第10章_植物遗传转化

功能基因组学
（functional genomics）
基因加标(gene tagging) 基因敲除(gene knock-out) 候选克隆的功能互补试验
植物代谢工程
( plant metabolic engineering )
利用转特殊基因的植物作为生物反应器 (bioreactor)工厂化生产工业或医药用品
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第二节

转化的受体系统
四、影响系统转化效率的因素
4，外植体的预培养 目的是调整受体的状态，促进细胞分裂，提高 转化效率。预培养时间一般是2－3天。 以天然材料为外植体的，通过预培养可以使切 口初步愈合，外植体定型，在共培养中能够和培养 基保持比较密切的接触，利于农杆菌的转化。 以培养组织或细胞为受体的，预培养使细胞度 过相当于细胞增殖培养“S”曲线的滞后期而进入旺 盛的细胞分裂期。 预培养的培养基成分也可能和后来的共培养的 培养基不同；培养基的成分影响预培养的效果。
2，较高的遗传稳定性 通过遗传转化导入外源基因的目的是在保 持物种原有性状不变的基础上增加某一（些） 性状或对某一特定性状进行改良，因此，受体 材料的遗传稳定性十分重要。 原始自然的材料（例如叶片、子叶、胚轴 等）比经过脱分化离体培养的材料在保持遗传 的稳定性方面具有优点。
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第二节

转化的受体系统
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第二节

转化的受体系统
四、影响系统转化效率的因素
5，转化受体的接种及共培养 将转化受体材料和农杆菌工程菌株接触称为转 化受体的接种，通常的接触方法是一定时间的浸泡。 合适的浸泡时间和材料种类状态以及活化的菌 液浓度有关，一般在几分钟到1个小时。 浸泡完毕后，用无菌干滤纸吸除材料表面过多 的菌液，然后进行共培养。共培养时间一般为 3天。 过长过短都不好。 在共培养过程中添加AS往往可以提高转化效率， 培养基中的激素对转化效率也可能有影响。
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第二节

转化的受体系统
一、转化受体的条件
1，高效稳定的再生能力 通过基因枪或农杆菌转化的转化率都还比 较低，转化过程还可能对细胞造成损伤，导致 植株再生能力的下降。 再生能力的高低直接影响了遗传转化的工 作效率；高的转化效率建立在高的受体材料再 生能力的基础上。
பைடு நூலகம்
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第二节

转化的受体系统
一、转化受体的条件
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性 5，生殖细胞受体系统
以花粉粒或卵细胞为受体细胞进行直接的 转化的技术系统，也叫种质系统。 5.1，花粉管通道法； 5.2，花粉粒浸泡法； 5.3，花粉粒基因枪转化法； 5.4，子房微注射法。
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性 大多数的基因转化系统都是建立在受体 材料的离体培养技术之上；由于离体培 养技术内容的多样化，目前有多种遗传 转化受体系统可供选择。 对转化受体各种类型及其特性进行了解， 是根据实际情况合理选用转化受体类型 和进行高效的转基因工作的前提条件。
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第十章 植物遗传转化
植物遗传转化的基础
植物基因转化受体系统
转化体的筛选与鉴定
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第一节 植物遗传转化的基础
1，植物遗传转化的定义
外源遗传物质进入植物细胞，与染色体整 合并通过减数分裂进行遗传。
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2，植物遗传转化技术的应用领域
作物育种 ( plant breeding )
抗病虫育种、抗逆境育种、品质改良
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
3，原生质体受体系统 可采用由天然植物材料分离的，也可以采用离 体培养细胞分离的原生质体作为外源基因受体。 原生质体作为受体的转化系统的特点是，1） 可以采用多种转化方法；2）转化体的筛选效率高； 3）基本不产生嵌合体；4）由原生质体形成的培养 系统不稳定，实验重现性比较差；5）操作技术水 平要求高；6）遗传稳定性虽然与原生质体的材料 来源和植株再生方式密切有关，但通常都较低。
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
4，悬浮培养细胞系及体细胞胚胎受体系统 悬浮培养细胞系的细胞通常比固体培养基上培养 的愈伤组织具有较高的活力和比较一致的生理状态， 团块也比较小，有相对更大的表面积以接受转化； 悬浮培养细胞系比原生质体系统的稳定性好，操 作技术要求相对较低； 悬浮培养细胞系通过合适的培养基成分调节可以 诱导形成体细胞胚胎，通过胚胎形成的再生途径可以 减少嵌合体的发生。 以体细胞胚胎作为转化受体时转化效率往往比较 低，转化体的筛选比较困难，并且嵌合体出现的频率 很高。
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第二节

转化的受体系统
三、转化受体系统的建立 1，高频再生系统的建立 外植体、培养基 2，抗生素（筛选剂）敏感性实验 农杆菌、筛选压 3，农杆菌敏感性实验 野生菌株接种、乙酰丁香酮处理
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第二节

转化的受体系统
四、影响系统转化效率的因素
1，农杆菌菌株 1.1，菌株类型 不同菌株的寄主范围不同， 因此对不同植物的侵染力也有所不同。多数情 况下的侵染能力顺序是：农杆碱（琥珀碱）型、 胭脂碱型、章鱼碱型。 1.2，侵染活力 在增殖最快的时期（对数 生长期）的侵染活力最高。在标准的培养条件 下（培养基成分、温度、接种量、容器形状、 摇床摇荡频率等）可以通过检测培养液的OD值 来确定细菌群体的增殖生长状况。
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
1，经过愈伤组织的受体系统 1.2，两种形式的不同点 1）在用农杆菌进行转化时，前一种形式的 带菌培养的时间比较长，需要采用添加抗生素 的培养基在抑制农杆菌增殖的情况下诱导愈伤 组织的形成和增殖愈伤组织。 2）前一种形式的扩繁量较大，来自同一转 化事件的个体数目相对较多，转化体为嵌合体 的情况相对较少。
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第二节

转化的受体系统
一、转化受体的条件 6，和研究的目的相适应 单纯以理论研究或方法的建立为目 的的实验在转化受体的选材上受到的限 制相对要小一些；有应用目的的研究则 除了受到以上各方面的限制外，还需要 采用优良品种作为材料，通过遗传转化 改良成为更加优秀的新品种，在产业上 直接推广应用。
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第二节

转化的受体系统
一、转化受体的条件
5，农杆菌敏感性 对于农杆菌介导的基因转化来说，需要受 体材料对农杆菌敏感，因为只有对农杆菌敏感 的材料才能够接受农杆菌的转化。一般认为， 大多数双子叶植物对农杆菌敏感而单子叶植物 不敏感。 农杆菌有不同的菌株，同一材料对不同菌 株的敏感程度可能存在不同；目前，还可以采 用化学试剂（乙酰丁香酮）来弥补敏感性的不 足。
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
1，经过愈伤组织的受体系统 1.3，两种形式的共同特点：
1）外植体材料来源广泛； 2）适用的植物物种范围广； 3）再生植株群体变异大。
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
2，不经过愈伤组织的受体系统 也称直接分化受体系统，指直接对外植体 材料进行遗传转化操作，然后经过培养直接在 外植体上形成不定芽的情况。 这种系统的特点是 1）获得再生植株的所 需时间短，操作简单；2）遗传变异少；3）外 源基因稳定性高；4）嵌合体比例偏高；5）受 植物物种的限制比较大。
第十章 植物遗传转化
植物遗传转化是遗传工程的主要内容，遗传工 程包括基因工程和细胞工程两部分。 基因工程包括目的基因的克隆，转化载体的构 建和目的基因的表达；细胞工程在遗传工程中 的作用是提供外源基因的受体材料和创造使目 的基因能够表达的条件。 外源基因的转化是连接基因工程和细胞工程的 技术环节。 细胞工程是连接基因工程和生产应用的桥梁。

转化的受体系统
一、转化受体的条件
4，抗生素敏感性 4.2，对于作为筛选剂的抗生素的敏感性 通过转化处理，接受外源基因的细胞总是少数。这些 细胞还可能因为转化而受到某些损伤而在群体中处于劣势。 为了使这些转化的细胞能够在与非转化细胞的竞争中 取胜，通常的策略是在转化外源基因的同时也转化了一种 能够解除某种抗生素的毒性的基因。将该种抗生素（筛选 剂）加入到培养基里，就可以使对该种抗生素敏感的没有 转化的细胞受到抑制，使转化的细胞得到相对的选择。
第二节

转化的受体系统
一、转化受体的条件
4，抗生素敏感性 4.1，对于抑制农杆菌的抗生素的敏感性 在利用农杆菌转化植物材料时，需要在转 化事件完成后采用抗生素抑制农杆菌的生长。 抗生素对植物材料也可能产生伤害作用，因此， 要求受体材料能够比农杆菌耐受更高浓度的某 种抗生素的毒害作用。
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第二节
植物口服疫苗
（edible vaccines）
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植物口服疫苗

转基因植物口服疫苗，是将病原微生物 的抗原编码基因导入到植物细胞内，然 后诱导细胞再生得到转基因植物。人类 食用这种转基因植物的产品，因为其中 包含有抗原基因表达的产物，就可以激 发黏膜免疫，使机体产生特异性抗病能 力。
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第一节 植物遗传转化的基础
一、转化受体的条件
3，具有稳定的外植体来源 转基因研究的工作效率不高，同一实验内 容往往需要多次重复进行。 只有稳定的外植体来源，才能够方便科学 研究的进行，并从材料的源头上提高实验结果 的重现性，便于对实验结果的总结。 由种子萌发得到的子叶、胚轴；以及无菌 培养的小苗叶片，都是比较理想的材料。
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第一节 植物遗传转化的基础