林业生物技术课件10.转基因植物及其应用
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《转基因动植物》课件
生物制药
利用转基因动物生产具有治疗价值的蛋白质药物 ，如转基因羊生产抗凝血酶。
转基因动物的生产流程
基因克隆与载体构建
将目的基因克隆到载体上，构建成表达载体 。
胚胎移植与繁殖
将转基因胚胎移植到代孕母体中，繁殖出转 基因动物。
受精卵显微注射
将表达载体注射到受精卵中，获得转基因胚 胎。
后代鉴定与筛选
对转基因动物后代进行鉴定和筛选，确保获 得符合要求的转基因动物。
新型转基因方法的探索
目前转基因技术主要依赖于导入外源基因，未来 将探索更多新型的转基因方法，如基因沉默、基 因激活等。
安全性评估的完善
随着转基因技术的进步，未来将进一步完善转基 因产品的安全性评估方法，确保转基因产品的安 全性和可靠性。
转基因动植物的未来应用前景
01
提高农业生产效率
通过转基因技术改良作物，提高抗逆性、抗病性、产量和品质，为农业
长期安全性评估
对转基因植物进行长期跟踪研 究和生态评估，以检测可能出
现的负面影响。
食品安全性评估
对转基因食品进行毒理学和营 养学评估，确保其安全性和营 养价值与传统食品相当。
环境安全性评估
评估转基因植物对生态环境的 影响，如对非靶标生物的影响 、对生态平衡的影响等。
社会经济安全性评估
评估转基因植物对农业生产和 社会经济的影响，如对农民生
转化方法
包括农杆菌转化法、基因枪法、微注 射法等，每种方法各有优缺点，适用 于不同植物。
转基因植物的优缺点
优点
提高抗逆性、抗虫性、抗病性等，增 加产量和营养价值，改良品质等。
缺点
可能对生态环境造成潜在风险，如基 因漂流导致野生种群基因污染；可能 影响食物安全，如产生过敏源或毒素 等。
利用转基因动物生产具有治疗价值的蛋白质药物 ，如转基因羊生产抗凝血酶。
转基因动物的生产流程
基因克隆与载体构建
将目的基因克隆到载体上，构建成表达载体 。
胚胎移植与繁殖
将转基因胚胎移植到代孕母体中，繁殖出转 基因动物。
受精卵显微注射
将表达载体注射到受精卵中，获得转基因胚 胎。
后代鉴定与筛选
对转基因动物后代进行鉴定和筛选，确保获 得符合要求的转基因动物。
新型转基因方法的探索
目前转基因技术主要依赖于导入外源基因，未来 将探索更多新型的转基因方法，如基因沉默、基 因激活等。
安全性评估的完善
随着转基因技术的进步，未来将进一步完善转基 因产品的安全性评估方法，确保转基因产品的安 全性和可靠性。
转基因动植物的未来应用前景
01
提高农业生产效率
通过转基因技术改良作物，提高抗逆性、抗病性、产量和品质，为农业
长期安全性评估
对转基因植物进行长期跟踪研 究和生态评估，以检测可能出
现的负面影响。
食品安全性评估
对转基因食品进行毒理学和营 养学评估，确保其安全性和营 养价值与传统食品相当。
环境安全性评估
评估转基因植物对生态环境的 影响，如对非靶标生物的影响 、对生态平衡的影响等。
社会经济安全性评估
评估转基因植物对农业生产和 社会经济的影响，如对农民生
转化方法
包括农杆菌转化法、基因枪法、微注 射法等，每种方法各有优缺点，适用 于不同植物。
转基因植物的优缺点
优点
提高抗逆性、抗虫性、抗病性等，增 加产量和营养价值，改良品质等。
缺点
可能对生态环境造成潜在风险，如基 因漂流导致野生种群基因污染；可能 影响食物安全，如产生过敏源或毒素 等。
《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
第十章 转基因技术及应用 ppt课件
• 转基因生物对农田生态系统的潜在风险
增加杀虫剂的使用。由于转基因生物可能造成的影响是抗药基因的特性选 择和转移或漂流到可相容的其他植物中，形成抗性杂草或超级杂草， 具有很强的抗药性。 产生新的农田杂草。其原因是由于基因漂流或基因逃逸，如通过昆虫传播 花粉引起杂交或基因污染，使近缘种变成新杂草或超级杂草。 转基因植物自身变为杂草。由于插入性状的竞争而演变退化为杂草。 产生新的病毒。由于不同病毒基因组和转基因作物的病毒外壳蛋白重组而 出现新型病毒。 广谱抗除草剂堆积基因群（HT）的超级杂草。 产生新的作物害虫。由于病原体与转基因植物相互作用或是草食动物与转 基因植物相互作用而出现的新型转基因害虫。比如常见害虫产生抗性， 并进化增强。 对非目标生物的伤害。由于误食或基因污染导致。例如2002年10月美国 内布拉斯加的一块约一英亩的刚收获大豆的田里，发现了三株转基因 玉米。这是因为上一年种植的含一种胰岛素蛋白的药用转基因玉米的 种子遗留下来在田里发芽，结果导致总价值270万美元的这一季大豆不 得不付之一炬。
转基因微生物
第一节 转基因植物 p85
目的基因和受体的获得 转基因方法 转基因植物的鉴定
转基因植物的应用
转基因植物研究存在的问题
一、目的基因的来源
1. 采用限制性内切酶，从生物组织中获取目的基因；
2. 通过mRNA合成cDNA；
3. 人工合成的DNA片段；
4. 聚合酶链式反应（PCR）扩增特定基因片段。
农 杆 菌 ori
大 肠 杆 菌 筛 选 标 记
大肠杆菌ori
农 杆 菌 筛 选 标 记
病毒介导法
随着植物病毒分子生物学及遗传学研究的不断深入，用病毒 基因组作为载体转化植物细胞日益受到人们的重视，因为病 毒载体能将外源基因导入植物的所有组织和细胞中，而且不 受单子叶或双子叶的限制。 在大约300种特征清楚的植物病毒中，单链RNA病毒约占 91%，双链RNA病毒、双链DNA病毒、单链DNA病毒各占 3%。利用植物病毒载体转化植物细胞大致有以下两种战略： 转染植物细胞原生质体
《转基因技术及应用》课件
THANK YOU
汇报人：
食品安全：可 能对人体健康 产生影响，如
过敏反应等
防范措施：加 强监管，建立 完善的转基因 技术安全管理 体系，提高公 众对转基因技 术的认识和接
Байду номын сангаас受度。
转基因技术的发展 前景与展望
转基因技术在农业领域的发展前景与展望
改善作物品质：通过转基因技术改 善作物的营养成分、口感、外观等
品质
应对气候变化：通过转基因技术提 高作物的抗旱、抗寒、抗热等能力，
基因治疗：通过转 基因技术治疗遗传 性疾病，如血友病 、地中海贫血等
生物反应器：利用 转基因技术生产生 物反应器，提高药 物生产效率和成本 效益
转基因技术的安全 性评估
转基因食品的安全性评估
转基因食品的定义：通过基因工程技术改变生物的遗传物质，从而获得具 有特定性状的食品。
安全性评估的内容：包括对转基因食品的毒性、过敏性、营养成分、环境 影响等方面的评估。
1983年，科学家首次将外源基因导入动 物中，开启了转基因动物的研究
1994年，美国批准了第一种转基因食 品——转基因番茄的上市，标志着转 基因食品的商业化
2000年，中国批准了第一种转基因食 品——转基因抗虫棉的上市，标志着 中国转基因食品的商业化
2010年，科学家首次将外源基因导入 人类胚胎中，开启了转基因人类的研究
添加标题
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医药工业：转基因技术在医药工业 中的应用，如转基因疫苗、药物等
环保工业：转基因技术在环保工业 中的应用，如转基因微生物在污水 处理、废物处理等方面的应用
生物制药领域的应用
基因工程药物：通 过转基因技术生产 具有特定功能的蛋 白质药物
转基因植物及其应用
转基因植物及其应用随着科技的发展，生物技术已经成为人类控制自然的重要手段之一。
其中，转基因技术凭借其可塑性强、高效性受到人们的广泛关注。
转基因技术是指人为地向生物体中加入一个或多个外源性基因，来改变其性状或增加其功能。
在植物领域中，我们将这种通过转基因技术改变植物基因组的植物称为转基因植物。
转基因植物的优点转基因植物有着广泛的应用前景。
首先，它可以改善作物的抗病性、耐旱性、耐盐性、耐寒性等性状。
例如：在传统培育水稻中，为了提高水稻的青枯病抗性，人们通过选择对病原菌有抗性的品种进行杂交选育，但该方法效率低，耗时长，效果有限。
而通过转基因技术，科学家可以将植物的防御机制与病原菌的关键基因相结合，增强植物的抗病性。
其次，转基因植物可以提高作物产量和质量。
在传统农业中，由于种植大面积、单一作物，造成土地资源的消耗和生态环境的恶化，而转基因植物能够通过改变作物的生长方式和代谢途径来提高其生长速度、减少损失率，从而提高作物产量和质量。
例如：在玉米种植中，将一种接受Bt基因转移的玉米品种作为种子，使玉米在生长过程中能够产生毒素，从而实现对玉米象的控制，进而提高玉米的产量和质量。
此外，转基因植物的生产更为高效。
传统培育中培育新作物需要耗费大量的时间和资金，而转基因技术可以大幅缩短生产周期，减少生产成本。
例如：在植物基因工程中，将人类的生长激素基因导入作物中，能够促进作物的生长和发育，缩短生产周期，从而提高生产效益。
转基因植物的潜在风险然而，转基因技术也存在一些潜在的风险。
首先，转基因植物可能对生态环境造成负面影响。
例如，转基因植物可能与自然植物杂交，导致自然植物受到外来基因的污染，从而影响生态平衡。
其次，转基因植物可能会引起人类健康问题。
例如，加入过量的Bt毒素可能对人体的肠胃功能产生不良影响，对不良肠道病变的风险有所增加。
再次，转基因植物可能引起道德争议和法律纠纷。
因为转基因植物的安全性和食品营养价值受到了争议，因此很难达成统一的政策。
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:
转基因植物的应用
转基因植物的应用转基因植物是利用现代生物技术将外源基因导入植物细胞中，从而改变植物的遗传性状。
转基因植物的应用范围广泛，涵盖了农业、工业、医疗和环保等多个领域。
提高作物产量和品质通过转基因技术，可以将某些有益的基因导入植物中，使其具有更高的生长速度、更大的产量或更好的品质。
例如，科学家将某种具有高产量的基因导入大豆、玉米等农作物中，使其产量大幅度提高。
抗虫、抗病和抗除草剂转基因技术还可以使植物具有抗虫、抗病和抗除草剂等特性。
例如，科学家将某种抗虫基因导入棉花中，使其能够抵抗棉铃虫的侵害，减少农药的使用量。
适应不同环境通过转基因技术，可以使植物适应不同的环境条件，如干旱、高温、盐碱等。
例如，科学家将某种耐旱基因导入小麦中，使其能够在干旱条件下正常生长。
改良植物性状转基因技术可以用来改良植物的性状，如花色、香味、口感等。
例如，科学家将某种基因导入玫瑰中，使其花朵颜色更加鲜艳。
用于生物能源转基因植物还可以用于生物能源的生产。
例如，科学家将某种能够产生生物柴油的基因导入油菜中，使其成为一种新的生物能源作物。
基因治疗研究转基因技术还可以用于基因治疗的研究。
例如，科学家将某种能够治疗某种疾病的基因导入人体细胞中，以治疗遗传性疾病或某些癌症。
医疗和工业用途转基因植物还可以用于医疗和工业用途。
例如，科学家将某种具有药用价值的基因导入植物中，从而生产出新的药物或工业原料。
环保和生态保护转基因技术还可以用于环保和生态保护。
例如，科学家将某种能够降解污染物的基因导入微生物中，使其能够净化环境中的污染物。
此外，转基因技术还可以用于生态修复和保护生物多样性等方面。
总之，转基因植物的应用前景广阔，对于农业、工业、医疗和环保等领域的发展具有重要意义。
然而，在应用转基因技术时，也需要注意其潜在的风险和安全性问题，以确保其应用不会对人类和环境造成负面影响。
(农业硕士生物技术课件)转基因技术与作物育种
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
效率低 未知基因及产物
6
2.从基因组DNA或mRNA序列克隆基因
(1)同源序列法 (Homology Based Candidate Gene Method) 根据基因家族成员所编码的蛋白质结构中具有保守氨基酸序列的特 点克隆基因家族未知成员。
34
(1)叶盘法 双子叶植物较为常用、简单有效的方法。
农杆菌共培养侵染 诱导愈伤组织 分化生芽
细菌筛选标记基因：
产物给予细胞产生一种选择压力，致使未转化细胞不能生长、发育与 分化。而转化细胞对该标记产生抗性，不影响其生长等，从而将转化细 胞选择出来，例如， Cat（氯霉抗性基因）。
植物筛选标记基因：
强调给转化细胞带上一种标记，起报告和识别作用，故称报告基因。
24
报告基因: Gus基因（β-葡糖苷酸酶基因）
14
（二）目的基因重组质粒的构建
目的基因体外重组到适当的已改造的质粒中 包括保存用中间载体（大肠杆菌寄主）：pBR322、pUC、
pBluescript K、pKS,pGEM-T 繁殖载体（大肠杆菌寄主）： JM109, TOP10 植物转化载体（农杆菌寄主）： pBI121, pCAM1001
15
33
1.载体介导转移系统
最常见的转基因方法。 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（tumor-inducing plasmid）或 Ri质粒(rootindcing plasmid)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。
《转基因植物》课件
未来转基因植物的研究将更加注重可 持续性和环境保护，例如开发抗旱、 耐盐和固氮能力的转基因作物。
此外，随着基因编辑技术的发展，如 CRISPR-Cas9系统，将有望实现更为 精确和高效的基因操作，为转基因植 物的研发带来更多可能性。
03
转基因植物的优缺点
转基因植物的优点
01
02
03
04
提高抗逆性
转基因植株的抗逆性分析
检测转基因植株对环境胁迫的抗逆能力，如抗虫 、抗病、抗旱等。
ABCD
转基因植株的表型分析
比较转基因植株与非转基因植株在生长、发育、 产量等方面的差异。
转基因食品的安全性评估
根据国际公认的转基因食品安全评价标准，对转 基因食品进行全面的安全性评估。
05
转基因植物的实际应用
转基因作物的种植
转基因植物的应用
转基因植物在农业生产中具有广泛的应用，可以提高作物的产量和品质，降低生 产成本，提高农业生产效益。
此外，转基因植物还可以用于生物能源、生物医药、环境保护等领域，为人类社 会的可持续发展提供重要的技术支持。
02
转基因植物的研发历程
转基因植物的起源
转基因植物的起源可以追溯到20世纪70年代，当时科学家开 始研究通过改变植物基因来改良作物。
02
转基因技术是现代生物技术的重 要组成部分，它能够打破物种界 限，实现基因在不同物种之间的 转移和表达。
转基因植物的种类
根据外源基因的来源和功能，转基因 植物可以分为抗虫转基因植物、抗病 转基因植物、抗除草剂转基因植物、 抗逆境转基因植物等。
此外，根据转基因的目的和应用，还 可以将转基因植物分为食用转基因植 物、非食用转基因植物、工业用转基 因植物等。
转基因动植物ppt课件
18
19
20
第二节 构建转基因的农作物
提高农作物质量和产量的有两方法。一是杂交育种， 但不可能将所有的优良性状组合到一种植物中。二 是用杀虫剂和除草剂。长期使用化学药物会导致环 境的破坏。而用转基因的方法能克服以上的问题。 达到增加产量，改进质量并可抗病虫害以及抗干旱、 盐碱等。有两种产生转基因农作物的常用方法： （1）通过根癌农杆菌的Ti质粒转化双子叶植物； （2）用基因抢等装置发出高速粒子轰击单子叶植物 等。
4
一、P因子介导的转化
转座因子含有两个功能区：
（1）转座因子两端的DNA重复序列，此是整合和切 离所需要的；
（2）编码转座酶的DNA序列，此是转座所需要的。
A.Spradling 和G.Rubin根据在其他系统中转座因子 的研究，论述了克隆的P因子序列可用于构建果蝇 的表达载体，诱导克隆的DNA的“终末”转座到果 蝇的生殖细胞中。他们使用的技术是用鉴别转座基 因的标记基因和待测定的实验基因取代克隆P因子 中的转座酶编码序列。
SB是水手转座因子超家族中的一员，长1.6kb, 两侧是 231bp的IR。中央区编码一个转座酶和DNA识别区。它 能够将自己插入到基因或基因之间，活化或关闭一个基 因的正常功能。实验证明，SB能将外源基因插入到脊椎 动物培养细胞中，包括小鼠的胚胎干细胞及人类细胞。
转座因子睡美人的结构特点
15
（三）、PB(piggy back )因子
（1）T-DNA，携带植物激素 基因和章鱼碱基因；
（2）是毒性基因vir
(virulence)区域。
（3）携带接合基因，与细 菌间质粒的转移有关。
（4）编码功能与冠缨碱利 用有关。
26
天然的Ti质粒不能使用。 （1）可产生肿瘤。
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第二节 构建转基因的农作物
提高农作物质量和产量的有两方法。一是杂交育种， 但不可能将所有的优良性状组合到一种植物中。二 是用杀虫剂和除草剂。长期使用化学药物会导致环 境的破坏。而用转基因的方法能克服以上的问题。 达到增加产量，改进质量并可抗病虫害以及抗干旱、 盐碱等。有两种产生转基因农作物的常用方法： （1）通过根癌农杆菌的Ti质粒转化双子叶植物； （2）用基因抢等装置发出高速粒子轰击单子叶植物 等。
4
一、P因子介导的转化
转座因子含有两个功能区：
（1）转座因子两端的DNA重复序列，此是整合和切 离所需要的；
（2）编码转座酶的DNA序列，此是转座所需要的。
A.Spradling 和G.Rubin根据在其他系统中转座因子 的研究，论述了克隆的P因子序列可用于构建果蝇 的表达载体，诱导克隆的DNA的“终末”转座到果 蝇的生殖细胞中。他们使用的技术是用鉴别转座基 因的标记基因和待测定的实验基因取代克隆P因子 中的转座酶编码序列。
SB是水手转座因子超家族中的一员，长1.6kb, 两侧是 231bp的IR。中央区编码一个转座酶和DNA识别区。它 能够将自己插入到基因或基因之间，活化或关闭一个基 因的正常功能。实验证明，SB能将外源基因插入到脊椎 动物培养细胞中，包括小鼠的胚胎干细胞及人类细胞。
转座因子睡美人的结构特点
15
（三）、PB(piggy back )因子
（1）T-DNA，携带植物激素 基因和章鱼碱基因；
（2）是毒性基因vir
(virulence)区域。
（3）携带接合基因，与细 菌间质粒的转移有关。
（4）编码功能与冠缨碱利 用有关。
26
天然的Ti质粒不能使用。 （1）可产生肿瘤。
农业转基因知识科普_PPT课件
转基因技术优势
基因来源更丰富、育种过程更精准、缩短育种周期
传统杂交育种
优良 基因
X 杂交
优良 基因
=
供体品种
基因工程育种
转化
优良基因
拟改良的品种
新材料
优良 基因
=
拟改良的品种
新品种
转基因技术主要应用领域
农业：抗病虫、耐除草 剂、抗旱耐盐、改善品 质、肥料高效利用
环保：污染物降解医药：源自苗、胰岛 素、干扰素3.9 3.9 2.9 2.7 1.6 1.0 0.8 0.5 0.5 0.3 0.2 0.1 0.1 0.1
少于50,000 公顷
洪都拉斯* 智利* 葡萄牙 古巴* 捷克共和国
罗马尼亚 斯洛伐克 哥斯达黎加*
孟加拉国*
* 发展中国家
2013年全球主要转基因作物种植率（%）
（百万英亩，百万公顷）
494 200 445 180 395 160 346 140 296 120 247 100 198 80 148 60
5. 加拿大 6. 中国* 7. 巴拉圭* 8. 巴基斯坦* 9. 南非* 10. 乌拉圭* 11. 玻利维亚* 12. 菲律宾*
13. 澳大利亚 14. 布基纳法索* 15. 缅甸* 16. 墨西哥*
17. 西班牙 18. 哥伦比亚* 19. 苏丹*
百万公顷
73.1 42.2 24.3 11.6 11.6
99 40 49 20
00
传统 生物技术
107
79% 大豆
34
70% 棉花
177
32% 玉米
34
24% 油菜
2014年美国、巴西转基因大豆、玉米和棉花种植面积均已超过总面积的90%。
《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。
植物遗传转化方法和技术PPT课件
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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
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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
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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。
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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
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（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
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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
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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。
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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
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（一）根癌农杆菌介导法的分子机制
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。
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多次筛选培养
生根培养
转基因植株
外源基因组织化学检测、 分子检测
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2、植物遗转化方法和技术
2.2 直接转化
采用基因枪法获得转基因植物
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2、植物遗转化方法和技术
PEG(聚乙二醇)法，细胞融合剂，是外源DNA形成 可被植物原生质体主动吸收的DNA沉淀。 电激法，利用高压电脉冲作用，使原生质膜的结 构改变并形成可逆性的开闭通道，从而使原生质 体易吸收外源DNA。 显微注射转化法，利用显微注射仪将外源DNA直 接注入受体细胞的细胞核或细胞质中。 其他转化方法，超声波、脂质体等
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1、植物基因工程载体及其构建
绿色荧光蛋白基因（GFP），来自水母。但野生 型GFP发光较弱，甚至在某些植物中不表达，为 适应在植物研究中的应用，已有许多改造的gfp 可满足研究的需要。
冠瘿碱合成酶基因。nos和ocs存在于农杆菌TDNA上，因其启动子是真核型，在农杆菌中不表 达， 故通过检测转化体中冠瘿碱的存在可确定 外源基因的表达。
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2、植物遗转化方法和技术
2.3 种质系统介导转化
借助植物自身的生殖系统以及细胞结构 实现转化，转化受体细胞通常是受精卵、 子房、花粉粒、幼穗或种胚等 主要方法有花粉管通道、生殖细胞浸泡 法和子房注射法等
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4
1、植物基因工程载体及其构建
1.3 根癌农杆菌Ti质粒的结构与功能
根癌农杆菌，含有Ti质粒， 能诱导被侵染的植物细胞 形成肿瘤，即诱发冠瘿碱
T-DNA区
细胞分类素 合成基因
发根农杆菌，含有Ri质粒， 能诱导被侵染的植物细胞 产生毛发状根
生长素 合成基因
Vir区。即毒性区，又称致瘤区域，其长度约 35kb。
Con区。该区段上存在着与细菌间接合转移的有 关基因，调控Ti质粒在农杆菌之间的转移。
Ori区。该区段基因调控Ti质粒的自我复制，故 称为复制起始区。
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6
1、植物基因工程载体及其构建
1.4 Ti质粒基因转化的原理
1
植物基因工程载体及其构建
2
植物遗转化方法和技术
3
转化体的筛选与检测
4
应用基因工程改良植物性状
5
转基因植物的环境释放及生物安全性问题
1
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1、植物基因工程载体及其构建
1.2 植物基因工程受体系统
原生质体。外源DNA易导入、基因型一致、适合各 种转化方法、遗传稳定性差、培养技术难度大。 愈伤组织。外源DNA易导入、适合各种转化方法、 可继续扩繁、遗传稳定性差、嵌合体高。 种质系统。外源DNA易导入、可简化或缩短育种纯 化过程、受季节限制。 胚状体。外源DNA易导入、变异小。 直接分化芽。变异小、操作简单周期短、有嵌合体。
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7
1、植物基因工程载体及其构建
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8
1、植物基因工程载体及其构建
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9
1、植物基因工程载体及其构建 植物细胞受伤
产生酚类物质 （乙酰丁香酮）
激活根癌农杆菌 受体virA 信号传递
激活virG 诱导表达
根癌农杆菌Ti质粒介导的转化过程主要包括： ① 细菌在植物敏感细胞上的吸附 ② 农杆菌中Ti质粒上的Vir区基因被激活 ③ T-DNA切割和T-DNA复合物形成 ④ T-DNA复合物由农杆菌进入植物细胞 ⑤ T-DNA以单或多拷贝业科技大学经济林育种与栽培国家林业局重点实验室
激活诱导其他基因表达
T-DNA进入染色体
在VirD2、 VirD4和VirB作用下
T-DNA单链与VirD2结合 VirD1、 VirD2协助
T-DNA单链释放
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1、植物基因工程载体及其构建
1.5 Ti质粒的改造与载体构建
双元载体
多克隆 位点
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1、植物基因工程载体及其构建
1.5 植物遗传转化中常用的选择标记基因及报告基因
1.5 .1选择标记
磷酸新霉素转移酶基因（nptⅡ）。由它编码的 产物氨基葡萄糖苷磷酸转移酶对某些氨基葡萄糖 苷类抗生素如卡那霉素、庆大霉素等有抗性。
潮霉素磷酸转移酶基因（HPT）。通过酶促磷酸 化作用使潮霉素发生磷酸化而失活，因此在含潮 霉素B的培养基中，含有该标记基因的植株能存 活，不含则死亡。
RB
Vir区
在植物基因转化上应用最多的是根癌农杆菌Ti质粒
冠瘿碱 合成基因
LB
冠瘿碱 代谢基因
复制起始区
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1、植物基因工程载体及其构建
T-DNA区。是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，该 DNA片段上的基因与肿瘤形成有关。
花青素合成有关的基因。
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2、植物遗转化方法和技术
2.1 载体转化
植物受体材料 （植物细胞、组织、器官等）
根癌农杆菌Ti质粒介导基因转化
含植物转化载体的农杆菌菌液
浸染（10-20min） 共培养（2-4h）
田间试验、遗传分析、形状鉴定
选择诱导分化 （培养基+选择压+抑菌剂，约4周）
其他选择标记。
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1、植物基因工程载体及其构建
1.5 .2 报告基因
报告基因
Reporter gene，是编码一种易于检测蛋白质 或酶的基因，通过它的瞬时及稳定表达来检测目 的基因是否转化成功，起报告作用。
β-葡萄糖酸酶基因（gus），来自大肠杆菌，在 一定条件下与其底物X-Glucuionic acid作用会 使有GUS活性的细胞染成蓝色。