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提高水稻基因枪转化效率的研究

提高水稻基因枪转化效率的研究
提高水稻基因枪转化效率的研究

浅谈我国转基因水稻的研究(一)

浅谈我国转基因水稻的研究(一) 论文关键词]水稻转基因论文摘要]稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。目前,水稻转基因研究在我国已取得显著进展。详细介绍转基因技术,并阐明我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展, 水稻是我国的重要经济作物和粮食作物。水稻分布极其广泛,由于生态环境的复杂性和所处地理环境的影响,水稻在漫长的进化过程中,形成了极其丰富的遗传多样性,染色体组型和数目复杂多样,成为研究稻种起源、演化和分化必不可少的材料。 植物转基因技术是利用遗传工程手段有目的地将外源基因或DNA构建,并导入植物基因组中,通过外源基因的直接表达,或者通过对内源基因表达的调控,甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达,使植物获得新性状的一种品种改良技术。它是基因工程、细胞工程与育种技术的有机结合而产生的一种全新的育种技术体系。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的各种抗性或抗性相关基因转入水稻,进一步拓宽了水稻抗病基因源,为抗病育种提供了一条新途径。 一、国内外的转基因技术 转基因技术自20世纪70年代诞生以来,已经取得迅速的发展。到目前为止,中国已经是全球第4大转基因技术应用国。 转基因生物技术的应用,大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。中国是继美国之后育成转基因抗虫棉的第二个国家。现在河北省与美国孟山都合作育成33B抗虫棉(高抗棉铃虫、抗枯萎病、耐黄萎病)。由中国农科院生物中心、江苏省农科院导入Bt基因,由安徽省种子公司,安徽省东至县棉种场共同选育的抗虫棉“国抗1号”在安徽省已通过审定。国际水稻所将抗虫基因导入水稻,育成抗二化螟、纵卷叶螟的转基因水稻。中国农科院、中国农业大学、中国科学院、河南农科院等许多科研单位和高校将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦育成抗病转基因小麦、转基因烟草、转基因水稻等等。英国爱丁堡大学将水母发光基因导入烟草、芹菜、马铃薯等作物,获得发光作物,驱赶害虫。 至于油菜方面利用转基因工程培育雄性不育系及其恢复系的研究,亦取得了突破性的进展。比利时为了提高菜饼粗蛋白质的含量,将一种草控制的蛋白质基因转移到油菜上来,选出高蛋白质含量的转基因油菜品种。瑞典Svalow-Weibull等公司利用基因工程技术将外源基因导入甘蓝型油菜,培育成抗除草剂油菜新品种;比利时PGS公司采用基因工程手段创造出新的油菜授粉系统;法国应用原生质体融合技术将萝卜不育细胞质的恢复基因引入甘蓝型油菜,充分利用萝卜不育细胞质不育彻底的特性,实现了萝卜不育细胞质的三系配套,对推动全球杂交油菜育种具有革命性的影响。 二、我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展 我国是农业超级国,因此,中国人吃饭问题的关键是水稻问题(高产和抗性问题),而水稻问题的核心便是转基因技术在水稻中的成功应用。 近年来,植物抗病毒基因工程的技术路线已趋向成熟,国内外相继开展了水稻东格鲁病、条纹叶枯病、黄矮病、矮缩病等8种病毒病的转基因育种研究,将各病原病毒的外壳蛋白基因、复制酶基因、编码结构或非结构蛋白基因干扰素CDNA等分别导入水稻,获得了抗不同病毒病的转基因株系或植株。在我国,转基因技术在水稻中的应用已经取得了惊人的成果。(一)转基因技术在提高水稻植株的抗Basra除草剂的成果 王才林等利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系“E32”,获得转基因植株。抗性鉴定表明,转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性;通过对转基因植株后代PCR分析,证实bar基因已整合到受体植株的基因组中,遗传分析表明,bar基因能在有性生殖过程中传递给后代,并在T代开始分离出抗性一致的稳定株系。段俊等利用转基因技术,

转基因作物的研究进展

生物与环境工程学院课程论文 转基因作物的研究进展 学生姓名:魏斌聪 学号:200806016139 专业/班级:生物工程081班 课程名称:生物工程原理 指导教师:陈蔚青教授 浙江树人大学生物与环境工程学院 2011年5月

转基因作物的研究进展 魏斌聪 (浙江树人大学生物与环境工程学院生工081班浙江杭州310015) 摘要:人们将所需要的外源基因(如高产、抗病虫害优质基因) 定向导入作物细胞中, 使其在新的作物中稳定遗传和表现,产生转基因作物新品种, 是大幅度提高作物产量的一项新技术。本文先描述了转基因作物的发展进程,对其基因问题的研究作了讨论,并列出转基因作物目前存在的主要问题并作分析,最后对此项技术作出展望。 关键词:转基因作物;DNA技术;基因导入;安全性 前言 转基因植物(transgenic plant),是指基因工程中运用DNA 技术将外源基因整合于受体植物基因组、改变其遗传组成后产生的植物及其后代。转基因植物的研究主要在于改进植物的品质,改变生长周期等提高其经济价值或实用价值。[ 1 ]其主要范围是在作物方面,如可食用的大豆、玉米等,或者可投入生产的棉花等作物。 从表面上看来,转基因作物同普通植物似乎没有任何区别,它只是多了能使它产生额外特性的基因。从1983年以来,生物学家已经知道怎样将外来基因移植到某种植物的脱氧核糖核酸中去,以便使它具有某种新的特性:抗除莠剂的特性,抗植物病毒的特性,抗某种害虫的特性。[ 2 ]这个基因可以来自于任何一种生命体:细菌、病毒、昆虫等。这样,通过生物工程技术,人们可以给某种作物注入一种靠杂交方式根本无法获得的特性,这是人类9000年作物栽培史上的一场空前革命。[ 3 ] 1 转基因作物的发展进程 转基因作物的研究最早始于20世纪80年代初期。1983年,全球第一例转基因烟草在美国问世。1986年,首批转基因抗虫和抗除草剂棉花进入田间试验。1996年,美国最早开始商业化生产和销售转基因作物(包括大豆、玉米、油菜、

植物基因转化常用方法

一. 植物遗传转化的方法 植物遗传转化技术可分为两大类:一类是直接基因转移技术,包括基因枪法、原生质体法、脂质体法、花粉管通道法、电激转化法、PEG介导转化方法等,其中基因枪转化法是代表。另一类是生物介导的转化方法,主要有农杆菌介导和病毒介导两种转化方法,其中农杆菌介导的转化方法操作简便、成本低、转化率高,广泛应用于双子叶植物的遗传转化。 二.农杆菌介导的基因转化方法 (一)农杆菌的Ti质粒与T-DNA的整合机制 几乎所有双子叶植物都容易受到土壤农杆菌感染,而产生根瘤。它是一种革兰氏阴性土壤杆菌(A. tumefaciens)。其致瘤特性是由Ti(tumor-inducing)质粒介导的。农杆根瘤菌之所以会感染植物根部是因为植物根部损伤部位分泌出酚类物质乙酰丁香 酮和羟基乙酰丁香酮,这些酚类物质可以诱导Vir(Virulence region)基因的启动表达,Vir基因的产物将Ti质粒上的一段T-DNA单链切下,而位于根瘤染色体上的操纵子基因产物则与单链T-DNA结合,形成复合物,转化植物根部细胞。T-DNA上有三套基因,其中两套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。第三套基因合成冠瘿碱,冠瘿碱有四种类型:章鱼碱(octopine)、胭脂碱(nopaline)、农杆碱(agropine)、琥珀碱(succinamopine),使农杆菌生长必需的物质。 1. Ti质粒的结构 在发现根瘤农杆菌诱发冠瘿瘤的本质是Ti质粒后,Ti质粒便成为冠瘿瘤形成基因鉴定与分析的主要研究对象。 Ti质粒大约在160~240kB之间。其中T-DNA大约在15kb-30kb。Vir基因区在36kb 左右。除此之外,Ti质粒上还存在Con区(region encoding conjugation)和Ori区(origin of replication)。 T-DNA上共有三套基因和左右两个边界,LB和RB是长为25bp的末端反复重复顺序,在切除及整合过程具有重要意义。 tms由两个基因组成:tms1(iaaM)和tms2(iaaH) tmr由一个基因组成iptz: tmt由若干基因构成,合成稀有氨基酸衍生物,称为opines。它有三个成员: octopine=精氨酸与丙酮酸的缩合物 Napaline=精氨酸与-酮戊二酸的缩合物 Agropine=谷氨酸与二环糖的缩合物 据此可将Ti质粒分为三大类,感染的植物诱导合成这些有机碱,但不能利用它们,其分解酶基因在Ti质粒上,分解产物为氨基酸和糖类,供根癌农杆菌使用作为氮源及碳源。

化学平衡难点(平衡转化率、等效平衡)讲解与练习【经典】3

化学平衡·难点讲解与习题 一、等效平衡 一、概念 在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,在达到化学平衡状态时,任何相同组分的含量(体积分数、物质的量分数等)均相同,这样的化学平衡互称等效平衡(包括“相同的平衡状态”)。 概念的理解: (1)外界条件相同:通常可以是①恒温、恒容,②恒温、恒压。 (2)“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同:“完全相同的平衡状态” 是指在达到平衡状态时,任何组分的物质的量分数(或体积分数)对应相等,并且反应的速率等也相同,但各组分的物质的量、浓度可能不同。而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数(或体积分数)对应相同,反应的速率、压强等可以不同。 (3)平衡状态只与始态有关,而与途径无关,(如:①无论反应从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程,)只要起始浓度相当,就达到相同的平衡状态。 二、等效平衡的分类 在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种: I类:恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说(即△V≠0的体系):等价转化后,对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。 II类:恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说(即△V=0的体系):等价转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。 III类:恒温恒压下对于气体体系等效转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。 解题的关键,读题时注意勾画出这些条件,分清类别,用相应的方法求解。我们常采用“等价转换”的方法,分析和解决等效平衡问题 三、例题解析 I类:在恒温恒容下,对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应,只改变起始加入物质的物质的量,如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效。 例1:在一定温度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入一定容积的密闭容器中,发生如下反应,

转基因育种研究进展

作物转基因育种研究进展 摘要:近年来,植物基因工程取得了辉煌的成就,而转基因技术由于其巨大的产业价值,特别是在作物品质改良、产量和抗逆性提高等方面的明显优势,一直是国际农业高新技术竞争的焦点和热点。本文主以棉花、玉米、水稻为例就转基因育种技术在作物上的研究进展进行相关的介绍。 关键词:作物,棉花,玉米,水稻,转基因育种,研究进展 植物转基因技术是指利用重组技术、细胞DNA培养技术或种质系统转化技术将目的基因导入植物基因组,并能在后代中稳定遗传,同时赋予植物新的农艺性状,如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。常规育种常常受有性杂交亲和性的制约,而利用转基因技术可以打破物种界限、克服有性杂交障碍,快速有效地创造遗传变异,培育新品种、创造新类型,大大缩短新品种育成的时间。因此,随着现代生物技术的迅速发展,植物转基因技术也蓬勃发展[1]。 1 转基因棉花育种的研究与进展 近年来,随着基因工程技术的不断发展,利用生物技术来创新棉花种质资源和培育新品种是一条非常有效的途径,极大地推动了棉花遗传育种的发展[2]。中棉所是世界上唯一可以同时采用农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法快速获得转基因抗虫棉新材料的技术平台,能将植物嫁接技术成功应用于转基因棉花的快速移栽,成活率超过90%。未来3~5年,中棉所将挖掘、整合与优化抗病、抗除草剂等基因10个,筛选高产因子、高品质纤维等基因或分子标记150个,创造转基因棉花育种新材料100份以上,培育重大新品种(组合)3~5个。 1.1转抗虫基因 1991年成功将外源Bt基因导人棉株中,1992年人工合成了全长1824bp的CrylAb和CrylAc融合的GFMCry1A基因,并于1993年采用农杆菌介导法和外源基因胚珠直接注射法成功导入晋棉7号、中棉12、泗棉3号等主栽品种,获得了高抗棉铃虫的转基因棉花株系;包含CryIAc和AP基因双价抗虫基因载体,通过农杆菌介导转化冀合321胚性愈伤组织,经6代筛选后培育出抗棉铃虫90%的纯合品系,且农艺性状均优于对照。 1.2转抗黄萎病相关基因 利用花粉管通道法和农杆菌介导转化法将菜豆中的几丁质酶和烟草中的葡聚糖酶基因转入棉花,并从转基因高世代材料中筛选出了高抗黄萎病的品系;将天麻抗真菌蛋白基因用花粉管通道法转化天然彩色棉主栽品种,从高世代系中选育出既抗枯萎病又抗黄萎病的兼抗材料;将葡萄糖氧化酶基因(GO)转入棉花,转基因后代对枯萎病和黄萎病抗性均有显著提高,部分材料抗性达到抗病水平。1.3转抗除草剂基因 1997年由美国孟山都公司推出抗除草剂棉花抗性品种,他们从土壤农杆菌变种CP4中分离到编码抗草甘膦酶的基因,并通过农杆菌介导法转化珂字棉312,把该基因导入棉花植株,从而使其对草甘膦产生抗性。采用中棉35下胚轴为材料,将草甘膦突变基因aroAM12导入到棉花中,获得65棵再生植株,通过Southern及Western试验验证了该基因的导入和表达状况,结果表明,转化株对草甘膦具有很高的抗性;将抗草甘膦基因aroAM12和抗虫基因Btslm一起整合到一个载体中,并以抗草甘膦基因作为选择标记,通过转化棉花品种石远321后获得了抗草甘膦和抗棉铃虫的再生株。

转基因作物安全评价研究进展

转基因作物安全评价研究进展 转基因技术是现代生物技术的核心。推进转基因技 术研究与应用,是着眼于未来国际竞争和产业分工的重大发展战略,是解决粮食短缺、人口问题、确保国家粮食安全的必然要求和重要途径。温家宝总理2010年政府工作报告中 明确指出要重点抓好“以良种培育为重点,加快农业科技创新和推广,实施好转基因生物新品种培育科技重大专项”工作。“农业转基因生物新品种培育科技重大专项”的实施,标志着转基因技术已成为我国抢占科技制高点和增强农业国际竞争力的战略重点。转基因技术自诞生以来,生物安全问题相伴而生。在转基因作物的研究和产业化过程中,转基因作物的安全性成为亟待解决的关键问题。 1 国内外转基因作物安全评价原则 全球各国都加强了对转基因作物安全性评价的研究工作,主要国际组织和研究机构都制定了相关“基于实质等同性”的安全评价原则和标准,在遵循这一原则的基础上对转基因作物进行安全性评价…。 2转基因作物安全评价体外实验研究现状 目前,转基因作物食用安全性评价主要方法是实验研究法。实验研究法有体外实验和体内实验两种研究途径。体外实验是通过各种物理化学方法对转基因作物及其产品进行评价分析。主要有关键成分分析和营养学评价:如蛋白质及氨基酸、脂肪及脂肪酸、碳水

化合物、矿物质、维生素等营养成分分析;抗营养因子和酶抑制剂等抗营养成分和天然毒素分析;因基因修饰生成的新成分和其他可能产生的非预期成分分析等。还有转基因作物主要成分稳定性分析:如 加工贮存过程中转基因作物稳定性的研究;转基因作物在动物体内消化稳定性的研究等。 现有研究表明转基因大豆、豆粕中干物质、粗脂肪、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、灰分、钙和总磷8种普通营养成分与普通大豆含量较接近,无显著差异;转基因大豆中氨基酸、微量元素铁、铜、锰、锌含量与普通大豆相近。转基因大豆中转基因植酸磷、胰蛋白酶抑制因子、脲酶活性和蛋白溶解度等抗营养因子未发生变化,大豆异黄酮和大豆凝集素等在二者之间也具有实质等同性[10]。研究者 还认为尽管转基因大豆中转基因豆粕C14:1脂肪酸、C22:0 脂肪酸、共轭亚油酸含量存在差异,但二者差异没有实际意义,饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸含量及各种脂肪酸含量与传统常规大豆间无显著差异。转基因大豆与常规大豆具有实质等同性。部分研究也表明转基因玉米、转基因大米与普通作物具有实质等同性。 3转基因作物安全评价体内实验研究现状 体内实验主要是通过先饲喂动物转基因产品,然后通过研究实验动物身体各方面机能参数(日常活动、体液指标、器官发育、病理检查等)来评价转基因作物的安全性。一些研究表明转基因作物对动物的影响与传统非转基因作物相同。如有研究证实:转基因大豆

选修4--等效平衡与转化率

第四讲等效平衡与转化率 一、等效平衡原理 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对于同一可逆反应,起始时投料方式不同,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,只要达到平衡状态时,各组分在混合物中的百分含量相同,这样的化学平衡就互称为等效平衡。 如:恒温恒压下,对可逆反应:2SO2 + O2 2SO3 ① 2mol 1mol 0mol ② 0mol 0mol 2mol ③ 0.5mol 0.25mol 1.5mol ①从正反应开始,②从逆反应开始,③从正逆反应同时开始,由于①、②、③三种情况如果按方程式的计量关系换算成同边的物质,对应各组分的百分含量均相等,因此三者互为等效平衡。 二、等效平衡规律 根据反应条件(恒温恒容或恒温恒压)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等),可将等效平衡问题分成三类: ①恒温恒容时,对于反应前后气体分子数改变的可逆反应,用“一边倒”的方法将各种投料方式换算为同一边的物质,若各物质的物质的量相等,则两平衡等效。 此种情况下,两等效平衡状态中,各组分的百分含量,物质的量,物质的量浓度。 【例1】恒温恒容时,判断哪些是等效平衡?() N2 + 3H2 2NH3 (A) 2mol 6mol 0mol (B) 0mol 0mol 4mol (C) 0.5mol 1.5mol 1mol (D) 1mol 3mol 2mol 【例2】将2molSO2 (g)和2molSO3 (g)混合于某固定体积的容器中,在一定条件下达平衡,平衡时SO3(g)为w mol,同温下,分别按下列配比在相同体积的容器中反应,达平衡时SO3 (g)的物质的量仍为w mol 的是() A.2molSO2(g)+1mol O2(g) B.4mol SO2(g)+ 1mol O2(g) C.2mol SO2(g)+ 1mol O2(g)+ 2mol SO3(g) D.3mol SO2(g)+1.5mol O2(g)+ 1mol SO3(g) 【例3】在一个固定容积的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B,发生反应2A(g)+B(g) ? 3C(g)+D(g),达到平衡时,C的浓度为w mol/L。若维持容器的容积和温度不变,按下列情况配比为开始浓度,达到平衡后C的浓度仍为w mol/L的是() A.4molA+2molB B.2molA+1molB+3molC+1molD C.3molC+1molD+1molB D.3molC+1molD E.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD 【例4】在一定温度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入固定容积的密闭容器里,发生如下反应: 2SO2+O2? ? 2SO3,当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中,维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量,如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白: (1)若a=0,b=0,则c = ___________。(2)若a=0.5,则b=_________,c=?_________。(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是,。

水稻转基因步骤

在植物转基因过程中,为了有效地识别和筛选转化子,常将目的基因和标记基因构建在同一表达载体中。这种载体结构导致转基因植物中目的基因和标记基因始终共存,而标记基因(尤其是抗生素抗性基因)的存在可能给转基因植物的生物安全带来隐患。目前已研发了多种方法剔除转基因植物中的标记基因,其中最常见的是共转化法(Komari 1996,McCormac 等2001)。共转化系统是采用2个质粒或1个含有两套T—DNA表达盒的表达载体共同转化植物,其中一套表达盒含有抗性选择标记基因,另一套表达盒含有目的基因,它们转化植物时可能整合到植物基因组的不同位置。转基因植株在减数分裂过程中,标记基因和目的基因发生分离,从而可在转基因后代中筛选到只含目的基因而不含选择标记基因的个体。共转化从根本上排除了转基因植物中的选择标记,是保证人畜和环境安全的重要措施,因此受到了广泛的重视。Zhou 等(2003)认为,用分别含一个T-DNA区的两个载体共转化的效率低于双T-DNA区表达载体的共转化效率。目前关于利用双T-DNA区表达载体,获得无选择标记转基因阳性株系的研究已有不少报道(唐俐等2006,张秀春等2006,于恒秀等2005)。花药培养与遗传转化技术相结合,可以快速获得纯合转基因植株(斯华敏等,1999,付亚萍等,2001),但是应用花药培养快速获得只含目的基因而无选择标记的转基因研究尚未见报告。 水稻是最主要的粮食作物,转基因水稻的安全显得尤为重要。本实验室通过农杆菌介导的水稻转化体系,将包含人乳铁蛋白(hLF)、高赖氨酸(SB401)、高甲硫氨酸(RZ10)基因的表达载体p13HSR成功转化脆茎稻,由于该表达载体采用双T-DNA结构,将检测出含选择标记潮霉素磷酸转移酶基因(hpt)和目的基因的转基因阳性T0植株按单株直接进行花药培养。在189株二倍体花培植株中检出23株有目的基因没有选择标记hpt的转基因纯合植株,得率为9.87%。RT-PCR检测结果显示外源基因已整合到转基因水稻基因组中并转录。本文首次发现插入的外源基因间存在交换事件,从而改变了花培群体中无选择标记而目的基因阳性的转基因纯系的获得率。同时还对农杆菌介导的同一载体上多个基因转化水稻后,会出现个别基因丢失的情况进行了讨论。 基因转化方法参照Hiei等(1994)的方法并加以修改。取开花后12-15 d左右的稻穗脱粒,表面灭菌后接种在NB培养基上,26℃暗培养诱导愈伤组织。约5-7d后取愈伤组织在相同条件下继代培养,用于共培养。农杆菌于含50mg/L卡那霉素(Kam)的YM平板上划线,28℃黑暗培养3d,用金属匙收集农杆菌菌体,将其悬浮于共培养CM液体培养基中,调整菌体浓度至OD600为0.3-0.5,加入AS(终浓度为100mΜ),即为共培养转化水稻用的农杆菌悬浮液。将继代培养4d后的愈伤组织浸于此菌液中,20min后取出并用无菌滤纸吸去多余菌液,随即转入铺有无菌滤纸的固体培养基上,于26℃下暗培养2~3d。共培养后的愈伤组织在含有50mg/l潮霉素的筛选培养基上,26℃暗培养14d,再转到新鲜配制的筛选培养基上继续筛选14d。然后选择生长旺盛的抗性愈伤组织转移到含有50mg/l潮霉素的分化培养基上,暗培养3天后转至15h/d 光照条件下培养,再生的小苗在1/2MS上生根壮苗两周左右。选择高约10cm、根系发达的小

水稻转基因育种研究进展 7

水稻转基因育种研究进展 王彩芬,安永平,韩国敏,张文银,马 静 (宁夏农林科学院农作物研究所,宁夏永宁 750105) 摘要:对水稻转基因技术在抗虫、抗病、抗逆及改良米质等方面的进展进行了综述。 关键词:水稻; 转基因育种; 进展 中图分类号:S511.035.3 文献标识码:A 文章编号:1002-204X(2005)06-0055-03 20世纪下半叶以来,由于分子生物学研究的巨大成就,使生物学成为自然科学的带头学科,它的理论和方法已渗透到生命科学的许多领域,为生命科学的研究带来新的思维方式和研究手段。基因工程技术在植物遗传育种上应用很广泛,并取得了显著成就。 水稻是最重要的粮食作物之一,世界上约有一半以上的人口以稻米为主食。据专家预测,到2025年在现有稻谷产量的基础上再增加60%才能满足需要(K hush,1995)。随着人口的增长和耕地面积的减少,世界尤其是我国将面临粮食问题的严峻挑战,培育优良品种是提高稻谷产量的主要途径。传统的育种技术已为培育水稻新品种做出了巨大贡献,并将在今后继续发挥主导作用,但由于品种资源的贫乏,单靠传统育种已很难有大的突破。基因工程技术为水稻分子标记辅助育种、水稻转基因育种提供了一条新途径。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的抗病、抗虫、抗除草剂、抗旱、耐盐、改善品质、提高产量等基因转入水稻,从而实现水稻种质创新和为生产提供优良品种。自1988年以来,国内外已得到了许多水稻转基因植株,涉及到抗虫、抗病、抗除草剂、抗旱、耐盐、改良品质等重要农艺性状,有些已进入田间试验和应用阶段。 1 水稻转基因育种进展 植物转基因育种是利用遗传工程的手段,有目的地将外源基因或DNA构建导入植物基因组,通过外源基因的直接表达,或通过对内源基因表达的调控,甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达,使植物获得新的性状的一种品种改良技术。在植物分子生物学研究的众多材料中,水稻不仅是世界重要粮食作物,而且由于其基因组较小、重复序列较少的优点而成为一种重要的分子遗传学研究的单子叶模式植物,基因组测序已完成。自1988年首次获得转基因水稻以来,水稻转基因技术已获得突飞猛进的发展,目前已成功获得籼稻、粳稻、爪哇稻的转基因植物。随着基因枪转化技术的建立和根癌农杆菌介导转化法的成功,水稻基因转化技术日益完善。而且转移目标基因已从报告基因或筛选标记基因进入改良水稻抗性和适应性,以及改善品质,提高产量等重要基因的利用。 1.1 抗虫转基因水稻育种 水稻是虫害最多的大田作物,稻螟虫和稻飞虱危害最为严重,水稻中抗虫资源贫乏,转基因技术为抗虫品种的培育提供了一条新途径。自从1989年实现苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)抗虫基因转化水稻并得到再生植株以来,转抗虫基因水稻的研究取得了很大进展。转抗虫基因水稻包括转Bt基因、转蛋白酶抑制基因和转凝集素基因。在转Bt基因的研究方面,中国农科院生物技术中心杨虹等(1989)将Bt基因导入水稻品种台北309、中花8号的原生质体并获得再生植株;Fujim oto等(1993)通过电激法将cry LAb 基因导入水稻,首次报道了转Bt基因水稻对二化螟和稻纵卷叶螟的抗性。项友斌等(1999)利用农杆菌介导实现了苏云金杆菌抗虫基因cryI A(b)和cryI A(c)在水稻中的转化;黄健秋等(2000)利用农杆菌介导获得转(Bt)基因秀水11和春江11植株;薛庆中等(2002)利用农杆菌介导获得转双价抗虫基因(cryI Ac和豇豆胰蛋白酶抑制基因C pTI)浙大19植株;朱常香等(2002)获得Bt和X a21共转化水稻(C48)植株。近几年转Bt基因研究越来越多,进展很快,在籼稻、香稻、爪哇稻、杂交稻、深水稻中获得成功,选育出克螟稻1号、2号、3号(舒庆尧等,1998)。转Bt基因水稻在我国已进入环境释放阶段,有望培育出应用于生产的抗虫品种。 在转蛋白酶抑制剂基因水稻研究方面,通过电激介导原生质体转化,Xu等(1996)把豇豆胰蛋白酶抑制剂基因C pT i转入粳稻品种台北309,转基因植株对大螟和二化螟2种水稻虫害都具有抗性;通过基因枪介导马铃薯蛋白酶抑制剂基因PinⅡ转化水稻,Duan等(1996)获得了Nipponbare、台南67和Pi4等3个粳稻品种的抗大化螟转基因株系;Lee等(1999)利用PEG介导法将大豆K units胰蛋白酶抑制剂(SK TI)的cDNA转入粳稻Nagdongbyeo的原生质体,再生转基因植株的后代抗褐飞虱。曾黎琼等(2004)利用农杆菌介导将马铃薯蛋白酶抑制剂基因(PinⅡ)导入玉优1号、HT-7中;孔维文等(2004)利用农杆菌介导将PT A和马铃薯高赖氨酸蛋白基因(S B401)同时转入超级杂交稻亲本材料1826中。在转凝集素基因水稻研究中,主要是转雪莲花凝集素(G NA)基因,采用基因枪法,英国John Innes Centre(Maqbool等,1999;Rao等,1998;Sudhakar等,1998)把G NA基因导入AS D16、M5、M7、M12、FX92D、Basmati370等籼稻品种中,得到200多株转基因植株,G NA在水稻中呈高水平的组成性表达(用Ubi启动子)或韧皮部专一性表达(用Rssl启动子),转基因植株抗褐飞虱。在我国,傅向东等(1997)用G NA基因枪转化水稻IR72、IR76、珍汕97和秀水11等品种,部分转基因植株子代对褐飞虱有一定抗性;T ang(唐克轩等,1999)通过基因枪介导实现了G NA 基因和X a21基因的共转化,得到了转基因植株。唐克轩等(2003)利用农杆菌介导将半夏凝集素基因(pta)导入粳稻鄂宛105、中花12和籼稻E优532中,获得7个转基因纯系。 1.2 抗病转基因水稻育种 抗病转基因水稻包括转抗病毒基因、抗真菌病害基因和抗细菌病害基因。抗病毒转基因已开展了8种病毒的转基因研究,包括水稻通枯罗病毒(rice tungro disease)、水稻齿叶矮缩病毒(rice ragged 收稿日期:2005-07-21 作者简介:王彩芬(1968-),女,副研究员,从事水稻花培育种研究。T el:0951-*******E-mail:caifen-68@https://www.doczj.com/doc/0a4852333.html,

转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白

转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白 由武汉大学生命科学院教授、武汉禾元生物科技有限公司董事长杨代常领衔的研发团队从2006年开始进行植物源替代血浆来源的医药蛋白的 研究与开发,现已取得突破性进展并已跨入规模化生产的阶段,填补了国际上此项技术空白。相关论文于2011年10月31日在线发表于《美国 科学院院报》。该论文在线之际,受到国外Scientist ,Nature news, The Australian, Thomson Reuters, Fox News, Agence France Presse (AFP法新社)等美国、英国、俄罗斯、德国、巴西、印度各专业杂志及媒体的广泛关注和报道。 该研究表明由转基因水稻种子生产的重组人血清白蛋白(OsrHSA)在生理生化性质、物理结构,生物学功能、免疫原性与血浆来源的人血清白 蛋白一致;并建立了大规模生产重组人血清白蛋白的生产工艺,获得了高纯度和高产量重组人血清白蛋白产品。利用大量数据证明了转基因 水稻种子可取代现有基于发酵的表达技术来生产重组蛋白质是经济有效的。正如PNAS 审稿人对该文章的评价:“这篇文章解决了在科学上振 奋人心、在经济上都非常重要的议题--即用转基因植物生产血浆产品或其他蛋白产品的技术平台,可代替其他基于发酵的表达技术,其重 要性也不言而喻……这篇文章近乎完美地证实了植物生产的医药蛋白和批准临床使用的血浆来源医药蛋白是完全相同的,并提供了翔实数据 证明植物系统规模化容易和成本优势。” 目前,人血清白蛋白(human serum albumin)广泛应用于临床治疗和细胞培养领域。常见的人血清白蛋白大多数从人的血浆中提取,这样的生 产方式不仅受到血浆供应的限制,而且还具有携带病毒传播的高风险性。国际上以重组人血白蛋白替代血源产品的应用已成为趋势,国内市 场需求也逐年扩大,2010年已达150吨。尽管市场广阔,但高纯度重组人血白蛋白的规模化生产技术和质量控制技术却是世界性难题。武汉禾 元历经多年的技术攻关,利用水稻胚乳表达技术平台,研发出国际先进水平的重组人血白蛋白产品生产技术,并成功实现重组人血白蛋白规 模化和产业化,完全摆脱了相关制约,具有纯度更高、无动物组分、安全、高效、绿色环保、廉价、无限量供应等优势。随着植物源重组人 血清白蛋白的发展,我国人血清白蛋白日益紧张的局面必将得到缓解。

化学平衡中转化率求法与规律总结

化学平衡中转化率求法与规律总结 平衡转化率= 或:平衡转化率=%100-?质的量 该反应物的起始起始物量该反应物的平衡物质的量某反应物的起始物质的 平衡转化率=%100) ()(?或物质的量的浓度质的量该反应物的起始起始物或物质的量浓度量某反应物转化的物质的 【规律】反应物用量得改变对转化率得一般规律 (1)若反应物只有一种:a A(g) b B(g) + c C(g),在不改变其她条件时(恒温恒容),增加A 得量平衡向正反应方向移动,但就是A 得转化率与气体物质得计量数有关:(可用等效平衡得方法分析)。 ①若a = b + c :A 得转化率不变;②若a > b + c : A 得转化率增大; ③若a < b + c A 得转化率减小。 (2)若反应物不只一种:a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g), ①在不改变其她条件时,只增加A 得量,平衡向正反应方向移动,但就是A 得转化率减小,而B 得转化率增大。 ②若按原比例同倍数地增加A 与B,平衡向正反应方向移动,但就是反应物得转化率与气体物质得计量数有关:如a +b = c + d ,A 、B 得转化率都不变;如a + b >c + d ,A 、B 得转化率都增大;如a + b < c + d ,A 、B 得转化率都减小。 3、充入“惰性气体”增大压强判断各反应物转化率变化 对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),(a +b ≠c +d,)在压强变化导致平衡移动时,学生感到困惑得就是充入“惰性气体”化学平衡朝哪个方向移动?转化率如何变化?可归纳为以下两方面: (1)恒温恒容条件下充入“惰性气体”,化学平衡不移动。因平衡体系得各组分浓度均未发生变化,故各反应物转化率不变。 (2)恒温恒压条件下充入“惰性气体”,化学平衡向气体体积增大得方向移动。因为此时容器容积必然增大,相当于对反应体系减压,继而可判断指定物质得转化率变化。 4、NO 2、N 2O 4平衡问题2NO 2(g) N 2O 4(g) (1)恒温、恒容得条件下,若分别向容器中通入一定量得NO 2气体或N 2O 4气体,重新达到平衡后:可视为加压,平衡都向右移动,达到新平衡时NO 2得转化率都增大,N 2O 4 得转化率将减小。NO 2体积分数减小,N 2O 4体积分数增大,混合气体相对分子质量增大。 若要求某一时刻得转化率只要把平衡时得反应物浓度(或物质得量)改为某一时刻得反应物浓度(或物质得量)即可。 现将有关平衡转化率得问题小结如下: 1、 对有多种反应物得可逆反应达到平衡后加其一。这种情况不管状态如何均认为所加物本身转化率减小其它物质转化率增大 例1:,反应达到平衡后增大得浓度,则平衡向正反应方向移动,得转化率增大,而得转化率降低。 逆向运用: 例2、反应: 3A(g)+B(g) 3C(g)+2D(g)达到平衡后加入C 求A 得转化率 分析:加入C 促使D 向A 、B 进一步转化故D 向A 、B 转化得转化率增大而A 、B 向C 、D 转化得转化率减小。 2、 对只有一种反应物得可逆反应达到平衡后再加。 由于反应只有一种所以无论往反应物加多少量都可视为等比例增加反应物得用量,故认为有两种情况: (1)恒温恒压:由于恒温恒压时等比例扩大或缩小反应物得用用量均与原平衡等效故转化率不变,各反应物与生成物得体积分数不变,各反应物与生成物物质量会跟原平衡相比,等比例增加,但浓度不变 (2)恒温恒容:此时可以瞧成反应叠加后,增大压强使平衡向气体总系数小方向移动, 例3.,反应达到平衡后,再向密闭容器中加入,反应达到平衡时NO 2、N 2O 4得物质得量(或物质得量浓度)均增大,颜色变深,NO 2转化率增大。

植物基因转化及转基因植物的分析与鉴定

植物基因转化及转基因植物的分析与鉴定 〖实验目的〗 1.了解创建烟草突变体库的方法; 2.理解每种方法的基本原理; 3.掌握农杆菌介导的转基因方法以及转基因产物筛选和鉴定的基本过程。 〖实验原理〗 随着越来越多植物的全基因组测序工作的完成,在此基础上开展功能基因组的研究是目前的核心研究内容之一。植物插入突变体库的建立是功能基因组研究的一个重要内容,在此基础上也能进行正向遗传学及反向遗传学的研究。在创制突变体的策略上,传统方法是使用物理或化学诱变方法获得,其优点是可在尽可能短的时间内获得饱和突变体。与传统的物理和化学诱变方法相比,生物诱变(T-DNA和转座子插人诱变)通常可标记突变基因,从而较为容易地分离鉴定靶基因。最近数年,通过农杆菌介导的T-DNA插入突变已成为国际公认的植物功能基因组学的主要研究方法之一。 烟草是植物基因组研究的一种模式植物,其突变体库的创建是烟草功能基因组学研究中的重要内容,其目的是通过大规模的突变体库平台快速全方位的了解基因组中各个基因的功能。突变体的创制是遗传学研究的基础,也是分离基因和基因功能鉴定的最要途径。通过诱导培养,使烟草产生愈伤组织,利用土壤农杆菌感染愈伤组织,实现T-DNA标签在烟草愈伤组织基因组中大量随机插人,利用植物细胞的全能性,经过抗性筛选,诱导分化,从抗性愈伤组织获得烟草突变体再生植株,获得各突变体的纯合材料,从而建立烟草突变体的数据库,然后分析突变性状与T-DNA的共分离关系,存在共分离的材料用适当的Tail-PCR克隆技术获得T-DNA的侧翼基因组序列,用其作探针筛选基因文库,获取目标基因或克隆,再进行下一步的分析(图实验4-1)。 T-DNA 载体构建 转化植物(T1,T-DNA杂合子)收获T2种子

我国转基因水稻现状及安全管理

我国转基因水稻现状及安全管理 环境与生化工程系食品生物技术 0901班刘文婷随着世界经济和科技的发展,转基因物质经本上已不再是天方夜谭,几乎可以说是家喻户晓了。 自从第一株转基因烟草问世以来,转基因技术日趋成熟,世界各国都应为转基因技术的发展,是国家的工农业的到发展,特别是发展落后国家和发展中国家,转基因技术使国家的经济得到发展,农民生活得到改善。 我国是一个人口众多,粮食短缺的国家,所以转基因技术是我国的粮食产量得到提高,玉米、小麦、水稻……都已涉及到转基因技术,而事实上转基因技术确实为我们带来了预想不到的喜悦,但是同时又带来了不可避免的问题和担忧。 水稻—13亿中国百姓的主食,转基因水稻必不可免的成为人们担忧的对象,虽然农民伯伯自己会种植它,但是他们却不会轻易的去以身试法。全国人大香港特别行政区代表蔡素玉接受《环球财经》记者采访时揭示了跨国公司通过种子盈利的奥秘:种子公司通过加收专利费抬高转基因种子的价格,农民在种植转基因水稻的时候必须多付2 倍~3 倍以上的价格来购买转基因的种子。而且,转基因的种子是不允许下一年再种植的,农民必须再购买新的种子,无疑提高了农民的生产成本,加重了农民的负担。报道同时指出,据绿色和平组织的有关调查,转基因作物并不能降低农药使用量,恰恰相反,孟山都转基因大豆所需的农药总量有增无减。我国的Bt 棉花也发现这样的问

题。美国学者在研究这个问题时发现,由于转基因种子不是每个国家都可以有的,如果弱小国家大量使用,几代下去,种子就必须向国外进口,购买的价格会越来越高,直到这些国家的粮食主权被大的国家控制。在转基因水稻商业种植之前,应该充分考虑到转基因食品的副作用,甚至不妨将转基因食品的副作用放大。而对转基因食品,当前不少人对其安全性表示了担忧。有专家表示,转基因至少存在三方面的不确定性:一是转基因对生命结构改变后的连锁反应不确定;二是转基因导致食物链“潜在风险”不确定;三是转基因污染、扩散及其清除途径不确定。 转基因水稻对中国人和中国社会的冲击是多方面的,但主要表现在人们对其安全性的怀疑。自从转基因作物诞生以来,对其安全性的争论就没有断绝过,而且有愈演愈烈的趋势,中国批准转基因水稻则是火上加油。就目前的研究而言,既没有转基因作物是绝对安全的研究结论,也没有转基因作物是绝对不安全的研究结论。 目前,转基因水稻的不确定性大于确定性。不确定性在专业领域的称谓是“非预期效应”,相当多的人认为这就是潜在的危险。转基因作物的“非预期效应”主要包括几个方面:一是外源DNA(基因)随机插入可能破坏宿主原有的功能基因,产生非预期效应。二是蛋白质表达发生改变或形成新的代谢产物,产生非预期效应。三是可能诱发突变,产生非预期效应。四是转基因产生高水平表达的酶可能引起继发性生化反应,产生非预期效应。五是其他非预期效应。能威胁到人们的健康,而且还会对生态造成极大的破坏。

基因枪技术发展趋势【综述类】

基因枪技术发展近况 2013‐09‐13 科技综述类 第一代基因枪是台式基因枪,其中火药型台式基因枪是基因枪中最原始的类型。最早的基因枪是由美国康奈尔大学Sanford于1987年与该校工程技术专家Wolf及Kallen合作研究出的一种基因转移的新方法。该方法一经发明便在学界崭露头角,Klein等人于1987年最早应用基因枪进行洋葱表皮细胞的转化,并获得了成功。 基因枪自1987年诞生以来得到迅速发展。美国康乃尔大学自1988年先后申报了三个关于基因枪技术的专利(EP 0331 855A2,1988:US Patent Number 4,945,050 July 31,1990:US Patent Number 5,036,006 July 30,1991)。1987‐1990年间,高压放电、压缩气体驱动等各种基因枪相继出现,并都在重复的实践中得到改进和发展。McCabe于1988年将目的基因包于钨粉上,电轰击大豆茎尖分生组织,结果约有2%的组织通过器官发生途径获得再生植株,在子代中检测到了外源基因。1989年气动式基因枪转化烟草等植物获得成功,并且得到了瞬时表达。大麦的转基因技术比起其他植物相对发展速度较慢,直到1989年,Kartha等人用大麦的细胞和组织进行培养,成功检测到报告基因的瞬时表达。 1990年,美国杜邦公司(DuPont Company)推出首款商品基因枪PDS‐1000系统。该仪器是一种“biolistic”台式基因枪,有关的工艺技术是从一个小型的Biolistics公司(负责人来自康乃尔大学)购买的。据康乃尔研究基金会副主席和大学专利及技术市场的负责人W.Haeussler 说,向杜邦公司转让的这个技术是当时康乃尔发明的一次最大交易,将总数228万美元的专利税和研究支持费一次性付给康乃尔大学。当时由伯乐公司(Bio‐Rad Laboratories, Inc.)与杜邦签署的的代工与分销商协议。随后,伯乐公司1992年推出了PDS‐1000/He枪。国内中国科学院生物物理所和清华大学也分别于1989年和1991年推出了新的枪种并申请了专利(中国专利89109334和91207467)。与现在新型手持型基因枪不同,台式基因枪体积偏大,实验场所受限,不能灵活应用于田间地头。高压气体需要抽真空,压缩机工作时噪音较大,而且过高气压推动微粒子轰击使得台式基因枪仅限于细胞转殖而不能用于活体转殖。第一代基因枪的每枪轰击成本也很高,金粉与控制气压用的Rapture disk均造价不菲。 Biorad PDS‐1000/He 台式基因枪 PDS‐1000/He基因枪工作原理图

转基因水稻简介

转基因水稻简介 水稻是世界上最重要的粮食作物之一,杂种优势的成功利用使得水稻产量得到了极大的提高,为解决世界范围内的粮食危机做出了极大的贡献。但是,自20世纪80年代以来,杂交水稻的产量就处于徘徊不前的局面。不断提高水稻产量和改良其品质是当前水稻育种的重要任务,这一任务的完成单纯依靠传统的遗传育种是不可能实现的。 80年代产生的转基因技术由于直接在基因水平上改造植物的遗传物质、可定向改造植物的遗传性状、外源基因的转入打破了物种之间的生殖隔离障碍、丰富了基因资源等优点而弥补了常规育种方法的不足,得到了前所未有的发展。许多学者在水稻的转基因研究上做了大量工作并取得了很大的进展,为水稻的遗传改良奠定了基础。 转抗虫基因: 害虫是危害我国农业生产的主要限制因素,大量化学农药的使用不但污染环境,而且也使得有益昆虫的数量锐减,害虫的抗药性不断加强。此外,化学杀虫剂使用后的农药残留对人畜都会有严重的危害。因而植物抗虫基因工程成为科学家的研究热点领域之一。由于水稻本身没有足够的抗虫基因,目前研究者利用人工合成或从其它生物中克隆的抗虫基因转化到水稻栽培品种中,提高品种的抗虫性。 在水稻抗虫转基因方面,使用得较多的基因有:苏云金杆菌毒蛋白基因(Bt)、蛋白酶抑制剂基因(Pin2,SKTI,OC—IAD86,Cp-Ti)、植物凝集素基因(GNA)等,将这些基因导入水稻,可使水稻产生对二化螟虫、三化螟虫、稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫及蝗虫、褐飞虱、线虫的抗性。Bt毒蛋白基因是目前使用最广的基因,众多的研究都表明用转基因的方法将Bt毒蛋白基因导入常规水稻可使水稻对螟虫的抗性提高刚。 转抗病基因: 病害(包括真菌病、细菌病和病毒病)是影响我同农业生产的另一类重要限制因素。在我国,大面积发生且危害严重的病害有水稻稻瘟病、纹枯病、白叶枯病,因此,我国科学家在抗病基因工程方面也开展了大量的工作。 转抗逆基因: 逆境是限制植物生长、影响产量形成的重要因素之一。抗逆基因的分离、克隆、转化一直受到科学家们的高度重视。目前已分离出大量的抗逆相关基因,并在抗逆基因的遗传转化中取得了明显的成绩。Hossan等已分离克隆出3个与水稻耐淹能力有关的基因pdc I,pdcⅡ,pdcⅢ,并转入水稻中获得部分转基因植株.Rathinasabathi等将烟草中的CMO基因导入水稻,获得了具有很强抗旱性的转基因水稻.日本村田纪夫将甜菜碱生物合成酶基因codA导入水稻,获得了耐碱性的转基因水稻植株.高倍铁子等将编码大肠甜菜碱生物合成酶基因ktA导入水稻,获得了耐盐性强的转基因水稻植株。

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