园艺植物生物技术

遗传标记
1
定义：遗传标记是指与目 标性状紧密连锁、同该性 状共分离且可遗传的等位
基因变异
4
生化标记
2
形态学标记
5
分子标记
3
细胞学标记
常用分子标记原理及实验技术
…… SNP AELP
06 05
04
01 02
03
RFLP
RAPD
将要被淘汰
SSR
感谢聆听
基因工程的分子生物学 基础
基因
基因转录有关 的结构
真核生物基因 表达调控
基因
基因是一段具有遗传功能的特定核 苷酸序列
启动子
定义：DNA分子上与RNA聚合酶特异结合而使转录起始的部位 类型
组成型启动子 组织特异型启动子 诱导型启动子
基因转录有关的结构
外显子
基因DNA中的编码序列，能够转录成RNA，进而翻译成蛋白质
PCR技术
一个基本的PCR反应一般包含7种基本成分
可以改善较短DNA片段扩增的一价阳离子
PCR技术
类型
RT-PCR
RACEPCR
实时荧光 定量PCR
数字PCR
基因工程
基因的分离与克隆
常用的 工具酶
基因克 隆载体
常用的工具酶
限制性核酸内切酶 有三种类型，II
型使用最广泛 ……
基因克隆载体
理想的载体应具有哪些特点
核酸的分离
常用CTAB法和SDS法
步骤
细胞 破碎
释放 核酸
纯化 核酸
加无水乙醇析出DNA沉淀 再加70-75%酒精洗涤
DNA及RNA纯度评定
DNA
D（260nm）/D（280nm）应为1.8 左右，若样品中有蛋白质、小分子片段 或多酚类物质污染时，则明显低于1.8， 若大于2.0，说明有RNA污染
转录后水平的调控
mRNA的加工成熟过程
输出核外
01
02
胞内定位
03
04
降解
RNAi
真核生物 基因表达 调控
翻译水平的调控
真核生物基因表达调控
翻译后水平的调控
蛋白质在生物合成后的加工有 多种形式，其中主要是切割和 化学修饰
基因工程
基因工程的基本技术
01
核酸的 分离
02
分子杂 交
03
PCR技 术
园艺植物生物技术
演讲人
2 0 2 5 - 11 - 11
目录
01. 定义 02. 细胞工程 03. 基因工程
01 定义
定义
利用生物体系，应用先进的生物学和工程技术，加工底 物原料，以生产人类所需的各种产品的一门新型的跨学 科技术
02 细胞工程
细胞工程
植物组织培 养
1
细胞工程应 用
2
细胞工程
>cotyledonary
特点 双极性
相关术语
无性繁殖系(Clone)
由一个外植体反复继代培养后得到的一系列后代
试管苗(Plantlet)
由培养物所形成的 完整植株
与常规苗相比试管 苗有哪些特点？
生长细弱 光合作用差 叶片的气孔少，活性
差 根的吸收功能弱
抗逆性差
如何进行试管苗的 炼苗？
分类
将获得的培养物移植到新的培养基上再次或反复多次的培养
相关术语
愈伤组织(Callus)
由外植体的增生细胞形成的一种无特定结构和功能的细胞团
胚状体(Embryoid)
由外植体或愈伤 组织产生的与正 常受精卵发育成 的胚相类似的胚
胎结构
发育过程
globular-->heart->torpedo--
沉默子
真核生物基因表达调控
转录前水平的调控
01 染色质丢失 03 基因重排
02 基因扩增
04 染色质的异质化和
05 染色体DNA的甲基
活化
化和去甲基化
转录水平的调控
顺式作用元件
顺式作用元件是指与结构基因串联的特定DNA 序列，由启动子、增强子与特定的蛋白质编码区 连锁在一起。
反式作用因子
反式作用因子是指直接或间接地识别或结合在顺 式作用元件8-12bp核心序列上，通过与顺式作用 元件和RNA聚合酶的相互作用，参与调控靶基因 转录效率的一组蛋白质，常称为转录因子
需要有专门的厂房，需要大量的水、电，还需要操作熟练的技术工人，投资较高 每种植物所需的组培条件是不同的，对于一种新植物的培养，需要进行大量的实验研究。
相关术语
外植体(Explant)
由植物上取来做离体培养的材料
相关术语
初始培养(Primary Culture)
将外植体进行的第一次培养
相关术语
继代培养(Sub-Culture)
载体转 化
直接转 化
载体转化
根癌农杆菌 Ti质粒介导 基因转化
发根农杆菌 Ri质粒介导 基因转化
直接转化
基因
A
枪法
PEG（聚
B
乙二醇）
法
电激
C
法
显微注射
D
转化法
其他转
E
化方法
1
遗传标记
基因工程
分子标记技术
2
分子标记是以生物的遗传 物质脱氧核糖核酸及其表 达产物的多态性为主要特
征的遗传标记
3
常用分子标记原理及实 验技术
培养基配置的基本过程 配置溶液与培养基熬制
调节pH 培养基的分装
外植体的选择与培养
外植体的 选择原则
灭菌
外植体的选择与培养
外植体的选择原则
外植体的生理状态 取材季节 外植体大小 外植体来源
外植体的选择与培养
灭菌
培养基的高压湿热灭菌 金属器械的灼烧灭菌 玻璃器皿及耐热用具的干热灭菌 不耐热物质的过滤灭菌 空间采用紫外线或熏蒸灭菌 一些物体表面用药剂喷雾灭菌 外植体的表面消毒
无病毒苗培育
脱毒苗的鉴定
植株直接 检测法
指示植物 法
抗血清鉴 定法
电子显微 镜检测
分子生物 学鉴定法
胚胎培育技术和人工种子
植物胚胎培养是指使胚或具胚器官在离体无菌条件下发 育成幼苗的技术。
根据所剥离胚的发育时期 不同，可将培养类型分为
幼胚培养 子叶形成之前
成熟胚培养 子叶形成之后
人工种子
概念 人工种子是指利用细胞的全能性，将离体培养产生的体细胞胚或具有发育成完整植
细胞脱分化 将来自分化组织已停止分裂的细胞从 植物体部分的抑制性影响下解脱出来， 恢复分裂能力 脱分化后的细胞--分裂-->愈伤组织
培养基的组成与选择
目的 提供离体培养材料的养分，以满足其生长发育
基本组成 水
无机盐 有机化合物 植物生长调节剂 天然有机复合物
培养基的配置
培养基母液配制 母液
植物组织培养
0
0
0
1
2
3
定义
特点
相关术语
0
0
0
4
5
6
分类
基本原理
植物组织培养 操作技术
定义
利用植物体的器官、组织或细胞乃 至原生质体，通过无菌操作后，接 种在人工配制的培养基上，在适宜 的温度和光照下进行培养，使其分 化、生长和发育的技术
特点
优点 繁殖速度快
占用空间小 便于种质贮存与交换 培养环境良好 便于进行显微操作 缺点
芽或根，或经历胚胎发生 (Embryogenesis)，形成双极性的胚 状体，进一步发育成完整植株的过程。
47% Option 4
30% Option 3
23% Option 1
56% Option 2
细胞分化(Differentation) 在个体发育过程中，相同细胞的后代， 在形态、结构和功能上发生稳定性差 异的过程。
Culture)
分类
按培养基方式
01
固体培养(Solid Culture)
02
液体培养(Liquid Culture)
03
看护培养(Nurse Culture)
分类
按培养过程
1
初代培养(Primary Culture)
2
继代培养(Sub-Culture)
基本原理
植 物 细 胞 全 能 性 ( To t i p e t e n t )
RNA
D（260nm）/D（230nm）应大于2， 但不能大于2.2
分子杂交
DNA印记 (Southern)
RNA印记 (Northern)
蛋白质印记 (Western)
PCR技术
聚合酶链式反应，是体外酶 促合成特异性DNA片段的 一种方法
一个周期
一个基本的PCR反应一般 包含7种基本成分
类型
PCR技术
一个周期
01
高温变 性
02
低温退 火
03
适温延 伸
PCR技术
一个基本的PCR反应一 般包含7种基本成分
0 1 模板DNA
0 2 耐热的DNA聚合酶（通常为Taq DNA聚合酶）
0 3 一对寡聚核苷酸引物
04
4种等摩尔浓度的脱氧核糖三磷 酸
0 5 用于激活DNA聚合酶的游离二价阳 离子
0 6 维持PCR反应pH稳定的反应缓冲液
植物组织培养操作技术
接种与无菌操作
经过表面灭菌的试验材料，需按照不同
1
的要求，经过剪、切、整理后，移至培
养基上培养的过程称为“接种”。
2
操作时要避免双手从无菌材料的上方经 过
植物组织培养操作技术
培养环境控制
温度 光照
湿度
植物组织培养操作技术
实验室的配置
A
准备 室
B
接种 室
C
培养 室
细胞工程
细胞工程应用
01
按外植 体来源
02
按培养 基方式
03
按培养 过程
分类
按外植体来源
01 器 官 培 养 (Organ
Culture)
03 组 织 培 养 (Ti ss ue
Culture)
02 胚 胎 培 养 (Embr yo
Culture)
04 细 胞 培 养 (Cel l
05
原生质体培养
(Protoplast Culture)
植物细胞具有该植物体的全部遗传信息，在一定的条件下如同受精 卵一样，具有发育成完整植株的潜在能力。
植物细胞的分化、脱分化和再分化
前提条件 体细胞与完整植株分离，脱离完整植
株的控制（处于离体条件下） 给予这些细胞适当的刺激（营养和环
境）
细胞再分化 脱分化后的离体细胞在特定的条件下，
重新恢复细胞分化能力，并经历器官 发生(Organgenesis)，形成单极性的
01
02
03
容易进入宿主细胞
能在宿主细胞内复制繁 殖
有合适的限制性核酸内 切酶位点，每种酶的内
切位点最好只有一个
04
05
有容易被筛选的标识
容易从宿主细胞内分离 纯化出来
质粒载体
质粒pUC系列载体
蓝白斑筛选 目前最常用
Ri质粒
发根农杆菌
Ti质粒
根癌农杆菌
基因克隆载体
一．……
基因工程
植物遗传转化方法及技术
株潜力的分生组织包裹在含有营养物质并具保护功能的外膜内，形成在适宜条件下可 以发育成完成植株的小颗粒 人工种子的结构
胚状体 人工胚乳 人工种皮
03 基因工程
基因工程
0 1
基因工程的分
子生物学基础
0 2
基因工程的基
本技术
0 3
基因的分离与
克隆
0 4
植物遗传转化
方法及技术
0 5
分子标记技术
基因工程
植物脱毒原理与方法
微茎尖培养脱毒
原理：病毒在植物体内分布不均匀，即根尖和芽尖的分生组织含病毒少或 不含病毒
影响微茎尖培养的因素
植物脱毒原理与方法
珠心培养脱毒
珠心组织和维管束系统无直接联系，病毒因此不能进入
植物脱毒原理与方法
茎尖微体嫁接脱毒
在无菌条件下，将切取的茎尖嫁接到试管中培养的砧木苗上，待其 愈合发育成完整植株而达到脱毒的效果
01
无病毒苗培 育
02
胚胎培育技 术和人工种
子
植物脱毒原理与方法
热处理脱毒
茎尖与热处理 相结合的方法
珠心培养脱毒
1
2
3
4
5
6
微茎尖培养脱 毒
愈伤组织培养 脱毒
茎尖微体嫁接 脱毒
植物脱毒原理与方 法
化学疗法脱毒
植物脱毒原理与方法
热处理脱毒
1889年印度尼西亚爪畦人发现，把用于繁殖的患 枯萎病的甘蔗（现证明为病毒病），放在50-52℃ 的热水中保持30min，甘蔗就可去病生长良好。 不足之处 原理：病毒与植物组织对高温的耐受性有差异
基因转录有关的结构
内含子
基因DNA中的非编码序列，能够转录成RNA，但在翻译（产生蛋白质） 之前的mRNA加工过程中被切掉
基因转录有关的结 构
终止子
基因转录有关的结构
增强子
于5‘端转录起始点上游约100个核苷酸远的位置，有些序列可以起到增 强转录活性的作用，能使转录活性增强上百倍
基因转录有关的结 构