植物基因工程抗虫抗病基因优秀课件
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第五章植物基因工程ppt课件-PPT文档资料
启动子：按其功能分为组成型启动子、诱导 型启动子和组织特异性启动子 组成型启动子：外源基因在其调控下，表达 大体恒定在一定水平，在不同组织部位没 有明显差异，没有时空特异性。如：Ti质粒 的胭脂碱合成酶基因（nos）启动子。 诱导型启动子：在某些特定的物理或化学信 号的刺激下，可大幅度提高外源基因的表 达水平。如：光、热和创伤诱导启动子等。
• 用叶片、幼茎、子叶、胚轴等为外植体。
特点： ⑴ 外植体细胞经历脱分化和再分化两个过程 ⑵ 扩繁量大 ⑶ 外植体试材广泛 ⑷ 该再生系统获得的再生植株无性系变异较 大，转化的外源基因遗传稳定性较差 ⑸ 该再生系统几乎适用于每一种通过离体培 养途径能再生植株的植物 ⑹ 嵌合体多
3.2 直接分化再生系统
特点： ⑴ 有更强的接收外源DNA的能力。 ⑵ 能使转基因充分表达，而且通过加倍后即 可成为纯合二倍体，加速纯化过程。 ⑶ 利用植物自身的授粉过程操作方便。 ⑷利用该受体系统进行转化受到季节的限制。 无性繁殖的植物不宜采用。
4 植物表达载体的组成特点
• 植物基因表达载体的主要功能是在受体细 胞中表达外源基因（大多数是以Ti质粒为基 础构建的）：启动子、终止子、T-DNA序列、 内含子序列、选择标记基因和报告基因
第二节高等植物基因工程的基本概念
1.植物基因工程的定义：
利用基因工程技术，在离体条件下对生物的DNA进 行加工，并按照人们的意愿和适当的载体重新组 合，再将重组DNA转入植物体或细胞内，并使其 在植物细胞中表达，从而生产不同的产物或定向 创造生物的新性状，并能稳定的遗传给下代。 2.转基因植物的特点：
第五章 植物基因工程
第一节 高等植物的遗传学特征 一、植物的基本特征
二、遗传操作的简易性
• 大多数高等植物具有自我受精的遗传特征，通常 能产生大量的后代；而且借助于如风、重力、昆 虫传播等自然条件，受精范围广、速度快、速率 高。因此，即便是频率极低的基因突变和重组实 际，其遗传后果也易被观察。
人教版高中生物选修三：1.3《基因工程的应用》ppt课件
转基因克隆猪器官
提示:生长激素基因
启动子
免疫排斥
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2.动物乳腺生物反应器的原理、生产流程及优点是怎样的? 提示:(1)原理:利用基因工程,把动物的乳腺作为生产工具,使目的 基因在其内表达,在分泌的乳汁中获得人类需要的生物产品。 (2)生产流程:
(3)优点: ①产量高,易获得目标产品; ②目标产品质量好,因为乳腺组织具有一整套全面对蛋白质进行 合成和加工的能力; ③产品成本低; ④从乳汁中提取产品,操作简单。
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四、基因治疗曙光初照
1.基因治疗是把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥 功能,从而达到治疗疾病的目的。可分为体外基因治疗和体内基因治疗 两种。 2.无论哪一种基因治疗,目前都处于初期的临床试验阶段。
预习交流
1.患者通过基因治疗后,其后代还患遗传病吗?为什么? 提示:其后代很可能还患有这种遗传病。对患者进行相关细胞的基 因替换,但这种局部细胞的基因替换,并没有改变其他部位细胞的基因, 如精原细胞。其后代很可能还会患遗传病。 2.基因治疗现在应用于临床治疗了吗? 提示:基因治疗的很多技术还不成熟 ,目前只是处于临床试验阶段。
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2.抗病转基因植物 (1)引起植物生病的微生物称为病原微生物,主要有病毒、真菌和细 菌等。 (2)目的基因:病毒外壳蛋白基因、 病毒复制酶基因、 几丁质酶基因、 抗毒素合成基因。 (3)意义:能够获得杂交育种无法获得的抗病毒的新品种。 3.抗旱、抗盐碱植物 (1)原理:干旱和盐碱对农作物的危害与细胞内渗透压调节有关。 (2)目的基因:调节细胞渗透压的基因。 (3)成果:抗盐抗旱烟草等。 4.利用转基因改良植物的品质 (1)应用范围:可以提高植物中氨基酸的含量、延长贮存时间、改变 花色等,从而提高作物品质。 (2)提高氨基酸含量和种类的方法:将某些氨基酸含量多的蛋白质 编码基因导入植物;改变氨基酸合成途径中某种关键酶的活性,提高氨 基酸的含量。
植物基因工程_抗虫抗病基因
第29页，共138页。
目前，CIBA的研究小组已经获得带 PR- la启动子调控Bt基因的转基因烟草。
用化学药剂处理该基因烟草，它对烟 草天蛾产生抗性。因此采用上述化学诱导 启动子的方法可以调控Bt基因在化学诱导 剂存在下才能表达,从而降低抗性的选择压 产生,以防止抗性扩散。
第30页，共138页。
植物基因工程_抗虫抗病基因
第1页，共138页。
第一章 抗植物病虫害基因 及其应用
第一节 抗植物虫害基因及其应用 第二节 抗植物病毒基因及其应用 第三节 抗植物真菌病害基因及其应用 第四节 抗植物细菌病害基因及其应用
第2页，共138页。
第一节 概述
一、作用及意义 二、抗性基因的来源 三、抗性基因分类
第24页，共138页。
对策2：使用新启动子（包括组织 特异性启动子）
Koziel 等 人 合 成 了 一 个 富 含 G,C 碱 基 的 CryIA(b)基因，该合成基因编码CryIA(b)的部 分氨基酸，与野生型CryIA(b)基因只有65％的 同源性。并用适合在玉米中表达的密码子替代 原细菌密码子。
对策2：修饰Bt基因,使ICP在植物中 高剂量表达。
迄今，目前发现的高水平的Bt抗性基 因都是隐性基因,而且ICP对害虫的幼虫特 别有效,所以Bt基因的连续、高剂量表达， 可以消除突变杂合体。
第31页，共138页。
对策3：使用两种以上的Bt基因或Bt 与其它抗虫基因结合使用。
除非抗性位点出现的频率很高和毒 蛋白剂量低到杂合体可以存活，否则昆 虫几乎不可能对两种独立杀虫蛋白同时 产生耐受性。
第17页，共138页。
• 美国Monsanto公司的Fischhoff等人（1987 年）获得转Bt基因的番茄植株。 他们用带有CaMV35S启动子的CryIA(b) 基因转化番茄品系VF36。获得了对烟草天 蛾显示出高抗虫活性的转基因植株。但因 ICP 表 达 水 平 低 ， 对 番 茄 果 螟 （ Heliothis virescens）的抗性不强。
目前，CIBA的研究小组已经获得带 PR- la启动子调控Bt基因的转基因烟草。
用化学药剂处理该基因烟草，它对烟 草天蛾产生抗性。因此采用上述化学诱导 启动子的方法可以调控Bt基因在化学诱导 剂存在下才能表达,从而降低抗性的选择压 产生,以防止抗性扩散。
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植物基因工程_抗虫抗病基因
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第一章 抗植物病虫害基因 及其应用
第一节 抗植物虫害基因及其应用 第二节 抗植物病毒基因及其应用 第三节 抗植物真菌病害基因及其应用 第四节 抗植物细菌病害基因及其应用
第2页，共138页。
第一节 概述
一、作用及意义 二、抗性基因的来源 三、抗性基因分类
第24页，共138页。
对策2：使用新启动子（包括组织 特异性启动子）
Koziel 等 人 合 成 了 一 个 富 含 G,C 碱 基 的 CryIA(b)基因，该合成基因编码CryIA(b)的部 分氨基酸，与野生型CryIA(b)基因只有65％的 同源性。并用适合在玉米中表达的密码子替代 原细菌密码子。
对策2：修饰Bt基因,使ICP在植物中 高剂量表达。
迄今，目前发现的高水平的Bt抗性基 因都是隐性基因,而且ICP对害虫的幼虫特 别有效,所以Bt基因的连续、高剂量表达， 可以消除突变杂合体。
第31页，共138页。
对策3：使用两种以上的Bt基因或Bt 与其它抗虫基因结合使用。
除非抗性位点出现的频率很高和毒 蛋白剂量低到杂合体可以存活，否则昆 虫几乎不可能对两种独立杀虫蛋白同时 产生耐受性。
第17页，共138页。
• 美国Monsanto公司的Fischhoff等人（1987 年）获得转Bt基因的番茄植株。 他们用带有CaMV35S启动子的CryIA(b) 基因转化番茄品系VF36。获得了对烟草天 蛾显示出高抗虫活性的转基因植株。但因 ICP 表 达 水 平 低 ， 对 番 茄 果 螟 （ Heliothis virescens）的抗性不强。
关于植物基因工程课件
第一节 植物基因的克隆与分离
一、根据基因的功能分离目的基因 从蛋白到DNA
一种比较有效的分离高等植物基因的策略， 它涉及目的基因编码产物蛋白质的分离、纯化 及突变体表型的互补克隆。
在纯化相应的编码蛋白后，构建cDNA或基因组， DNA中基因的筛选根据情况主要可用二种办法进行：
(1) 将纯化的蛋白质进行氨基酸测序
转基因植物(Transgene plant)是拥有来自其 他物种基因的植物。该基因变化过程可以来自 不同物种之间的杂交，但现在该名词更多的特 指那些在实验室里通过重组DNA技术人工插 入其他物种基因以创造出拥有新特性的植物。
第一节 植物基因的克隆与分离 第二节 植物基因工程研究常用的基因 第三节 植物基因转移的病毒载体 第四节 植物基因转移的质粒载体 第五节 植物基因转化方法 第六节 转基因植物的检测鉴定
三、根据DNA的插入作用分离目的基因
当一段特定的DNA序列，插入到植物基因组中目的基因的 内部或其邻近位点时，便会诱发该基因发生突变，并最终导 致表型变化，形成突变体植株。如果此段DNA插人序列是 已知的，那么它便可用来作为DNA杂交因A序列相 当于人为地给目的基因加上一段已知的序列标签，因此 DNA插入突变分离基因的技术，又叫做DNA标签法(DNAtagDgiNnAg)标。签法克隆植物组织中的基因是较为常用的一种方 法，T-DNA（T-DNA tagging）和转座子（transposon tagging）均可作为基因标签。
1.转座子标签法（Transposon tagging）
转座的结果是使被转入的基因失活，从而有效地诱导产生 表型突变株。然后构建一个对应于突变株的基因库，用作标 签的转座子作为探针从基因库中筛选相对应的克隆，分离得 到相对应于变异的基因，这就是转座子标签克隆基因。
《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。
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ppt课件
1.5.1 Vir基因的诱导 1.5.2 VirA和VirG被构造性表达 1.5.3 T－DNA的加工及转移 1.5.4 T-DNA链整合植物基因组
片段，占Ti 的7-15％，两边有23bp的定向 反复序列。
章鱼碱型的T-DNA区分为两部分，左区 〔TL-DNA〕为13kb的单拷贝序列，是诱发 和维持肿瘤所必需的。右区〔TR-DNA〕为 7kb的多拷贝序列。
T-DNA通常较完好的且序列不改动地被 整合到植物基因组中。
1.3 T－DNA
1.3.2 T-DNA携带的遗传信息 〔1〕致瘤基因：用于转化植物细胞的基因，
1.2 Ti质粒
1.2.2 Ti质粒的物理图谱 物理图谱：限制性内切酶酶切片段在Ti-DNA
上的陈列顺序。
Ti物理图谱构建：经限制性内切酶处置之后 的Ti质粒DNA，用琼脂糖凝胶电泳作片段分 别，便可显示出有20多条大小不同的DNA 酶切片段。然后将这些酶切片段进展分子 杂交分析，测定顺序，再陈列成完好的物 理图。
1.1植物冠瘿瘤——植物的一种癌症
1.1冠瘿瘤
植物与人一样，可以产生各种各样的瘤和癌。其中一类瘤 被叫作瘿，瘿的种类很多。引起瘿的要素有：受伤、昆虫、 病毒、细菌和特定的基因组织表达等。人们最感兴趣的瘿 是冠瘿瘤。
1.1.1冠瘿瘤的原因 由根癌农杆菌〔Agrobacterium tumefaciens〕[属根瘤菌科〔Rhizobiaceat〕]对植物的侵 染而引起。
植物基因工程
1.根癌农杆菌与植物转化的分子生物学 2.植物基因工程中Ti载体及其构建 3.植物基因转化受体系统 4.根癌农杆菌转化程序 5.植物病毒介导的基因转化
1.根癌农杆菌与植物转化的分子生物学
1.1 植物冠瘿瘤－植物的一种癌症 1.2 Ti质粒 1.3 T－DNA 1.4 Vir区的基因构造与功能 1.5 农杆菌Ti质粒基因转化机理
片段，占Ti 的7-15％，两边有23bp的定向 反复序列。
章鱼碱型的T-DNA区分为两部分，左区 〔TL-DNA〕为13kb的单拷贝序列，是诱发 和维持肿瘤所必需的。右区〔TR-DNA〕为 7kb的多拷贝序列。
T-DNA通常较完好的且序列不改动地被 整合到植物基因组中。
1.3 T－DNA
1.3.2 T-DNA携带的遗传信息 〔1〕致瘤基因：用于转化植物细胞的基因，
1.2 Ti质粒
1.2.2 Ti质粒的物理图谱 物理图谱：限制性内切酶酶切片段在Ti-DNA
上的陈列顺序。
Ti物理图谱构建：经限制性内切酶处置之后 的Ti质粒DNA，用琼脂糖凝胶电泳作片段分 别，便可显示出有20多条大小不同的DNA 酶切片段。然后将这些酶切片段进展分子 杂交分析，测定顺序，再陈列成完好的物 理图。
1.1植物冠瘿瘤——植物的一种癌症
1.1冠瘿瘤
植物与人一样，可以产生各种各样的瘤和癌。其中一类瘤 被叫作瘿，瘿的种类很多。引起瘿的要素有：受伤、昆虫、 病毒、细菌和特定的基因组织表达等。人们最感兴趣的瘿 是冠瘿瘤。
1.1.1冠瘿瘤的原因 由根癌农杆菌〔Agrobacterium tumefaciens〕[属根瘤菌科〔Rhizobiaceat〕]对植物的侵 染而引起。
植物基因工程
1.根癌农杆菌与植物转化的分子生物学 2.植物基因工程中Ti载体及其构建 3.植物基因转化受体系统 4.根癌农杆菌转化程序 5.植物病毒介导的基因转化
1.根癌农杆菌与植物转化的分子生物学
1.1 植物冠瘿瘤－植物的一种癌症 1.2 Ti质粒 1.3 T－DNA 1.4 Vir区的基因构造与功能 1.5 农杆菌Ti质粒基因转化机理
植物基因工程[可修改版ppt]
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⑤第五步 诱导冠瘿瘤
T-DNA上的产物催化产生过量的生长 素和细胞分裂素，形成植物冠瘿瘤。
（6）第六步 土壤农杆菌代谢冠瘿碱。
(3).Ti质粒转化的对象
裸子植物、双子叶被子植物、禾谷类单子叶 植物（玉米
(4). Ti质粒作为载体的可能性
能够自发地整合到植物的染色体上。 能转化多种植物。 强启动子 T-DNA的opine合成酶基因上有一个强 启动子，能启动外源基因的表达。
很多高等植物拥有比人类更大的基因组，并以多倍体 的形式存在。大约三分之二的禾本科植物呈多倍体型， 其染色体数目范围从24至144不等。这种多倍体植物在 组织培养过程中呈现出较高的遗传不稳定性，导致体细 胞变异
二、高等植物基因工程的发展历程
1983 年 美国和比利时首次将外源基因导入烟草和胡萝卜 1994 年 世界上第一种耐储藏的番茄在美国批准上市 1995 年 转基因抗虫、抗除草剂玉米和棉花在美国投入生产 2000 年 美国转基因大豆的种植面积首次超过普通大豆
转移DNA，编码冠瘿碱的合成，能随机整合到植物 的染色体上。长度一般为12-24kb，是Ti质粒最重 要的部分。
左边界
生长素 基因
细胞分裂 素基因
冠瘿碱 合成
右边界
生长素基因:
tms、tmr基因分别控制合成植物生长素与分裂素，促 使植物创伤组织无限制地生长与分裂，形成冠瘿瘤; iaaM（tms1）和iaaH（tms2）控制由色氨酸产生生长 素吲哚乙酸的生物合成途径.
Ti 质粒介导的整合转化程序 植物病毒介导的转染程序 植物细胞的直接转化程序 植物原生质体的再生程序
（一）Ti 质粒介导的整合转化程序
Ti 质粒的结构与功能
几乎所有的双子叶植物尤其是豆科类植物的根部 常常会形成根瘤（冠瘿瘤），这是由于植物根部被一 种革兰氏阴性土壤杆菌农杆根瘤菌（A.tumefaciens ）感染所致，其致瘤特性是由该菌细胞内的野生型质 粒 Ti质粒（Tumor-inducing plasmid）介导的，又 称肿瘤诱导质粒。
T-DNA上的产物催化产生过量的生长 素和细胞分裂素，形成植物冠瘿瘤。
（6）第六步 土壤农杆菌代谢冠瘿碱。
(3).Ti质粒转化的对象
裸子植物、双子叶被子植物、禾谷类单子叶 植物（玉米
(4). Ti质粒作为载体的可能性
能够自发地整合到植物的染色体上。 能转化多种植物。 强启动子 T-DNA的opine合成酶基因上有一个强 启动子，能启动外源基因的表达。
很多高等植物拥有比人类更大的基因组，并以多倍体 的形式存在。大约三分之二的禾本科植物呈多倍体型， 其染色体数目范围从24至144不等。这种多倍体植物在 组织培养过程中呈现出较高的遗传不稳定性，导致体细 胞变异
二、高等植物基因工程的发展历程
1983 年 美国和比利时首次将外源基因导入烟草和胡萝卜 1994 年 世界上第一种耐储藏的番茄在美国批准上市 1995 年 转基因抗虫、抗除草剂玉米和棉花在美国投入生产 2000 年 美国转基因大豆的种植面积首次超过普通大豆
转移DNA，编码冠瘿碱的合成，能随机整合到植物 的染色体上。长度一般为12-24kb，是Ti质粒最重 要的部分。
左边界
生长素 基因
细胞分裂 素基因
冠瘿碱 合成
右边界
生长素基因:
tms、tmr基因分别控制合成植物生长素与分裂素，促 使植物创伤组织无限制地生长与分裂，形成冠瘿瘤; iaaM（tms1）和iaaH（tms2）控制由色氨酸产生生长 素吲哚乙酸的生物合成途径.
Ti 质粒介导的整合转化程序 植物病毒介导的转染程序 植物细胞的直接转化程序 植物原生质体的再生程序
（一）Ti 质粒介导的整合转化程序
Ti 质粒的结构与功能
几乎所有的双子叶植物尤其是豆科类植物的根部 常常会形成根瘤（冠瘿瘤），这是由于植物根部被一 种革兰氏阴性土壤杆菌农杆根瘤菌（A.tumefaciens ）感染所致，其致瘤特性是由该菌细胞内的野生型质 粒 Ti质粒（Tumor-inducing plasmid）介导的，又 称肿瘤诱导质粒。
《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。
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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。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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ischhoff等人（1987 年）获得转Bt基因的番茄植株。
他 们 用 带 有 CaMV35S 启 动 子 的 CryIA(b)基因转化番茄品系VF36。获得了 对烟草天蛾显示出高抗虫活性的转基因植 株 。 但 因 ICP 表 达 水 平 低 ， 对 番 茄 果 螟 （Heliothis virescens）的抗性不强。
• 苏云金杆菌属于革兰氏阴性，形成孢子细菌。在 芽胞形成过程中，可产生伴胞晶体，它由一种或 多种蛋白组成，具有高度特异性杀虫活性，这种 蛋白通常被称作δ-内毒素（δ-endotoxins）或杀虫 结晶蛋白（in-secticidal crysta1 protein，ICP）。
作用原理：
ICP通常以原毒素（protoxin）形式存 在，当昆虫取食ICP后，原毒素在昆虫的 消化道内被活化，转型为毒性多肽分子。 活化的ICP与昆虫肠道上皮细胞上的特异 性结合蛋白结合，全部或部分嵌合于细胞 膜中，使细胞膜产生一些孔道，细胞因渗 透平衡糟破坏而破裂。导致昆虫幼虫停止 进食，最终死亡。
对策1：修饰Bt基因，改造密码子。
为提高富含A、T碱基的Bt基因在富 含G、Ｃ碱基的植物细胞中表达水平。有 人对CryI基因进行了部分甚至完全的修饰。 修饰后的CryI基因在转基因棉花、烟草、 番茄和玉米中的表达水平有了显著提高。
Monsanto公司的Per1ak等人在不改变氨基 酸序列的情况下，对CryIA(b)和 CryIA(c)基因 进行修饰（主要是去除富含A、T 碱基序列）， 使CryIA(b)和CryI(c)的表达水平提高了100倍， CryIA(b)和CryI(c)蛋白的含量提高到占可溶性 蛋白的0.05％～0.1％，获得良好的抗虫效果， 其中转基因棉花植株对棉铃虫（Heliothis armingera）的抗性达80％。
二、抗性基因的来源
根据基因来源分为三类： 1.植物组织 如豇豆胰蛋白酶抑制剂基因。 2. 动物 如杀菌肽（cecropins）基因。 3. 微生物 如Bt杀虫结晶蛋白基因。
三、抗性基因分类
据基因的作用功能和对象分为： 1. 抗虫基因。 2. 抗病毒基因。 3. 抗真菌和细菌基因。
第二节抗植物虫害基因及其应用
植物基因工程抗虫抗病基因
第一章 抗植物病虫害基因 及其应用
第一节 抗植物虫害基因及其应用 第二节 抗植物病毒基因及其应用 第三节 抗植物真菌病害基因及其应用 第四节 抗植物细菌病害基因及其应用
第一节 概述
一、作用及意义 二、抗性基因的来源 三、抗性基因分类
一、作用及意义
应用抗病虫害基因具有以下优势： 1. 育种周期短、效率高、成本低。 2. 提高产量和品质。 3. 降低生产成本。 4. 防止化学农药污染，避免破坏生态平衡。 5. 克服亲本基因资源缺乏。 6. 抗性性状具有连续性和整体性。
• ICP的活化过程： 首先ICP溶解在昆虫的肠道里（ICP在碱性 条件可溶，而在中性条件下不溶），然后， 在蛋白酶的作用下，通过专一性蛋白酶水 解切割，ICP被活化。
• 活化的ICP不被胰蛋白酶或其它蛋白酶破 坏。
2．ICP的分类、结构及抗虫谱
据抗虫谱和序列同源性分为四种类型：
类型I （Cry I） 抗鳞翅目（Lepidoptera）昆虫， 对其幼虫有特异的毒性作用。
类型II （CryII） 抗鳞翅目和双翅目（Diptera）。 类型III（CryIII） 抗鞘翅目（Coleoptera）昆虫。 类型IVw（CryIV）抗双翅目（Diptera）昆虫。
类型V（CryV） 抗鳞翅目和鞘翅目。
近年Payne等人则发现了具有抗膜翅 目（Hymeno-ptera）以及抗线虫 （Nematodes）的ICP。
• 只保留编码毒性核心片段的核苷酸序列就 能达到抗虫目的。
如，Bt2编码的最短毒性片段位于29至 607氨基酸残基处，进一步从基因3´端删除 4个密码子（codon）或从5´端删除8个密码 子，将完全丧失产物的毒性功能。
3. Bt基因的应用
• 1987年比利时的Vacek等人利用农杆菌介导 法首次获得了转基因烟草植株。 他们使用全长的CryIA（b）基因编码 1155个氨基酸和该基因保留了5ˊ端编码毒 蛋白核心区域的缺失片段（编码610个氨基 酸）。转基因植株对烟草天蛾（Manduca Sexta）幼虫的抗性为75％～100％。
目前全世界已有许多不同类型的 ICP基因转入多种作物，如烟草、 番茄、玉米、棉花、水稻、苹果、 核桃等。
研究结果表明：一般用全长CryIA基 因转化植物，ICP在转基因植物中表达量 很低，甚至检测不到，其抗虫效果差或不
具抗虫性。在高抗虫性的转基因植株中， 每毫克可溶性蛋白中约有 2.6～190ng的 ICP。
• 在每种主要类型中，据序列同源性， ICP又划分为若干亚类
例如，CryI 又分为 IA(a)、IA(b)、 IA(c)、I B、IC等。
ICP的结构
• CryＩ蛋白为长1100～1200个氨基酸的 多肽，大小为130～140kD，其毒性多肽 分子是约60～70kD的核心片段。活性区 在氨基端，而原毒素羧基端至少一半以 上的氨基酸序列没有毒性功能。
4. 存在的问题及对策
（1） ICP在植物中表达水平低 （2）昆虫对ICP产生抗性 （3）抗菌谱窄
（1） ICP在植物中表达水平低
原因：
• 主要是mRNA不稳定和翻译效率低。 • 天然的Bt基因富含A、T碱基,而植物基因
富含G、C碱基,可能导致Bt基因转录的末 成 熟 终 止 （ premature transcription termination）及不适当的切割。 • 因密码子上的差异也可能使Bt基因在植 物细胞的转录过程中形成二级结构、 mRNA的特定序列被降解和翻译效率降低。
一、Bt基因及其应用 二、蛋白酶抑制剂基因及其应用 三、植物凝集素基因及其应用 四、淀粉酶抑制剂基因及其应用
一、Bt基因及其应用
1. Bt基因的作用原理 2. ICP的分类、结构及抗虫谱 3. Bt基因的应用 4. 存在的问题及对策
1. Bt基因的作用原理
• Bt基因： 是从微生物苏云金杆菌（Bacillus thuringicnsis）分离出的苏云金杆菌杀虫结晶蛋白基 因，简称Bt基因。
他 们 用 带 有 CaMV35S 启 动 子 的 CryIA(b)基因转化番茄品系VF36。获得了 对烟草天蛾显示出高抗虫活性的转基因植 株 。 但 因 ICP 表 达 水 平 低 ， 对 番 茄 果 螟 （Heliothis virescens）的抗性不强。
• 苏云金杆菌属于革兰氏阴性，形成孢子细菌。在 芽胞形成过程中，可产生伴胞晶体，它由一种或 多种蛋白组成，具有高度特异性杀虫活性，这种 蛋白通常被称作δ-内毒素（δ-endotoxins）或杀虫 结晶蛋白（in-secticidal crysta1 protein，ICP）。
作用原理：
ICP通常以原毒素（protoxin）形式存 在，当昆虫取食ICP后，原毒素在昆虫的 消化道内被活化，转型为毒性多肽分子。 活化的ICP与昆虫肠道上皮细胞上的特异 性结合蛋白结合，全部或部分嵌合于细胞 膜中，使细胞膜产生一些孔道，细胞因渗 透平衡糟破坏而破裂。导致昆虫幼虫停止 进食，最终死亡。
对策1：修饰Bt基因，改造密码子。
为提高富含A、T碱基的Bt基因在富 含G、Ｃ碱基的植物细胞中表达水平。有 人对CryI基因进行了部分甚至完全的修饰。 修饰后的CryI基因在转基因棉花、烟草、 番茄和玉米中的表达水平有了显著提高。
Monsanto公司的Per1ak等人在不改变氨基 酸序列的情况下，对CryIA(b)和 CryIA(c)基因 进行修饰（主要是去除富含A、T 碱基序列）， 使CryIA(b)和CryI(c)的表达水平提高了100倍， CryIA(b)和CryI(c)蛋白的含量提高到占可溶性 蛋白的0.05％～0.1％，获得良好的抗虫效果， 其中转基因棉花植株对棉铃虫（Heliothis armingera）的抗性达80％。
二、抗性基因的来源
根据基因来源分为三类： 1.植物组织 如豇豆胰蛋白酶抑制剂基因。 2. 动物 如杀菌肽（cecropins）基因。 3. 微生物 如Bt杀虫结晶蛋白基因。
三、抗性基因分类
据基因的作用功能和对象分为： 1. 抗虫基因。 2. 抗病毒基因。 3. 抗真菌和细菌基因。
第二节抗植物虫害基因及其应用
植物基因工程抗虫抗病基因
第一章 抗植物病虫害基因 及其应用
第一节 抗植物虫害基因及其应用 第二节 抗植物病毒基因及其应用 第三节 抗植物真菌病害基因及其应用 第四节 抗植物细菌病害基因及其应用
第一节 概述
一、作用及意义 二、抗性基因的来源 三、抗性基因分类
一、作用及意义
应用抗病虫害基因具有以下优势： 1. 育种周期短、效率高、成本低。 2. 提高产量和品质。 3. 降低生产成本。 4. 防止化学农药污染，避免破坏生态平衡。 5. 克服亲本基因资源缺乏。 6. 抗性性状具有连续性和整体性。
• ICP的活化过程： 首先ICP溶解在昆虫的肠道里（ICP在碱性 条件可溶，而在中性条件下不溶），然后， 在蛋白酶的作用下，通过专一性蛋白酶水 解切割，ICP被活化。
• 活化的ICP不被胰蛋白酶或其它蛋白酶破 坏。
2．ICP的分类、结构及抗虫谱
据抗虫谱和序列同源性分为四种类型：
类型I （Cry I） 抗鳞翅目（Lepidoptera）昆虫， 对其幼虫有特异的毒性作用。
类型II （CryII） 抗鳞翅目和双翅目（Diptera）。 类型III（CryIII） 抗鞘翅目（Coleoptera）昆虫。 类型IVw（CryIV）抗双翅目（Diptera）昆虫。
类型V（CryV） 抗鳞翅目和鞘翅目。
近年Payne等人则发现了具有抗膜翅 目（Hymeno-ptera）以及抗线虫 （Nematodes）的ICP。
• 只保留编码毒性核心片段的核苷酸序列就 能达到抗虫目的。
如，Bt2编码的最短毒性片段位于29至 607氨基酸残基处，进一步从基因3´端删除 4个密码子（codon）或从5´端删除8个密码 子，将完全丧失产物的毒性功能。
3. Bt基因的应用
• 1987年比利时的Vacek等人利用农杆菌介导 法首次获得了转基因烟草植株。 他们使用全长的CryIA（b）基因编码 1155个氨基酸和该基因保留了5ˊ端编码毒 蛋白核心区域的缺失片段（编码610个氨基 酸）。转基因植株对烟草天蛾（Manduca Sexta）幼虫的抗性为75％～100％。
目前全世界已有许多不同类型的 ICP基因转入多种作物，如烟草、 番茄、玉米、棉花、水稻、苹果、 核桃等。
研究结果表明：一般用全长CryIA基 因转化植物，ICP在转基因植物中表达量 很低，甚至检测不到，其抗虫效果差或不
具抗虫性。在高抗虫性的转基因植株中， 每毫克可溶性蛋白中约有 2.6～190ng的 ICP。
• 在每种主要类型中，据序列同源性， ICP又划分为若干亚类
例如，CryI 又分为 IA(a)、IA(b)、 IA(c)、I B、IC等。
ICP的结构
• CryＩ蛋白为长1100～1200个氨基酸的 多肽，大小为130～140kD，其毒性多肽 分子是约60～70kD的核心片段。活性区 在氨基端，而原毒素羧基端至少一半以 上的氨基酸序列没有毒性功能。
4. 存在的问题及对策
（1） ICP在植物中表达水平低 （2）昆虫对ICP产生抗性 （3）抗菌谱窄
（1） ICP在植物中表达水平低
原因：
• 主要是mRNA不稳定和翻译效率低。 • 天然的Bt基因富含A、T碱基,而植物基因
富含G、C碱基,可能导致Bt基因转录的末 成 熟 终 止 （ premature transcription termination）及不适当的切割。 • 因密码子上的差异也可能使Bt基因在植 物细胞的转录过程中形成二级结构、 mRNA的特定序列被降解和翻译效率降低。
一、Bt基因及其应用 二、蛋白酶抑制剂基因及其应用 三、植物凝集素基因及其应用 四、淀粉酶抑制剂基因及其应用
一、Bt基因及其应用
1. Bt基因的作用原理 2. ICP的分类、结构及抗虫谱 3. Bt基因的应用 4. 存在的问题及对策
1. Bt基因的作用原理
• Bt基因： 是从微生物苏云金杆菌（Bacillus thuringicnsis）分离出的苏云金杆菌杀虫结晶蛋白基 因，简称Bt基因。