第八章 植物基因工程

• （二）、Ti质粒的T-DNA部分转移至植物
• １、3种成分与Ti质粒肿瘤诱导有关(图10—4)。
• （1）、T-DNA，它可转移至宿主细胞，是一种可 移动因子。
• （２）、vir基因(virulence的缩写)可产生转移活 动蛋白，它对增强植物细胞的转化是必须的。
• （３）、间接参与转化的基因，它们位于土壤农 癌杆菌染色体上，负责将细菌细胞接合于植物上。
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
第二节 植物基因转移的途径
• 一、土壤农杆菌法 • 土壤农癌杆菌(Agrobacterium tumefaciens)
是一种革兰氏阴性菌，它的质粒转入植物 之后导致植物产生冠瘿瘤(crown gall)。这 个菌一般只侵染双子叶植物。
• （一）、土壤农杆菌的Ti质粒引起冠瘿瘤
• 冠瘿瘤是由一些土壤农癌杆菌细菌在感染 部位形成的植物肿瘤(图10－3)。
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)。
• （３）、T-DNA从细菌细胞到植物细胞的转移类似于细菌 的接合过程，就像土壤农癌杆菌与植物细胞的交配。
• （４）、多拷贝T-DNA以单个随机位点整合入植物染色体。
• （三）、 T-DNA经过改造后作为基因载体 • 一种称作共整合(cointegration)的方法最初用来与土壤农癌杆菌系统
中的Ti质粒上的T-DNA一起进行基因转移(图10—5)。 • 1、把克隆的基因首先插入到含有T-DNA片段、且能够在大肠杆菌中
• （２）、组织培养的植物细胞由于多倍体 的原因可能会引起体细胞克隆变异 (somaclonal variation)现象。
• 二、 单个细胞可生长成完整植株
• 当植物受到机械损伤时，在损伤处将长出一片软 细胞称作愈伤组织(callus)。若将一片幼嫩的愈伤 组织取下并放置于含有适当营养成分和植物激素 的培养基中培养，细胞将继续生长和分化成为悬 浮培养物(悬浮在液体培养基中，含有单个细胞或 小细胞团的培养物)。这些细胞取出后置于平板上， 将形成新的愈伤组织。有时需要用其他细胞作为 保育培养(nurse culture)，相似于用作哺乳类细胞 培养中的细胞滋养层。然后愈伤组织会分化出根 和茎，最后生长成一个完整的开花植株。
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。
•
（４）、可用可移动因子(transporsable element)，它们可用作
载体或作为插入诱变剂。
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•
（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。
•
图11-5 共整合载体克隆外源基因的过程
双元载体系统
• 两个分别含有T-DNA和Vir区的相容性突变T i质粒，即微型Ti质粒和辅助Ti质粒。
• 微型Ti质粒是含有T-DNA边界，缺失V ir基 因的Ti质粒，为一个广谱质粒，能够在大肠 杆菌和农杆菌中进行复制。还含有选择标 记基因。
• 辅助Ti质粒含有Vir区段，T-DNA缺失的突 变型质粒，完全丧失了致瘤功能。
第八章 植物的基因工程
• 植物育种已成为应用遗传学的一个非常重要的分 支。传统的植物育种方法速度慢，且具不确定性。 要引入一个或一套所需基因，传统的方法需要两 系间的有性杂交，然后进行杂种后代与一亲本间 的重复回交，直到植物获得所需性状。
• 重组DNA技术的出现突破了上述限制。植物遗传 专家可将所需性状的基因(如抗虫害基因)克隆， 并将此类基因引入到有价值的植物品种当中。
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。
• ２、Ｔ－ＤＮＡ整合进植物染色体的机制
• （１）、土壤农癌杆菌中的vir基因被植物细胞伤口产生 的化学物质所开启(图10—4)。
• （２）、Vir基因的活动，T-DNA因子脱离开质粒DNA。 T-DNA两侧是Ｔi质粒序列，各25如长。这些傍侧序列称 作边界(border)，它们参与T-DNA序列的切割。使T-DNA 以单股链形式脱离。
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
第一节 再生植株
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一、植物在遗传工程方面的优缺点
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１、优点
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（１）、拥有在分子水平上可加以利用的大量植物品种，这些
品种携带有遗传上各具特点的突变。
•
（２）、许多植物可自体受精，使其特别适合于遗传操作。当一
具有某一突变的植物杂合子自体受精时，谱系中就包含了野生型
植株、杂合型植株和含有突变的纯合型植株，这样突变就保留了
• 三、用叶盘再生植株
• １、叶盘在含有土壤农癌杆菌的培养基中短暂培 养后，叶盘边缘的细胞开始再生，这些细胞就充 分暴露在转染剂中(图10—2)。
• ２、将叶盘转移至含有刺激茎枝发育的营养培养 基中培养数日。
• ３、携带质粒的细胞通过刺激茎枝发育培养基中 的适宜抗生素如卡那霉素加以选择。
• ４、茎枝发育几周后，可移至含刺激根生长的培 养基中诱发根的形成。