植物遗传转化中选择标记基因的研究进展
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生物学中的植物遗传转化与基因编辑技术植物遗传转化与基因编辑技术在生物学中的应用植物遗传转化与基因编辑技术是生物学领域中的重要研究方向,它们可以用于改良植物品种、提高农作物产量和抵抗力、开发新型植物药物等。
一、植物遗传转化技术的原理和方法植物遗传转化是指将外源基因或DNA片段导入植物细胞,并使其稳定地遗传给后代。
常见的植物遗传转化方法包括农杆菌介导的遗传转化、基因枪法和凯南法等。
1. 农杆菌介导的遗传转化农杆菌介导的遗传转化是最常用的植物遗传转化方法之一。
该方法利用土壤中广泛存在的植物病原性农杆菌将外源基因导入目标植物细胞。
首先,将外源基因插入农杆菌质粒的T-DNA区域,然后将农杆菌通过注射或浸泡等方式导入植物细胞。
在遗传转化后,利用选择标记基因或报告基因进行筛选和检测。
2. 基因枪法基因枪法是将DNA载体以高速射击的方式直接导入植物细胞。
将外源基因负载在金粒等微粒表面,然后使用高压氦气或火药等加速器将其射入植物细胞。
在转化后,通过培养基中的选择性筛选剂来筛选转化的细胞。
3. 凯南法凯南法是一种基于物理和化学手段的遗传转化方法。
通过利用聚乙烯醇(PEG)或电击等方法,使DNA能够与植物细胞质融合,然后通过培养和筛选等步骤来获得转化的植物细胞。
二、基因编辑技术在植物遗传改良中的应用基因编辑技术是指通过精确地修改植物基因组中的特定位置,实现遗传改良的方法。
常见的基因编辑技术包括CRISPR-Cas9系统、TALENs和ZFNs等。
1. CRISPR-Cas9系统CRISPR-Cas9系统是一种高效、快速和精确的基因编辑技术。
它利用CRISPR RNA(crRNA)和转录单元RNA(tracrRNA)组成的复合物与Cas9蛋白结合,以形成靶向特定基因序列的复合物。
在植物中,CRISPR-Cas9系统被广泛应用于基因敲除、基因敲入和基因修饰等方面。
通过将CRISPR-Cas9系统导入植物细胞,可以实现对植物基因组的精确编辑。
万方数据32生物技术通报BiotechnologyBulletin2011年第7期物——水稻,经过处理后的小花结实率为20%,转化效率高达4%。
采用花粉管通道法导人外源DNA的方法有子房注射法和柱头滴注法,花器官较大的作物,如棉花可采用子房注射法;而花器官较小的作物,如水稻则采用柱头滴注法较好。
花粉管通道法的最大优点是不依赖于植物组织培养过程,避免了组织培养过程中可能产生的体细胞变异及基因型依赖性等问题,特别适合用于难以建立有效再生体系的植物以及可以把目的基因导入任何农艺性状优良的品种中;可以直接获得转基因种子,纯合速度快,节省育种时间,在农作物的分子育种中占有独到的优势¨1。
经过不断的技术改进,花粉管通道法可以满足规模化生产转基因植物的要求。
我国推广面积最大的转基因抗虫棉基本上就是花粉管通道法结合传统育种方法培育出来的。
已有研究结果表明,通过花粉管通道法获得的转基因植株外源基因多以多拷贝插入,而且插入的位置也具有随机性,在外源基因整合过程中染色体发生了转置、缺失等突变,致使转基因后代在表型上表现出变异。
刘冬梅等"。
对花粉管通道法获得的棉花转基因后代的主要农艺性状进行了分析,转基因后代间的形态、生育期、产量和纤维品质等有显著的变化。
利用花粉管通道法获得的棉花转基因后代,其中仅有少部分符合孟德尔遗传分离定律,多数后代的遗传分离比例变化较大,存在着遗传分离多样性。
马盾等H’分析了通过花粉管通道法获得的棉花转基因后代中外源基因的稳定性,当转基因后代种植到T3一T4代时,有外源DNA丢失现象,呈现出外源DNA遗传不稳定性。
花粉管通道法的重复性较差,虽然已有利用花粉管通道法成功转化大豆的报道,但Shou¨1报道,利用花粉管通道法不能成功转化大豆;花粉管通道法的转化效率一般都非常低,利用基因枪法转化黑麦的转化效率是花粉管通道法的10倍峥1。
1.2茎尖转化法1988年Uliano¨第一个采用茎尖转化法将含有卡那霉素基因以及B一葡糖苷酸酶基因导入矮牵牛,其转化效率与采用农杆菌介导法转化矮牵牛的转化效率大致相同,而且,此方法不经过组织培养阶段,从转化到生根仅用6周,可以节省大量的时间。
木本植物转基因研究进展摘要:从木本植物的概况及其转基因的现状、发展历程、研究现状、转化的目的基因、方法、受体系统、选择标记等方面入手,阐述了木本植物转基因研究的相关进展,并对各个环节的最新研究和存在的问题进行了简要的说明,探讨了可能的解决和替代方案,对于木本植物转基因未来的发展趋势进行了展望。
关键词:木本植物;转基因;研究进展1.前言木本植物指茎的木质化程度高、木质化细胞多、茎常较坚硬且直立的多年生植物,依形态不同,分乔木、灌木和半灌木三类。
自古以来,木本植物在人类社会的各个层面都扮演着极为重要的角色,如建筑、工业、园林、食品等,已经成为人类必不可少的资源之一。
此外,木本植物对于生物多样性、地表形态建成、全球气候等也有着决定性作用。
1974年,科恩(Cohen)将金黄色葡萄球菌质粒上的抗青霉素基因转到大肠杆菌体内,揭开了转基因技术应用的序幕[1]。
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。
自诞生以来,转基因技术一直毁誉参半,一方面,转基因技术对于植物性状改良、新品种的研发及生物技术的进步有着莫大的贡献;另一方面,由于转基因技术的不成熟和应用领域的关系,产生了一些负面影响,如遗传漂变、性状退化、致病性等,导致人们对转基因技术产生误解。
即便如此,转基因技术的发展还是势不可挡,随着科学技术的不断进步和完善,转基因将有更多的用武之地。
长期以来,木本植物的改良主要是通过杂交育种的方式进行,但木本植物所特有的许多生物学特性,如较长的生长周期和童期、复杂的生殖方式、高度杂合性等,使得应用常规育种方法受到了极大的限制[2],这就需求一种快速有效的方法来缩短木本植物的研究周期,从而更好地为人类的生产、生活提供帮助。
转基因技术的兴起,为木本植物各方面的研究提供了契机,也为经济发展、人们生活水平的提高提供了机遇,现已逐渐成为研究的热点。
小麦遗传转化方法及其研究进展资源与环境学院姓名:漆海龙学号:3115701060摘要:在粮食作物中,小麦属于遗传转化最为困难的作物,加上转基因研究起步较晚,基因工程育种进程明显落后于其它作物。
随着基因枪的问世、新的选择标记基因和高效启动子的运用,1991年以后小麦转基因研究开始增多。
目前小麦遗传转化尽管有多种方法, 但转化效率仍然很低, 一个重要原因是遗传转化方法尚不成熟, 因此建立合适的转化方法是小麦遗传转化成功的关键. 本文综述了小麦基因枪转化、农杆菌介导的遗传转化和花粉管通道法等几种重要遗传转化方法研究的最新进展, 分析了各种方法的基本原理、优缺点及其影响因素. 关键词:小麦遗传转化, 基因枪法, 农杆菌介导法, 花粉管通道法正文:小麦是世界上最重要的粮食作物之一, 在中国是仅次于水稻的第二大作物,也是人类重要的植物蛋白质来源( 约占谷物蛋白质的38% ) . 其种植面积和产量约占谷物种植面积的30%. 小麦面粉约含70%~ 80% 的淀粉.通过遗传转化可以打破物种之间的遗传限制,利用转基因技术将外源基因导入小麦,可以实现新品种的定向改良,从而创造新的小麦品种。
与国外小麦相比, 我国小麦的蛋白质总量不低, 但是在加工品质上有较大差距, 主要原因是我国小麦贮藏蛋白缺少优质蛋白质亚基。
目前在小麦品质改良领域中主要有两个热点:一是通过特异地改变某些亚基的构成与比例, 增加小麦中蛋白质及必需氨基酸含量来改良其营养品质, 进而提高烘烤品质. 二是调节淀粉生物合成途径, 以培育直链淀粉含量少甚至没有蜡质的小麦品种,提高其加工品质. 近几年来,基因工程技术的发展和完善, 为小麦品种改良提供了一条新的途径. 小麦转基因研究大多采用授粉后13~14 d 的幼胚为受体材料,表达载体构建中普遍采用Ubi、E35S 等启动子和bar、nptⅡ、EPSPS 等筛选标记基因,筛选剂一般使用Bialaphos、Glufosinate、G418 和Glyphosate 等,成功利用的农杆菌菌系包括ABI、Agl1、c58C1、LBA4404 和CP4 等。
2021年第3期试题分析----------------浙江省选考中“农杆菌介导的转基因植物”相关试题释疑与拓展浙江省温州市第二外国语学校(325015) 陈一波摘要结合历年浙江省生物选考中“农杆菌介导的转基因植物”相关试题,综合解析试题的相关知 识背景,梳理并拓展农杆菌介导的转基因植物生产的一般操作流程。
关键词浙江省;生物学选考;农杆菌转化法;试题文章编号 1005 -2259(2021)3 -0065 -03浙江省的生物学选考试题中,考查选修教材内 容的试题往往是甄别学生生物学学科核心素养和 学业能力的重要组成。
从2020年起这部分试题的 分值进一步增加,这类试题情境新颖且紧贴实际生 产、生活,体现了生物学学科的时代特征,它要求学 生不仅要熟练掌握教材中的基本概念、各项生物技 术中的常规操作流程,而且要适当地拓展教材有关 前沿知识内容,并能在新的问题情境中迁移应用所 学知识,试题难度较大。
2015年10月、2016年4 月、2018年4月、2018年11月、2020年7月的试题 中均考查了“农杆菌介导的转基因植物”相关内 容,属于高频考点,但每次选考中学生答题正确率 均不高。
究其原因,浙科版教材中没有具体的农杆 菌转化法的知识介绍,仅在“基因工程的应用”一 节中以图片形式简单呈现,而试题所考查的却是农 杆菌转化法中的具体操作细节,两者的落差较大。
为了更好地复习备考,笔者结合这些年的浙江省选考真题,系统地梳理利用“农杆菌转化法”生产转基因植物的一般操作流程。
1农杆菌及其感染植物组织的自然过程为什么将外源目的基因导人植物细胞时,常使用“农杆菌转化法”?农杆菌感染植物细胞时,到底是什么结构或物质进人了植物细胞?这要从农杆菌本身说起。
农杆菌是一种革兰氏阴性细菌,在自然界的土壤中普遍存在。
根据感染植物后诱导植物产生冠癭瘤或发状根,农杆菌可分为根癌农杆菌和发根农杆菌两种,其细胞内的质粒上均含有一段可转移的DNA 片段。
植物遗传转化研究进展重庆师范大学生命科学学院生物科学(师范)专业2009级指导教师摘要:植物遗传转化是一项农业生物技术,它通过某种途径或技术将外源基因导入受体细胞的全基因组中,并使之在受体细胞中得以充分表达。
目前一些重要农作物转基因品种已经或即将投入到实际应用,随着研究的不断深入,本文对植物遗传转化的技术作出了新的展望。
关键词:植物遗传转化;植物遗传转化方法;应用;进展Abstract:Plant genetic transformation is a kind of agricultural biotechnology.It delivers to the whole-genome of receptor cells through a certain approach or technique to make the exogenous genes fully expressed in receptor cells. At present, genetically modified varieties of some important crops have been or are about to put into the practical use. with the deepening of the research,this paper makes a new outlook of the plant genetic transformation technology.Key words: Plant genetic transformation; the approaches of plant genetic transformation; application; progress植物遗传转化是指以植物的器官、组织、细胞或原生质体作为受体,通过某种技术或途径转入外源基因,获得使外源基因稳定表达的可育植株。