[课件]植物抗病基因工程的基本原理与方法PPT
合集下载
植物抗病基因工程的基本原理与方法
2.1 目的基因的分离和鉴定
◆ 对已知序列进行分子克隆
PCR扩增 扩增
◆与已知基因紧密连锁基因的分离
◆ 根据植株或细胞表型变异进行基因分离
转座子导入细胞 野生型 细胞核 DNA
转座子标签法
目的形状突变NA同源的序列 同源的序列 加入与植物中特定 为了实现将目的基因和植物基因组有效整合， 为了实现将目的基因和植物基因组有效整合，植物基因 工程中常在目的基因两端接上能和植物特定基因能整合的 DNA序列，一方面可以提高外源基因的插入效率；另一方 序列，一方面可以提高外源基因的插入效率； 序列 面也可以结合植物基因组表达调控规律， 面也可以结合植物基因组表达调控规律，通过调整所加同 源序列的碱基序列有效地控制外源基因的插入位点和表达 时间，使目的基因更便于操作以及整合后更好地发挥作用。 时间，使目的基因更便于操作以及整合后更好地发挥作用。 加入报道基因 常用的报道基因： 常用的报道基因：lacZ、ocs、cat、nptⅡ、lux和gus 、 、 、 Ⅱ 和
第六章 植物抗病基因工程的基本 原理与方法
植物抗病基因工程是通过分子生物学技术获得对植物病 病毒、细菌、真菌、线虫等病害） 害（病毒、细菌、真菌、线虫等病害）具有一定抗性的转基 因植株。 因植株。
► 1983年首例转基因烟草问世。 年首例转基因烟草问世。 年首例转基因烟草问世 ► 1994年首批转基因作物如延熟西红柿和抗除草剂棉花等获得批准 年首批转基因作物如延熟西红柿和抗除草剂棉花等获得批准
2.4 转化植物细胞的筛选及转基因植物的鉴定 ◆ 植物外植体经过农杆菌或 植物外植体经过农杆菌或DNA直接转化后，大部分 直接转化后， 直接转化后
细胞是没有转化的，只有极少数是转化的， 细胞是没有转化的，只有极少数是转化的，这就需要采用 特定的的方式将未转化细胞与转化细胞区分开来， 特定的的方式将未转化细胞与转化细胞区分开来，淘汰未 转化的细胞， 转化的细胞，然后利用植物细胞的全能性在适宜的环境条 件下使转化的细胞再生成可育的转基因植株。 件下使转化的细胞再生成可育的转基因植株。
基因工程的原理和技术ppt
思考3: 如果我们已知蛋白质得氨基酸序列, 又可以怎样操作？
思考:能否根据氨基酸得序列获得人胰岛 素基因得碱基序列？
化 学 合 成 法
一、基因工程得基本操作步骤(技术物 材料
提取
DNA
限制酶
DNA 片段
DNA分子
导入
受体菌 构建 基因组群体单链 RNA (mRNA)
杂交 双链
单链 D
继续保持安静
一、基因工程得基本操作步骤(技术提取
DNA
限制酶
DNA 片段
形成重组 DNA分子
导入
录
因随受 体细胞 得繁殖
而复制
如果就是导入动物细胞
显微注射仪
用口径为1μm得DNA注射器,将大 量得目得基因片段注入到受精卵得 核内,然后把经过注射得受精卵移植 到另一只雌性动物得子宫内,使受精
。 卵发育为转基因动物
思考: 培育转基因动物时,受体 细胞能否采用动物体细 胞？试说明理由。一般 可以采用动物得什么细 胞？
思考3: 如果我们已知蛋白质得氨基酸序 列,又可以怎样操作？
思考4:如果我们知道目得基因两端得部分 碱基序列,还可以怎样操作？
u 聚合酶链式反应(PCR技术)
Ø变性:双链DNA解链成 为单链DNA
Ø复性(退火):部分引物 与模板得单链DNA得 特定互补部位相配 对与结合
Ø延伸:以目得基因为 模板,合成互补得新 DNA链
农杆菌得Ti质粒T-DNA:(可转移得DNA)
可转移(也可以将目得基因转移)至受体细胞 中,并且整合到受体细胞染色体得DNA上。
农杆菌转化法
3、 转基因植物
农杆菌转化法
重组 DNA 分子
农杆菌 侵染 植物体细胞 (整合到细胞
思考:能否根据氨基酸得序列获得人胰岛 素基因得碱基序列？
化 学 合 成 法
一、基因工程得基本操作步骤(技术物 材料
提取
DNA
限制酶
DNA 片段
DNA分子
导入
受体菌 构建 基因组群体单链 RNA (mRNA)
杂交 双链
单链 D
继续保持安静
一、基因工程得基本操作步骤(技术提取
DNA
限制酶
DNA 片段
形成重组 DNA分子
导入
录
因随受 体细胞 得繁殖
而复制
如果就是导入动物细胞
显微注射仪
用口径为1μm得DNA注射器,将大 量得目得基因片段注入到受精卵得 核内,然后把经过注射得受精卵移植 到另一只雌性动物得子宫内,使受精
。 卵发育为转基因动物
思考: 培育转基因动物时,受体 细胞能否采用动物体细 胞？试说明理由。一般 可以采用动物得什么细 胞？
思考3: 如果我们已知蛋白质得氨基酸序 列,又可以怎样操作？
思考4:如果我们知道目得基因两端得部分 碱基序列,还可以怎样操作？
u 聚合酶链式反应(PCR技术)
Ø变性:双链DNA解链成 为单链DNA
Ø复性(退火):部分引物 与模板得单链DNA得 特定互补部位相配 对与结合
Ø延伸:以目得基因为 模板,合成互补得新 DNA链
农杆菌得Ti质粒T-DNA:(可转移得DNA)
可转移(也可以将目得基因转移)至受体细胞 中,并且整合到受体细胞染色体得DNA上。
农杆菌转化法
3、 转基因植物
农杆菌转化法
重组 DNA 分子
农杆菌 侵染 植物体细胞 (整合到细胞
植物免疫(植物抗病机制)PPT课件
.
2019/12/31
6
.
2019/12/31
7
参考文献
[1]王文娟等.植物抗病分子机制研究进展[J]生物技术通报,2007:19-24. [2]潘瑞炽等，植物生理学[M]北京：高等教育出版社，2012.7：340-343. [3]张艳秋等，植物系统获得性抗性研究进展[J]东北农业大学学报39(12): 113~117.
（1）植物防御素（phytoalexin） （2）木质素 （3）抗病蛋白 （4）激发子
.
2019/12/31
3
三、植物抗病机制
（The resistance mechanism of plants）
（1） R 基因介导的抗病反应
病原菌侵染植物后, 在R 基因作用下, 植物发生超敏感反应( hypersensitive response HR) : 在病原菌感染区域以及周围组织发生细胞的程序性死亡 ( programmed cell death PCD) , 这就使得病原菌被杀死从而不会扩散到其它 健康组织。HR 是植物局部抗病的表现, 这种局部抗性继而又引发整株植物对 病原的广谱抗性, 即系统获得性抗性( systemic aquire resistances SAR) 。发 生在远离感染区域的新生组织, 序列相同或相似的病原菌不能感染这些组织。
.
2019/12/31
8
.
ห้องสมุดไป่ตู้2020
9
.
2019/12/31
10
叶绿体被破坏，叶绿素含量减少。
④生长的改变
如小麦的丛矮病和水稻的恶苗病都与赤霉素有关。
.
2019/12/31
2
二、作物对病原微生物的抵抗
基因工程的基本原理和技术PPT课件
• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制 酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？ 要切两个切口，产生四个黏性(平)末端。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶 来切割，会怎样呢？
会产生相同的黏性(平)末端，然后让两
者的黏性(平)末端黏合起来，就似乎可以合
成重组的DNA分子了。
编辑版pppt
编辑版pppt
2
据调查： 2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿人，我 国约6000万。
治疗糖尿病特效药—— 胰岛素 每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取4~5g。
1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌 内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。
编辑版pppt
3
基因工程产品
抗虫害的玉米
• 工具酶的发明
• DNA合成和测序技术的发明 • DNA体外重组的实现
技术发明
• 重组DNA表达实验的成功
• 第一例转基因动ຫໍສະໝຸດ 问世• PCR技术的发明编辑版pppt
17
问题探讨：
苏云金芽孢杆菌含有一 苏云金芽孢杆菌 种可以合成毒蛋白的基因。
毒蛋白
让细菌的毒蛋白基因在
棉花细胞中表达，培育出抵
抗棉铃虫害的抗虫棉。
转鱼抗寒基 因的番茄
转基因
鲑鱼
编辑版pppt
4
基因工程的产物
编辑版pppt
5
乳汁中含有人生长激 素的转基因牛(阿根廷)
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
编辑版pppt
6
（一）基因工程的概念
• 什么叫基因工程？
基因工程又叫DNA重组技术。该技术 是在生物体外，通过对DNA分子进行人工 “剪切”和“拼接”，对生物的基因进行 改造和重新组合，然后导入受体细胞内进 行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表 达，产生出人类所需要的基因产物。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶 来切割，会怎样呢？
会产生相同的黏性(平)末端，然后让两
者的黏性(平)末端黏合起来，就似乎可以合
成重组的DNA分子了。
编辑版pppt
编辑版pppt
2
据调查： 2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿人，我 国约6000万。
治疗糖尿病特效药—— 胰岛素 每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取4~5g。
1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌 内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。
编辑版pppt
3
基因工程产品
抗虫害的玉米
• 工具酶的发明
• DNA合成和测序技术的发明 • DNA体外重组的实现
技术发明
• 重组DNA表达实验的成功
• 第一例转基因动ຫໍສະໝຸດ 问世• PCR技术的发明编辑版pppt
17
问题探讨：
苏云金芽孢杆菌含有一 苏云金芽孢杆菌 种可以合成毒蛋白的基因。
毒蛋白
让细菌的毒蛋白基因在
棉花细胞中表达，培育出抵
抗棉铃虫害的抗虫棉。
转鱼抗寒基 因的番茄
转基因
鲑鱼
编辑版pppt
4
基因工程的产物
编辑版pppt
5
乳汁中含有人生长激 素的转基因牛(阿根廷)
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
编辑版pppt
6
（一）基因工程的概念
• 什么叫基因工程？
基因工程又叫DNA重组技术。该技术 是在生物体外，通过对DNA分子进行人工 “剪切”和“拼接”，对生物的基因进行 改造和重新组合，然后导入受体细胞内进 行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表 达，产生出人类所需要的基因产物。
《植物的抗病性》课件
杂交育种
通过不同品种间的杂交，将抗病性基因组合到同 一植株上。
系统育种
根据植物生长特性、抗病性等性状，进行分类和 选择育种。
分子育种方法
01
02
03
分子标记辅助选择
利用分子标记技术，定位 和选择抗病性基因。
转录组学
研究植物在抗病过程中的 基因表达变化，筛选关键 基因。
蛋白质组学
研究植物抗病性相关的蛋 白质表达和功能。
3
转录因子调控
利用转录因子调控植物基因的表达，增强抗病性 。
05
植物抗病性的应用与 前景
抗病性在农业生产中的应用
抗病性品种的选育
通过选育具有抗病性强的植物品种，减少农药使用，降低生产成本，提高农作物产量。
生物农药的开发
利用具有抗病性的微生物或其代谢产物，开发新型生物农药，替代化学农药，保护生态 环境。
信号转导
植物在受到病菌侵害时，会产生信号分子，如水杨酸、乙烯等，传递信息，启动 防御反应。
防御基因表达
植物在受到病菌侵害时，会表达某些防御基因，合成抗病蛋白、酶等，增强自身 的抗病能力。
03
植物抗病性的遗传基 础
基因型与抗病性的关系
抗病基因型
植物中存在抗病基因型，这些基因型能够抵抗病原菌的侵染 ，保护植物不受病害影响。
VS
抗菌物质的提取
从具有抗病性的植物中提取抗菌物质，用 于防治植物病害，提高植物的抗病能力。
植物抗病性的未来发展前景
基因编辑技术的应用
利用基因编辑技术，定向改造植物的抗病性状，培育出具有更强抗病性的新品种。
跨学科合作研究
加强植物学、生物学、化学等学科之间的合作研究，深入挖掘植物抗病的分子机制和遗传基础，为抗病性育种提 供理论支持。
通过不同品种间的杂交，将抗病性基因组合到同 一植株上。
系统育种
根据植物生长特性、抗病性等性状，进行分类和 选择育种。
分子育种方法
01
02
03
分子标记辅助选择
利用分子标记技术，定位 和选择抗病性基因。
转录组学
研究植物在抗病过程中的 基因表达变化，筛选关键 基因。
蛋白质组学
研究植物抗病性相关的蛋 白质表达和功能。
3
转录因子调控
利用转录因子调控植物基因的表达，增强抗病性 。
05
植物抗病性的应用与 前景
抗病性在农业生产中的应用
抗病性品种的选育
通过选育具有抗病性强的植物品种，减少农药使用，降低生产成本，提高农作物产量。
生物农药的开发
利用具有抗病性的微生物或其代谢产物，开发新型生物农药，替代化学农药，保护生态 环境。
信号转导
植物在受到病菌侵害时，会产生信号分子，如水杨酸、乙烯等，传递信息，启动 防御反应。
防御基因表达
植物在受到病菌侵害时，会表达某些防御基因，合成抗病蛋白、酶等，增强自身 的抗病能力。
03
植物抗病性的遗传基 础
基因型与抗病性的关系
抗病基因型
植物中存在抗病基因型，这些基因型能够抵抗病原菌的侵染 ，保护植物不受病害影响。
VS
抗菌物质的提取
从具有抗病性的植物中提取抗菌物质，用 于防治植物病害，提高植物的抗病能力。
植物抗病性的未来发展前景
基因编辑技术的应用
利用基因编辑技术，定向改造植物的抗病性状，培育出具有更强抗病性的新品种。
跨学科合作研究
加强植物学、生物学、化学等学科之间的合作研究，深入挖掘植物抗病的分子机制和遗传基础，为抗病性育种提 供理论支持。
植物抗病基因工程的基本原理与方法
转化植物细胞的筛选及转基因植物的鉴定
植物外植体经过农杆菌或DNA直接转化后，大部分细胞是没有转化的，只有极少数是转化的，这就需要采用特定的的方式将未转化细胞与转化细胞区分开来，淘汰未转化的细胞，然后利用植物细胞的全能性在适宜的环境条件下使转化的细胞再生成可育的转基因植株。 目前，转化细胞与非转化细胞的区分及非转化细胞的淘汰常采用抗菌素抗性基因及抗除草剂基因，总称筛选标记。植物基因工程中常用的筛选标记是nptⅡ（neomycin phosphotransferase）基因和cat（chloramphenicol acetyltr-ansferase ）基因
美国孟山都（Monsanto）公司将真菌编码葡萄糖氧化酶基因导入马铃薯中，获得了对Ecc引起的细菌性软腐病具有良好抗性的植株。
1.2 导入植物防卫基因
导入降解病原物致病因子基因
H. Anzai(1989),et al.分离到了抗烟毒素（tabtoxin）的基因ttr，将基因ttr与CaMV 35S启动子融合成嵌合基因，通过农杆菌介导的转化法转入烟草，获得ttr高表达量的转基因植株，对烟毒素和病原菌的侵染均表现出良好的抗性。
菜豆毒素（phaseolotoxin）是一种非寄主专化性毒素，产菜豆毒素的P.s.pv.phaseolicola菌株通过argK基因合成一种不被菜豆毒素抑制的OCTaseR酶，从而对该毒素不敏感。将argK基因导入烟草和菜豆，获得的转基因烟草和菜豆对P.s.pv.phaseolicola有较高的抗性。
第七章 转基因作物及其外源抗性基因检测技术 概 况 世界上已批准 进行商品化转基因作物：大豆、玉米、棉花、 西红柿、马铃薯、甜椒、西葫芦、木瓜、甜菜、矮牵牛、亚麻、烟草、西瓜等，其中前四种超过了99％，种植面积最大的是转基因大豆，种植面积为3650万公顷，占62％，其次是转基因玉米，种植面积为1240万公顷，占21％，第三是转基因棉花，种植面积为680万公顷，占12％，第四是转基因油菜，种植面积300万公顷，占5％。
《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。
基因工程的原理和技术PPT课件
（1）将重组DNA导入植物细胞 农杆菌转化法 基因枪法
（2）将重组DNA导入动物细胞
显微注射技术
提纯基因表达载体 体外显微注射入受精卵
受精卵移植
（3）如果是导入微生物（如细菌）
目的基因
重组质粒
氨苄青霉素抗性基因
（标记基因）
将细菌用CaCl2处理，使 细胞处于感受态，可促 进细胞吸收DNA分子
大肠杆菌的拟核
用限制酶 切成许多
片断
②利用PCR技术扩增目的基因
聚合酶链式反应，在生物体外复制特定DNA 片段的核酸合成技术。可以获得大量的目的基 因。
聚合酶链式反应（PCR技术）
变性：双链DNA解链 成为单链DNA
复性（退火）：部 分引物与模板的单 链DNA的特定互补部 位相配对和结合
延伸：以目的基因 为模板，合成互补 的新DNA链
1.第一步：目的CR)技术扩增目的 基因（目的基因的序列已知） ③化学方法合成目的基因基 因的许多DNA片断，导入受 体菌的群体储存，各个受体 菌体
小片段DNA
重组DNA分抗虫蛋 白的菌落
该菌落所携带 形成重组DNA分子（构建基因表达载体)
通常用同一种限制酶切割目的基因和载体(质粒)，形成相同的 粘性末端，再用DNA连接酶将二者连接,形成重组DNA分子 （基因表达载体）。
用荧光分子或放射性 同位素标记
看能否形 成杂合的
双链区
①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因
检测—
方法: DNA分子杂交
过程:A.首先取出转基因生物的基因组DNA B.用含目的基因的DNA片段( 单链)用放射性同位素等作标 以此做探针 C.使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带, 表明目的基因已插入染色体DNA中
基因工程第一章植物基因工程原理与技术完整PPT
2、基因工程的应用和发展
农业应用
应用重组技术培育具有改良性状的粮食作物的工作 已初见成效。这方面工作按照发展水平可以分为三 个不同的阶段：
（1）主要集中于有重要农业经济意义的目的基因的分离与改造 （2）主要目标是培育出具有改良有重要经济性状的工程植株 （3)发展方向是培育出具有生物反应器功能的工程植株
展开竞争。 1998年12月 一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成，这是科学家第一次绘
出多细胞动物的基因组图谱。
二、基因工程的发展历史
1999年9月 中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的 1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国， 也是参与这一计划的惟一发展中国家。
4、基因克隆需要特殊的工具和技术
运输工具：
– 细菌质粒 – 病毒染色体
DNA操作技术
– 纯化DNA – 剪切DNA分子
分析DNA片段大小
– 连接DNA分子 – 将DNA转入受体细胞 – 重组子的鉴定
2、基因工程应用研究
基因工程已在医药业、农牧业、食品 工业、环境保护、能源开发等领域 重到了广泛的应用
验的转基因植物就有1467例， 又过4年，至1998年4 月已达4387项。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基因工程迅速发展阶段
如果说20世纪80-90年代是基因工程基础研 究趋向成熟，应用研究初露锋芒的阶段
那么，21世纪初将是基因工程应用研究的 鼎盛时期，农林牧渔医的很多产品都会 打上基因工程的标记
三、基因工程的研究内容
基础研究 应用研究
1953年 美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。 1969年 科学家成功分离出第一个基因。 1980年 科学家首次培育出世界第一个转基
基因工程的应用PPT教学课件
÷M × M
m
例：科学家已发现一种新型氢分子，
其化学式为H3，在相同条件下，等质量
的H3和H2相同的是
A
A．原子数 B．分子数
C．体积
D．物质的量
物质的量在化学方程式中的应用
四、胶体的性质
1、丁达尔现象 2、 布朗运动 3、 电泳现象 4、胶体的聚沉
五、酸碱盐在水溶液中的电离
写出下列物质的电离方程式：
被还原。
2、氧化性、还原性的强弱比较
(1)据同一反应方程式的方向
氧化剂+还原剂===氧化产物+还原产物 强强 弱 弱
氧化性：氧化剂＞氧化产物 还原性：还原剂＞还原产物
（2）据金属活动性顺序进行判断
单质还原性逐渐减弱
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
NaHSO4 K2SO4 NH4NO3
， ， 。
六、离子反应
1、离子反应的类型 复分解型 离子之间的交换反应 氧化还原型 离子参加的氧化还原反
应如：溶液中的置换反应等。
2、离子方程式的书写及判断正误
（2004全国卷1）下列离子方程式正确的
是（ D ） A．澄清的石灰水与稀盐酸反应
Ca(OH)2 + 2H+ == Ca2+ + 2H2O B．钠与水的反应
高一年级
化学必修1
化学实验
一、混合物的分离和提纯
• 物质的分离：利用物理或化学方法 将混合物的各种成分分开
• 物质的提纯：除去杂质
过滤
蒸馏
液态混合物
蒸
△
馏
过 气（易挥发）
程 冷凝
液态纯净物
植物的抗病机制ppt课件
原菌产生的 植物毒素，将毒素转化为无毒害物质。它可 降低病菌的毒素，抑制病原菌在植物组织中 的定殖和症状表达，是重要的抗病机制之一。
❖ 其他：有些寄主受病原物侵染后，还能将原 有组分如一些糖苷类化合物转化为抗菌物质； 有些还能增加合成一些抗菌物质，包括酚类 化合物及其衍生物；有些形成与病程相关蛋 白即PR蛋白，如对病原菌细胞壁有水解作 用的葡聚糖酶、几丁质酶、溶菌酶等；有些 形成与细胞壁修饰有关的组分，如糖蛋白、 木质素和胼胝质等。
❖ 介体避病：对于虫传性病害，植物因与传播介体 不能或减少接触而躲避或减少了与病原物的接触。 如有些植物叶表面茸毛多或分泌一些物质，对传 毒蚜虫有忌避作用，传毒机会减少。
6．耐病（diseaea tolerance）机制 耐病性是植物忍耐病害的能力，是植物抗损害
的特性。耐病品种在病害严重程度或病原物发育程 度与感病品种相同时，其产量和品质损失较轻。 ❖ 关于植物耐病的生理机制现在还所知不多，主要原 因可能是生理调节能力和补偿能力较强。如研究发 现小麦耐叶锈品种受侵后，病叶上侵染点之间绿色 组织光合速率增高、营养器官中储藏物质的利用增 强或根系的吸水能力增强，可能是因为部分补偿病 原物的消耗或补充叶部病斑水分蒸腾的消耗。还发 现根病耐病性强的品种其发根能力强，被病菌侵染 后能迅速生出新根。 ❖ 耐病性在植物病毒病、甜菜等根部线虫病以及麦类 锈病、颖枯病等病害中较为常见。耐病型的防治效 果一般不如抗病性，但其可能不易造成病菌变异， 作为过渡或辅助办法，仍有一定利用价值。
1．物理的被动抗病性因素 植物物理的被动抗病因素是植物固有的形态结构特征，它
们主要以其机械坚韧性和对病原物酶作用的稳定性而抵抗病 原物的侵入和扩展。主要有： •植物体表形态结构：被覆在表皮上的蜡质层、角质层等， 表皮层细胞壁发生钙、镁和硅化作用，表皮的气孔、水孔、 皮孔和蜜腺等自然孔口的形态、结构、数量和开闭习性等。 •木栓化组织：组织中充满木栓质，主要分布于植物的根、 茎、支干和块茎的表皮，愈伤组织周围以及根部内皮层的凯 氏带，在防止病菌侵染中起屏障作用。 •木质化组织：组织中充满木质素，遍布于根、茎皮层内部， 通过阻隔作用干扰病菌的生长、扩展和致病。 •其他：细胞壁中的结构成分纤维素，组织中的树脂、胶质、 单宁类似物的产生和沉积，导管组织结构，花器结构及开花 习性等。
❖ 其他：有些寄主受病原物侵染后，还能将原 有组分如一些糖苷类化合物转化为抗菌物质； 有些还能增加合成一些抗菌物质，包括酚类 化合物及其衍生物；有些形成与病程相关蛋 白即PR蛋白，如对病原菌细胞壁有水解作 用的葡聚糖酶、几丁质酶、溶菌酶等；有些 形成与细胞壁修饰有关的组分，如糖蛋白、 木质素和胼胝质等。
❖ 介体避病：对于虫传性病害，植物因与传播介体 不能或减少接触而躲避或减少了与病原物的接触。 如有些植物叶表面茸毛多或分泌一些物质，对传 毒蚜虫有忌避作用，传毒机会减少。
6．耐病（diseaea tolerance）机制 耐病性是植物忍耐病害的能力，是植物抗损害
的特性。耐病品种在病害严重程度或病原物发育程 度与感病品种相同时，其产量和品质损失较轻。 ❖ 关于植物耐病的生理机制现在还所知不多，主要原 因可能是生理调节能力和补偿能力较强。如研究发 现小麦耐叶锈品种受侵后，病叶上侵染点之间绿色 组织光合速率增高、营养器官中储藏物质的利用增 强或根系的吸水能力增强，可能是因为部分补偿病 原物的消耗或补充叶部病斑水分蒸腾的消耗。还发 现根病耐病性强的品种其发根能力强，被病菌侵染 后能迅速生出新根。 ❖ 耐病性在植物病毒病、甜菜等根部线虫病以及麦类 锈病、颖枯病等病害中较为常见。耐病型的防治效 果一般不如抗病性，但其可能不易造成病菌变异， 作为过渡或辅助办法，仍有一定利用价值。
1．物理的被动抗病性因素 植物物理的被动抗病因素是植物固有的形态结构特征，它
们主要以其机械坚韧性和对病原物酶作用的稳定性而抵抗病 原物的侵入和扩展。主要有： •植物体表形态结构：被覆在表皮上的蜡质层、角质层等， 表皮层细胞壁发生钙、镁和硅化作用，表皮的气孔、水孔、 皮孔和蜜腺等自然孔口的形态、结构、数量和开闭习性等。 •木栓化组织：组织中充满木栓质，主要分布于植物的根、 茎、支干和块茎的表皮，愈伤组织周围以及根部内皮层的凯 氏带，在防止病菌侵染中起屏障作用。 •木质化组织：组织中充满木质素，遍布于根、茎皮层内部， 通过阻隔作用干扰病菌的生长、扩展和致病。 •其他：细胞壁中的结构成分纤维素，组织中的树脂、胶质、 单宁类似物的产生和沉积，导管组织结构，花器结构及开花 习性等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
◆ 美国孟山都（Monsanto）公司将真菌编码葡萄糖氧化 酶基因导入马铃薯中，获得了对Ecc引起的细菌性软腐病具 有良好抗性的植株。
1.3 导入降解病原物致病因子基因
◆ H. Anzai(1989),et al.分离到了抗烟毒素（tabtoxin）
的基因ttr，将基因ttr与CaMV 35S启动子融合成嵌合基 因，通过农杆菌介导的转化法转入烟草，获得ttr高表达 量的转基因植株，对烟毒素和病原菌的侵染均表现出良 好的抗性。
（vector mediated gene transfer）和DNA直接
转化（naked DNA transfer）。
2.4 转化植物细胞的筛选及转基因植物的鉴定
病害的抗性。
◆ 黄大年,等(1997)将cecropinB和cecropinD基因导入 水稻幼胚，获得的转基因水稻植株可明显地提高对水稻 白叶枯病的抗性，同时也获得了高抗水稻条斑病和水稻 白叶枯病的高抗品系。
2 植物抗病基因工程的技术环节 ◆ 至今已分离的供植物基因工程应用的目的
基因有100多个，其中研究得比较多的是抗病毒、 细菌和真菌的基因，能杀死害虫或使害虫拒食的 基因，能抵抗各种除草剂的基因，能抗逆境如干 旱、高寒、高温盐碱等的基因，能提高植物体中
加入启动子区 目前植物基因工程中外源基因常选用的启动子主要 有3类：第一类是从Ti质粒的T-DNA序列上分离的启动 区。具有真核生物转基因起始所需的TATA盒和CAT盒； 第二类是CaMV的35S和19S启动子；第三类是从植物 本身分离出来的启动子。
加入转录的加尾序列
真核生物为保证一个结构基因表达完全末端需要有 一个加尾序列。其功能一方面保证转录的终止；另一 方面保证形成有活性的mRNA链。植物基因工程中常 用的加尾序列是AATAAA。
1.4 导入其它蛋白基因
◆ 贾士荣,等(1993)和M.Hassan (1993),et al.向马铃薯
导入cecropin基因后提高了马铃薯对青枯病的抗性。
◆ J.M.Jaynes(1993),et al.将cecropinB基因导入烟草 后获得的转基因植株，提高了其对R.solanacearum引起
插入内含子
内含子是真核生物基因组结构的特点之一。在基因 工程中，多数不用在目的基因中插入这种片段就能得到 有效的表达，因此，认为它是基因产物功能非必需的。 但是在实际操作中，如果在目的基因适当的位置插入这 种序列，其表达量可以提高几十到几百倍。因此，有人 推测，内含子可能在基因翻译中起增强子的作用。
蛋白质含量或蛋白质品质的基因等等。这些基因
中有些是来自植物本身，有些来自微生物，还有 少数是人工合成的。
2.1 目的基因的分离和鉴定
◆ 对已知序列进行分子克隆
PCR扩增
◆基因紧密连锁基因的分离
◆ 根据植株或细胞表型变异进行基因分离
转座子导入细胞 野生型 细胞核 DNA
1.2 导入植物防卫基因
◆ Broglie(1991),et al. 在克隆菜豆几丁质基因的基础上将 CH5B基因修饰改造，通过Ti质粒转化烟草，获得几丁质酶 高效表达的转基因植株，具有协同拮抗枯萎病菌的效果。
◆ M.J.Carmona(1993),et al.，将来源于大麦基因组克隆 的硫素基因和来源于小麦cDNA克隆的硫素基因转化到烟草 中，获得了对P.s.pv.tabaci具有较高抗性的植株。
常用的报道基因：lacZ、ocs、cat、nptⅡ、lux和gus
2.3 目的基因向植物的转化
◆ 近年来，植种转化系统，如以农杆
菌Ti质粒及Ri质粒为载体的转化系统，以PEG
介导的原生质化学导入法、电激法、基因枪法、
花管导入法等等。总之，植物细胞遗传转化系 统可分为两大类：以载体为介导的基因转化
◆ 菜豆毒素（phaseolotoxin）是一种非寄主专化性毒 素，产菜豆毒素的P.s.pv.phaseolicola菌株通过argK基因 合成一种不被菜豆毒素抑制的OCTaseR酶，从而对该毒 素不敏感。将argK基因导入烟草和菜豆，获得的转基因 烟草和菜豆对P.s.pv.phaseolicola有较高的抗性。
加入与植物中特定DNA同源的序列 为了实现将目的基因和植物基因组有效整合，植物基因 工程中常在目的基因两端接上能和植物特定基因能整合的 DNA序列，一方面可以提高外源基因的插入效率；另一方 面也可以结合植物基因组表达调控规律，通过调整所加同
源序列的碱基序列有效地控制外源基因的插入位点和表达
时间，使目的基因更便于操作以及整合后更好地发挥作用。 加入报道基因
加入翻译起始密码子
由于植物中mRNA的翻译起始密码子多数也是AUG， 因此，要在目的基因功能蛋白的编码序列前加上适当的 核苷酸序列。 加入终止密码子 植物基因工程中所使用的mRNA翻译终止密码子有 UAA、UAG、UGA三种。一般在目的基因功能蛋白的 编码序列后直接加上对应的碱基序列。实验中通常采用 的是Ti质粒中的Nos终止子。 加入增强序列
植物抗病基因工程 的基本原理与方法
1 植物抗病基因工程策略
1.1 导入植物抗病相关基因和病原菌致病相关基因
在植物抗性基因的利用方面
◆ 根据已有的R基因结构特征，设计新的R基因。 ◆ 异源表达R基因。 ◆ 向同一株植物中导入多个R基因。 在病原菌无毒基因的利用方面
◇ 转病原菌无毒基因。
◇ 将病原菌无毒基因和相应的R基因一起导入植物。 ◇ 导入与植物抗病信号有关的基因。
转座子标签法
目的形状突变NA差式显示
用转座子序列
完整的目的 转座子标签法流程图 性状基因
2.2 表达载体的构建
◆ 目的基因分离后，往往需要经过修饰才能应用于
植物基因工程。构建植物表达载体就是在目的基因的5’ 端加上启动子，在基因的3’端加上中止子，以便使外源 基因能在植物中有效地表达，充分发挥其功能。
1.3 导入降解病原物致病因子基因
◆ H. Anzai(1989),et al.分离到了抗烟毒素（tabtoxin）
的基因ttr，将基因ttr与CaMV 35S启动子融合成嵌合基 因，通过农杆菌介导的转化法转入烟草，获得ttr高表达 量的转基因植株，对烟毒素和病原菌的侵染均表现出良 好的抗性。
（vector mediated gene transfer）和DNA直接
转化（naked DNA transfer）。
2.4 转化植物细胞的筛选及转基因植物的鉴定
病害的抗性。
◆ 黄大年,等(1997)将cecropinB和cecropinD基因导入 水稻幼胚，获得的转基因水稻植株可明显地提高对水稻 白叶枯病的抗性，同时也获得了高抗水稻条斑病和水稻 白叶枯病的高抗品系。
2 植物抗病基因工程的技术环节 ◆ 至今已分离的供植物基因工程应用的目的
基因有100多个，其中研究得比较多的是抗病毒、 细菌和真菌的基因，能杀死害虫或使害虫拒食的 基因，能抵抗各种除草剂的基因，能抗逆境如干 旱、高寒、高温盐碱等的基因，能提高植物体中
加入启动子区 目前植物基因工程中外源基因常选用的启动子主要 有3类：第一类是从Ti质粒的T-DNA序列上分离的启动 区。具有真核生物转基因起始所需的TATA盒和CAT盒； 第二类是CaMV的35S和19S启动子；第三类是从植物 本身分离出来的启动子。
加入转录的加尾序列
真核生物为保证一个结构基因表达完全末端需要有 一个加尾序列。其功能一方面保证转录的终止；另一 方面保证形成有活性的mRNA链。植物基因工程中常 用的加尾序列是AATAAA。
1.4 导入其它蛋白基因
◆ 贾士荣,等(1993)和M.Hassan (1993),et al.向马铃薯
导入cecropin基因后提高了马铃薯对青枯病的抗性。
◆ J.M.Jaynes(1993),et al.将cecropinB基因导入烟草 后获得的转基因植株，提高了其对R.solanacearum引起
插入内含子
内含子是真核生物基因组结构的特点之一。在基因 工程中，多数不用在目的基因中插入这种片段就能得到 有效的表达，因此，认为它是基因产物功能非必需的。 但是在实际操作中，如果在目的基因适当的位置插入这 种序列，其表达量可以提高几十到几百倍。因此，有人 推测，内含子可能在基因翻译中起增强子的作用。
蛋白质含量或蛋白质品质的基因等等。这些基因
中有些是来自植物本身，有些来自微生物，还有 少数是人工合成的。
2.1 目的基因的分离和鉴定
◆ 对已知序列进行分子克隆
PCR扩增
◆基因紧密连锁基因的分离
◆ 根据植株或细胞表型变异进行基因分离
转座子导入细胞 野生型 细胞核 DNA
1.2 导入植物防卫基因
◆ Broglie(1991),et al. 在克隆菜豆几丁质基因的基础上将 CH5B基因修饰改造，通过Ti质粒转化烟草，获得几丁质酶 高效表达的转基因植株，具有协同拮抗枯萎病菌的效果。
◆ M.J.Carmona(1993),et al.，将来源于大麦基因组克隆 的硫素基因和来源于小麦cDNA克隆的硫素基因转化到烟草 中，获得了对P.s.pv.tabaci具有较高抗性的植株。
常用的报道基因：lacZ、ocs、cat、nptⅡ、lux和gus
2.3 目的基因向植物的转化
◆ 近年来，植种转化系统，如以农杆
菌Ti质粒及Ri质粒为载体的转化系统，以PEG
介导的原生质化学导入法、电激法、基因枪法、
花管导入法等等。总之，植物细胞遗传转化系 统可分为两大类：以载体为介导的基因转化
◆ 菜豆毒素（phaseolotoxin）是一种非寄主专化性毒 素，产菜豆毒素的P.s.pv.phaseolicola菌株通过argK基因 合成一种不被菜豆毒素抑制的OCTaseR酶，从而对该毒 素不敏感。将argK基因导入烟草和菜豆，获得的转基因 烟草和菜豆对P.s.pv.phaseolicola有较高的抗性。
加入与植物中特定DNA同源的序列 为了实现将目的基因和植物基因组有效整合，植物基因 工程中常在目的基因两端接上能和植物特定基因能整合的 DNA序列，一方面可以提高外源基因的插入效率；另一方 面也可以结合植物基因组表达调控规律，通过调整所加同
源序列的碱基序列有效地控制外源基因的插入位点和表达
时间，使目的基因更便于操作以及整合后更好地发挥作用。 加入报道基因
加入翻译起始密码子
由于植物中mRNA的翻译起始密码子多数也是AUG， 因此，要在目的基因功能蛋白的编码序列前加上适当的 核苷酸序列。 加入终止密码子 植物基因工程中所使用的mRNA翻译终止密码子有 UAA、UAG、UGA三种。一般在目的基因功能蛋白的 编码序列后直接加上对应的碱基序列。实验中通常采用 的是Ti质粒中的Nos终止子。 加入增强序列
植物抗病基因工程 的基本原理与方法
1 植物抗病基因工程策略
1.1 导入植物抗病相关基因和病原菌致病相关基因
在植物抗性基因的利用方面
◆ 根据已有的R基因结构特征，设计新的R基因。 ◆ 异源表达R基因。 ◆ 向同一株植物中导入多个R基因。 在病原菌无毒基因的利用方面
◇ 转病原菌无毒基因。
◇ 将病原菌无毒基因和相应的R基因一起导入植物。 ◇ 导入与植物抗病信号有关的基因。
转座子标签法
目的形状突变NA差式显示
用转座子序列
完整的目的 转座子标签法流程图 性状基因
2.2 表达载体的构建
◆ 目的基因分离后，往往需要经过修饰才能应用于
植物基因工程。构建植物表达载体就是在目的基因的5’ 端加上启动子，在基因的3’端加上中止子，以便使外源 基因能在植物中有效地表达，充分发挥其功能。