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第八章植物基因工程基因工程：在基因的水平上改造生物的技术体系，是指在体外对生物DNA进行剪切、加工，把不同亲本的DNA分子重新组合，并把它引入细胞中表达出具有新的遗传特性的生物这一过程。
植物基因工程：又称植物遗传转化/转基因，是将外源基因转移到植物细胞内，并稳定地整合、表达与遗传的技术。
目的是改变植物性状，培育高产、优质high yield、抗逆新品种/系；或者利用转基因植物/细胞来生产外源基因的表达产物。
植物转基因研究的用途：1）理论研究：如基因功能分析；2）实践应用：如作物遗传改良。
基因工程的基本内容1）目的基因的分离；2）目的基因与载体连接；3）重组分子转入寄主细胞并繁殖；4）阳性克隆的筛选；5）从阳性克隆中提取已扩增的目的基因；6）目的基因克隆到表达载体，导入寄主细胞并表达。
植物基因工程的一般流程目的基因的分离→表达载体的构建→植物遗传转化→转化体的筛选、鉴定与植株再生→转基因植物的分子检测→转基因植物的表型鉴定→转基因植物的遗传分析、田间试验经遗传改良的生物, 统称：genetically modified organism (GMO)；Genetically engineered organism (GEO)。
转基因植物(transgenic plants), 又称：genetically modified plant (GMP)；genetically modified crop (GMC)。
第一节目的基因的分离目的基因：已经或准备要分离、改造、扩增或表达的特定基因或DNA 片段，称为~。
可能是:1）全长基因：外显子+内含子+转录启动区+终止区；2）全长cDNA：UTR区+编码区（ORF）；3）开放读框/编码区（ORF，CDS）；信使核糖核酸(mRNA)分子中能翻译成多肽的那部分序列。
来自DNA分子中的外显子。
4）一个完整的操纵子或基因簇；5）只含启动子或终止子等元件的DNA 片段。
一、课程基本信息课程名称：植物学课程编号：XXX适用专业：生物学、生态学、园林、农学等相关专业课程性质：专业基础课开课学期：第二学期总学时：80学时教学时数：理论课学时数60学时，实验课学时数20学时二、教学目标1. 掌握植物学的基本概念、研究内容和研究方法。
2. 了解植物分类的基本原理和植物系统发育的基本规律。
3. 熟悉植物细胞、组织和器官的结构与功能。
4. 掌握植物生长发育的基本规律和生态习性。
5. 培养学生观察、分析和解决实际问题的能力。
三、教学内容第一章：绪论1. 植物学的研究内容和意义2. 植物分类的基本原理和方法3. 植物系统发育的基本规律第二章：植物细胞与组织1. 细胞的结构与功能2. 组织的结构与功能3. 植物细胞壁与细胞膜的组成和功能第三章：植物形态解剖学1. 植物器官的形态与结构2. 植物器官的发育过程3. 植物器官的生理功能第四章：植物生理学1. 植物光合作用2. 植物呼吸作用3. 植物水分与矿质营养第五章：植物生态学1. 植物生态系统的组成与功能2. 植物群落的结构与动态3. 植物与环境的相互作用第六章：植物遗传学1. 植物遗传的基本原理2. 植物育种的方法与策略3. 植物基因工程第七章：植物进化与系统发育1. 植物进化理论2. 植物系统发育的研究方法3. 植物系统分类四、教学方法1. 讲授法：教师系统讲解植物学的基本概念、原理和规律。
2. 案例分析法：通过分析典型案例，引导学生掌握植物学的实际应用。
3. 讨论法：组织学生讨论植物学相关问题，提高学生的思维能力和表达能力。
4. 实验教学法：通过实验操作，使学生掌握植物学的基本实验技能。
五、教学进度安排1. 第1-4周：绪论、植物细胞与组织2. 第5-8周：植物形态解剖学3. 第9-12周：植物生理学4. 第13-16周：植物生态学5. 第17-20周：植物遗传学6. 第21-24周：植物进化与系统发育六、考核方式1. 平时成绩（30%）：包括课堂表现、作业完成情况等。
植物基因工程课件下面是小编搜集整理的植物基因工程课件，希望对大家有帮助！植物基因工程课件（1）植物基因转化受体系统的条件（2）植物基因转化受体系统的类型和特性。
（3）植物基因工程载体的种类和特性（4）根癌农杆菌Ti质粒的结构与功能：T-DNA、Vir区操纵子的基因结构与功能。
（5）农杆菌Ti质粒基因转化机理（6）农杆菌Ti质粒的改造及载体构建（7）载体构建中常用的选择标记及报告基因（8）根癌农杆菌的转化程序及操作原理（9）外源基因在植物中的表达了解植物基因转化受体系统的类型、特性掌握Ti质粒的结构与功能，植物载体构建原理，植物基因工程常用的载体类型。
重点根癌农杆菌Ti质粒介导的基因转化的原理和方法难点植物载体构建原理关键点转基因植物的获取和检测教学目的和要求教材分析主要教具和设备材料投影仪、电脑、常规教学设备板书与多媒体授课相结合教法思考题1. 植物基因工程载体种类？2. 根癌农杆菌转化程序？心得在自然界的许多双子叶植物中，常常发生一种严重危害植物生长的病害——冠瘿。
已知90多科，600多种双子叶植物都能感染这种病。
一般认为单子叶植物和裸子植物对此病不敏感。
70年代中期，世界上几个实验室发现诱发肿瘤的根癌农杆菌中含有大量的诱瘤质粒Ti(tumor-inducing plasmid),且证实了肿瘤的形成正是由于pTi中的特定片段——T-DNA转移并稳定地整合进植物细胞核基因组中的结果；由于其上载着的冠瘿碱合成基因和激素合成基因表达，因此分泌冠瘿碱并形成肿瘤。
人们就把这种冠瘿的形成过程称作天然的植物细胞转化系统。
农杆菌将自身的DNA插入植物细胞诱发肿瘤只对其本身是有益的，重要原因之一是因为农杆菌诱发植物细胞合成冠瘿碱为自己提供食物。
植物自身不能利用这种物质，只能为它的合成付出代价，别的细菌也不能利用它，在自然条件下，只有农杆菌能分泌分解冠瘿碱的酶，将这些特异产物作为唯一的碳源和氮源来利用。
肿瘤的产生是由于T-DNA上的激素合成基因所致，刺激细胞生长而产生肿瘤，这是T-DNA转入的一个副产品。
植物细胞培养第七章植物细胞培养第⼀节植物细胞培养的理论基础⼀、植物细胞的全能性植物细胞全能性是指植物体的每⼀个活细胞具有发育成完整个体的潜在能⼒。
即植物体的每个细胞都具有该植物的全部遗传信息，在适当的内、外条件下，⼀个细胞有可能形成⼀完整的新个体。
在植物的⽣长发育中，从⼀个受精卵可产⽣具有完整形态和结构机能的植株，这是全能性，是该受精卵具有该物种全部遗传信息的表现。
同样，植物的体细胞，是从合⼦有丝分裂产⽣的，也应具有像合⼦⼀样的全能性。
但在完整植株上，某部分的体细胞只表现特定的形态和局部的功能，这是由于它们受到具体器官或组织所在环境的束缚，但细胞内固有的遗传信息并没有丧失。
因此，在植物组织培养中，被培养的细胞、组织或器官，由于离开了整体，再加上切伤的作⽤以及培养基中激素等的影响，就可能表现全能性，⽣长发育成完整植株。
⼆、植物细胞的脱分化和再分化通常，我们⽤于组织培养的植物材料，太多是已分化了的细胞。
⼀个已分化有⼀定机构和功能的细胞要表现它的全能性，⾸先要经过⼀个脱分化的过程。
脱分化：是指已分化的细胞在⼀定因素作⽤下，失去它原由的机构和功能，重新恢复分裂机能。
细胞脱分化的机构通常形成愈伤组织。
从外植体形成愈伤组织的过程，根据其群体细胞的形态、细胞分裂、⽣长活动和RNA相对含量的变动，⼤致可分起动期、分裂期和形成期三个时期。
起动期是细胞准备进⾏分裂时期。
外植体在外观上虽看不到多⼤变化，但代谢活化了，细胞内的合成代谢迅速进⾏，RNA 的含量急剧上升，细胞核和核仁增⼤。
分裂期的主要特征是被起动细胞进⾏活跃的细胞分裂。
这时细胞⽐起动的细胞更⼩，核和核仁更⼤，RNA含量继续上升，出现⾼峰。
由于细胞分裂活跃，细胞数⽬迅速增加，开始出现可见的愈伤组织球体。
紧接着进⼊形成期。
愈伤组织进⼀步发展，细胞分裂较多地出现在愈伤组织的周缘近表⾯部分，且分割⾯较多的是平周的，因此构成⼀个所谓愈伤形成层，相应的内部细胞显著增⼤，核和核仁变⼩，RNA含量急剧下降。
GDOU-B-11-213《基因工程概论》课程教学大纲课程简介课程简介:本课程是一门基础和应用相结合地课程。
课程重点介绍与植物基因工程有关的基础理论知识，以及相关的实验背景知识,并着重介绍学科的研究进展。
课程大纲一、课程的性质与任务：本课程为园艺专业的专业限选课之一,同时也可作为相关学科研究生的选修课.二、课程的目的与基本要求:期望学生掌握植物基因工程学科的基本理论知识，初步了解植物基因工程研究领域的动态进展。
课程的目的是使学生掌握植物基因工程的基本原理，熟悉基因工程的基本要求和特性，了解基因工程的操作过程,为从事基础研究和开拓知识面，了解最新技术打下良好基础。
三、面向专业：园艺。
四、先修课程：生物化学，遗传学，分子遗传学。
五、本课程与其它课程的联系：通过生物化学、遗传学或分子遗传学的学习，才能更好地理解本课程相关的概念和理论。
六、教学内容安排、要求、学时分配及作业:第一章概述（2学时）植物基因工程的研究范围（B）；相关学科（C)；历史和现状(C）；理论和现实意义（B）；研究步骤（A）。
思考题:课后自学和复习掌握植物基因工程所必须具备的基础知识。
第二章转化系统（6学时）根癌农杆菌Ti质粒转化系统（A）；植物病毒载体系统(A）;植物原生质体转化系统（A）;植物组织及整体水平的转化系统（A）；转化供体DNA的基本特点（A）；转化系统的选择（A);转化选择标记基因（A）；转化体的鉴定（A）。
思考题：植物基因工程常用的转化系统的特点、构建要点及其应用。
第三章目的基因的获得和植物基因启动子的分离(6学时)PCR技术及其在植物基因克隆中的应用（A）；功能蛋白组技术分离目的基因（A）;基因文库技术分离目的基因（A）；mRNA差别显示技术分离差别表达基因（A）；图位克隆目的基因(A）；标签法分离克隆目的基因(A)；酵母双杂交系统分离目的基因(A)；基因芯片技术及生物信息学技术在分离克隆目的基因中的应用（A）.植物基因启动子的分离克隆（A）。
第八章植物基因工程基因工程：在基因的水平上改造生物的技术体系，是指在体外对生物DNA进行剪切、加工，把不同亲本的DNA分子重新组合，并把它引入细胞中表达出具有新的遗传特性的生物这一过程。
植物基因工程：又称植物遗传转化/转基因，是将外源基因转移到植物细胞内，并稳定地整合、表达与遗传的技术。
目的是改变植物性状，培育高产、优质high yield、抗逆新品种/系；或者利用转基因植物/细胞来生产外源基因的表达产物。
植物转基因研究的用途：1）理论研究：如基因功能分析；2）实践应用：如作物遗传改良。
基因工程的基本内容1）目的基因的分离；2）目的基因与载体连接；3）重组分子转入寄主细胞并繁殖；4）阳性克隆的筛选；5）从阳性克隆中提取已扩增的目的基因；6）目的基因克隆到表达载体，导入寄主细胞并表达。
植物基因工程的一般流程目的基因的分离→表达载体的构建→植物遗传转化→转化体的筛选、鉴定与植株再生→转基因植物的分子检测→转基因植物的表型鉴定→转基因植物的遗传分析、田间试验经遗传改良的生物, 统称：genetically modified organism (GMO)；Genetically engineered organism (GEO)。
转基因植物(transgenic plants), 又称：genetically modified plant (GMP)；genetically modified crop (GMC)。
第一节目的基因的分离目的基因：已经或准备要分离、改造、扩增或表达的特定基因或DNA 片段，称为~。
可能是:1）全长基因：外显子+内含子+转录启动区+终止区；2）全长cDNA：UTR区+编码区（ORF）；3）开放读框/编码区（ORF，CDS）；信使核糖核酸(mRNA)分子中能翻译成多肽的那部分序列。
来自DNA分子中的外显子。
4）一个完整的操纵子或基因簇；5）只含启动子或终止子等元件的DNA 片段。
1. 分离目的基因的策略/方法：1) 基于已知/同源序列--分子杂交/筛库与PCR；cDNA文库和基因组文库（1）构建基因组文库或cDNA文库；基因组文库：将生物基因组DNA切割成一定大小的片段，与合适的载体连接并导入宿主细胞，进行扩增。
这些存在于所有重组体内的基因组DNA片段的集合，即基因组文库，包含该生物所有的基因。
cDNA文库(cDNA library)：以某一组织、器官或处理材料中的mRNA为模板，逆转录成双链cDNA 分子，插入载体形成重组分子，再导入宿主细胞进行扩增。
这些在重组体内的cDNA 的集合，即为cDNA文库，包含正在表达的基因。
（2）用已知或同源序列标记探针、筛库。
经典、较常用。
筛库--菌落原位杂交如果所要获得的基因在其它植物上已经分离,序列已知,则可以采取以下两种方法分离研究植物上的相关基因:一是基因序列同源克隆法。
根据发表的序列设计引物,以基因组DNA 或mRNA 反转录的cDNA 为模板进行PCR 扩增。
如果得到的只是基因部分序列,可以将其克隆至载体,作为探针筛选cDNA文库和基因组(gDNA)文库获得全长基因或用RACE得到全长基因。
二是用作探针直接筛库。
若能得到其它植物已分离的相关基因,则可以直接用作探针筛选cDNA 文库和基因组(gDNA)文库,获得研究植物里的基因.（3）用PCR技术扩增目的基因gDNA-PCR;RT-PCRRACE-PCR；简捷、常用2) 基于转录本表达差异DDRT-PCR：mRNA差异显示技术，DDRT-PCR: 根据真核生物3′端poly(A)尾的特点设计锚定引物, 这些引物组合扩增后约能得到大致包括某一发育阶段的全部基因,扩增后利用测序胶分离,放射自显影或银染获得结果,并对差异片段回收、克隆、测序以确定其是否为目的基因。
SSH：抑制性差减杂交，此技术是以抑制PCR和杂交二级动力学为基础的DNA扣除杂交方法。
含有目的基因的样品称为检测方,不含有目的基因的样品称为驱动方。
3) 基于人工突变体-T-DNA标签法与转座子标签法；适用于模式植物T-DNA: 根癌农杆菌Ti质粒中一段可转移DNA，插入基因引起突变。
机制：T-DNA 或转座子随机插入到基因组的某一位点,引起该位点基因功能改变,这个位点就被标记,再利用T-DNA 或转座子序列探针对突变基因组文库进行筛选或设计引物扩增,就可以分离出标记位点的基因。
4) 基于分子标记连锁图谱-图位/定位克隆；--要求精细物理图谱等图位克隆：从一种基因的染色体定位出发，逐步缩小范围，最后克隆该基因，又叫定位克隆。
机制：根据功能基因在基因组中都有相对稳定的基因座位,利用分子标记对目的基因进行精细定位,并用与目的基因紧密连锁的分子标记筛选DNA 文库(包括Y AC、BAC、TAC、PAC 或Cosmid库) ,从而构建目的基因区域的物理图谱,再利用此物理图谱通过染色体步查(chromos ome walking )逐步逼近目的基因或通过染色体着陆(chromos ome landing)的方法最终找到含有目的基因的克隆,再经过遗传转化证实目的基因的功能.图位克隆的技术环节（1）构建遗传作图群体用于作图群体的类型可有多种。
（2）筛选与目标基因连锁的分子标记。
（3）局部区域的精细定位、作图（4）构建高质量的基因组文库（5）染色体步行、登陆。
（6）鉴定目标基因图位克隆的基本流程：（1）构建遗传图谱：目的基因初步定位→分子标记；（2）构建物理图谱：局部区域的精细作图，目的基因精细定位(kb/cM)；（3）构建基因组文库：BAC、YAC、Cosmid等；（4）染色体步行或登陆：获得候选克隆→探针；（5）筛选基因文库：获得目的克隆；（6）鉴定目的基因。
5) 其他方法-人工合成，适用于小基因、突变或修饰；基因表达谱(Macroarray/Microarray)分析:基因芯片/微矩阵第二节基因克隆的主要工具酶1. 限制性核酸内切酶限制作用:指宿主细胞利用限制酶降解外源DNA，保护其遗传稳定的现象。
修饰作用: 指宿主细胞通过甲基化酶使自身DNA进行甲基化修饰, 达到识别自身和外来DNA 、使自身DNA免遭限制酶降解的现象两种末端--粘性末端：酶切位点在两条DNA单链上反向互补，产生的两个末端碱基互补配对，易连接。
平齐末端：酶切位点在两条DNA单链上相同，形成平齐末端，较难连接。
限制酶：一类能识别双链DNA分子中某种特定的核苷酸序列，并由此切割双链DNA分子的核酸水解酶，水解DNA链中的磷酸二酯键，产生的DNA片段5′端为P，3′端为OH。
2. DNA连接酶DNA连接酶：催化双链DNA切口（nick, 而非裂口/缺口gap) 处的5`-P和3`-OH生成磷酸二酯键，需能量。
T4 DNA连接酶: 需ATP，制备容易，连接具有粘性末端或平末端的DNA分子，应用广泛。
3. DNA聚合酶1) E.coli DNApol I：制备探针、缺口填充等。
2) Klenow片段(E.coli DNApol I 经蛋白酶处理, 获得N端三分之二的大肽段) : 补平粘端、DNA 片段末端标记、cDNA第二链的合成等。
3) 逆转录酶：RNA依赖的DNA聚合酶，合成cDNA链。
AMV和MLV。
4) 耐热DNA 聚合酶：Taq DNA 酶、Pfu DNA 聚合酶等。
第三节受体细胞/系统定义：外源DNA导入、扩增、表达的细胞。
对受体菌的要求:１）易于转化或转导：感受态；２）限制-修饰系统缺陷型；３）重组系统缺陷型：recA、recB等失活；４）有明显的选择性差异，便于重组子筛选；５）载体复制、扩增不受阻；６）感染寄生缺陷型。
常用Ecoli K12 派生株系。
第四节植物转化/表达载体1. 载体（vector）: 将外源DNA 携带进入宿主细胞的工具，本质是DNA。
载体的基本构件：1）自主复制元件，或能整合在宿主基因组进行复制；2）多克隆位点（MCS）: 插入外源DNA；3）选择标记：如抗性基因，筛选重组子；4）基因表达元件：启动子、终止子。
基因工程中所用的载体按功能分：1）克隆载体：外源基因的保持与扩增；2）表达载体：外源基因的表达（转录与翻译）。
2. 植物转化载体的种类与特点2.1 植物病毒载体类型：单链RNA病毒、单链DNA病毒、双链DNA病毒。
构建策略：通过置换或插入等方法，去除基因组中的致病基因或不重要区域，插入外源基因。
由CaMV (花椰菜花叶病毒)、TGMV(番茄金色花叶病毒）、BMV (雀麦花叶病毒）、CPMV(豇豆花叶病毒）构建的载体已得到转化植株或细胞。
病毒载体的优点：1）能将外源基因直接导入完整植株，并系统地分布到整株，免去组培再生操作；2）不受单、双子叶寄主的限制；3）外源基因随病毒基因组快速、大量复制，易得到基因表达产物；4）一般不整合到植物基因组，不影响植物基因表达。
病毒载体的缺点：1）外源基因不能整合到植物基因组，瞬时表达，故不能稳定遗传；2）存在致病的可能性；3）由于病毒的高变异性，使外源基因exogenous易于丢失。
病毒载体的应用：1) 基因功能研究：主要领域，瞬时表达。
病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silence，VIGS）技术：近几年发展，用携带目标基因的病毒载体侵染植物，诱导相关基因沉默，根据表型推断目标基因的功能。
2) 生产疫苗等医用蛋白。
2.2 农杆菌质粒载体农杆菌：土壤杆菌，G-，主要侵染双子叶，致瘤。
根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens )：诱发产生冠瘿瘤，致瘤性来自Ti质粒。
发根农杆菌(A.rhizogenes): 诱发产生毛根症，病症来自Ri质粒经改造后的Ti 和Ri质粒是植物转化的理想载体。
2.2.1 根癌农杆菌Ti质粒Ti质粒：1974年分离, 160 - 240 kb, 大型环状双链DNA分子。
其与植物DNA结合的部分（称为T－DNA）T-DNA：1977年证明，是Ti质粒上一段可转移到植物细胞并整合在染色体上的DNA，载有诱导冠瘿瘤的基因。
Ti质粒的类型根据所合成的冠瘿碱种类，分4类：1）章鱼碱型(octopine type)；2）胭脂碱型(nopaline type)；3）农杆碱型；4）农杆菌素碱型/琥珀碱型。
冠瘿碱：氨基酸类似物，农杆菌的碳源和氮源。
Ti 质粒的结构与功能Ti质粒的分区：1) T-DNA区T-DNA：转移到植物细胞并整合在植物核基因组的一段DNA，通常23kb (12 - 24 kb )，载有致瘤基因和冠瘿碱合成酶基因，以及左、右边界重复序列LB和RB。
功能：转移到植物细胞，致瘤基因产物可使侵染部位产生冠瘿瘤。
2) Vir 区Vir 区：毒性区，35～40kb, 含7个基因/操纵子。
