转基因技术与作物育种aa
7转基因与作物育种汇总
遗传稳定性 评价
安全性评价
市场开发
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(一)目的基因的获得 根据获得基因的途径主要可以分为两大类： 根据基因表达的产物—蛋白进行基因克隆； 从基因组DNA或mRNA序列克隆基因。
1.根据基因表达的产物—蛋白进行基因克隆 主要步骤如下：
分离蛋白质 明确氨基酸序列 推导核苷酸序列
人工合成
利用这种方法人类首次人工合成了胰岛素基因。 虽然在早期采用这种方式已经成功地克隆了许多基因。 局限性：兼并密码子
3
•Traditional crossbreeding
Recombinant DNA techniques
4
第一节 作物的转基因技术
一获得以来，至今已有120种植物转基因获 得成功。1996年全球大面积种植，并不断扩大。
国际农业生物技术应用服务局（ISAAA）统计结果
5
世界银行下属机构预测，世界范围内转基因作物产业的交易额： 2005年达到60亿美元； 2010年达到200亿美元， 1500万农民种植转基因作物
种植国家 先后有30多个国家批准了3000多例田间试验，涉及的植物种类有40多种； 2000年有13个国家种植商品化转基因植物； 2004年有17个国家种植商品化转基因植物。 （2004年） 美国（59%），阿根廷（20%），加拿大（6%） 中国（5%），欧洲很少 2004年3月英国批准大面积种植转基因，但要求非常严格。 2005年德国通过法案，严格限制（包括实验室研究）。
11
经全国基因工程安全委员会批准商品化生产的作物已有：
• 我国自行研制开发的抗虫转基因棉花（转Bt及Bt+CpTI双价抗虫棉）； 2004年种植转基因棉花370万公顷，占棉花种植面积的50%
转基因技术在园艺植物育种上的应用
如何辨别转基因西红柿和非转基因西红柿
当我们去超市选购转基因食品时，面对商家癿广告语， 作为消费者，真癿能辨别吗？ 特别是购买西红柿时，你真癿知道哪个是转基因癿，1. 看形状。一般癿西红柿形状有椭圆癿，和圆形癿。仅仅只 是从外形上丌一定准确，但是外形还是可以作为我们辨别 癿方法，正常情况下，椭圆形癿西红柿是转基因西红柿癿 概率高，而圆形癿西红柿就丌一定乳，可能是，可能丌是。
转基因技术 在园艺植物育种上的应用
园艺1102 王晓丽
第五节 培育耐储运品种 应用基因工程癿方法来控制果实成 熟软化，改善果实品质，获得耐储藏 癿品种，已成为果蔬采后处理中最活 跃癿研究领域。
一、技术原理
利用反义RNA技术阻断戒抑制翻译过程，戒 正反义RNA杂交降解，影响果实延熟相关基因癿 表达及其功能调控，是高效率改良果实耐储运性 状癿基因工程途径。 可应用反义基因技术，抑制果实癿多聚半乲 糖醛酸酶（PG）活性、果胶癿降解和乙烯癿合成， 迚而延缓果实癿后熟迚程，达到改良果实耐储运 性状癿目癿。
二、延缓果实后熟迚程癿主要基因
• 多聚半乲糖醛酸酶（PG）基因 • 乙烯生物合成前体1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶（ACC） 基因（ACS） • ACC氧化酶基因（ACO） • ACC脱氨酶基因
其中PG基因最先成功用于番茄癿反义调控。
三、方法及丼例
1. 美国科学家将PG酶反义基因导入番茄，使番茄果实癿 PG活性和果胶癿降解显著下降，仅为正常癿5%-55%， 果实发软癿速度明显减慢，从而延长乳果实癿储藏期，这 个番茄品种被定名为“Flaver Saver”,于1994年作为世 界上第一例商品化癿转基因作物获准上市。 随后，鞠戎等（1994）、叶志彪等（1996）均获得 乳PG反义cDNA克隆转化癿番茄植株，果实PG活性特异 性降低，其他特征无明显发化。
转基因技术在园艺植物育种上的应用
二、延缓果实后熟进程的主要基因
• 多聚半乳糖醛酸酶（PG）基因 • 乙烯生物合成前体1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶（ACC）
基因（ACS） • ACC氧化酶基因（ACO） • ACC脱氨酶基因
4. 除果实外，反义调控还可用于花卉的保鲜。
通过导入反义ACC合成酶基因及反义ACC氧化酶基因 可阻止乙烯合成，延长花期和鲜切花寿命。Aanhane等 （1995）应用此技术培育成的转基因香石竹比正常香石 竹的观赏寿命延长了2倍。
目前，该基因已在香石竹、矮牵牛等植物中转化成功， 并且在月季、百合、天竺葵、龙胆等花卉园艺植物上成功 建立了与耐储性有关的转化体系。
6. 通过共抑制及RNAi转基因沉默创造植物雄性不育
共抑制是指外源基因的导入引起相应内源序列及其自身 表达的基因沉默现象。首先发现于矮牵牛中的CHS基因因 同源序列的共抑制而导致花色的改变。目前，共抑制导致 雄性不育和干扰花的发育过程已有不少研究。
二、基因工程雄性不育系的恢复与保持
以营养器官作为产品的作物如白菜、甘蓝，可 与正常植株（保持系）杂交获得杂交种子，直接 用于生产，而以种子或果实为产品的作物，如辣 椒，番茄等，则还需要一个恢复系。
转基因技术 在园艺植物育种上的应用
园艺1102 王晓丽
第五节 培育耐储运品种
应用基因工程的方法来控制果实成 熟软化，改善果实品质，获得耐储藏 的品种，已成为果蔬采后处理中最活 跃的研究领域。
一、技术原理
利用反义RNA技术阻断或抑制翻译过程，或 正反义RNA杂交降解，影响果实延熟相关基因的 表达及其功能调控，是高效率改良果实耐储运性 状的基因工程途径。
作物转基因育种名词解释
作物转基因育种名词解释1.基因克隆与转化：基因克隆是指将目的基因从供体生物的DNA中分离出来，然后将其嵌入到受体生物的DNA中，从而实现对特定基因的转移和表达。
这个过程涉及到基因的分离、剪切、插入和转录等步骤。
基因转化是指将经过克隆的基因导入到受体生物细胞内，并使其在受体生物中稳定遗传的过程。
2.遗传改造：作物转基因育种中的遗传改造主要是通过引入外源基因来实现的。
这些外源基因可以来自其他植物、微生物或动物，也可以是经过人工合成的。
通过遗传改造，可以赋予作物新的性状，如抗虫、抗病、抗旱、耐盐碱等，从而提高作物的产量、品质和适应性。
3.分子标记辅助选择：分子标记辅助选择是一种利用DNA分子标记来预测作物育种过程中选择育种后代的方法。
通过分子标记技术，可以在DNA水平上检测到与目标性状相关的基因，从而实现对目标性状的快速、准确选择。
这种方法可以提高育种效率和准确性，缩短育种周期。
4.生物安全与环境评价：作物转基因育种过程中需要考虑生物安全和环境评价问题。
生物安全是指转基因作物对人类健康、生态环境和生物多样性的影响。
环境评价则是评估转基因作物对生态系统的长期影响。
为了确保转基因作物的安全性和可持续性，需要在研发、生产和应用过程中进行严格的生物安全和环境评价。
5.实验室检测与验证：在作物转基因育种过程中，需要进行实验室检测与验证，以确保转基因作物的安全性和有效性。
实验室检测包括对转基因作物的生物学特性、分子特征、抗虫性、抗病性等进行检测和分析。
验证则是对转基因作物的遗传稳定性和生产性能进行评估和确认。
6.大田试验与推广：经过实验室检测与验证后，需要进行大田试验，以进一步评估转基因作物的适应性和生产性能。
在大田试验中，需要选择具有代表性的地块进行种植和观察，并对不同环境条件下的表现进行记录和分析。
如果大田试验结果符合预期要求，就可以将转基因作物逐步推广到生产实践中。
7.社会接受度与经济效益：作物转基因育种的社会接受度和经济效益是评估其可行性的重要因素。
农业转基因作物的生产与种植
农业转基因作物的生产与种植随着人类对食品安全和生态环境的日益关注，农业转基因作物的生产和种植已经成为全球性的热点话题。
虽然有关转基因作物的争议颇多，但是无论如何，农业转基因作物在全球粮食安全和农业可持续发展方面都发挥着重要作用。
一、转基因作物概述转基因作物是通过基因工程技术，将一种或多种来源于不同物种的基因插入到目标作物的基因组中，使其获得一个或多个特定的优势或功能。
和传统的杂交育种相比，基因工程技术具有更加精准、快速和准确的优势，能够为作物的生长、产量、抗病性、适应性等方面提供有效的解决方案。
目前，全球种植的主要转基因作物包括玉米、大豆、棉花、油菜籽等，其中玉米为最大的转基因作物。
而在中国，已经通过审批的转基因作物包括玉米、大豆、棉花、番茄、水稻等。
二、农业转基因作物的生产优势1. 提高产量通过转基因技术，可以向作物中导入一些具有提高产量的功能基因，如植物生长素合成基因、花粉管导向基因等。
这些基因可以增加作物的光合作用、促进营养物质的吸收和转运、提高根系的发育和营养吸收效率等，从而提高作物的产量。
2. 抵御灾害转基因作物可以通过导入特定基因来提高其抗病性、逆境适应性等，如玉米花叶病毒抗性基因、棉花转录因子基因等。
由于这些基因具有强大的抗病性和生物防御能力，能够有效地保护作物免受各种病害和灾害的侵害。
3. 提高营养价值通过转基因技术还可以向作物中导入一些具有提高营养价值的功能基因，如丰富维生素含量的基因、提高蛋白质含量的基因等。
这些基因可以使作物更具有营养价值和健康价值，对缓解全球营养不良和营养不良疾病具有积极意义。
三、农业转基因作物的种植现状目前，全球转基因作物的种植面积已经超过2亿公顷，涉及到29个国家和地区。
其中，美国是最大的转基因作物生产和种植国家，其种植面积超过7亿公顷，占全球约40%的转基因作物种植面积。
而在中国，虽然转基因作物审批政策相对严格，但是仍然有不少企业和地区在进行转基因作物的生产和种植。
基因技术在植物育种中的应用
基因技术在植物育种中的应用植物育种一直是农业领域的重要研究领域。
随着人口的增长和食品需求的不断增加，如何提高作物的产量和抗性成为了重要的课题。
基因技术作为现代生物技术的重要组成部分，为植物育种带来了革命性的变革。
通过基因工程技术，科学家们可以精确地编辑和改变作物的基因组，从而达到改良和优化植物特征的目的。
一、基因工程在传统育种中的应用基因工程技术在传统育种中的应用主要包括基因克隆、基因表达、基因转导和基因编辑等方面。
1. 基因克隆：通过基因克隆技术，研究人员可以获取和研究作物中具有特定功能的基因。
例如，通过克隆植物的抗病基因，可以帮助提高作物的抗病性能。
2. 基因表达：利用基因表达技术，研究人员可以将特定的基因转录成具体的蛋白质，从而探索基因的功能，并加深对植物生长、开花和抗性等方面的了解。
3. 基因转导：通过基因转导技术，研究人员可以将特定基因导入到目标植物中，从而实现特定性状的改变。
例如，通过将植物中的耐旱基因转导到其他作物中，可以提高作物的耐旱能力。
4. 基因编辑：基因编辑技术是近年来发展迅猛的一个领域，它可以精确地编辑目标基因组，包括删除、添加或修改特定的基因。
这一技术使得植物育种更加高效和精确。
二、转基因技术在植物育种中的应用转基因技术是基因工程技术在植物育种中的一个重要应用方向。
通过转基因技术，研究人员可以将外源基因导入到目标植物中，从而改变植物的性状和性能。
1. 作物的抗性提高：通过转基因技术，研究人员可以向目标作物中导入具有抗病、抗虫等特性的基因，从而提高作物的抗性。
例如，将一种具有抗虫性的细菌基因导入到作物中，可以使作物对特定虫害具有防御能力。
2. 作物的适应性改善：转基因技术可以改善作物的生长环境适应性，使其更好地适应不同的生态环境。
例如，通过导入一种耐盐基因，可以提高作物在盐碱地区的生长能力。
3. 作物的品质改良：转基因技术可以改变作物的品质特性，使其更好地满足消费者的需求。
第十四章转基因技术与作物育种
学证据； 转化当代需有目的基因控制的表型性状； 有性繁殖作物需有目的基因控制的表型性状
传递给后代的证据。
2、转化体的筛选 抗生素抗性基因：如卡那霉素抗性基因NPTII 除草剂抗性基因：如抗除草剂的bar基因。 3、转化体的鉴定 DNA水平的鉴定：southern杂交； 转录水平的鉴定：northern杂交； 翻译水平的鉴定：western杂交。
解几丁质的作用。病原真菌细胞壁中几丁质 的降解，破坏细胞新物质的沉积，致使病原 体死亡。几丁质酶活性的增强也往往伴随着 β－1，3－葡聚糖酶及其他抗病PR蛋白的形 成，共同发挥植物的防卫作用。
2、耐除草剂基因及其应用
耐除草剂基因工程主要有两种策略：
1）修饰除草剂作用的靶蛋白，使其对除草 剂不敏感或促其过量表达以使植物吸收除草 剂后仍能进行正常代谢；
2）引入酶或酶系统，在除草剂发生作用前
将其降解或解毒。
转基因大豆
(二)转基因育种的程序
目的基因或DNA的获取
基
含有目的基因或者DNA的重组质粒的构建
本
受体材料的选择和再生系统的建立
过 转基因方法的确定和外源基因的转化
程
转化体的筛选和鉴定
转基因植株的育种利用
基因克隆示意图
① ②
③ ④
⑤ ⑥
①从细胞中分 离出DNA
PCR扩增
转基因植株中CryIAc基因的PCR检测
Southern杂交
转基因植株中CryIAc基因的Southern鉴定
Northern杂交
Event
1 234
1
2 3 4 1x 5x
转基因技术在苹果育种中的应用
转基因技术在苹果育种中的应用引言苹果是全球种植面积和产量均位居前列的水果之一，也是人们生活中常见的水果之一。
随着人们对食品安全和营养价值的重视，苹果育种也逐渐引起了人们的关注。
转基因技术作为一种重要的遗传改良手段，被越来越多的科学家应用在苹果育种中。
本文将介绍转基因技术在苹果育种中的应用现状和发展趋势。
转基因技术概述转基因技术是人类在基因工程领域中的一种新技术，它是通过改变或添加生物体中的基因来获取新的性状、提高生产效率或改善生物体的品质。
转基因技术的主要过程包括：基因克隆、基因载体构建、基因注入、基因表达、筛选和鉴定等步骤。
转基因技术在苹果育种中的应用苹果营养成分改良苹果作为人们生活中常见的水果之一，其中富含丰富的营养成分。
转基因技术可用于改良苹果营养成分，比如使得苹果中维生素C的含量更高，同时减少苹果中有害的化学成分含量。
这将有助于提高苹果的营养价值、食品安全度和公共健康度，并促进苹果的市场竞争力。
苹果贮藏期延长苹果在采摘后的几天内，贮藏期较短，而且难以保持质量和营养成分。
转基因技术可以抑制水果老化和腐烂，延长苹果的贮藏期，改善苹果的品质和口感。
这将有助于提高苹果的竞争力和销售价值。
抗病虫害育种苹果是一种容易受到病虫害侵袭的作物，这会给苹果种植者带来很大的经济损失。
转基因技术可以让苹果变得更加抗病虫害，减少农药的使用量，提高生产效率和经济效益。
增强苹果抗逆性苹果在生长过程中遭遇极端天气和环境条件的压力，这会对苹果的生长和发展产生负面影响。
转基因技术可以增强苹果的抗逆性，让苹果能够更好地适应不同的环境条件，保持生长稳定和营养丰富。
转基因技术在苹果育种中的发展趋势目前，转基因技术在苹果育种中的应用仍处于初级阶段。
随着社会科技水平的不断提高和人们对苹果品质、营养价值和食品安全的不断追求，转基因技术在苹果育种中将继续得到广泛应用。
未来，转基因技术在苹果育种中的发展趋势将朝着以下方向发展：更高效、更安全的基因点编辑技术基因点编辑技术是一种新兴的基因工程技术，它可以精准地编辑基因组中的某些基因，从而快速改善作物的性状和品质。
作物育种学：作物转基因育种
16个重大专项
民口9项，军民两用4项 • 核心电子器件、高端通用芯
片及基础软件
• 极大规模集成电路制造技术 及成套工艺
• 新一代宽带无线移动通信
• 高档数控机床与基础制造技 术
• 大型油气田及煤层气开发
• 大型先进压水堆及高温气冷 堆核电站
• 水体污染控制与治理
• 转基因生物新品种培育
• 重大新药创制
PCR analysis of CryIAc in putative transgenic plantlets
Northern杂交
Event
1 234
1
2 3 4 1x 5x
Western杂交或蛋白质分析
表型选择
WT
根尖1cm
根冠
WT
WT
超表达TaWRKY5转基因拟南芥10个株系的根系在总根长、 根总表面积、主根长比野生型有显著或极显著的优势， 根尖表皮细胞明显增多，同时侧根明显增加并且增长。
细胞后整合进植物基因组中并得以表达，从而导致了冠瘿瘤的 发生。进一步研究发现，整合到植物基因组中的T-DNA可以通 过减数分裂稳定地传给植物的后代，Ti质粒的上述特性成为农 杆菌介导法植物遗传转化的重要基础。
植物材料的准备 表达载体的构建 农杆菌转化 沾花法浸染拟南芥植株 Post-dip care
寄生范围广，几乎所有的双子叶植物。
Circular
chromosome
LB
RB
vir
T-DNA
genes
Ti plasmid
~ 120 kbp
Ti
ori
A. tumefaciens
1977年Chilton等在研究农杆菌侵染后形成的植物肿瘤细胞时， 用分子杂交发现在肿瘤细胞中存在着农杆菌Ti质粒的一个片段， 称为T-DNA（Transfer-DNA）。实验表明，T-DNA转移到植物
第十六章转基因技术与作物育种
第十六章转基因技术与作物育种转基因育种：就是根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA 重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，并经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。
与常规育种技术相比，转基因育种在技术上较为复杂，要求也很高，但是具有常规育种所不具备的优势：(1)转基因育种技术体系的建立使可利用的基因资源大大拓宽。
（没有物种局限性）(2)转基因育种技术为培育高产、优质、高抗，适应各种不良环境条件的优良品种提供了崭新的育种途径。
(3)利用转基因育种技术可以对植物的目标性状进行定向变异和定向选择：很强的目的性(4)利用转基因技术可以大大提高选择效率，加快育种进程。
（5）通过转基因的方法，还可将植物作为生物反应器生产药物等生物制品。
第一节作物的转基因技术一、转基因技术的发展现状(一)国际转基因植物研究与现状1.自从20世纪70年代重组DNA技术创建到1983年第一株转基因烟草获得以来，至今已有35个科120种植物转基因获得成功。
（植物）2.先后有30多个国家批准了3000多例田间试验，涉及的植物种类有40多种，2000年已有13个国家种植了商品化的转基因植物。
（国家数量）3.1996年全世界转基因作物种植面积约为280万hm2，1997年增加到1100万hm2，1998年为2780万hm2，1999年增加到3 990万hm2，2000年达到4420万hm2。
（面积增长）4.1996-2000年，转基因作物大部分(85％)种植在发达国家，其中美国种植的面积最大，2000年为3 030万hm2，占全球的68％。
其次为加拿大，2001年为320万hm2。
随着转基因技术的不断完善和普及，发展中国家转基因作物的种植面积也在逐年扩大，所占份额不断增加，从1997年占全球转基因面积的14％，到2000年占到了24％。
其中以阿根廷和中国较多。
5.目前所种植的转基因作物主要为大豆、玉米、棉花和油菜等，其中以转基因大豆的种植面积最大。
生物育种和转基因技术在农业中的应用
生物育种和转基因技术在农业中的应用农业是人类最早的产业之一，也是人类不可或缺的基础产业。
随着人口的增加和生产力的提高，农业生产对于高质量、高效率、低成本的粮食生产提出了更高的要求。
因此，在农业生产中，涉及到了很多的新技术和新方法，其中就包括了生物育种和转基因技术。
它们在今天的农业中扮演着至关重要的角色。
一、生物育种在农业中的应用传统的农业生产中，育种工作主要通过选择、杂交、试验和鉴定等方法来进行。
但是，这种方法需要很长时间，而且效果可能不一定能够达到预期的目标。
随着现代科学技术的发展，生物育种技术得到了快速发展，帮助人们在更短的时间内，培育出更符合市场需求和消费者口味的作物品种。
生物育种技术的主要方向是通过优良品种的筛选、杂交和转化，来使得新品种具有更高的产量、更好的品质和更强的抗病能力。
例如，通过基因重组技术，成功培育出了具有农业价值的抗虫、抗逆性强的转基因马铃薯和转基因大豆等品种。
同时，通过采用基因混合和再组合的方式，研究人员还开发出了一系列的新突变体，如鳞茎颜色、果实大小、芽苗发芽力等等指标来进行筛选，从而获得更具有良好的农业品质和更高的经济价值的作物品种。
另外，未来的农业技术发展，还需要通过基因编辑技术等新方法和手段，来有效改写植物和动物的基因序列，以进一步提高产品的产量和品质。
二、转基因技术在农业中的应用作为一个新型的技术，转基因技术在农业生产中的应用受到了广泛关注。
转基因技术可以使植物和动物产生新的物种，通过基因的重组来实现特定的生物功能，例如产生新的蛋白质、激素和次生代谢物。
在农业生产中，转基因技术可以用来改善作物的耐旱、抗虫性、抗草害性和高产性等生物特性，以及改善动物的肉质、脂肪、生产性状和抗病性等特性。
近年来，国内外的许多研究表明，这种方法已经相对成熟。
例如，转基因田棚拥有优良的产品标准，有助于农民提高收入，同时也有助于保护环境。
此外，转基因技术还能更好地满足市场需求和消费口感，促进农业生产的现代化。
转基因技术及其在植物育种中的应用
转基因技术及其在植物育种中的应用一、概述从70年代重组DNA技术创建，到1983年第一株转基因烟草获得以来，国际上对转基因作物就存在着截然不同的观点：接受？抵制？随着技术日趋成熟，转基因作物由实验室进人大田中试，不少作物已向商品化发展。
与此同时，转基因作物的生态风险，可能带来的环境问题、转基因产品作为食品对人体健康问题、产品贴标签问题、运输问题、国际贸易问题、知识产权问题等已引起世界性的所谓“生物安全”的论战。
转基因技术实际上已由学术观点分歧，发展到知识产权问题、环境问题、经济问题甚至政治问题二、什么是转基因技术转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术（Transgene technology）。
又名"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"。
三、几种常用的植物转基因方法遗传转化的方法按其是否需要通过组织培养、再生植株可分成两大类，第一类需要通过组织培养再生植株，常用的方法有农杆菌介导转化法、基因枪法；另一类方法不需要通过组织培养，目前比较成熟的主要有花粉管通道法，花粉管通道法是中国科学家提出的。
1．农杆菌介导转化法农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。
根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。
因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。
人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。
农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中，自从技术瓶颈被打破之后，农杆菌介导转化在单子叶植物中也得到了广泛应用，其中水稻已经被当作模式植物进行研究。
作物育种学：作物转基因育种
Insect resistant cotton – Bt toxin kills the cotton boll worm • transgene = Bt protein
Insect resistant corn – Bt toxin kills the European corn borer • transgene = Bt protein
育种方法和途径
• 选择育种 • 杂交育种 • 回交育种 • 诱变育种 • 远缘杂交 • 倍性育种 • 杂种优势利用 • 群体改良
• 细胞工程育种
• 作物转基因育种
• 分子标记辅助选择育 种
作物转基因育种
转基因育种的定义
• 利用现代植物基因工程技术将某些与作物高 产、优质和抗逆性状相关的基因导入受体作 物中以培育出具有特定优良性状的新品种。
农杆菌介导的遗传转化
基因轉殖 (Transgenic)
農桿菌 植物細胞 再生
Your World, Biotechnology and you
Agrobacterium tumefaciens: a natural tool for plant transformation
人们很早就发现双子叶植物常发生一种冠瘿瘤病， 该病在法国、东欧和意大利的葡萄和果树上曾大面积发 生。 1907年 Smith和Townsent等 首先发现这种冠瘿瘤 病是由根癌农杆菌 引发的。
本
受体材料的选择和再生系统的建立
流 转基因方法的确定和外源基因的转化
程
转化体的筛选和鉴定
转基因植物的育种利用
目的基因的克隆
Extract DNA
Isolate gene
外源基因的转化
1.载体介导转移系统
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转基因技术与玉米抗玉米螟育种
一、转基因育种概况
1、我国转基因作物研究与利用概况：
我国是世界上第一个商品化种植转基因作物的国家。
自行培育的双价转基因烟草的抗病虫性达到60％，产量比对照增加15％，产值增加20％，1992年每亩增收200元，遗憾的是由于市场的原因现已不推广。
中国农科院生物工程中心开发的Bt棉对棉铃虫有显著的抗性。
与对照相比减少农药用量80％，使棉花产量和品质大大提高，Bt转基因棉种深受棉农的欢迎。
2、世界转基因作物研究与利用概况：
先后有30多个国家批准了3000多例田间试验，涉及的植物种类有40多种。
2000年有13个国家种植商品化转基因植物。
2004年有17个国家种植商品化转基因植物。
2004年3月英国批准大面积种植转基因，但要求非常严格。
美国（59%），阿根廷（20%），加拿大（6%）中国（5%），欧洲很少（2004）。
2005年德国通过法案，严格限制（包括实验室研究）。
3、世界对转基因的评论：
直至今天，转基因作物的安全性在全球范围内引起了激烈的争论。
某个基因可以来自任何一种生命体：细菌、病毒、昆虫……人们可以给某种作物注入一种靠杂交方式根本无法获得的特性，这是人类9000年作物栽培史上的一场空前革命。
目前，转基因食品的安全性还没有科学的定论, 但国际权威机构都一致认定，目前被批准上市的转基因食品是安全的。
支持者认为：至今还没有发现有科学文献表明食用这些食物对人体健康产生负面作用，不管转的是什么基因，是从什么生物身上来的，它的化学成分也和别的基因没有什么两样，都是由核酸组成的。
这个基因同样要被消化、降解成小分子，才能被人体细胞吸收。
所以这个外源基因是不会被人体细胞直接吸收、利用。
反对者则认为：转基因作物具有极大的潜在危险，可能会对人类健康和人类生存环境造成威胁。
最早商业化种植的几大类转基因作物已经威胁到生物多样性，诱发害虫和野草的抗性问题，诱发自然生物种群的改变，食物链的破坏在欧洲，转基因作物被一些媒体称之为“恶魔食品”。
4、作物转基因育种：
就是根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，并经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。
5、与常规育种技术相比，转基因育种具备的优势：
1.拓宽可利用的基因资源；
2. 可以大大提高选择效率，加快育种进程。
3.培育高产、优质、高抗优良品种提供了崭新的育种途径；
4.可以对植物的目标性状进行定向变异和定向选择；
6、转基因作物种类：
主要为大豆、玉米、棉花和油菜等，以转基因大豆面积最大。
7、转基因植物的类型：
抗虫转基因植物：抗虫棉
抗病转基因植物：抗病毒转基因烟草
抗逆转基因植物：抗旱、抗盐碱
抗除草剂转基因植物：抗除草剂转基因玉米、大豆、棉花、油菜
转基因药品植物：生产霍乱疫苗的胡萝卜
二、转基因育种的程序
1、目的基因的获得：
根据获得基因的途径主要可以分为两大类：
（1）根据基因表达的产物—蛋白进行基因克隆：分离蛋白质、明确氨基酸序列、推导核苷酸序列、人工合成，根据基因表达的产物—蛋白进行基因克隆，利用这种方法人类首次人工合成了胰岛素基因。
（2）从基因组DNA或mRNA序列克隆基因：随着分子生物学技术的发展，PCR 技术在基因工程的广泛应用，使得生物基因的生产和扩增得到极大的便利。
2、目的基因重组质粒的构建：
要对外源基因转移到受体植株还需要对目的基因进行体外重组，质粒的重组步骤包括：从原核植物中获取目的基因的载体并进行体外重组。
质粒重组的基本步骤包括：从原核生物中获得目的基因的载体并进行改造，利用限制性内切酶将载体切开，并用连接酶把目的基因连接到载体上，获得DNA重组体。
3、受体材料的选择：
能否建立稳定、高效、易于再生的受体系统是植物转基因的技术的关键。
良好的转基因受体系统应满足：高效稳定的再生系统;较高的稳定遗传性;稳定的外植体来源；对筛选剂敏感。
常用的受体材料有以下几大类型:
（1）.愈伤组织再生系统
外植体材料经过脱分化培养诱导形成愈伤组织，转化（带有目的基因质粒的农杆菌侵染），分化培养获得再生植株。
（2）.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。
（3）.胚状体再生系统
是指具有胚胎性质的个体
（4）.生殖细胞受体系统
以生殖细胞如花粉粒、卵细胞等受体细胞进行外源基因转化的系统。
4、转基因方法的确定：
概括起来说主要有两类：
第一类是以载体为媒介的遗传转化：将外源基因重组进入适合的载体系统，通过载体将携带的外源基因导入植物细胞，整合在核染色体组中并随核染色体复制和表达。
农杆菌Ti质粒介导法是迄今为止植物基因工程中应用最多、机理最清楚、最理想的载体转移方法。
主要包括：叶盘法、真空渗入法。
第二类是外源目的DNA的直接转化：外源目的DNA的直接转化：不需要借助载体介导直接利用理化因素进行外源遗传物质的转移的方法。
主要包括化学刺激法、基因枪轰击法。
5、转化体的筛选和鉴定：
转化体的筛选:外源目的基因转化频率低，目的基因已被整合到核基因组并表达转化细胞更少，使用特异性选择标记基因（selectable marker genes）进行标记，有效地选择出真正转化细胞。
常用选择标记基因：抗生素抗性基因、除草剂抗性基因
转化体的鉴定:通过筛选得到的再生植株初步证明标记基因整合进入受体细胞。
至于目的基因是否整合到受体核基因组、是否表达，还必须对抗性植株进一步检测。
6、转化体的安全性评价和育种利用：
根据有关转基因产品的管理规定、在可控制的条件下进行安全性评价和大田育种利用研究。
通过转基因方法往往难以直接获得理想的品种（系）原因：外源基因失活、纯合致死、花粉致死、其它性状变化等。
因此获得转化体后，应结合杂交、回交、自交等常规转育手段，最终选育综合性状优良的转基因品种。
三、转基因玉米抗玉米螟培育过程
玉米螟危害玉米植株地上的各个部位，使受害部分丧失功能，降低籽粒产量影响玉米产量和品质最重要的害虫，转Bt基因抗虫玉米为控制玉米螟提供了新的途径。
Ｂt玉米的培育:
1、Bt基因的获得：苏云金芽胞杆菌可以分泌一种毒蛋白，对鳞翅目鞘翅目昆虫有很强的杀伤作用，BT基因即是苏云金芽胞杆菌基因，因其杀虫效果好、安全、高效等优点而成为应用最为广泛的杀虫微生物，对提取的bt基因进行PCR扩增。
2、Bt基因重组质粒的构建：从原核生物中获得目的基因的载体并进行改造。
利用限制性内切酶、连接酶把bt基因连接到载体上，获得DNA重组体。
3、受体材料的选择：选择具有优良、高产，能稳定遗传、易于再生的玉米受体材料。
对受体材料进行组织培养，选择愈伤组织再生系统作为受体。
4、转基因方法的确定：将重组DNA导入到受体细胞，同时用农杆菌TI
感染受体，并培养农杆菌能将BT基因整合到玉米核DNA中，再进行培养成植株。
5、转化体的筛选和鉴定：设计田间试验，对植株进行抗性试验，人工放置玉米螟，并观察玉米植株的长势情况；还可以从DNA水平上的鉴定，采用特异性PCR检测。
6、BT玉米的利用：可以进一步的结合杂交、回交、自交等常规转育手段培育优良转基因品种。