第八章 植物基因工程
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(完整版)植物基因工程
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
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
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。
《基因工程》第八章基因工程的安全防护
基因工程的安全防护
二. 生物公害的控制
1. 实验人员适应性训练 随着学科之间的交叉和渗透, 大量其它专业的科学家( 随着学科之间的交叉和渗透, 大量其它专业的科学家( 物 理、化学、工程学、数学等) 进入了这一领域. 这些人缺乏生 化学、工程学、数学等) 进入了这一领域. 物学, 特别是有关病原微生物的知识. 物学, 特别是有关病原微生物的知识. 对从事基因操作的实验人员进行以下几方面的训练: 对从事基因操作的实验人员进行以下几方面的训练: 不同危险度微生物的操作技术; 不同危险度微生物的操作技术; 关于物理防护的技术知识; 关于物理防护的技术知识; 关于生物防护的技术知识; 关于生物防护的技术知识; 有关拟开展的实验的安全知识; 有关拟开展的实验的安全知识; 处理事故的能力； 处理事故的能力；
基因工程的安全防护－生物公害的控制 2.生物防护 2.生物防护 ( Biological Containment ) 2) 宿主细胞 宿主细胞应当具有在特定的有选择的条件下生存、 宿主细胞应当具有在特定的有选择的条件下生存、繁 殖, 而在一般自然条件下很难生存和繁殖的生物特性( 例如, 而在一般自然条件下很难生存和繁殖的生物特性( 例如, 营养缺陷型菌株、低温条件生长菌株等) 营养缺陷型菌株、低温条件生长菌株等)。 DNA重组体 3) DNA重组体 DNA重组体在自然条件下对人类和生态环境应当是安全 DNA重组体在自然条件下对人类和生态环境应当是安全 无害的。 无害的。
基因工程的安全防护－生物公害的控制
4. 重组体的保管 除了上述的安全防护外, 除了上述的安全防护外, 还应该 : 建立特殊实验的管理和健康监督安全管理机构和规则; (1) 建立特殊实验的管理和健康监督安全管理机构和规则; (2) 对安全性没有把握的实验, 要进行特殊管理, 对安全性没有把握的实验, 要进行特殊管理, 并进行临 床人体实验; 床人体实验; 在实验前和实验后一年内, 应对实验人员进行健康检查. (3) 在实验前和实验后一年内, 应对实验人员进行健康检查.
第八章植物基因工程总结
农杆菌
Vir 帮助质粒
左 外源基 右 感染植物
进入植物细胞核， 整合，表达
Vir 左 外源基因 右
农杆菌
双元系统的特点
双元系统是穿梭质粒和Ti质粒两个质粒 ，在接合 后可以自主性地共存于同一农杆菌细胞中。
穿梭质粒编码植物选择标记、表达信号、多克隆 位点、两个T-DNA
④Ori区(origin of replication，复制起 始区)：Ori区上的基因调控Ti 质粒的自我 复制。
(2). 农杆菌的感染和生存
第一步:植物受伤 乙酰丁香酮、羟基乙酰丁香酮诱导Ti
质粒的毒性基因表达。 第二步 感染植物
脓杆菌吸附于植物的表面伤口部位 第三步 毒性基因（vir）表达 第四步 T-DNA转移
ori
(7) Ti载体的类型
共整合载体（cointegrate vectors） 由比利时科学家P.Zambrisky等1983年改造 的pGV3850 受体载体，需要同源重组才能插入外源基因。
双元载体（binary vectors） 既有大肠杆菌复制起点也有农杆菌复制起点， 是个穿梭载体。
①pGV3850
外源基因插入pGV3850 的过程
pBR322不能在土壤农杆菌中复制，只能同 pGV3850重组。只有这样，土壤农杆菌才能得 到抗卡那霉素性状。
外源基因 插入
Kanr pBR322
抗卡那霉素 卡那霉素筛选
转化
的土壤农杆菌 pBR322与 土壤农杆菌 感染 pGV3850重组 含pGV3850
植物组织
物的细胞中 筛选转化细胞，并诱导产生转基因植株 转基因植株大规模种植
三、外源基因导入植物的方法
（一）DNA直接转移法
化学刺激法
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
Tan第八章植物基因工程及应用
9/27/2018 11:06 AM
欢迎02级农业生物技术班同学们听课！
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双元载体系统
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农杆菌转化植物细胞
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(三). 改良植物性状的策略
课程要求
• 通过本课程的学习，掌握基因工程的 一些基本原理和基本操作技术等。 • 总成绩＝平时（20％）＋实验（30％） ＋考试（50％） • 平时成绩(考查迟到、早退，课堂提问、 讨论、遵守课堂纪律等方面)
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教材和参考文献
授课课时: 40 学时， 实验：20 学时 (S502),第3周开始(1单2双周)
考试方式: 笔试
上课地点: 1－208，3－511（6－9周）
任课教师:谭志远教授，办公室，S508
联系电话: 85288311, Email zytan@
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Ti质粒的结构
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表达载体pBIn19的结构
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农杆根瘤菌之所以会感染植物根部是因为植物根部损伤部位分泌出酚类物质乙酰丁香酮和羟基乙酰丁香酮这些酚类物质可以诱导virvirulenceregion基因的启动表达vir基因的产物将ti质粒上的一段tdna单链切下而位于根瘤染色体上的操纵子基因产物则与单链tdna结合形成复合物转化植物根部细胞
基因工程-8-植物基因工程
3.1 T-DNA功能 致瘤基因 冠瘿碱合成酶及其分解基因
3.2 Vir 的基因功能
① 细菌附着到植物受伤细胞上 ② Vir基因产物加工T-DNA形成单股DNA片段 ③ T－股（T Strand）被转入植物细胞，整合到寄 主基因组中 ④ T－DNA基因被表达，使植物细胞增殖并产生冠 瘤碱
4. Ti质粒的改造
① 基因附加：通过添加1个或多个基因改变植物的性状。 ② 基因扣除：使一个或多个植物已经存在的基因失活
利用反义RNA延迟番茄果实的成熟
多聚半乳糖醛酸酶基因
第二节 植物基因工程技术的应用
抗病 抗虫 四“抗” 抗药 一提高 抗逆（寒，旱，盐） 提高营养价值 1、高营养价值的基因工程植物 双子叶植物 单子叶植物 大豆 小麦，水稻，玉米 赖氨酸 高 低 蛋氨酸 — 高（16％） 设计多种必须氨基酸密集基因 复合Aa蛋白质
2、抗病基因工程植物 烟草花叶病毒外壳蛋白基因 烟草，番茄 1986年，美国第一次，棉花枯萎病 黄瓜花叶病毒外壳蛋白基因 黄瓜 抗性株 大豆花叶病毒外壳蛋白基因 大豆 抗性株 3、抗虫基因工程植物 烟草 番茄 苏云金杆菌 马铃薯 抗性植株 产毒基因 玉米 （15个） 大豆 油菜
（96年）从苍蝇 中分离抗菌基因
4、抗除草剂基因工程植物
以除草剂为底物的酶的基因
5 5、抗逆基因工程植物
抗冻、旱，抗缺氧
6、转基因工程植物产生药物
① 转基因烟草生物单克隆抗体 ② 荷兰用转基因马铃薯产生人血清蛋白 ③ 南朝鲜用基因烟草产生人胰岛素
第三节 植物基因工程的完全性
• • • • • 毒性问题 过敏反应问题 营养问题 对抗生素的抵抗作用 对环境的威胁
第七章
植物基因工程
植物基因工程操作的一般程序
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
植物基因工程
Plant Gene Engineering
植物基因工程的诞生
一、传统的育种方法有其局限的 一面。 二、植物基因工程的诞生是与植 物分子生物学的发展密不可分的
第一节 植物基因工程的发展
1 国外转基因植物产业化现状
自从 1983年首次获得转基因植物后，至今 已有35科120多种植物转基因获得成功。 1986年首批转基因植物被批准进入田间试验， 至今国际上已有30个国家批准数千例转基因 植物进入田间试验，涉及的植物种类有40多 种。 种植转基因植物的国家从 1992年的1个增长 到1996年的6个，1998年9个，1999年进一 步扩大到12个国家。全球转基因植物的种植 面积1996年仅为170万亩，1997年为1100 万亩，1998年增长到2780万亩，1999年又 比1998年增长44%，达到3990万亩。
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
改变脂肪酸成分的基因 、改变氨基酸成分 的基因 、延迟果实成熟期的基因
6．其它性状基因
控制多羟基丁酸形成的基因 、雄性不育 (male sterility)基因 、抗体基因
第三节 植物基因转移的病毒载 体
冠瘿瘤的形成
冠瘿细胞的重要特性
植物激素自主的生长能力；在它 的细胞壁上有若干特异性的抗原 位点；其细胞壁的果胶部分的甲 基化程度也要比正常细胞高得多； 冠瘿组织嫁接到健康植株上，后 者便会诱发重新形成冠瘿瘤。
三.Ti质粒的遗传特性
(1)冠瘿瘤诱发之遗传本质
参与Ti质粒诱发冠瘿瘤的有三种遗传成分。 头一种是T-DNA，它是Ti质粒基因组中被转 移并整合到寄主植物细胞染色体上去的特定 DNA片段。第二种是vir基因，位于Ti质粒 DNA上，其编码产物为反式作用蛋白质，是 植物细胞转化的必要因子。第三种是间接参 与植物细胞转化的基因，由根瘤土壤杆菌的 染色体基因组编码的，其表达产物的功能是 使细菌细胞结合到感染植物的创伤部位
Plant Gene Engineering
植物基因工程的诞生
一、传统的育种方法有其局限的 一面。 二、植物基因工程的诞生是与植 物分子生物学的发展密不可分的
第一节 植物基因工程的发展
1 国外转基因植物产业化现状
自从 1983年首次获得转基因植物后，至今 已有35科120多种植物转基因获得成功。 1986年首批转基因植物被批准进入田间试验， 至今国际上已有30个国家批准数千例转基因 植物进入田间试验，涉及的植物种类有40多 种。 种植转基因植物的国家从 1992年的1个增长 到1996年的6个，1998年9个，1999年进一 步扩大到12个国家。全球转基因植物的种植 面积1996年仅为170万亩，1997年为1100 万亩，1998年增长到2780万亩，1999年又 比1998年增长44%，达到3990万亩。
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
改变脂肪酸成分的基因 、改变氨基酸成分 的基因 、延迟果实成熟期的基因
6．其它性状基因
控制多羟基丁酸形成的基因 、雄性不育 (male sterility)基因 、抗体基因
第三节 植物基因转移的病毒载 体
冠瘿瘤的形成
冠瘿细胞的重要特性
植物激素自主的生长能力；在它 的细胞壁上有若干特异性的抗原 位点；其细胞壁的果胶部分的甲 基化程度也要比正常细胞高得多； 冠瘿组织嫁接到健康植株上，后 者便会诱发重新形成冠瘿瘤。
三.Ti质粒的遗传特性
(1)冠瘿瘤诱发之遗传本质
参与Ti质粒诱发冠瘿瘤的有三种遗传成分。 头一种是T-DNA，它是Ti质粒基因组中被转 移并整合到寄主植物细胞染色体上去的特定 DNA片段。第二种是vir基因，位于Ti质粒 DNA上，其编码产物为反式作用蛋白质，是 植物细胞转化的必要因子。第三种是间接参 与植物细胞转化的基因，由根瘤土壤杆菌的 染色体基因组编码的，其表达产物的功能是 使细菌细胞结合到感染植物的创伤部位
植物基因工程课件ppt
微管注射法
利用显微操作技术将外源 基因直接注入植物细胞， 实现基因转移。
基因表达与调控
启动子选择
选择合适的启动子，以调 控外源基因在植物中的表 达水平。
转录因子应用
利用转录因子调控植物基 因的表达，实现植物性状 的改进。
表观遗传修饰
通过DNA甲基化、组蛋白 修饰等手段，调控植物基 因的表达。
基因编辑技术
植物基因工程课件
汇报人： 202X-12-30
目录
• 植物基因工程简介 • 植物基因工程基本技术 • 植物基因工程应用 • 植物基因工程面临的挑战与前景 • 案例分析
01
植物基因工程简介
Chapter
定义与特点
定义
植物基因工程是利用重组DNA技术 对植物基因进行操作和修饰的一门科 学。
特点
具有高度精确性和可操作性，可以实 现植物性状的定向改进，提高抗逆性 、产量和品质等。
转基因玉米的研发与应用
总结词
转基因玉米是利用基因工程技术改进玉米性状，提高产量、抗逆性和品质的玉米新品种 。
详细描写
转基因玉米的研发主要针对抗虫、抗病、抗旱等性状进行改进。通过导入外源抗虫基因 和植酸酶基因等，转基因玉米表现出较好的抗虫性和产量。同时，转基因玉米还具有较 好的耐旱、耐盐碱等特性，能够适应不同环境条件下的生长。转基因玉米的应用提高了
安全性问题
对生态环境的影响
转基因植物可能成为入侵物种，破坏生态平衡。
对非目标生物的影响
转基因植物可能产生抗药性，影响农药效果。
食品安全问题
转基因食品的安全性尚未得到充分验证，可能对人体健康产生潜 伏风险。
法规与伦理问题
国际法规不统一
各国对转基因技术的法规和监管标准不统一，导致跨国合作困难。
植物基因工程施工
植物基因工程施工是一门应用于农业领域的生物技术，通过改变植物的遗传特性，培育出具有抗病虫害、抗逆性、提高产量和改善品质等优点的转基因植物。
近年来，随着科学技术的不断发展，植物基因工程技术在农业生产中发挥着越来越重要的作用。
本文将从植物基因工程的原理、技术流程、应用领域和前景等方面进行详细介绍。
一、植物基因工程的原理植物基因工程是指利用基因工程手段，将特定的外源基因导入植物细胞受体，并整合到植物受体细胞的染色体上，使其在植物体内复制和表达，从而达到改变植物性状的目的。
植物基因工程的实现依赖于分子生物学和基因组学的研究成果，通过体外切割、拼接和重组技术，将目的基因与载体DNA结合，然后利用转化方法将重组质粒导入植物细胞。
二、植物基因工程技术流程1. 目的基因的获取：通过PCR、基因组文库筛选等方法，获取所需的目的基因。
2. 载体的选择与构建：选择合适的载体，如土壤农杆菌Ti质粒、发根农杆菌Ri质粒等，将目的基因插入载体中，构建重组载体。
3. 转化方法：根据不同植物的特性，选择合适的转化方法，如农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法等。
4. 转化细胞的筛选与扩大培养：通过抗生素筛选、PCR检测等方法，筛选出含有目的基因的转化细胞，并进行扩大培养。
5. 植物再生：将转化细胞诱导分化成愈伤组织，再经过胚性细胞悬浮培养、胚胎发生和胚胎移植等步骤，获得转基因植物。
6. 转基因植物的鉴定与评价：对转基因植物进行分子生物学、生理学和形态学等方面的鉴定，评估其遗传稳定性、表达效果和应用价值。
三、植物基因工程的应用领域1. 抗病虫害：通过导入抗病毒、抗细菌、抗真菌等基因，培育出具有抗病虫害能力的转基因植物，降低农药使用量，提高农产品安全性。
2. 抗逆性：通过导入抗干旱、抗盐碱、抗寒冷等基因，培育出具有抗逆性的转基因植物，提高植物在逆境环境下的生存能力。
3. 提高产量和改善品质：通过导入激素合成基因、产量相关基因等，培育出高产、优质、高效的转基因植物，满足市场需求。
植物基因工程在植物育种上的应用PPT课件
1、磷酸二酯法 2、磷酸三酯法 3、亚磷酸三酯法 4、固相合成法 5、自动化合成法
磷酸二酯法的合成原理
① 保护dNTP的5’端P 或3’端-OH，以 保证合成反应的定向进行。
② 带5’保护的单核苷酸与带3’保护的另 一个单核苷酸以磷酸二酯键连接起来。
③ 用酸或碱的脱保护
磷酸二酯法合成过程
磷酸三酯法的合成
单链DNA噬菌体的特点： （1）ssDNA （2）复制型（RF）是双链环状DNA。 （3）RF DNA和ssDNA都能转染感受态大肠杆菌， 并产生噬菌斑。 （4）不存在包装限制。 （5）可产生大量的含有外源DNA插入片断的单链 分子，便于作探针或测序。
M13噬菌体在感染细胞中的复制
M13噬菌体的包装
（1）高拷贝数的质粒载体 （2）低拷贝数的质粒载体 （3）失控的质粒载体 （4）插入失活型质粒载体 （5）正选择的质粒载体 （6）表达型质粒载体
质粒载体模式图
噬菌体载体
噬菌体是一类细菌病毒，由蛋白质外壳和内包裹 着的DNA（双链、单链、线性、环状等）构成。
单链噬菌体载体
来自单链环状DNA的丝状大肠杆菌噬菌体，如 M13。
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
又称无细胞分子克隆或特异性DNA序列 体外引物定向酶促扩增技术。
PCR技术的五要素和步骤
参加PCR反应的物质 主要有五种
磷酸二酯法的合成原理
① 保护dNTP的5’端P 或3’端-OH，以 保证合成反应的定向进行。
② 带5’保护的单核苷酸与带3’保护的另 一个单核苷酸以磷酸二酯键连接起来。
③ 用酸或碱的脱保护
磷酸二酯法合成过程
磷酸三酯法的合成
单链DNA噬菌体的特点： （1）ssDNA （2）复制型（RF）是双链环状DNA。 （3）RF DNA和ssDNA都能转染感受态大肠杆菌， 并产生噬菌斑。 （4）不存在包装限制。 （5）可产生大量的含有外源DNA插入片断的单链 分子，便于作探针或测序。
M13噬菌体在感染细胞中的复制
M13噬菌体的包装
（1）高拷贝数的质粒载体 （2）低拷贝数的质粒载体 （3）失控的质粒载体 （4）插入失活型质粒载体 （5）正选择的质粒载体 （6）表达型质粒载体
质粒载体模式图
噬菌体载体
噬菌体是一类细菌病毒，由蛋白质外壳和内包裹 着的DNA（双链、单链、线性、环状等）构成。
单链噬菌体载体
来自单链环状DNA的丝状大肠杆菌噬菌体，如 M13。
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
又称无细胞分子克隆或特异性DNA序列 体外引物定向酶促扩增技术。
PCR技术的五要素和步骤
参加PCR反应的物质 主要有五种
《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。
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。
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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)。
• （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。
• 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。
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。
第一节 再生植株
•
一、植物在遗传工程方面的优缺点
•
１、优点
•
（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
•
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)。
• （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。
• 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。
• （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