节 植物基因工程的主要内容
植物基因工程的主要内容可简单的归纳如下方面： 1．从种类繁多的植物基因群体中分离出有益的 操作基因； 2．寻找或构建能够随人们感兴趣的外源基因的 插入和进行遗传转化等特性的克隆载体。 3．将重组的载体通过体外转化等方法导入植物 受体细胞，并整合到寄主染色体的基因组上。 4．使获得带有外源目的的基因之植物能够通过 重组过程将外源目的基因持续地传统后代。
叶绿体基因与功能的研究
二、生物固氮与固氮基因的转移
遗传上转变为固氮能力必然具备的条件
1.固氮菌的全部nif基因都应能在同一个植物细胞中适当地表达 2.固氮酶复合体能够恰如其分地加工和组装； 3.具有一个厌氧的环境； 4.提供ATP； 5.提供NADPH。
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5 Viruses can be used as vectors for whole plants
6 Guns and electric shocks transfer DNA into plant cells
7 Molecular cloning of plant genes
8 Arabidopsis is being used as a model organism for molecular genetic analysis of plants
Ⅳ Application of plant genetic engineering
Ⅴ Biosafety
Genetic Engineering of Plants
Ⅰ Plants are very important for mankind
1) Photosynthesis 2) Food 3) Environmental improvements
Genetic Engineering of Plants
Ⅲ Principles and methods
1 Whole plants can be grown from singe cells
2 Leaf disks are an important target for gene transfபைடு நூலகம்r
4 Reporter genes demonstrate transgene expression in plant tissues
5 Viruses can be used as vectors for whole plants
T-DNA contains: 1) opine systhesis genes 2) iaaM, iaaH—auxins 3) iptZ--phytohormone
Genetic Engineering of Plants
Ⅰ Plants are very important for mankind
ⅡMain goal of plant genetic engineering
is making transgenic plants
Fundamental elements 1) specific genes 2) vectors 3) regeneration of plant
3 Ti plasmid of Agrobacterium 4 Reporter genes demonstrate
transgene expression in plant tissues 5 Viruses can be used as vectors for
whole plants
Genetic Engineering of Plants
crown gall tumors 2)T-DNA, part of the Ti plasmid, is
transferred to plant cells
3)T-DNA has been modified to act as a gene vector
4 Reporter genes demonstrate transgene expression in plant tissues
5 Viruses can be used as vectors for whole plants
Ⅲ Principles and methods
3 Ti plasmid of Agrobacterium 1)Ti plasmid of Agrobacterium causes
crown gall tumors 2)T-DNA, part of the Ti plasmid, is
Genetic Engineering of Plants
Ⅰ Plants are very important for mankind
Ⅱ Main goal of plant genetic engineering is making transgenic plants
Ⅲ Principles and methods
1 Whole plants can be grown from singe cells
2 Leaf disks are an important target for gene transfer
3 Ti plasmid of Agrobacterium
4 Reporter genes demonstrate transgene expression in plant tissues
Genetic Engineering of Plants
Ⅰ Plants are very important for mankind
ⅡMain goal of plant genetic engineering
is making transgenic plants
Ⅲ Principles and methods
Ⅲ Principles and methods
1 Whole plants can be grown from singe cells
2 Leaf disks are an important target for gene transfer
3 Ti plasmid of Agrobacterium 1)Ti plasmid of Agrobacterium causes crown gall tumors 2)T-DNA, part of the Ti plasmid, is transferred to plant cells 3)T-DNA has been modified to act as a gene vector
Ti plasmid---circular ds DNA about 200kb
Genetic Engineering of Plants
Ⅲ Principles and methods
3 Ti plasmid of Agrobacterium 1)Ti plasmid of Agrobacterium causes
6 Guns and electric shocks transfer DNA into plant cells
7 Molecular cloning of plant genes
8 Arabidopsis is being used as a model organism for molecular genetic analysis of plants
Ⅳ Application of plant genetic engineering
Ⅴ Biosafety
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Ⅰ Plants are very important for mankind
1) Photosynthesis 2) Food 3) Environmental improvements
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Ⅲ Principles and methods
1 Whole plants can be grown from singe cells
2 Leaf disks are an important target for gene transfபைடு நூலகம்r
4 Reporter genes demonstrate transgene expression in plant tissues
5 Viruses can be used as vectors for whole plants
T-DNA contains: 1) opine systhesis genes 2) iaaM, iaaH—auxins 3) iptZ--phytohormone
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ⅡMain goal of plant genetic engineering
is making transgenic plants
Fundamental elements 1) specific genes 2) vectors 3) regeneration of plant
3 Ti plasmid of Agrobacterium 4 Reporter genes demonstrate
transgene expression in plant tissues 5 Viruses can be used as vectors for
whole plants
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crown gall tumors 2)T-DNA, part of the Ti plasmid, is
transferred to plant cells
3)T-DNA has been modified to act as a gene vector
4 Reporter genes demonstrate transgene expression in plant tissues
5 Viruses can be used as vectors for whole plants
Ⅲ Principles and methods
3 Ti plasmid of Agrobacterium 1)Ti plasmid of Agrobacterium causes
crown gall tumors 2)T-DNA, part of the Ti plasmid, is
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Ⅱ Main goal of plant genetic engineering is making transgenic plants
Ⅲ Principles and methods
1 Whole plants can be grown from singe cells
2 Leaf disks are an important target for gene transfer
3 Ti plasmid of Agrobacterium
4 Reporter genes demonstrate transgene expression in plant tissues
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Ⅲ Principles and methods
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1 Whole plants can be grown from singe cells
2 Leaf disks are an important target for gene transfer
3 Ti plasmid of Agrobacterium 1)Ti plasmid of Agrobacterium causes crown gall tumors 2)T-DNA, part of the Ti plasmid, is transferred to plant cells 3)T-DNA has been modified to act as a gene vector
Ti plasmid---circular ds DNA about 200kb
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Ⅲ Principles and methods
3 Ti plasmid of Agrobacterium 1)Ti plasmid of Agrobacterium causes