8 园艺植物遗传转化PPT课件
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第8章 植物转基因技术1 PPT课件
程来实现。 • 转基因打破了物种的界限，使不同种的生物的遗 传物质在分子水平上重新组合在一起，并且完全 可以按照人的意志或目的，实现对生物体的改造。
目的基因克隆的基本步骤
• ①分离获得目的基因； • ②在体外进行DNA重组，将外源DNA连接到能 自我复制又带有选择标记的载体上； • ③将重组DNA转移入受体细胞； • ④筛选出含有目的DNA的受体细胞克隆；
基因枪法（gene gun）
又称高速微粒轰击法（High-velocity microprojectiles)
DNA
吸附
1.2m钨弹头
装入
特制手枪 射击植物
但进去的DNA片段整合效率极低，不
易获得再生植株，可能发生共抑制现象.
8.2 植物生物反应器
植物生物反应器是指通过基因工程途径，以常见 的农作物作为“化学工厂”，通过大规模种植生 产具有高经济附加值的医用蛋白、工农业用酶、 特殊碳水化合物、生物可降解塑料、脂类及其它 一些次生代谢产物等生物制剂的方法。
植物受伤后能分泌酚类化合物（如乙酰丁香 酮、羟基乙酰丁香酮），诱导Ti质粒上的 毒性基因表达。 第二步 感染植物 农杆菌吸附于植物的表面伤口部位（常在茎的 基部）。
பைடு நூலகம்
第三步 毒性基因（vir）表达 virA、virG、virD、virB 第四步 T-DNA转移 T-DNA被vir基因产物切下来，并运送到植物细胞 核里，整合到植物基因组中。 第五步 诱导冠瘿瘤 T-DNA上的产物催化产生过量的生长素和 细胞分裂素，形成植物冠瘿瘤。 第六步 土壤农杆菌代谢冠瘿碱。
我国植物生物反应器的研究始于上世纪90年代初期，虽 然在构建高效植物表达载体和培育转基因植物等主要技术 环节上与国外相差无几，但在研究的广度和深度上与发达 国家相比却存在很大差距。 幸运的是，在制订“九五”，“十五”“863”计划时，
目的基因克隆的基本步骤
• ①分离获得目的基因； • ②在体外进行DNA重组，将外源DNA连接到能 自我复制又带有选择标记的载体上； • ③将重组DNA转移入受体细胞； • ④筛选出含有目的DNA的受体细胞克隆；
基因枪法（gene gun）
又称高速微粒轰击法（High-velocity microprojectiles)
DNA
吸附
1.2m钨弹头
装入
特制手枪 射击植物
但进去的DNA片段整合效率极低，不
易获得再生植株，可能发生共抑制现象.
8.2 植物生物反应器
植物生物反应器是指通过基因工程途径，以常见 的农作物作为“化学工厂”，通过大规模种植生 产具有高经济附加值的医用蛋白、工农业用酶、 特殊碳水化合物、生物可降解塑料、脂类及其它 一些次生代谢产物等生物制剂的方法。
植物受伤后能分泌酚类化合物（如乙酰丁香 酮、羟基乙酰丁香酮），诱导Ti质粒上的 毒性基因表达。 第二步 感染植物 农杆菌吸附于植物的表面伤口部位（常在茎的 基部）。
பைடு நூலகம்
第三步 毒性基因（vir）表达 virA、virG、virD、virB 第四步 T-DNA转移 T-DNA被vir基因产物切下来，并运送到植物细胞 核里，整合到植物基因组中。 第五步 诱导冠瘿瘤 T-DNA上的产物催化产生过量的生长素和 细胞分裂素，形成植物冠瘿瘤。 第六步 土壤农杆菌代谢冠瘿碱。
我国植物生物反应器的研究始于上世纪90年代初期，虽 然在构建高效植物表达载体和培育转基因植物等主要技术 环节上与国外相差无几，但在研究的广度和深度上与发达 国家相比却存在很大差距。 幸运的是，在制订“九五”，“十五”“863”计划时，
《园林植物遗传育种学》串讲ppt课件
偶线期：同源染色体〔大小、形状构造类似、 代谢和遗传功能一样〕彼此靠拢，配对——联 会。
粗线期：缩短加粗，配对的同源染色体称二价 体或四联体。有能够发生染色体片段之间的交 换，产生遗传性状的重新组合。
双线期：同源染色体相互排斥而分别，非姊妹 染色体间的交错——交叉，交叉端化
终变期〔浓缩期〕：缩到最短最粗
们的传送方式也遵照孟德尔式的根本遗 传规律。
;
三 基因的相互作用
加性作用
累加作用效应：等位基因或非等位基因
之间无显隐性关系，基因的作用是按一 定的常数累加
倍加作用效应
非加性作用
显性作用
部分显性作用
超显性作用
;
第二节 遗传力
表现型值〔P〕＝遗传型值〔G〕＋环境值〔E〕
VP＝VG＋VE
〔电离辐射、化学药剂〕处置而发生的 突变
;
第三节 基因突变的特征
突变的稀有性： 突变的重演； 突变的可逆性 突变的多方向性和复等位基因： 突变的平行性： 突变的有害性和有利性
;
遗传物质的变异
突变
基因
染色体构造
染色体畸变
染色体数目
重组：染色体的序列发生重排及新的组 合〔独立分配、交换在后代中出现新的 基因组合的过程〕
测交法：把杂种或杂种后代与隐性纯 合亲本交配，以测定杂种或其后代 的基因型。
自交法：以F2植株自交产生F3植株， 然后根据F3的性状表现来证明所想 象的F2基因型
花粉直接检查法：玉米、水稻、高粱、 谷子、黍等
;
第二节 自在组合规律 〔独立分配定律〕〔Law of independent assortment)
单体：2n-1,某一对染色体短少了一条 双单体:2n-1-1，从两对染色体中各短少
粗线期：缩短加粗，配对的同源染色体称二价 体或四联体。有能够发生染色体片段之间的交 换，产生遗传性状的重新组合。
双线期：同源染色体相互排斥而分别，非姊妹 染色体间的交错——交叉，交叉端化
终变期〔浓缩期〕：缩到最短最粗
们的传送方式也遵照孟德尔式的根本遗 传规律。
;
三 基因的相互作用
加性作用
累加作用效应：等位基因或非等位基因
之间无显隐性关系，基因的作用是按一 定的常数累加
倍加作用效应
非加性作用
显性作用
部分显性作用
超显性作用
;
第二节 遗传力
表现型值〔P〕＝遗传型值〔G〕＋环境值〔E〕
VP＝VG＋VE
〔电离辐射、化学药剂〕处置而发生的 突变
;
第三节 基因突变的特征
突变的稀有性： 突变的重演； 突变的可逆性 突变的多方向性和复等位基因： 突变的平行性： 突变的有害性和有利性
;
遗传物质的变异
突变
基因
染色体构造
染色体畸变
染色体数目
重组：染色体的序列发生重排及新的组 合〔独立分配、交换在后代中出现新的 基因组合的过程〕
测交法：把杂种或杂种后代与隐性纯 合亲本交配，以测定杂种或其后代 的基因型。
自交法：以F2植株自交产生F3植株， 然后根据F3的性状表现来证明所想 象的F2基因型
花粉直接检查法：玉米、水稻、高粱、 谷子、黍等
;
第二节 自在组合规律 〔独立分配定律〕〔Law of independent assortment)
单体：2n-1,某一对染色体短少了一条 双单体:2n-1-1，从两对染色体中各短少
《园艺植物育种学》PPT课件
栽培稻
6
新疆野苹果 h
栽培苹果
7
3、遗传改良与新品种选育
遗传改良是指作物品种改良。 特点：目的性、计划性、快速性、丰富性。
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8
二、品种的概念及园艺植物良种的作用
1.品种的概念： 在一定时期内主要经济性状符合生产和消费市
场的需要；生物学特性适应于一定地区生态环境 和农业技术的要求；可用适当的繁殖方式保持群 体内不妨碍利用的整齐度和前后代遗传的稳定性， 以及具有某些可区别于其他品种的标志性状的家 养动植物群体。
h
29
葡萄
里扎马特
一般600-1000克， 平均果粒重 10-12克，最大 19克，8月下旬 成熟，宜在千 旱地区栽种。
h
30
杏 阿柯特 抗寒抗病毒性强， 产量中等，果形 大，长圆形，果 实黄色一半有片 红，味甜，皮稍 酸，7月下旬成熟。
h
31
二、品种的概念及园艺植物良种的作用
3）良种的作用： • 提高单产； • 改进品质； • 提高抗病虫害能力，减少农药污染； • 增强适应性及抗逆性； • 延长产品的供应和利用时期； • 适应集约化管理，节约劳力。
h
22
目前生产上的部分优良品种
春秋两用，荚嫩白， 纤维少，口感极佳， 丰产潜力大，适应性 广泛
h
23
早熟，春夏秋兼用，节 位低，豆条嫩白，丰产 潜力大，适应性广
h
24
适应地区广泛， 适播期长，易获 丰产，表皮大红 亮净，肉质细嫩 爽口，极受市场 欢迎。
h
25
适应地区广泛， 主作9-10月下旬，果实 表皮亮净，肉质细腻， 易获丰产。
h
19
大白菜不同品种的生态适应性
天津青麻叶 抗病、耐寒、耐旱性强， 从北部齐齐哈尔、牡丹江 到南部广州、海南岛几乎 全国各地都能较好生长。
8 园艺植物遗传转化PPT课件
8
农杆菌和基因枪转化的特点比较
1，农杆菌转化的特点： 多为单拷贝或寡拷贝转化与整合，减少了
共抑制等基因沉默现象，转基因遗传较稳 定； 不需要特殊设备，实验成本较低。
9
农杆菌和基因枪转化的特点比较
2，基因枪法转化的特点： 不受基因型限制，并且可用各种组织或细胞
作为靶材料。 操作简便。 常常是多拷贝转化和整合，因而易造成转基
21
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。
22
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
3，外植体的类型和生理状态 只有处在细胞分裂的S期（DNA合成
期）的细胞才具有被转化的能力，这个 时期称为“转化的敏感期”。
能够进行活跃分裂的细胞组织，例如， 分生组织，形成层组织，愈伤组织等， 都是合适的转化受体组织。
31
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
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。
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
农杆菌和基因枪转化的特点比较
1，农杆菌转化的特点： 多为单拷贝或寡拷贝转化与整合，减少了
共抑制等基因沉默现象，转基因遗传较稳 定； 不需要特殊设备，实验成本较低。
9
农杆菌和基因枪转化的特点比较
2，基因枪法转化的特点： 不受基因型限制，并且可用各种组织或细胞
作为靶材料。 操作简便。 常常是多拷贝转化和整合，因而易造成转基
21
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。
22
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
3，外植体的类型和生理状态 只有处在细胞分裂的S期（DNA合成
期）的细胞才具有被转化的能力，这个 时期称为“转化的敏感期”。
能够进行活跃分裂的细胞组织，例如， 分生组织，形成层组织，愈伤组织等， 都是合适的转化受体组织。
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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
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。
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
植物细胞的遗传转化ppt(共73张PPT)
生根壮苗
其它方法
植物病毒感染法
花粉管通道法
电穿孔转化法 激光微束穿孔转化法
显微注射法
超声波介导转化法
多聚物介导法
浸渍法
电泳法 碳化硅纤维介导法
真空渗透法 圆球体法 等等
1.3 转基因植物的鉴定
遗传表型特征筛选 依赖于重组子结构特征分析筛选 核酸分子杂交分析 免疫化学分析检测 PCR筛选法
3.1 遗传表型特征筛选 常用的报告基因
种质资源的重要性
• 种质资源是在漫长的历史过程中, 由自然演化和人工创 造而形成的一种重要的自然资源。
• 积累了由于自然和人工引起的极其丰富的遗传变异,即
蕴藏着各种性状的遗传基因。
• 人类用以选育新品种和发展农业生产的物质基础, • 也是进行生物学研究的重要材料, 是极其宝贵的自然
财富。
• 种质保存(germplasm conservation) ： 利用天 然或人工创造的适宜环境，使个体中所含有的 遗传物质保持其遗传完整性，有高的活力，能 通过繁殖将其遗传特性传递下去。
拿大和中国。这四个国家种植了全世界 99% 的转基因作物。
• 目前，我国共批准发放7种转基因作物安全证书，分别是耐储 存番茄、抗虫棉花、改变花色矮牵牛、抗病辣椒、抗病番木 瓜、转植酸酶玉米和抗虫水稻。
• 大规模商业化生产的只有抗虫棉和抗病毒木瓜。 • 进口用作加工原料的转基因作物有大豆、玉米、棉花、油菜和
通过繁殖将其遗传特性传递下去。
分化出苗
生根壮苗
包括品种、类型、近缘种和野生种的植株、种子、无性繁殖器宫、花粉甚至单个细胞，只要具有种质并能繁殖的生物体，都能归入种质资源
之内。
这四个国家种植了全世界 99% 的转基因作物。
园林植物遗传育种课件：园林植物性状遗传
第二节 花色与彩斑的遗传
彩斑的遗传
1.彩斑的概念
植物的花、叶、果、枝干等部位的异色斑点和条纹的统称。
2.彩斑形成的原因： 质体的分离与缺失 易变基因的体细胞突变 位置效应 染色体畸变 嵌合体 病毒
第三节 花径和重瓣性遗传
1.花径、重瓣性与数量性状 2.增加花径的途径 3.重瓣花的起源 4.花径和重瓣性的遗传
第三节 花径和重瓣性遗传
花径、重瓣性与数量性状
花的直径表现为数量性状，重瓣性在大多数情下也表现为数量性状， 其遗传遵循数量性状的遗传规律。
如：牡丹、菊花等。
第三节 花径和重瓣性遗传
增加花径的途径
花径是数量性状，其遗传遵循数量性状的遗传机理。 改进栽培条件
充足的水肥，适当的管理及精心培育能使花径变得更大。
第一节 花的发育
花器官的发育
花芽原基的分化是由基因控制的，不同基因控制不同花器官的形成。
ABC模型
A、B、C分别表示控制花器官发育的三类基因。
A类基因
最外轮花萼
A类 + B类基因
第二轮花瓣
B类 + C类基因
第三轮雄蕊
C类基因
最中间的雌蕊
如果这三类基因发生突变，则不能形成完全的花器官。
B
A
C
A
AB BC
花型的发育 花型的发育受基因控制
第二节 花色与彩斑的遗传
1.花色的形成 2.花色遗传 3.彩斑的遗传
郁金香
兰花Байду номын сангаас
第二节 花色与彩斑的遗传
花色的形成
花色的形成与花部所含色素种类和花被片海棉组织层的物理特性有关， 而主要受所含色素种类的影响。
花的色素有三大类群：类胡萝卜素、类黄酮、花青素。每一类色素均包 括很多种类。植物的不同花色是由不同的色素组成的。
植物基因转化PPT课件
C、双元载体 • 利用两个载体分别提供T-DAN区域（卸甲的）和毒性功能
第20页/共29页
克隆载体
辅助质粒
共存于同一个农杆菌中，再由 农杆菌完成目的基因向植物基 因组的转移
第21页/共29页
四、其它DNA转化植物的方法
（一）原生质体转化 （二）基因枪 （三）整株植物转化 （四）叶绿体转化
第23页/共29页
根癌农杆菌介导的遗传转化
3、载体类型
B、共整合载体（Cointegratevectors）
由两个部分组成：
一个缺失了T-DNA上的肿瘤诱导基因的Ti质粒 一个中间载体（intermediate vector）组成 （一种在普通大肠杆菌的克隆载体中插入了一段合适 的T-DNA片断，而构成的小型质粒 ）。
（二）、致瘤Ti质粒
200 kb
第5页/共29页
根癌农-250kb，以下几个功能区
• 致瘤区：合成植物生长素和细胞分裂素 • 冠瘿碱代谢区 • Ti 质粒转移区(tra)：参与在不同农杆菌中的接合转移 • 毒性区（Vir）：直接参与T-DNA的转移和插入植物染色体 • DNA复制区（Rep）：参与Ti 质粒DNA复制
第6页/共29页
根癌农杆菌介导的遗传转化
（三）、 T-DNA 的转化 1、T－DNA的结构 • 是Ti质粒中转移到植物细胞中的部分，内含冠瘿碱合成和植物
激素合成相关的基因 • A. tumefaciens 利用冠瘿碱作为生长的碳源 • 左和右边界
➢T-DNA的左边界和右边界是T-DNA 从Ti 质粒切开的位点 ➢边界包含25 碱基的重复元件 ➢只有右边界是转移所必须的，但在克隆载体中，均含有两个边界
第11页/共29页
根癌农杆菌介导的遗传转化
第20页/共29页
克隆载体
辅助质粒
共存于同一个农杆菌中，再由 农杆菌完成目的基因向植物基 因组的转移
第21页/共29页
四、其它DNA转化植物的方法
（一）原生质体转化 （二）基因枪 （三）整株植物转化 （四）叶绿体转化
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根癌农杆菌介导的遗传转化
3、载体类型
B、共整合载体（Cointegratevectors）
由两个部分组成：
一个缺失了T-DNA上的肿瘤诱导基因的Ti质粒 一个中间载体（intermediate vector）组成 （一种在普通大肠杆菌的克隆载体中插入了一段合适 的T-DNA片断，而构成的小型质粒 ）。
（二）、致瘤Ti质粒
200 kb
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根癌农-250kb，以下几个功能区
• 致瘤区：合成植物生长素和细胞分裂素 • 冠瘿碱代谢区 • Ti 质粒转移区(tra)：参与在不同农杆菌中的接合转移 • 毒性区（Vir）：直接参与T-DNA的转移和插入植物染色体 • DNA复制区（Rep）：参与Ti 质粒DNA复制
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根癌农杆菌介导的遗传转化
（三）、 T-DNA 的转化 1、T－DNA的结构 • 是Ti质粒中转移到植物细胞中的部分，内含冠瘿碱合成和植物
激素合成相关的基因 • A. tumefaciens 利用冠瘿碱作为生长的碳源 • 左和右边界
➢T-DNA的左边界和右边界是T-DNA 从Ti 质粒切开的位点 ➢边界包含25 碱基的重复元件 ➢只有右边界是转移所必须的，但在克隆载体中，均含有两个边界
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根癌农杆菌介导的遗传转化
十章园艺植物遗传转化1ppt课件
为了抑制农杆菌的过度生长而产生污染，选择、 筛选转化的细胞核植株，在遗传转化中常使用两类 抗生素： 1）选择性抗生素：在遗传转化中用于筛选转化体，如 卡那霉素、潮霉素 2）抑菌性抗生素：在受体材料与农杆菌共培养一定时 间后用于抑制农杆菌的生长 ，防止细菌过度生长而 产生污染。这类抗生素要求对植物细胞无毒害作用 或毒害作用较小，不影响植物细胞的正常生长，如 氨苄青霉素、羧苄青霉素、头孢霉素等
第二节 园艺植物遗传转化方法
一、外源裸露DNA的转化
（一）化学诱导转化法
化学诱导DNA直接转化是以原生质体为受体，借助于特定 的化学物质诱导DNA直接导入植物细胞的方法。
目前用于转化细胞的化学物质有聚乙二醇（PEG）、聚鸟 氨酸、聚乙烯醇等，其中最常用的化学物质是PEG。
第二节 园艺植物遗传转化方法
第一节 园艺植物遗传转化受体系统
（2）原生质体受体系统
原生质体转化受体系统的优点： a）原生质体无细胞壁，能够直接高效的摄取外源DNA或遗传 物质 b）通过原生质体培养，细胞分裂可形成基因型一致的细胞克 隆，无嵌合性愈伤组织，由其再生的转基因植株无嵌合性 c）原生质体转化受体系统易于在相对均匀和稳定的同等控制 条件下进行准确的转化和嵌合 d）适用于各种转化系统
第一节 园艺植物遗传转化受体系统
(5)对农杆菌侵染的敏感性
1）农杆菌介导的 遗传转化体系需要受体材料是农杆菌的 天然寄主，否则难以实现遗传转化
2）农杆菌Ti或Ri质粒是植物遗传转化的有效载体系统，但 其宿主范围局限于部分双子叶植物，对大部分单子叶植 物和裸子植物不敏感，不同植物，同一植物的不同组织 细胞对农杆菌的敏感性也有很大差 因而，在选择农杆菌转化系统前必须测试受体系统 对农杆菌的敏感性，只有农杆菌侵染敏感的植物才能作 为受体系统
第二节 园艺植物遗传转化方法
一、外源裸露DNA的转化
（一）化学诱导转化法
化学诱导DNA直接转化是以原生质体为受体，借助于特定 的化学物质诱导DNA直接导入植物细胞的方法。
目前用于转化细胞的化学物质有聚乙二醇（PEG）、聚鸟 氨酸、聚乙烯醇等，其中最常用的化学物质是PEG。
第二节 园艺植物遗传转化方法
第一节 园艺植物遗传转化受体系统
（2）原生质体受体系统
原生质体转化受体系统的优点： a）原生质体无细胞壁，能够直接高效的摄取外源DNA或遗传 物质 b）通过原生质体培养，细胞分裂可形成基因型一致的细胞克 隆，无嵌合性愈伤组织，由其再生的转基因植株无嵌合性 c）原生质体转化受体系统易于在相对均匀和稳定的同等控制 条件下进行准确的转化和嵌合 d）适用于各种转化系统
第一节 园艺植物遗传转化受体系统
(5)对农杆菌侵染的敏感性
1）农杆菌介导的 遗传转化体系需要受体材料是农杆菌的 天然寄主，否则难以实现遗传转化
2）农杆菌Ti或Ri质粒是植物遗传转化的有效载体系统，但 其宿主范围局限于部分双子叶植物，对大部分单子叶植 物和裸子植物不敏感，不同植物，同一植物的不同组织 细胞对农杆菌的敏感性也有很大差 因而，在选择农杆菌转化系统前必须测试受体系统 对农杆菌的敏感性，只有农杆菌侵染敏感的植物才能作 为受体系统
第四章%20园艺植物的遗传改良ppt
B.复选包括鉴定圃和复选圃 (1)鉴定圃是用于对变异性状虽十分优良，但仍不能 肯定其为芽变的个体，与其原品种类型进行比较，为深 入鉴定变异性状及其稳定性提供依据，同时也可为扩大 繁殖提供材料来源。鉴定圃可采用高接或移植的形式。 对个体大、进入结果期迟的果树等园艺植物，以采用高 接鉴定圃为宜。对于一些树体较小，通常采用扦插、分 株等方法繁殖的园艺植物，可采用移植鉴定圃。将变异 体的无性繁殖后代与原品种类型栽植于同一圃内，进行 比较鉴定。 (2)复选圃是对芽变系进行全面而精确鉴定的场所。 复选圃除进行芽变系与原品种间的比较鉴定外，同时也 进行芽变系之间的比较鉴定，为繁殖推广提供可靠依据。
判断变异是芽变还是饰变，可从以下几个方面: ①变异的性质如属于典型的质量性状，一般可断定是芽 变； ②变异体发生范围如是不同立地、不同技术的多株变异， 即可排除环境和技术的影响；对于枝变，如明显是一 个扇形嵌合体，可肯定是芽变； ③变异的方向，凡是与环境的变化不一致，如树冠下部 或内膛处发现果实浓红色变异，很可能是芽变； ④变异性状经不同年份的环境变化而表现稳定，可判断 是芽变； ⑤性状的变异程度超出基因型的反应规范之外，可能是 芽变。
3、野生植物资源 野生植物资源包括：栽培作物的近缘野生 种和有潜在利用价值的植物野生种。这些野生 或半野生的植物具有很强的适应性与抗逆性， 或者具有某些宝贵的新的种质（基因源）。 4、人工创造的种质资源 人工创造的种质资源包括人工诱变产生的各 种突变体，通过远缘杂交而创造的各种新类型， 以及人工选育的各种育种系，基因纯合系和特 殊的遗传种质等。
5．引种驯化试验 新引进的品种在推广之前，必须先进行引 种驯化试验，以确定其优劣和适应性。试验时 应当以当地具有代表性的优良品种作为对照。 （1）种源试验： （2）品种比较试验： （3）区域化试验： （4）栽培推广：
植物遗传转化方法和技术PPT课件
第35页/共56页
每外植体芽数 Shoots per explant
7 6 5 4 3 2 1 0
品种 variety
1.0mg/L 1.2mg/L 1.5mg/L 1.7mg/L 2.0mg/L
科 丰 6
科 丰 14
冀 豆 12
吉 林 35
铁 丰 29
无 腥 一 号 冀 黄 13
第36页/共56页
到目前为止，利用基因枪法已经在烟草、豆类和多数禾本科农作物、 果树花卉和林木等植物上获得转基因植株。
第41页/共56页
2、操作步骤：
（1）制备DNA微弹； （2）准备靶外植体材料； （3）DNA微弹轰击； （4）培养轰击后的外植体．
immature embryos
第42页/共56页
high osmotic media prepare calli
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。 优点：周期短、操作简单，体细胞变异小，遗传稳定； 缺点：材料局限，转化率低。
第24页/共56页
3.原生质体再生系统
原生质体恢复细胞壁具有分化再生能力，是应用最早 的再生受体系统之一。 优点：高效、广泛地摄取外源DNA或遗传物质，获得基因 型一致的克隆细胞，所获转基因植株嵌合体少，适用于多 种转化系统； 缺点：不易制备、再生困难和变异程度高。
• 现将这三大类系统的载体、转化原理、转化方法和 受体细胞等归纳如图4-1。
第5页/共56页
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一、根癌农杆菌介导法
• 根癌农杆菌介导法的分子机制 • 农杆菌介导法需要具备的条件 • 农杆菌介导法的基本流程
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（一）根癌农杆菌介导法的分子机制
每外植体芽数 Shoots per explant
7 6 5 4 3 2 1 0
品种 variety
1.0mg/L 1.2mg/L 1.5mg/L 1.7mg/L 2.0mg/L
科 丰 6
科 丰 14
冀 豆 12
吉 林 35
铁 丰 29
无 腥 一 号 冀 黄 13
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到目前为止，利用基因枪法已经在烟草、豆类和多数禾本科农作物、 果树花卉和林木等植物上获得转基因植株。
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2、操作步骤：
（1）制备DNA微弹； （2）准备靶外植体材料； （3）DNA微弹轰击； （4）培养轰击后的外植体．
immature embryos
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high osmotic media prepare calli
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。 优点：周期短、操作简单，体细胞变异小，遗传稳定； 缺点：材料局限，转化率低。
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3.原生质体再生系统
原生质体恢复细胞壁具有分化再生能力，是应用最早 的再生受体系统之一。 优点：高效、广泛地摄取外源DNA或遗传物质，获得基因 型一致的克隆细胞，所获转基因植株嵌合体少，适用于多 种转化系统； 缺点：不易制备、再生困难和变异程度高。
• 现将这三大类系统的载体、转化原理、转化方法和 受体细胞等归纳如图4-1。
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一、根癌农杆菌介导法
• 根癌农杆菌介导法的分子机制 • 农杆菌介导法需要具备的条件 • 农杆菌介导法的基本流程
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（一）根癌农杆菌介导法的分子机制
植物遗传转化(PPT-70)
8 植PL物AN遗T传G转E化NE体T系IC的TR建A立NSFORMATION
8.1 植物基因转化的受体 8.1.3 胚性愈伤组织
愈伤组织的转化方法也适用于胚性愈伤组织。胚性愈伤组织的转 化已在玉米、甘蔗、芹菜等植物上获得成功。
芹 菜 胚 性 愈 伤 组 织 用 根 癌 农 杆 菌 C58C1 (pBZ6111) 感 染 后 ， 在 MS+2,4-D 1mg/L十KT0.1mg/L培养基上继代培养。在筛选到的氯霉素 抗性愈伤组织中检测到胭脂碱合成酶活性，表明外源基因已整合到 芹菜细胞基因组中并得到表达。抗性愈伤组织可在无激素的基本培 养基上增殖，但分化出的再生植株畸形(郑世学等，1996)。
பைடு நூலகம்
8 植PL物AN遗T传G转E化NE体T系IC的TR建A立NSFORMATION
8.1 植物基因转化的受体 8.1.2 悬浮细胞
以悬浮细胞作受体的转化方法包括农杆菌介导法、基因枪法、 PEG介导法、电激法和显微注射法等。
小麦幼胚悬浮细胞用JQ-700基因枪法转化，得到了GUS基因瞬间表 达的各项最适参数。他们还建立了‘冀谷11号’谷子幼穗的悬浮培 养细胞系及植株再生体系。将胚性悬浮细胞系接种到MS培养基， 20d继代1次，直至出现绿芽点；然后转入无激素的MS0或1/2 MS0 培养基分化植株。以基因枪轰击转化悬浮细胞后，放置48h，检测 GUS短暂表达频率TTF％为20％-40%；在添加200mg/L卡那霉素 的MS培养基上，有5％-10％的愈伤组织具有抗性，且能稳定传代 (董云洲等，1998)。
8 植PL物AN遗T传G转E化NE体T系IC的TR建A立NSFORMATION
8.2 植物基因转化的方法 8.2.1 农杆菌介导法（Agrobacterium-mediated transformation）
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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。
15
第二节 转化的受体系统
一、转化受体的条件
11
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 能的受体系统
一、转化受体的条件
8
农杆菌和基因枪转化的特点比较
1，农杆菌转化的特点： 多为单拷贝或寡拷贝转化与整合，减少了
共抑制等基因沉默现象，转基因遗传较稳 定； 不需要特殊设备，实验成本较低。
9
农杆菌和基因枪转化的特点比较
2，基因枪法转化的特点： 不受基因型限制，并且可用各种组织或细胞
作为靶材料。 操作简便。 常常是多拷贝转化和整合，因而易造成转基
1
园艺植物遗传转化
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
2
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。
3
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
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。
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。
14
第二节 转化的受体系统
园艺植物遗传转化
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。
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。
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。
13
第二节 转化的受体系统
17
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。
18
3，植物转基因的优越性
对植物基因型和表现型的改变只作用于目标性状，不 涉及非目标累赘基因，因而更具有针对性，可加快育 种进程；
可克服传统育种中不同生物之间的生殖隔离等限制， 扩大可利用的资源库（动物、植物、微生物、人工合 成基因均可利用）；
可创造出自然界所没有的新种质； 以转基因植物为主体的植物化工厂具有高效、低污染、
因沉默和转基因后代目的基因分离复杂化。
10
第二节 转化的受体系统
植物基因转化的受体是指直接接受基因 转化的细胞（包括原生质体）、组织或 器官；
转化受体系统除了受体材料外，还包括 能够使受体在接受转化操作后，其中的 非转化细胞受到抑制和淘汰、转化细胞 得到选择和受到定向诱导，发育再生成 为完整植株的一系列技术过程。
16
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。
可再生的优点。
6
第一节 植物遗传转化的基础
4，植物遗传转化的技术流程
取得目的基因→目的基因的修饰→目的基因 扩增与回收→载体的构建与组装→目的基因导 入受体生物细胞→转基因体的筛选与鉴定→获 得转基因体
7
第一节 植物遗传转化的基础
5，导入外源基因的方法
目前应用最多的是基因枪法和农杆菌介导法 （具体参考实验指导书）
植物口服疫苗
（edible vaccines）
4
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。
5
第一节 植物遗传转化的基础
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
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
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 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
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 能的受体系统
一、转化受体的条件
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农杆菌和基因枪转化的特点比较
1，农杆菌转化的特点： 多为单拷贝或寡拷贝转化与整合，减少了
共抑制等基因沉默现象，转基因遗传较稳 定； 不需要特殊设备，实验成本较低。
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农杆菌和基因枪转化的特点比较
2，基因枪法转化的特点： 不受基因型限制，并且可用各种组织或细胞
作为靶材料。 操作简便。 常常是多拷贝转化和整合，因而易造成转基
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园艺植物遗传转化
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。
3
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
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。
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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第二节 转化的受体系统
园艺植物遗传转化
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。
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。
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
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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3，植物转基因的优越性
对植物基因型和表现型的改变只作用于目标性状，不 涉及非目标累赘基因，因而更具有针对性，可加快育 种进程；
可克服传统育种中不同生物之间的生殖隔离等限制， 扩大可利用的资源库（动物、植物、微生物、人工合 成基因均可利用）；
可创造出自然界所没有的新种质； 以转基因植物为主体的植物化工厂具有高效、低污染、
因沉默和转基因后代目的基因分离复杂化。
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第二节 转化的受体系统
植物基因转化的受体是指直接接受基因 转化的细胞（包括原生质体）、组织或 器官；
转化受体系统除了受体材料外，还包括 能够使受体在接受转化操作后，其中的 非转化细胞受到抑制和淘汰、转化细胞 得到选择和受到定向诱导，发育再生成 为完整植株的一系列技术过程。
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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。
可再生的优点。
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第一节 植物遗传转化的基础
4，植物遗传转化的技术流程
取得目的基因→目的基因的修饰→目的基因 扩增与回收→载体的构建与组装→目的基因导 入受体生物细胞→转基因体的筛选与鉴定→获 得转基因体
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第一节 植物遗传转化的基础
5，导入外源基因的方法
目前应用最多的是基因枪法和农杆菌介导法 （具体参考实验指导书）
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。
5
第一节 植物遗传转化的基础
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
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