第八章植物基因工程总结

《植物基因工程》复习资料整理第一部分概述植物基因工程：采用工程设计的方式，通过体外DNA重组技术，将特定的外源基因导入受体植物细胞内，由此获得的转化植物可以表现出预期的遗传特性，具有上述特点的科学被称之为植物基因工程。

第二部分转化系统1.植物转化：外源DNA通过载体﹑媒体或其他物理﹑化学方法导入植物细胞并得到整合及表达的过程。

实现这一过程的途径称之为“植物转化系统”。

2.转化：外源DNA通过载体﹑媒体或其它物理﹑化学方法导入细胞并得到整合及表达的过程。

——Transformation3.T-DNA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，称为转移DNA。

4.Ti质粒致瘤原理：5.T-DNA的结构特点：a.Ti质粒T-DNA区的长度约为23kb。

b.T-DNA仅存在于植物肿瘤细胞的核DNA中；T-DNA 含有激发和保持肿瘤状态所必需的基因；T-DNA和植物DNA之间没有同源性。

c.在T-DNA的5´端和3´端都有真核表达信号。

如TATAbox、AATAAbox及polyA等。

e.T-DNA的两端左右边界各为25bp的重复序列，即边界序列（border sequence），分别称之为左边界（BL或TL）和右边界（BR或TR）。

该25bp边界序列属保守序列,但通常右边界（TR）序列更为保守，左边界(TL)序列在某些情况下有所变化。

其核心部分是14bp，可分为10bp(CACG ATATAT)及4bp(GTAA)两部分,是完全保守的。

f.左边界（TL）缺失突变仍能致瘤,但右边界（TR）缺失则不再能致瘤,几乎完全没有T-DNA的转移,这说明右边界(TR)在T-DNA转移中的重要性。

6.T-DNA在植物细胞中的整合过程（原理）：T-DNA在植物染色体中的插入是随机的，可以插入任何一条染色体，但插入的位点有以下特点：a. T-DNA优先整合到转录活跃的植物基因位点。

基因工程知识点总结一、基因工程的概念基因工程，又称基因拼接技术或 DNA 重组技术，是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外 DNA 重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

简单来说，基因工程就是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。

二、基因工程的工具（一）“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）1、来源：主要从原核生物中分离纯化出来。

2、特点：能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

3、作用结果：产生黏性末端或平末端。

（二）“分子缝合针”——DNA 连接酶1、分类：E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶。

2、作用：将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来。

（三）“分子运输车”——载体1、作用：将目的基因送入受体细胞。

2、具备条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。

具有一至多个限制酶切点，供外源 DNA 片段插入。

具有标记基因，便于筛选。

3、种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

其中质粒是基因工程中最常用的载体。

三、基因工程的基本操作程序（一）目的基因的获取1、从基因文库中获取基因文库包括基因组文库和部分基因文库（如 cDNA 文库）。

基因组文库包含了一种生物的全部基因；cDNA 文库只包含了一种生物的部分基因，是由 mRNA 反转录得到的 DNA 组成。

2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。

原理：DNA 双链复制。

条件：模板 DNA、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定 DNA 聚合酶（Taq 酶）等。

3、人工合成如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。

（二）基因表达载体的构建（核心步骤）1、目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

高中生物基因工程知识点总结基因工程，作为现代生物技术的核心领域之一，在高中生物课程中占据着重要的地位。

它不仅具有深刻的理论意义，还在农业、医药等众多领域有着广泛的实际应用。

下面我们就来详细梳理一下高中生物中基因工程的相关知识点。

一、基因工程的概念基因工程，又叫基因拼接技术或 DNA 重组技术，是指按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

二、基因工程的基本工具1、限制性核酸内切酶（限制酶）限制酶能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

它具有特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割 DNA 分子。

2、 DNA 连接酶DNA 连接酶的作用是将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来，形成磷酸二酯键。

3、运载体常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。

运载体需要具备的条件有：能在受体细胞中复制并稳定保存；具有一至多个限制酶切点，供外源 DNA 片段插入；具有标记基因，便于筛选。

三、基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取目的基因可以从自然界中已有的物种中分离出来，也可以用人工的方法合成。

常用的方法有：从基因文库中获取、利用 PCR 技术扩增目的基因、通过化学方法人工合成。

2、基因表达载体的构建这是基因工程的核心步骤。

基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。

启动子是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出 mRNA；终止子是转录终止的信号；标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。

3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入植物细胞常用的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；导入动物细胞常用的方法是显微注射法；导入微生物细胞常用感受态细胞法。

4、目的基因的检测与鉴定检测目的基因是否导入受体细胞可以采用 DNA 分子杂交技术；检测目的基因是否转录出 mRNA 可以采用分子杂交技术；检测目的基因是否翻译成蛋白质可以采用抗原抗体杂交技术；还可以进行个体生物学水平的鉴定，比如抗虫或抗病的接种实验。

植物基因工程与农作物改良植物基因工程是一门重要的生物技术领域，它利用现代分子生物学技术手段对植物基因进行修改，以实现对农作物的改良。

这项技术通过改变植物自身的遗传特性，使其获得更好的抗病性、耐旱性、耐寒性、耐虫性等特点，从而提高作物的产量和品质。

本文将从植物基因工程的原理、方法和应用等方面进行详细分析。

一、植物基因工程的原理植物基因工程的原理基于遗传物质的改变，主要包括DNA重组和基因转导两个步骤。

首先，科学家通过DNA重组技术将目标基因与载体DNA连接，并通过转化技术将重组DNA导入植物。

随后，这些外源基因会经过一系列的转录、翻译和调控过程，最终被植物细胞所接受并表达。

这样一来，植物就会产生具有目标特性的新蛋白质，从而实现基因改良。

二、植物基因工程的方法植物基因工程的方法主要有基因转化、基因敲除和基因编辑三种。

其中，基因转化是最常见的技术手段，它包括农杆菌介导的基因转化和生物质转化两种方式。

农杆菌介导的基因转化利用农杆菌特定的转座子基因将外源基因导入植物细胞中，从而实现遗传信息的改变。

而生物质转化则是直接利用生物物理化学方法将DNA序列导入植物细胞中。

至于基因敲除和基因编辑技术，则是通过特定的酶切和修复机制来改变植物基因组的结构，从而实现基因的去除或修饰。

三、植物基因工程的应用植物基因工程的应用范围广泛，涉及到农作物的抗病性、耐旱性、耐寒性、耐虫性等多个方面的改良。

例如，通过插入Bt基因，科学家成功使玉米、大豆、棉花等农作物具备抗虫性，减少对农药的依赖。

此外，通过改变植物的响应机制，研究人员还能增加作物对干旱和高盐环境的适应性，提高其生存能力。

同时，植物基因工程还为农作物的品质和生产效益提供了新途径。

例如，通过调控驯化基因，可以增加水稻和小麦的产量和品质，提高作物的经济价值。

然而，植物基因工程也面临着一些挑战和争议。

首先，基因改良引种也可能会导致植物的稳定性下降，从而增加对农药的依赖。

其次，外源基因的导入会增加基因的复杂性，可能导致对环境的不良影响。

生命科学中的植物基因工程与改良植物基因工程是一项重要的生命科学技术，通过改变植物的基因组来实现对植物的改良和调整。

这项技术可以应用于农业、医药以及环境保护等领域，对人类社会的可持续发展起到了重要的作用。

一、植物基因工程的原理与方法植物基因工程的核心是通过转基因技术将外源基因导入植物的染色体中，使其表达并产生所需的特异性特点。

基因工程的方法主要有以下几种：1. 转化法：通过将外源DNA片段导入目标植物的细胞中，并借助细胞分裂和再生过程，将外源基因整合到植物基因组中。

这种方法常用于改善作物的农艺性状，如提高产量、增强抗病虫害能力等。

2. 基因敲除法：通过外源基因表达抑制或剥夺目标植物中某个特定基因的功能，从而观察该基因在植物生长发育中的作用。

这种方法常用于研究植物基因功能和代谢网络的调控机制。

3. 基因编辑法：通过利用胚胎基因组编辑技术，如CRISPR/Cas9系统，直接对植物基因组中的特定位点进行修饰，实现精确的基因改良。

这种方法能够针对性地修改植物基因组，对于研究基因功能和改良植物性状具有重要意义。

二、植物基因工程的应用领域1. 农业改良：植物基因工程可以应用于提高作物的抗病虫害性能、耐盐碱性、抗逆性以及提高产量和品质等方面。

例如，通过转基因技术使水稻具备抗虫特性，减少对农药的依赖，提高农作物生产的可持续性。

2. 医药研发：植物基因工程是一种重要的药物生产技术。

通过将具有特定药物活性基因导入植物，可以大规模生产特定的药物蛋白。

例如，转基因烟草可以用于生产疫苗、抗癌药物等，为人类健康事业做出贡献。

3. 环境保护：植物基因工程可以应用于修复受污染土壤和水体。

通过引入具有吸收、降解或转化有害物质的基因，改良植物的吸收和降解能力，实现对环境污染物的治理。

这种方法可以有效推进可持续发展的生态环境建设。

三、植物基因工程的争议与风险植物基因工程虽然具有广阔的应用前景，但也存在争议和风险。

其中，主要包括以下几点：1. 安全性问题：转基因植物可能对环境和生物多样性产生潜在影响。