第四章 植物基因工程的目的基因
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凝集素对于哺乳动物和鸟类是有毒性的，同时也已 经观察到同翅目(Homoptera)、鞘翅目(Coleoptera)、 鳞翅目(Lepidoptera)和双翅目(Diptera)的昆虫均 有毒害作用。
植物凝集素杀虫机理
可以特异性地结合到昆虫消化道外围食膜的几丁质 或上皮细胞的糖缀合物或糖基化的消化酶上，从而 影响昆虫对营养物质的正常吸收，并可能促进消化 道内的细菌繁殖，抑制昆虫生长发育，从而达到杀 虫的目的
第四章 植物基因工程的目的基因
第一节 抗虫基因 第二节 抗病基因 第三节 抗非生物胁迫基因 第四节 植物丰产与品质改良基因 第五节 植物生物反应器
第一节 抗虫基因
虫害： ➢ 据Oerke等（1994）统计全球粮食总产量每年虫害造成
的损失达14%； ➢ 不打农药造成产量损失：小麦52%、玉米59%、大豆58%、
射、化学因素（养分、除草剂、酸、碱、盐）、风、 雨、雪、磁、电等。
抗非生物胁迫基因主要包括：
➢ 抗旱、抗盐基因 ➢ 耐寒基因 ➢ 耐热基因 ➢ 耐除草剂基因
1. 抗旱、抗盐ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ因
➢ 抗旱耐盐渗透调节物质合成基因。 ➢ 清除活性氧基因。 ➢ 保护生物大分子及膜结构的蛋白质基因。 ➢ 抗旱耐盐相关蛋白类基因； ➢ 编码转录因子的调节基因。
3）COR基因
COR基因是冷诱导基因，在它的启动子区域含有具有5
个碱基核心序列CCGAC。脱水反应原件DRE作为顺式作
抗真菌病毒基因主要包括：
➢ 抗真菌的蛋白基因 ➢ 植保素基因 ➢ 增强细胞壁强度酶的基因 ➢ 改变细胞壁结构成分的基因 ➢ 植物诱导性抗性基因 ➢ 来自植物的抗真菌病基因
现在有一部分抗真菌蛋白质的编码基因已经被克隆，并 被转化到有关的植物当中，获得了抗性的表达。常见的 有 (i)几丁质酶基因和葡聚糖酶基因 (ii)核糖体失活 蛋白基因(iii)防卫蛋白基因 (iV)硫蛋白素。
棉花84%； ➢ 我国统计，因虫害水稻每年减产10%、小麦减产20%、棉
花减产30%以上。
化学农药的弊端： ➢ 杀死害虫同时也杀死益虫，破坏生态平衡； ➢ 长期使用化学农药，导致害虫产生耐药性； ➢ 化学杀虫剂会引起农药残留问题，导致环境污染，危害
人体健康等。
利用基因工程培育抗病虫品种的优点：
➢ 抗性资源非常丰富； ➢ 抗性具有连续性和整体性； ➢ 育种周期短、成本低； ➢ 育成品种具有不污染环境及抗病虫物质不易被环境因
转基因马铃薯提高了对E.carotovora ssp atroseptica的抗性。
3 抗真菌病毒基因
➢ 真菌病害一直是危害植物生长、影响植物产量的主要 病害，在植物病害所造成的损失中真菌病害约占70%。
➢ 植物真菌病害对农作物产量和人类健康可能造成灾害 性的影响，如19世纪中叶的马铃薯晚疫病大流行制造 了爱尔兰大饥荒。
1）抗旱耐盐渗透调节物质合成基因
植物在干旱盐渍胁迫环境会产生一些变化来适应环境， 积累渗透物质维持渗透平衡和保持体内水分。 ➢ 脯氨酸。脯氨酸合成酶P5cs； ➢ 甜菜碱。甜菜碱醛脱氢酶BADH和胆碱加氧酶CMO； ➢ 多醇类。6-磷酸山梨醇脱氢酶（gutD），甘露醇-1-1磷酸 脱氢酶基因（mtlD）,1-磷酸L肌醇合成酶（PINO1）等； ➢ 糖类。海藻糖-6-磷酸合成酶基因(otsA,otsB,TPS),果聚 糖合成酶(sacB)等； ➢ 多胺类。小鼠鸟氨酸脱羧酶Odc，燕麦精氨酸脱羧酶Adc等。
素所破坏；
抗虫基因来源：
1.来源于微生物的抗虫基因； 2.来源于植物的抗虫基因； 3.来源于动物的抗虫基因； 4.其他抗虫基因。
1.来源于微生物的抗虫基因——BT基因
cry基因 苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)。在它 的孢子形成过程中，合成出大量的杀虫结晶包涵体，其中的晶 体蛋白质(crystalline protein，Cry)是由叫做σ-内毒素(σ －endotoxins)的原毒素亚基(protoxin subunit)组成的。大多 数的苏云金芽孢杆菌菌株都会产生一系列的σ-内毒素，它对许 多昆虫都具有特异的毒性，故这种蛋白质又叫做杀虫晶体蛋白 (insecticidal crystal protein，ICP)，或苏云会芽孢杆菌毒 蛋白(Bt toxin)。此外，苏云金芽孢杆菌在生长及芽孢形成期 间，还能分泌一些外毒素，叫做苏云金毒素或β-外毒素(βexotoxin)，同样也具有抑制幼虫生长的能力。
抗旱、耐冷
2. 耐寒基因
➢ 抗冻蛋白（AFPs）基因 ➢ 提高生物膜流动性的蛋白质基因 ➢ COR基因 ➢ 转录因子
1）抗冻蛋白基因 最早在极地海鱼中发现的一类具有热滞效应和冰晶生长抑 制效应的蛋白质，具有高度的亲水性和热稳定性，能够保 护植物细胞免受低温伤害。
鱼类抗冻蛋白； 昆虫抗冻蛋白； 植物抗冻蛋白。
植物凝集素基因应用
目前人们已分离出多种外源凝集素基因，然而由于多种外源凝 集素对人和哺乳动物有较强的毒副作用，因而在生产上应用较 少。但也有一些特例，其中豌豆外源凝集素和雪莲花外源凝素 （GNA）对人的毒性极低，但对害虫却有极强的抑制作用，因 而倍受人们的重视。现已证明GNA对稻褐飞虱、黑尾叶蝉有极 强的毒杀作用，同时还能抑制蚜虫的生长。因而通过植物基因 工程技术将GNA基因导入到植物体内，以培育出对稻褐飞虱、 蚜虫等刺吸式害虫有抗性的转基因植物。到目前为止，已有至 少10种植物获得了转GNA基因抗虫植株，它们分别是油菜、西 红柿、水稻、甘蔗、甘薯、向日葵、烟草、马铃薯、大豆和葡 萄等，均表现出一定的抗虫性。
抗盐
低温敏感
干旱敏感
抗旱 抗紫外
NAC NAC家族成员大多是诱导型表达，植物不同生长 发育阶段，病原体侵染、高盐、干旱、低温、 植物激素刺激和机械损伤等生物与非生物胁迫 都可诱导其表达。因此，NAC转录因子在植物生 长发育、代谢调节、器官建成、激素响应、抵 抗逆境和作物品质改良中具有重要作用。
转MlNAC5拟南芥
转基因P5cs
转基因CMO
转基因mtlD
转基因TPS
2）抗旱耐盐相关蛋白类基因
LEA蛋白 late-embryogenesis-abundant protein,广泛存在 于高等植物的细胞质、细胞核、内质网、线粒体和 叶绿体中，受发育阶段、干旱、高盐、低温和外源 ABA的调节，使植物能够在水分亏缺时，保持细胞 膜系统及生物大分子免受破坏。
第二节 抗病基因
➢抗病毒病基因 ➢抗细菌病毒基因 ➢抗真菌病毒基因
1. 抗病毒病基因
据不完全统计，迄今大约已发现1400多种病毒，几 乎可以侵染所有的植物，全球每年造成的经济损失 可达200多亿美元。
防治方法：
➢ 化学方法：对种子、农具和土壤进行广泛的消毒， 清除病毒的污染源；用化学农药消灭媒介昆虫以及 切断并控制病毒的传播途径等。
转OsCPK9基因水稻
转RLK基因LP2 对干旱敏感
3）转录因子基因
➢ 转录因子也称反式作用因子，与真核基因启动 子区域的顺式作用元件结合，对转录有激活或 抑制作用的DNA结合蛋白。
➢ 转录因子在植物响应外界环境变化刺激、最终 诱导植物相关防御和抗性基因的表达过程起着 极其重要的作用。
DREB
DREB1可被低温诱导但不被干旱和高盐诱导，而DREB2 基因可悲干旱和高盐诱导，因此，DREB1蛋白调节低温 应答基因的表达，而DREB2参与干旱响应基因的表达。 有些DREB类转录因子可被外源ABA诱导表达。
转GhDREB基因小麦抗旱、耐寒
转DREB2基因抗旱、耐盐
MYB
MYB类转录因子是植物转录因子最大家族之一。拟南芥中
有180个成员，大豆中有320个成员。
MYB与其它转录因子相互作用，特别是bHLH，调节植物细
胞的形成与模式建成、调节植物次生代谢，并对外界环境、
激素及病虫害等作出应答。
转IbMYB1烟草
转LEA烟草 耐低温
耐干旱
水通道蛋白 水通道蛋白是一类高效特异转运水分子的整合膜蛋白， 在植物水分转移过程中起着重要作用。各种费生物胁迫 因素包括盐碱、干旱、洪涝、高温、寒冷等，都会造成 植物细胞的水分失衡。
香蕉中水通道蛋白MaPIP1转基因拟南芥耐盐
干旱高盐胁迫下蛋白激酶类信号因子
蛋白质磷酸化和去磷酸化过程在细胞的信号识别与转导 中起重要作用。细胞信号识别与转导直接关系着植物体 对环境变化的感应和对逆境信息的传递，在这个过程中 蛋白激酶记着重要的作用。如钙依赖和钙调素不依赖的 蛋白激酶CDPK、类受体蛋白激酶RLKs等。
1）抑制细菌致病和毒性因子的基因
➢ 阻止致病因子表达的基因 如：N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）水解酶基因 ➢ 降解病原菌致病毒素的基因 如：乙酰转移酶（TTR）基因 ➢ 抗病原菌毒素酶的基因 ➢ 夺取病菌生长所需营养物质的基因
2）非植物抗菌蛋白基因 ➢ 昆虫裂解肽 ➢ Lactoferrin的编码基因 Lactoferrin是哺乳动物受感染时产生的一类抗菌 蛋白，对细菌生长有抑制作用。 ➢ 溶菌酶基因 将外源溶菌酶基因导入转基因植物，在信号肽引 导下表达分泌溶菌酶到细胞间隙。目前已将鸡卵清、 T4噬菌体和人的溶菌酶应用到植物抗细菌基因工程。
蛋白酶抑制剂基因
对蛋白质水解酶有抑制活性的一种小分子蛋白质，在动植 物及微生物体内普遍存在，是一类天然的抗虫蛋白质。
蛋白酶抑制剂基因应用
具有抗虫谱广的优点，对大多数的鳞翅目、直翅目、 双翅目、膜翅目及某些鞘翅目昆虫有毒性，但对人畜 无副作用及昆虫不易产生耐受性等优点。
至少有14种蛋白酶抑制剂转入到作物中；
2）提高生物膜流动性的蛋白质基因
生物膜是植物细胞及细胞器与周围环境间的一个界面结构， 它能够接受和传递环境信息，对环境胁迫作出反应，并对 保持植物正常生命活动也具有重要意义。 生物膜是低温冷害作用的首要部位，低温伤害的原初反应 发生在生物膜系统类脂分子的相变上。低温下膜脂由液晶 相向凝胶相转变，造成细胞膜膜相分离，从而引起细胞代 谢紊乱。 膜脂不饱和脂肪酸的含量与细胞膜相变温度密切相关，因 此，脂肪酸去饱和代谢关键酶在低温胁迫中发挥重要作用。 如甘油-3-磷酸酰基转移酶，w-3脂肪酸去饱和酶基因 （FAD7），胆碱磷酸转移酶等。
➢ 茎尖脱毒：大多数果树、草莓、马铃薯等农作物， 采用茎尖脱毒的办法，成功地获得了无毒苗或种薯。
不足：费时费工，成本昂贵，化学农药造成环境污染， 无毒苗在田间很快又会受到病毒的再侵染，维持无毒 期的时间短暂。
病毒交叉保护： 感染了某种温和病毒株的植物，能够抵抗同种或相关的 烈性病毒株的感染。外壳蛋白质是交叉保护作用的关键 因素。而且两种病毒外壳蛋白质接近，交叉保护作用的 效果就越强烈。
转基因烟草
转基因白菜
淀粉酶抑制剂基因
3.来源于动物的抗虫基因
➢ 蛋白酶抑制剂 主要集中于哺乳动物的丝氨酸蛋白酶抑制剂
基因和烟草天蛾的丝氨酸蛋白酶抑制剂基因。 ➢ 昆虫神经毒素基因
主要从蝎子、植株、螨虫、胡蜂、蚂蚁等捕 食性动物毒腺分泌的毒液中纯化而来。 ➢ 几丁质酶基因
几丁质酶存在于植物、微生物、昆虫中，具 有降低几丁质的作用。
BT基因的简并性修饰
BT基因的应用
转BT抗虫作物
2.来源于植物的抗虫基因
➢ 植物凝集素基因 ➢ 蛋白酶抑制剂基因 ➢ 淀粉酶抑制剂基因
植物凝集素基因
植物凝集素是非免疫来源的糖蛋白或结合糖的蛋白 质，他们能凝集细胞或沉淀糖蛋白。在植物体普遍 存在，能特异识别并可逆地结合糖类复合物的糖基 部分。
第三节 抗非生物胁迫基因
➢ 植物一生完全生活在绝对适宜的环境中的情况是罕见 的。有些植物整个生活周期都是在极严酷的环境中完 成。胁迫指对植物生存和生长不利的各种环境因素的 总和；
➢ 胁迫分生物胁迫和非生物胁迫两类； ➢ 生物胁迫指病害、虫害和杂草； ➢ 非生物胁迫则指不利的理化因子，包括温度、水、辐
将编码外壳蛋白的基因克隆出来，并导入到敏感的植株 进行表达，应有可能使之获得抵抗相关烈性病毒株侵染 的能力。
2. 抗细菌病害基因 全世界细菌性作物病害约有500多种，我国主要的细菌作 物病害有60-70种，如水稻白叶枯病、作物青枯病、白菜 软腐病、柑桔溃疡病等。
细菌性病害常造成严重损失。据估计，每年因细菌性病 害马铃薯减产25%，约损失40亿美元。
植物凝集素杀虫机理
可以特异性地结合到昆虫消化道外围食膜的几丁质 或上皮细胞的糖缀合物或糖基化的消化酶上，从而 影响昆虫对营养物质的正常吸收，并可能促进消化 道内的细菌繁殖，抑制昆虫生长发育，从而达到杀 虫的目的
第四章 植物基因工程的目的基因
第一节 抗虫基因 第二节 抗病基因 第三节 抗非生物胁迫基因 第四节 植物丰产与品质改良基因 第五节 植物生物反应器
第一节 抗虫基因
虫害： ➢ 据Oerke等（1994）统计全球粮食总产量每年虫害造成
的损失达14%； ➢ 不打农药造成产量损失：小麦52%、玉米59%、大豆58%、
射、化学因素（养分、除草剂、酸、碱、盐）、风、 雨、雪、磁、电等。
抗非生物胁迫基因主要包括：
➢ 抗旱、抗盐基因 ➢ 耐寒基因 ➢ 耐热基因 ➢ 耐除草剂基因
1. 抗旱、抗盐ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ因
➢ 抗旱耐盐渗透调节物质合成基因。 ➢ 清除活性氧基因。 ➢ 保护生物大分子及膜结构的蛋白质基因。 ➢ 抗旱耐盐相关蛋白类基因； ➢ 编码转录因子的调节基因。
3）COR基因
COR基因是冷诱导基因，在它的启动子区域含有具有5
个碱基核心序列CCGAC。脱水反应原件DRE作为顺式作
抗真菌病毒基因主要包括：
➢ 抗真菌的蛋白基因 ➢ 植保素基因 ➢ 增强细胞壁强度酶的基因 ➢ 改变细胞壁结构成分的基因 ➢ 植物诱导性抗性基因 ➢ 来自植物的抗真菌病基因
现在有一部分抗真菌蛋白质的编码基因已经被克隆，并 被转化到有关的植物当中，获得了抗性的表达。常见的 有 (i)几丁质酶基因和葡聚糖酶基因 (ii)核糖体失活 蛋白基因(iii)防卫蛋白基因 (iV)硫蛋白素。
棉花84%； ➢ 我国统计，因虫害水稻每年减产10%、小麦减产20%、棉
花减产30%以上。
化学农药的弊端： ➢ 杀死害虫同时也杀死益虫，破坏生态平衡； ➢ 长期使用化学农药，导致害虫产生耐药性； ➢ 化学杀虫剂会引起农药残留问题，导致环境污染，危害
人体健康等。
利用基因工程培育抗病虫品种的优点：
➢ 抗性资源非常丰富； ➢ 抗性具有连续性和整体性； ➢ 育种周期短、成本低； ➢ 育成品种具有不污染环境及抗病虫物质不易被环境因
转基因马铃薯提高了对E.carotovora ssp atroseptica的抗性。
3 抗真菌病毒基因
➢ 真菌病害一直是危害植物生长、影响植物产量的主要 病害，在植物病害所造成的损失中真菌病害约占70%。
➢ 植物真菌病害对农作物产量和人类健康可能造成灾害 性的影响，如19世纪中叶的马铃薯晚疫病大流行制造 了爱尔兰大饥荒。
1）抗旱耐盐渗透调节物质合成基因
植物在干旱盐渍胁迫环境会产生一些变化来适应环境， 积累渗透物质维持渗透平衡和保持体内水分。 ➢ 脯氨酸。脯氨酸合成酶P5cs； ➢ 甜菜碱。甜菜碱醛脱氢酶BADH和胆碱加氧酶CMO； ➢ 多醇类。6-磷酸山梨醇脱氢酶（gutD），甘露醇-1-1磷酸 脱氢酶基因（mtlD）,1-磷酸L肌醇合成酶（PINO1）等； ➢ 糖类。海藻糖-6-磷酸合成酶基因(otsA,otsB,TPS),果聚 糖合成酶(sacB)等； ➢ 多胺类。小鼠鸟氨酸脱羧酶Odc，燕麦精氨酸脱羧酶Adc等。
素所破坏；
抗虫基因来源：
1.来源于微生物的抗虫基因； 2.来源于植物的抗虫基因； 3.来源于动物的抗虫基因； 4.其他抗虫基因。
1.来源于微生物的抗虫基因——BT基因
cry基因 苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)。在它 的孢子形成过程中，合成出大量的杀虫结晶包涵体，其中的晶 体蛋白质(crystalline protein，Cry)是由叫做σ-内毒素(σ －endotoxins)的原毒素亚基(protoxin subunit)组成的。大多 数的苏云金芽孢杆菌菌株都会产生一系列的σ-内毒素，它对许 多昆虫都具有特异的毒性，故这种蛋白质又叫做杀虫晶体蛋白 (insecticidal crystal protein，ICP)，或苏云会芽孢杆菌毒 蛋白(Bt toxin)。此外，苏云金芽孢杆菌在生长及芽孢形成期 间，还能分泌一些外毒素，叫做苏云金毒素或β-外毒素(βexotoxin)，同样也具有抑制幼虫生长的能力。
抗旱、耐冷
2. 耐寒基因
➢ 抗冻蛋白（AFPs）基因 ➢ 提高生物膜流动性的蛋白质基因 ➢ COR基因 ➢ 转录因子
1）抗冻蛋白基因 最早在极地海鱼中发现的一类具有热滞效应和冰晶生长抑 制效应的蛋白质，具有高度的亲水性和热稳定性，能够保 护植物细胞免受低温伤害。
鱼类抗冻蛋白； 昆虫抗冻蛋白； 植物抗冻蛋白。
植物凝集素基因应用
目前人们已分离出多种外源凝集素基因，然而由于多种外源凝 集素对人和哺乳动物有较强的毒副作用，因而在生产上应用较 少。但也有一些特例，其中豌豆外源凝集素和雪莲花外源凝素 （GNA）对人的毒性极低，但对害虫却有极强的抑制作用，因 而倍受人们的重视。现已证明GNA对稻褐飞虱、黑尾叶蝉有极 强的毒杀作用，同时还能抑制蚜虫的生长。因而通过植物基因 工程技术将GNA基因导入到植物体内，以培育出对稻褐飞虱、 蚜虫等刺吸式害虫有抗性的转基因植物。到目前为止，已有至 少10种植物获得了转GNA基因抗虫植株，它们分别是油菜、西 红柿、水稻、甘蔗、甘薯、向日葵、烟草、马铃薯、大豆和葡 萄等，均表现出一定的抗虫性。
抗盐
低温敏感
干旱敏感
抗旱 抗紫外
NAC NAC家族成员大多是诱导型表达，植物不同生长 发育阶段，病原体侵染、高盐、干旱、低温、 植物激素刺激和机械损伤等生物与非生物胁迫 都可诱导其表达。因此，NAC转录因子在植物生 长发育、代谢调节、器官建成、激素响应、抵 抗逆境和作物品质改良中具有重要作用。
转MlNAC5拟南芥
转基因P5cs
转基因CMO
转基因mtlD
转基因TPS
2）抗旱耐盐相关蛋白类基因
LEA蛋白 late-embryogenesis-abundant protein,广泛存在 于高等植物的细胞质、细胞核、内质网、线粒体和 叶绿体中，受发育阶段、干旱、高盐、低温和外源 ABA的调节，使植物能够在水分亏缺时，保持细胞 膜系统及生物大分子免受破坏。
第二节 抗病基因
➢抗病毒病基因 ➢抗细菌病毒基因 ➢抗真菌病毒基因
1. 抗病毒病基因
据不完全统计，迄今大约已发现1400多种病毒，几 乎可以侵染所有的植物，全球每年造成的经济损失 可达200多亿美元。
防治方法：
➢ 化学方法：对种子、农具和土壤进行广泛的消毒， 清除病毒的污染源；用化学农药消灭媒介昆虫以及 切断并控制病毒的传播途径等。
转OsCPK9基因水稻
转RLK基因LP2 对干旱敏感
3）转录因子基因
➢ 转录因子也称反式作用因子，与真核基因启动 子区域的顺式作用元件结合，对转录有激活或 抑制作用的DNA结合蛋白。
➢ 转录因子在植物响应外界环境变化刺激、最终 诱导植物相关防御和抗性基因的表达过程起着 极其重要的作用。
DREB
DREB1可被低温诱导但不被干旱和高盐诱导，而DREB2 基因可悲干旱和高盐诱导，因此，DREB1蛋白调节低温 应答基因的表达，而DREB2参与干旱响应基因的表达。 有些DREB类转录因子可被外源ABA诱导表达。
转GhDREB基因小麦抗旱、耐寒
转DREB2基因抗旱、耐盐
MYB
MYB类转录因子是植物转录因子最大家族之一。拟南芥中
有180个成员，大豆中有320个成员。
MYB与其它转录因子相互作用，特别是bHLH，调节植物细
胞的形成与模式建成、调节植物次生代谢，并对外界环境、
激素及病虫害等作出应答。
转IbMYB1烟草
转LEA烟草 耐低温
耐干旱
水通道蛋白 水通道蛋白是一类高效特异转运水分子的整合膜蛋白， 在植物水分转移过程中起着重要作用。各种费生物胁迫 因素包括盐碱、干旱、洪涝、高温、寒冷等，都会造成 植物细胞的水分失衡。
香蕉中水通道蛋白MaPIP1转基因拟南芥耐盐
干旱高盐胁迫下蛋白激酶类信号因子
蛋白质磷酸化和去磷酸化过程在细胞的信号识别与转导 中起重要作用。细胞信号识别与转导直接关系着植物体 对环境变化的感应和对逆境信息的传递，在这个过程中 蛋白激酶记着重要的作用。如钙依赖和钙调素不依赖的 蛋白激酶CDPK、类受体蛋白激酶RLKs等。
1）抑制细菌致病和毒性因子的基因
➢ 阻止致病因子表达的基因 如：N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）水解酶基因 ➢ 降解病原菌致病毒素的基因 如：乙酰转移酶（TTR）基因 ➢ 抗病原菌毒素酶的基因 ➢ 夺取病菌生长所需营养物质的基因
2）非植物抗菌蛋白基因 ➢ 昆虫裂解肽 ➢ Lactoferrin的编码基因 Lactoferrin是哺乳动物受感染时产生的一类抗菌 蛋白，对细菌生长有抑制作用。 ➢ 溶菌酶基因 将外源溶菌酶基因导入转基因植物，在信号肽引 导下表达分泌溶菌酶到细胞间隙。目前已将鸡卵清、 T4噬菌体和人的溶菌酶应用到植物抗细菌基因工程。
蛋白酶抑制剂基因
对蛋白质水解酶有抑制活性的一种小分子蛋白质，在动植 物及微生物体内普遍存在，是一类天然的抗虫蛋白质。
蛋白酶抑制剂基因应用
具有抗虫谱广的优点，对大多数的鳞翅目、直翅目、 双翅目、膜翅目及某些鞘翅目昆虫有毒性，但对人畜 无副作用及昆虫不易产生耐受性等优点。
至少有14种蛋白酶抑制剂转入到作物中；
2）提高生物膜流动性的蛋白质基因
生物膜是植物细胞及细胞器与周围环境间的一个界面结构， 它能够接受和传递环境信息，对环境胁迫作出反应，并对 保持植物正常生命活动也具有重要意义。 生物膜是低温冷害作用的首要部位，低温伤害的原初反应 发生在生物膜系统类脂分子的相变上。低温下膜脂由液晶 相向凝胶相转变，造成细胞膜膜相分离，从而引起细胞代 谢紊乱。 膜脂不饱和脂肪酸的含量与细胞膜相变温度密切相关，因 此，脂肪酸去饱和代谢关键酶在低温胁迫中发挥重要作用。 如甘油-3-磷酸酰基转移酶，w-3脂肪酸去饱和酶基因 （FAD7），胆碱磷酸转移酶等。
➢ 茎尖脱毒：大多数果树、草莓、马铃薯等农作物， 采用茎尖脱毒的办法，成功地获得了无毒苗或种薯。
不足：费时费工，成本昂贵，化学农药造成环境污染， 无毒苗在田间很快又会受到病毒的再侵染，维持无毒 期的时间短暂。
病毒交叉保护： 感染了某种温和病毒株的植物，能够抵抗同种或相关的 烈性病毒株的感染。外壳蛋白质是交叉保护作用的关键 因素。而且两种病毒外壳蛋白质接近，交叉保护作用的 效果就越强烈。
转基因烟草
转基因白菜
淀粉酶抑制剂基因
3.来源于动物的抗虫基因
➢ 蛋白酶抑制剂 主要集中于哺乳动物的丝氨酸蛋白酶抑制剂
基因和烟草天蛾的丝氨酸蛋白酶抑制剂基因。 ➢ 昆虫神经毒素基因
主要从蝎子、植株、螨虫、胡蜂、蚂蚁等捕 食性动物毒腺分泌的毒液中纯化而来。 ➢ 几丁质酶基因
几丁质酶存在于植物、微生物、昆虫中，具 有降低几丁质的作用。
BT基因的简并性修饰
BT基因的应用
转BT抗虫作物
2.来源于植物的抗虫基因
➢ 植物凝集素基因 ➢ 蛋白酶抑制剂基因 ➢ 淀粉酶抑制剂基因
植物凝集素基因
植物凝集素是非免疫来源的糖蛋白或结合糖的蛋白 质，他们能凝集细胞或沉淀糖蛋白。在植物体普遍 存在，能特异识别并可逆地结合糖类复合物的糖基 部分。
第三节 抗非生物胁迫基因
➢ 植物一生完全生活在绝对适宜的环境中的情况是罕见 的。有些植物整个生活周期都是在极严酷的环境中完 成。胁迫指对植物生存和生长不利的各种环境因素的 总和；
➢ 胁迫分生物胁迫和非生物胁迫两类； ➢ 生物胁迫指病害、虫害和杂草； ➢ 非生物胁迫则指不利的理化因子，包括温度、水、辐
将编码外壳蛋白的基因克隆出来，并导入到敏感的植株 进行表达，应有可能使之获得抵抗相关烈性病毒株侵染 的能力。
2. 抗细菌病害基因 全世界细菌性作物病害约有500多种，我国主要的细菌作 物病害有60-70种，如水稻白叶枯病、作物青枯病、白菜 软腐病、柑桔溃疡病等。
细菌性病害常造成严重损失。据估计，每年因细菌性病 害马铃薯减产25%，约损失40亿美元。