遗传学课件第7讲：植物转基因育种
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《植物转基因技术》课件
转基因技术的未来发展方向和前景
研究方向
未来应加强转基因技术在提高作物抗逆性、 品质改良和功能食品研发等方面的研究，以 满足人类不断增长的需求。同时，应关注新 兴技术的应用，如基因编辑技术，以推动转 基因技术的创新发展。
应用前景
随着转基因技术的不断进步和应用领域的拓 展，未来转基因作物有望在保障粮食安全、 提高农业生产效率和改善生态环境等方面发 挥重要作用。同时，随着人们对转基因技术 认识的深入和法规体系的完善，转基因技术 的应用前景将更加广阔。
鉴定
对筛选出的阳性细胞或植 株进行遗传和表达分析， 以确定目的基因是否成功 导入并稳定遗传。
鉴定方法
包括分子生物学技术、免 疫学技术、生物化学技术 等。
转基因植物的遗传稳定性与安全性
01
02
03
04
遗传稳定性
转基因植物在繁殖过程中，目 的基因能够稳定遗传并表达的
能力。
安全性
转基因植物对人类健康、生态 环境和农业生产的潜在影响。
目的基因的验证
对获取的目的基因进行测序和功能验证，确保其正确性和可用性。
基因克隆与载体构建
基因克隆
采用限制性内切酶和连接酶等技 术，将目的基因克隆到载体上。
载体的选择
根据目的基因的特点和需求，选 择适合的载体，如质粒、病毒载
体等。
载体构建
将目的基因与载体进行重组，形 成重组质粒或重组病毒载体。
转化体的筛选与鉴定
转基因技术的法规和监管问题
法规制定
各国政府需制定完善的法规和监管体系 ，规范转基因技术的研发和应用，确保 其安全可靠。同时，需要加强国际合作 ，共同制定国际统一的转基因技术标准 。
VS
监管执行
转基因育种技术优秀课件
11
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。
优点：外植体来源广，繁殖快，易接受外源基因， 转化效率高。 缺点：遗传稳定性差、嵌合体，因此需要连续的再生系统
12
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。
转基因育种技术优秀课件
第一节 转基因育种的概念
一、植物遗传转化（植物基因工程）
以植物为对象，采用重组DNA 技术将外源目的基因导入受体植物基因 组，最后获得外源目的基因正确表达和稳 定遗传的新植物类型。
核心技术是重组DNA技术
重组DNA（recombinant DNA）：是指人工创造的自然界
中不存在的DNA分子。主要指利用不同生物来源的DNA分子拼
以病毒载体和质粒载体介导的遗传转化比较多。
五、Ti质
粒 有一种土壤细菌,称为农 杆菌，它能诱导植物伤口形成冠瘿瘤， 细菌的致瘤能力来源于细菌内的一个 额外染色体即质粒(plasmid)，称Ti质 粒。
优点：生殖细胞不仅具有全能性，而且接受外源遗传 物质的能力强，导入外源基因成功率高，更易 获得转基因植株。又因生殖细胞是单细胞，转 化的基因五显隐性影响，外源目的基因充分表 达。因此利用生殖细胞作为转基因受体与单倍 体育种技术相结合，可简化和缩短育种纯化过 程。
缺点：获得单细胞只能在开花期，常受到季节及生长 条件的限制。
色体组中，并再
良好的植物基因转化受体系统应满足如下条件： 1、必须具有脱分化和再生能力，能够形成新的植物体。高
效稳定的再生能力； 2、受体材料要有较高的遗传稳定性； 3、外植体来源方便，如胚和其它器官等； 4、对筛选剂敏感； 5、能够接受外源基因，并通过基因重组或其它途径使外源
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。
优点：外植体来源广，繁殖快，易接受外源基因， 转化效率高。 缺点：遗传稳定性差、嵌合体，因此需要连续的再生系统
12
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。
转基因育种技术优秀课件
第一节 转基因育种的概念
一、植物遗传转化（植物基因工程）
以植物为对象，采用重组DNA 技术将外源目的基因导入受体植物基因 组，最后获得外源目的基因正确表达和稳 定遗传的新植物类型。
核心技术是重组DNA技术
重组DNA（recombinant DNA）：是指人工创造的自然界
中不存在的DNA分子。主要指利用不同生物来源的DNA分子拼
以病毒载体和质粒载体介导的遗传转化比较多。
五、Ti质
粒 有一种土壤细菌,称为农 杆菌，它能诱导植物伤口形成冠瘿瘤， 细菌的致瘤能力来源于细菌内的一个 额外染色体即质粒(plasmid)，称Ti质 粒。
优点：生殖细胞不仅具有全能性，而且接受外源遗传 物质的能力强，导入外源基因成功率高，更易 获得转基因植株。又因生殖细胞是单细胞，转 化的基因五显隐性影响，外源目的基因充分表 达。因此利用生殖细胞作为转基因受体与单倍 体育种技术相结合，可简化和缩短育种纯化过 程。
缺点：获得单细胞只能在开花期，常受到季节及生长 条件的限制。
色体组中，并再
良好的植物基因转化受体系统应满足如下条件： 1、必须具有脱分化和再生能力，能够形成新的植物体。高
效稳定的再生能力； 2、受体材料要有较高的遗传稳定性； 3、外植体来源方便，如胚和其它器官等； 4、对筛选剂敏感； 5、能够接受外源基因，并通过基因重组或其它途径使外源
基因工程转基因植物PPT课件
Ti Plasmid
T-DNA region
auxin
Left border
Right border
vir genes ori
已知农杆菌 附着到植物 细胞后，只 留在细胞间 隙中。TDNA首先在 细菌中被加 工、剪切、 复制，然后 转入植物细 胞。
（2） Ti质粒的功能区域
※ T-DNA区（transferred-DNA regions）： 农 杆 菌 侵 染 植 物 细 胞 时 ， 从 Ti 质 粒 上 切 割 下 来 转 移 到 植 物 细 胞 的 一 段 DNA，称为转移DNA。该DNA片段上的基因与肿瘤的形成有关。
农杆菌介导法
1）农杆菌
农杆菌包括根癌农 杆菌（Ti质粒）和发根 农杆菌（Ri质粒），质 粒中含有一段可移动的 DNA称为T-DNA，可作 为外源DNA的载体。
农杆菌: 广泛用于植物基因工程。 包含Ti质粒:【肿瘤诱导质粒（细菌 质粒）】；
T-DNA: (Transferred-DNA), 可以转 移进入植物基因组.
优点：外植体来源广，繁殖快，易接受外源基因， 转 化效率高。
缺点：遗传稳定性差、嵌合体 因此需要连续的再生系统
1.1 受体
1.1.3 直接分化再生
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。
1.1 受体
受体 是指用于接受外源DNA的转化材料。 良好的植物基因转化受体系统应满足如下条件： 1) 高效稳定的再生能力； 2) 受体材料要有较高的遗传稳定性； 3) 外植体来源方便，如胚和其它器官等； 4) 对筛选剂敏感； 5) 转化率高 常用的受体材料有以下几大类型:
转基因技术——动植物转基因方法ppt(共22张PPT)
【DAWN_ZX】
•优点:不依赖组织培养人工再生植株，技术简单，
不需要装备精良的实验室，常规育种工作者易于掌握
。
转基因
技术
【DAWN_ZX】
动物转基因方法
原核显微注射法 胚胎干细胞介导法
逆转录病毒载体法 精子介导的基因转移
核移植转基因法
体细胞核移植法
线粒体介导法
转基因
技术
【DAWN_ZX】
动物转基因方法
原核显微注射法（最常用）
【启动子】是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因
转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。 【终止子】也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。
【DAWN_ZX】
转基因技术的步骤
STEP3：将目的基因导入受体细胞
（1）导入植物细胞一般用农杆菌转化法，也可 用基因枪法或花粉管通道法。 （2）导入动物细胞一般用显微注射法。 （3）导入微生物细胞一般用感受态细胞吸收DNA 分子的方法。
转基因
技术
【DAWN_ZX】
转基因技术的步骤
STEP4：目的基因的检测和表达
1.检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因
。
方法：采用DNA分子杂交技术。 2.检测目的基因是否转录出了mRNA。
方法：采用用标记的目的基因作探针与 mRNA杂交。 3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质。
方法：从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行 抗原－抗体杂交。 4. 进行个体生物学水平的鉴定。
•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。 •近年来，农杆菌介导转化在一些单子叶植物（尤其是水稻）中得到了广 泛应用。
转基因动植物ppt课件
PB因子(PB element)属于真核生物的第二类转座子，“PB” 是“piggy back(卡车拖车)”的缩写。其来源于粉纹夜蛾 (Trichoplusia)，是一个自主因子，长2.5kb，两端有长为13 bp短的反向重复序列（IR），另外还存在不对称地分布的 内部反向重复序列(19bp)，中央区有一个长2.1kb可读框， 编码转座酶。
13
三、可介导转化的其他真核转座因子
（一）、水手因子(mariner element) 水手因子是由H.M.Robertson于1993年从果蝇中鉴别出 的转座因子，并发现存在于多种昆虫中。 水手因子末端为28 bp的反向重复序列。中间是编码含 有345aa的转座酶。
14
（二）、睡美人（Sleeping Beauty，SB）
其他两种转基因模型生物是线虫（C. elegans） 和小型热带鱼类—斑马鱼(Danio rerio)。
3
第一节 果蝇发育的分子生物学
分子克隆技术一开始一些遗传学者就制备了一系 列果蝇的突变品系，他们利用这些突变体在果蝇 基因组中对特定基因进行物理定位。先用RNA印 迹来研究基因表达，并用原位分子杂交来进行定 位。直到将克隆DNA插入到果蝇的生殖细胞中人 们才能开始了解发育过程是怎样控制的。
第七章 转基因动植物
转基因(transgenic)动植物就是用基因工程的方法 将人们需要的外源目的基因导入动、植物体内， 整合到动、植物的染色体上，与内源基因在一起， 随细胞的分裂而复制，在生物体内得到表达，并 能稳定地遗传。 整合到动植物基因组上的外来结构基因称为转基 因(transgene)，由转基因的蛋白质称为转基因产 物，通过转基因产物影响动物性状。
5
(a) 基 因 调 节 区
CAAT SP1 AP1
13
三、可介导转化的其他真核转座因子
（一）、水手因子(mariner element) 水手因子是由H.M.Robertson于1993年从果蝇中鉴别出 的转座因子，并发现存在于多种昆虫中。 水手因子末端为28 bp的反向重复序列。中间是编码含 有345aa的转座酶。
14
（二）、睡美人（Sleeping Beauty，SB）
其他两种转基因模型生物是线虫（C. elegans） 和小型热带鱼类—斑马鱼(Danio rerio)。
3
第一节 果蝇发育的分子生物学
分子克隆技术一开始一些遗传学者就制备了一系 列果蝇的突变品系，他们利用这些突变体在果蝇 基因组中对特定基因进行物理定位。先用RNA印 迹来研究基因表达，并用原位分子杂交来进行定 位。直到将克隆DNA插入到果蝇的生殖细胞中人 们才能开始了解发育过程是怎样控制的。
第七章 转基因动植物
转基因(transgenic)动植物就是用基因工程的方法 将人们需要的外源目的基因导入动、植物体内， 整合到动、植物的染色体上，与内源基因在一起， 随细胞的分裂而复制，在生物体内得到表达，并 能稳定地遗传。 整合到动植物基因组上的外来结构基因称为转基 因(transgene)，由转基因的蛋白质称为转基因产 物，通过转基因产物影响动物性状。
5
(a) 基 因 调 节 区
CAAT SP1 AP1
植物细胞转基因技术幻灯片PPT
基因枪法最早是由美国康 奈尔大学的Sanford最先提出 的。它通过高速飞行的金属颗 粒将包被其外的目的基因直接 导入到受体细胞内，最后整合 到植物基因组并得以表达从而 实现基因转化的方法。1992 年，世界首例转基因小鼠就是 通过该法获得的。
吸附
装入
DNA 1.2m钨弹头 特制手枪
射击植物
优点： 抑制了受体材料的限制，不必制备原生质体。 实验操作简单易行，适合于大多数细胞或组织，具有相当广泛的应用范围，已经成为植物细胞转化最有效方法之一。 缺点： 进去的DNA片段整合效率极低，遗传稳定性差，拷贝数多，不易获得再生植株。
固
➢ 定在琼脂或低熔点的琼脂糖上,或用聚赖氨酸处
理
➢ 使原生质体附着在玻璃平板上,也可以通过一固
着的毛细管将原生质体吸着在管口,再进展操作。
优点：
转化率高，特别是在没有适宜的DNA载体系统时 更有价值
对转移物质没有限制，可选择受体细胞的核的接 受位点
受体不用特殊的选择系统
可以控制转移的量和转移物的浓度
DNA直接导入法最大的优点是无需选择宿主, 可以导入生物细胞；缺点是嵌合基因整合进宿主染 色体的频率低。该方法可以分为化学物质诱导法、 电穿孔法、脂质体法、显微注射法、基因枪法、离 子束介导法和花粉管通道法。
➢基因枪法 ➢电击法 ➢花粉管通道法 ➢化学物质诱导法 ➢显微注射法 ➢脂质体法
1.基因枪法
利用此方法获得水稻、烟草、甘蓝、小麦等植物的 转基因植株。
4.化学物质诱导法
➢化学物质诱导法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。 常用的转化细胞的化学物质有PEG(聚乙二醇)、 PLO(多聚鸟氨酸)、 PVA(聚乙烯醇)等,其中PEG
吸附
装入
DNA 1.2m钨弹头 特制手枪
射击植物
优点： 抑制了受体材料的限制，不必制备原生质体。 实验操作简单易行，适合于大多数细胞或组织，具有相当广泛的应用范围，已经成为植物细胞转化最有效方法之一。 缺点： 进去的DNA片段整合效率极低，遗传稳定性差，拷贝数多，不易获得再生植株。
固
➢ 定在琼脂或低熔点的琼脂糖上,或用聚赖氨酸处
理
➢ 使原生质体附着在玻璃平板上,也可以通过一固
着的毛细管将原生质体吸着在管口,再进展操作。
优点：
转化率高，特别是在没有适宜的DNA载体系统时 更有价值
对转移物质没有限制，可选择受体细胞的核的接 受位点
受体不用特殊的选择系统
可以控制转移的量和转移物的浓度
DNA直接导入法最大的优点是无需选择宿主, 可以导入生物细胞；缺点是嵌合基因整合进宿主染 色体的频率低。该方法可以分为化学物质诱导法、 电穿孔法、脂质体法、显微注射法、基因枪法、离 子束介导法和花粉管通道法。
➢基因枪法 ➢电击法 ➢花粉管通道法 ➢化学物质诱导法 ➢显微注射法 ➢脂质体法
1.基因枪法
利用此方法获得水稻、烟草、甘蓝、小麦等植物的 转基因植株。
4.化学物质诱导法
➢化学物质诱导法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。 常用的转化细胞的化学物质有PEG(聚乙二醇)、 PLO(多聚鸟氨酸)、 PVA(聚乙烯醇)等,其中PEG
《植物转基因技术》PPT课件
其中以T-DNA区和毒性区（vir-region）在 植物转化中最为重要。
T-DNA区：能够转移整合入植物受体基因组， 并能在植物细胞中表达，从而导致 冠瘿瘤发生。
Vir区：由多个毒性基因组成， 其编码蛋白对 T-DNA的转移和整合 必不可少。
1.Ti质粒上的T-DNA：
仅存在于被感染植物细胞的细胞核中，整 合到植物基因组中 ，T-DNA以单拷贝或多拷贝 形式插入植物基因组中,插入的位点也各不相同。
实例 小麦的基因枪转化
3、幼胚的高渗预培养： 4、微弹的制备与基因枪的轰击（无菌）： 5、抗PPT愈伤组织的选择：白色生长快的为
外源质粒转化的愈伤（见图）。 6、抗PPT再生植株的获得：（见图）
实例 小麦的基因枪转化
7、抗PPT转化植株的耐盐性：
含盐0.7％NaCl条件下转化植株表现较强的耐盐性。
转化后的gus的瞬间表达转化后3周产生的抗性愈伤组织抗性愈伤的gus反应再生的转化植株转化植株叶片的gus表达抗性植株后代的抗性检测自1983年人类首次获得转基因植物后已有大量的抗病抗逆及品质改良的转基因植物获得成功在农业生产上已经发挥了重要的作用
《植物转基因技术》PPT 课件
植物转基因技术： 又称基因重组技术或DNA重组，
二）、转化载体系统：
Ti质粒载体系统一般分为两类： 一类叫共整合载体系统； 一类叫双元载体系统。
（一）、共整合载体质粒：
1.pGV3850 系 统 :
这是第一个非致癌的 Ti质粒衍生载体,来自 胭脂碱型质粒 pTiC58Trac, 包 括 25bp末端序列和胭脂 碱合成酶基因,T-DNA 上的其它基因则为 pBR322 序 列 取 代 。
5. 植物叶绿体基因工程
进行叶绿体遗传转化研究，建立了烟草叶绿体遗传 转化体系。并将一些基因转入烟草叶绿体。
T-DNA区：能够转移整合入植物受体基因组， 并能在植物细胞中表达，从而导致 冠瘿瘤发生。
Vir区：由多个毒性基因组成， 其编码蛋白对 T-DNA的转移和整合 必不可少。
1.Ti质粒上的T-DNA：
仅存在于被感染植物细胞的细胞核中，整 合到植物基因组中 ，T-DNA以单拷贝或多拷贝 形式插入植物基因组中,插入的位点也各不相同。
实例 小麦的基因枪转化
3、幼胚的高渗预培养： 4、微弹的制备与基因枪的轰击（无菌）： 5、抗PPT愈伤组织的选择：白色生长快的为
外源质粒转化的愈伤（见图）。 6、抗PPT再生植株的获得：（见图）
实例 小麦的基因枪转化
7、抗PPT转化植株的耐盐性：
含盐0.7％NaCl条件下转化植株表现较强的耐盐性。
转化后的gus的瞬间表达转化后3周产生的抗性愈伤组织抗性愈伤的gus反应再生的转化植株转化植株叶片的gus表达抗性植株后代的抗性检测自1983年人类首次获得转基因植物后已有大量的抗病抗逆及品质改良的转基因植物获得成功在农业生产上已经发挥了重要的作用
《植物转基因技术》PPT 课件
植物转基因技术： 又称基因重组技术或DNA重组，
二）、转化载体系统：
Ti质粒载体系统一般分为两类： 一类叫共整合载体系统； 一类叫双元载体系统。
（一）、共整合载体质粒：
1.pGV3850 系 统 :
这是第一个非致癌的 Ti质粒衍生载体,来自 胭脂碱型质粒 pTiC58Trac, 包 括 25bp末端序列和胭脂 碱合成酶基因,T-DNA 上的其它基因则为 pBR322 序 列 取 代 。
5. 植物叶绿体基因工程
进行叶绿体遗传转化研究，建立了烟草叶绿体遗传 转化体系。并将一些基因转入烟草叶绿体。
遗传学课件第7讲：植物转基因育种
事实上，至今没有任何证据或相关报道证明转基因 大米有害。
1992年中国首先在大田种植转基因抗病毒烟草，揭开了全球转 基因作物商业化的序幕。
至2012年，我国已研发获得重要性状基因300多个，其中46个具 有自主知识产权。
至2012年，我国已发放7种转基因作物的安全证书：耐储藏番茄、 抗虫棉、改变花色矮牵牛、抗病辣椒、抗病番木瓜、抗虫水稻、 转植酸酶玉米（降解饲料中的植酸磷、释放可被动物利用的无机磷 、提
常用植物基因转化方法比较
评价项目
受体材料 宿主范围 组培条件
农杆菌法 PEG法
完整细胞 有 简单
原生质体 无
复杂
植物基因转化的方法
电击法
微针注射 法
基因枪法 花粉管通道法
原生质体
原生质体 完整细胞
卵细胞
无
无
无
有性繁殖植物
复杂
复杂
简单
无
转化率
较高
较低
较低
较高
较高
较低
嵌合体比例
有
无
无
无
多
无
操作复杂性
简单
按其发生的阶段可分为 转录沉默和转录后沉默。 转基因沉默机理包括DNA 甲基化、多拷贝整合、
位置效应、后成修饰作用等。
提高外源基因表达水平的策略
强启动子的选择和改造； 利用增强子序列； 利用真 核基因的调控序列； 利用定位信号提高外源基因表达产物的含量； 叶绿体转化（基因拷贝数多）
（二）外源基因的检测
5.电击法（electroporation）
又称电穿孔法，利用高压电脉 冲作用使细胞膜上形成可逆性 的瞬间通道，从而使外源DNA分 子进入细胞的转化方法。
6.显微注射法（Microinjection）
1992年中国首先在大田种植转基因抗病毒烟草，揭开了全球转 基因作物商业化的序幕。
至2012年，我国已研发获得重要性状基因300多个，其中46个具 有自主知识产权。
至2012年，我国已发放7种转基因作物的安全证书：耐储藏番茄、 抗虫棉、改变花色矮牵牛、抗病辣椒、抗病番木瓜、抗虫水稻、 转植酸酶玉米（降解饲料中的植酸磷、释放可被动物利用的无机磷 、提
常用植物基因转化方法比较
评价项目
受体材料 宿主范围 组培条件
农杆菌法 PEG法
完整细胞 有 简单
原生质体 无
复杂
植物基因转化的方法
电击法
微针注射 法
基因枪法 花粉管通道法
原生质体
原生质体 完整细胞
卵细胞
无
无
无
有性繁殖植物
复杂
复杂
简单
无
转化率
较高
较低
较低
较高
较高
较低
嵌合体比例
有
无
无
无
多
无
操作复杂性
简单
按其发生的阶段可分为 转录沉默和转录后沉默。 转基因沉默机理包括DNA 甲基化、多拷贝整合、
位置效应、后成修饰作用等。
提高外源基因表达水平的策略
强启动子的选择和改造； 利用增强子序列； 利用真 核基因的调控序列； 利用定位信号提高外源基因表达产物的含量； 叶绿体转化（基因拷贝数多）
（二）外源基因的检测
5.电击法（electroporation）
又称电穿孔法，利用高压电脉 冲作用使细胞膜上形成可逆性 的瞬间通道，从而使外源DNA分 子进入细胞的转化方法。
6.显微注射法（Microinjection）
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
第6页/共56页
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
第7页/共56页
（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
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。
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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
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。
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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。
第5页/共56页
第6页/共56页
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
第7页/共56页
（一）根癌农杆菌介导法的分子机制
植物转基因育种技术54页PPT
植物转基因育种技术
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
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41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
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7.浸渍法：将叶片、胚、胚珠、子房、花粉粒、幼穗、
悬浮细胞甚至幼苗等直接浸泡在外源DNA溶液中，利用渗透 作用把外源基因导入受体细胞并得到整合与表达的一种转化 方式。 基本原理：利用植物细胞自身的物质运转系统，将外源DNA 直接导入受体细胞。外源DNA分子进入细胞的途径： ① 细 胞间隙和胞间连丝途径；② 细胞的内吞作用； ③ 细胞膜 的透性
已大面积推广应用的转基因作物主要包括： 大豆(≈3/4)、棉花(≈4/5) 油菜(≈1/4)、玉米(≈1/3)
（五）转基因育种涉及的主要目标性状
抗（耐）除草剂 抗虫 抗（耐）病：细菌、真菌、病毒、线虫等病害 抗（耐）非生物胁迫：干旱、水涝、盐碱、极端气温、瘠
薄土壤 提高品质：蛋白、脂肪酸、淀粉、油脂、维生素等的组成
第7讲:植物转基因育种
（三）转基因育种的程序
基因分离 载体的构建
体外重组
农杆菌介导， 基因枪轰击,等
转化
转化体 筛选
结合常规育种 转基因品系
遗传稳定性评价表 达及表型鉴定
市场开发
安全性评价
区域试验、品种审定
转基因品种
（四）转基因育种涉及的植物
自1983年报道第一例转基因烟草以来，至今已有200 多种植物转基因成功。
及含量，耐储藏性、休眠特性、花色，等 提高产量：高光效、农艺性状、经济性状 雄性不育
（六）全球转基因植物育种进展
全球转基因作物交易额：2005年达60亿美元； 2010年达200亿美元。
截止2010年，先后有59个国家通过了964项安 全管理认证，涉及的植物种类有24种；29个国 家种植商品化转基因植物；1540万农民种植转 基因作物。
按其发生的阶段可分为 转录沉默和转录后沉默。 转基因沉默机理包括DNA 甲基化、多拷贝整合、
位置效应、后成修饰作用等。
提高外源基因表达水平的策略
强启动子的选择和改造； 利用增强子序列； 利用真 核基因的调控序列； 利用定位信号提高外源基因表达产物的含量； 叶绿体转化（基因拷贝数多）
高饲料利用效率，同时减少动物粪便中磷的排放）
我国成为世界六大种植转基因作物的国家之一，主要是转基因 抗虫棉。 2010年我国转基因棉花种植面积为349万公顷，占总 种植面积七成以上。
二、植物转化的受体系统及转化方法
（一）受体系统： 指用于转化的外植体通过组织培 养途径或其他非组织培养方法，产生高效稳定繁殖 的无性系，并能接受外源DNA整合、对抗生素等选择 敏感的再生体系。
操作方法:
（1）柱头切除法； （2）花粉粒吸入法； （3）柱头涂抹法
4.聚乙二醇法：（polyethylene glycol, PEG）
利用PEG使细胞膜之间或使DNA与膜形成分子桥，促 使相互间接触和粘连，并可通过改变细胞膜表面的电 荷，引起细胞膜透性变化，从而促进外源大分子进入 原生质体，然后恢复膜透性，进行培养分化。
ห้องสมุดไป่ตู้
受体材料的轰击
3.花粉管通道法：(pollen-tube pathway)
利用植物受精过程中形成的花粉管通道将外源DNA导入植 物的技术，为我国学者周光宇创立，1983年成功用此法将 外源DNA导入棉花中。
基本原理：授粉后外源DNA能沿着花粉管渗入，经过珠心
通道进入胚囊，转化尚不具备正常细胞壁的卵、合子或早 期胚胎细胞。
（二）转化方法
1.农杆菌介导法(Agrobacterium-mediated transformation method)
载体制备 工程菌制备 感受态制备
共培养
鉴定 炼苗移栽 分化成苗 转化子筛选 洗涤农杆菌
农杆菌介导法程序
2.基因枪法：（gene gun，microprojectile bombardment）
5.电击法（electroporation）
又称电穿孔法，利用高压电脉 冲作用使细胞膜上形成可逆性 的瞬间通道，从而使外源DNA分 子进入细胞的转化方法。
6.显微注射法（Microinjection）
利用显微注射仪将外源DNA直接注入 受体细胞（如原生质体），并使其 成活、增殖而发育成为转基因个体。
简单
复杂
复杂
复杂
简单
设备要求
便宜
便宜
昂贵
昂贵
昂贵
便宜
转化工效
高
低
低
低
高
低
单子叶植物应用
少
可行
可行
可行
广泛
广泛
三、外源基因的表达、检测与遗传特性
转基因植物外源基因的表达及其调控 外源基因的检测 转基因植物的遗传特性
（一）转基因植物外源基因的表达及其调控
转基因沉默现象： 外源目的基因在转化植株内 存在，但其表达水平很低，甚至不表达的现象。
常用植物基因转化方法比较
评价项目
受体材料 宿主范围 组培条件
农杆菌法 PEG法
完整细胞 有 简单
原生质体 无
复杂
植物基因转化的方法
电击法
微针注射 法
基因枪法 花粉管通道法
原生质体
原生质体 完整细胞
卵细胞
无
无
无
有性繁殖植物
复杂
复杂
简单
无
转化率
较高
较低
较低
较高
较高
较低
嵌合体比例
有
无
无
无
多
无
操作复杂性
简单
愈伤组织再生系统 原生质体再生系统 生殖细胞受体系统 胚状体再生系统 直接分化再生系统 叶绿体再生系统
植物基因转化的外植体
叶片 茎端 茎尖
胚轴 块茎
胚
萌发种子
转化植株
根
创伤植株
子房 花器官
花粉 （未）受精 原生质体悬浮培养细胞 卵细胞
建立植物转化受体系统的主要考虑因素：
具有稳定的外植体来源 具有高效稳定的再生能力 具有较好的遗传稳定性 对选择性抗生素敏感 对农杆菌侵染敏感； 低成本
利用火药爆炸、高压放电或高压气体作驱动力，将载有外 源DNA的金粉（或钨粉）等金属微粒加速，射入受体细胞 或组织，从而达到将外源DNA分子导入受体细胞的目的。
渗透压调节 甘露醇/山梨
醇
受体细胞或组织的预处理
CaCl2、亚精氨、 无水乙醇处理DNA
+ (金粉或钨粉)
DNA微弹的处理
发生 士大夫
过渡培养和筛选培养
(七)我国转基因植物育种进展
1992年中国首先在大田种植转基因抗病毒烟草，揭开了全球转 基因作物商业化的序幕。
至2012年，我国已研发获得重要性状基因300多个，其中46个具 有自主知识产权。
至2012年，我国已发放7种转基因作物的安全证书：耐储藏番茄、 抗虫棉、改变花色矮牵牛、抗病辣椒、抗病番木瓜、抗虫水稻、 转植酸酶玉米（降解饲料中的植酸磷、释放可被动物利用的无机磷 、提