6-高等植物遗传转化系统

主讲：胡银岗植物科学系农学院植物科学系西北农林科技大学农学院西北农林科技大学植物基因受体系统质粒介导基因转化直接导入的基因转化第四节花粉管通道法介导基因转化第五节病毒介导的基因转化第六节植物基因转化系统的选择第七节单子叶植物的基因转化依赖于良好的植物受体系统的建立。

用于转化的外植体（如发苗产生子叶、胚轴等）通过组织培养途径或其它非组织培养途径能高效、稳定地再生无性系接受外源DNA整合对转化选择抗生素敏感植物基因转化受体系统的条件（一）高效稳定的再生能力（二）较高的遗传稳定性（三）具有稳定的外植体来源（四）对选择性抗生素敏感（五）对农杆菌侵染有敏感性（一）高效稳定的再生能力从理论上讲，植物的任何体细胞都具有再生完整植（totipotency）但在组织培养的实践中，并不是所有的体细胞都能再生出完营养生长中心（分生组织）和薄壁细易再生出植株。

再生频率必须具有好的稳定性和重复性。

植物转化频率一般情况下只有0.1%。

基因转化操作，如农杆菌侵染，使用抗菌素筛选及继代培养，都会使转化外植体再生频率降低，有的甚至不能分化，或只能分化形成芽，而难以形成植株。

若只有10%再生率，则转化率10% ×0.1% = 0.01%后不影响其分裂和分化，并能稳定地将外源基因遗传给后代，保持遗传的稳定性，尽量减少变异。

不因导入优良性状的目的基因，使原有的目的性状（优良性状）在后代发生了变异。

注意组培过程（组培方法，再生途径及外植体基因型）引稳定的外植体来源，即外植体容易得到并且可以大量提供。

因基因转化的频率很低，需要多项反复地实验，所以就需要大量的外植体材料。

转化的外植体一般采用无菌实生苗的子叶、胚轴、幼叶等，或采用快速无需复杂的培养和繁殖操作过程，数量亦多；接种前的无菌处理简便易行；一些植物可由无菌幼苗形成愈伤组织和再生植株；无需保持无菌苗的无性系，只要有种子，随时可大量培养已适应组织培养条件，有利于外植体转化生长；可直接采用、无需消毒；材料来源量大而稳定。

某大学生物工程学院《生物化学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（100分，每题5分）1. 非循环式光合磷酸化既可产生ATP，也可产生O2和NADPH。

（）答案：正确解析：非循环式光合磷酸化电子沿Z形传递，直至NADP＋产生NADPH，电子传递过程中产生的H＋浓度差推动ATP的生成，同时分解H2O分子产生O2。

2. 所有核酸的复制都是在碱基互补配对的原则下进行。

（）答案：正确解析：3. 人体内若缺乏维生素B6和维生素PP，均会引起氨基酸代谢障碍。

（）解析：4. 原核生物和真核生物的染色体均为DNA与组蛋白的复合体。

（）[四川大学2015研]答案：错误解析：真核生物的染色体为DNA与组蛋白的复合体，而原核生物的染色体为DNA与碱性精胺、亚精胺结合。

5. 真核细胞的基因转录也具有抗终止作用。

（）答案：正确解析：抗终止作用即是转录水平上的通读，某些真核细胞基因的转录可在特定的条件下可以发生这种现象。

6. 2,4二硝基苯酚（DNP）可解除寡霉素对电子传递的抑制。

（）答案：正确解析：2,4二硝基苯酚（DNP）是一种解偶联剂，它可使呼吸链上的电子流动与氧化磷酸化失去偶联关系。

本来寡霉素是通过抑制氧化磷酸化而间接抑制电子流动的。

当氧化磷酸化与呼吸链不再偶联的时候，寡霉素将丧失对电子流动的抑制作用。

7. 放线菌素D既能抑制DNA的复制，又能抑制转录。

（）解析：8. 氨基酸活化时，在氨酰tRNA合成酶的催化下，由ATP供能，消耗一个高能磷酸键。

（）答案：错误解析：9. 嘧啶环和嘌呤环在分解代谢中均被水解开环，且降解产物均易溶于水。

（）答案：错误解析：嘧啶环分解过程中开环，降解产物易溶于水。

但嘌呤环不同。

10. 原核生物中的三种终止与释放因子分别识别三种终止密码子。

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。

植物遗传转化步骤植物遗传转化是指通过外源DNA的导入，使植物细胞或组织发生基因改变，从而获得具有特定性状的转基因植物。

这一技术在农业、医学和工业等领域有着广泛的应用。

下面将介绍植物遗传转化的基本步骤。

步骤一：选择外源DNA在植物遗传转化中，首先需要选择外源DNA，也就是我们要导入到植物细胞中的目标基因。

这个目标基因可以来自于其他物种，也可以是人工合成的。

目标基因的选择取决于我们希望在转基因植物中表达的特定性状。

步骤二：构建转化载体将目标基因导入植物细胞需要使用载体。

载体是一种专门设计用于植物遗传转化的DNA分子。

通常，载体由多个组成部分组成，包括启动子、终止子、选择标记和目标基因。

这些组成部分的功能是确保目标基因能够在植物细胞中正确表达。

步骤三：转化载体导入植物细胞一旦构建好转化载体，接下来就需要将其导入到植物细胞中。

目前，有多种方法可以实现这一步骤，包括农杆菌介导转化、基因枪法和电穿孔法等。

这些方法都可以有效地将外源DNA导入植物细胞，使其成为转基因细胞。

步骤四：筛选转基因细胞一旦植物细胞被导入外源DNA，我们需要对其进行筛选，以确定哪些细胞成功地获得了目标基因。

为了实现这一步骤，常常会在转化载体中加入选择标记基因，如抗生素抗性基因。

只有携带了目标基因的细胞才能存活下来，而其他细胞则会被筛选掉。

步骤五：培养和再生转基因植物筛选出的转基因细胞可以通过培养和再生来获得完整的转基因植物。

这一过程通常需要在培养基上进行，通过提供适当的营养物质和激素来促进细胞分裂和分化。

经过一段时间的培养，转基因细胞可以发展成为转基因植物。

步骤六：鉴定转基因植物需要对获得的转基因植物进行鉴定，以确认其是否成功地获得了目标基因。

这一步骤通常需要使用分子生物学技术，如PCR和Southern blot等，来检测目标基因的存在和表达。

只有经过鉴定的转基因植物才能用于进一步的研究或应用。

总结：植物遗传转化是一项复杂的技术，需要经历多个步骤才能成功。

植物遗传转化步骤
植物遗传转化是指通过人为手段，将外来基因导入植物细胞内，使其产生新的遗传特征。

植物遗传转化的步骤主要包括以下几个方面： 1. 基因载体构建：基因载体是将所需基因导入植物细胞内的载体，包括质粒、病毒、人工染色体等。

构建基因载体需要选择适当的载体和适合的启动子、终止子、选择标记等元件。

2. 转化体系建立：植物遗传转化需要建立一套合适的转化体系，包括培养基的配制、细胞培养和再生体系等。

转化体系的搭建需要考虑到不同物种、基因载体和转化方法的特点。

3. 基因导入：基因导入可以通过直接基因转移、基因炮击、农
杆菌介导转化等手段进行。

其中，农杆菌介导转化是最常用的基因导入方法。

在基因导入过程中，可以使用选择标记来筛选生产基因转化植株。

4. 识别和筛选：基因转化后的植物细胞需要进行识别和筛选。

常用的识别方法包括PCR检测、Southern杂交、Northern杂交等。

筛选方法可以通过细菌耐草酸和遗传标记等手段进行。

5. 品系选育：经过基因转化的植物需要进行品系选育，通过选
择有利的基因型和表型，后代将具有更好的遗传特征。

品系选育需要进行多代重复筛选，最终得到具有稳定表达和优良性状的转化植株。

6. 安全评价：基因转化后的植物需要进行安全评价，包括对植
物生长性状、代谢产物、土壤微生物等方面的评价。

安全评价是确保基因转化植物的生态安全性和食品安全性的重要环节。

某大学生物工程学院《生物化学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（100分，每题5分）1. 在正常情况下，人体蛋白质的合成与分解处于动态平衡。

（）答案：正确解析：2. 细胞的区域化在代谢调节上的作用，除了把不同的酶系统和代谢物分隔在特定的区间，还通过膜上的运载系统调节代谢物、辅酶和金属离子的浓度。

（）答案：正确解析：3. 只有直接消耗ATP的物质运输才是主动运输。

（）答案：错误解析：协同运输是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。

4. 据测定，多莉羊（sheep Dolly）的端粒长度比正常生殖的同龄羊的端粒长度短。

（）答案：正确解析：据测定多莉羊的端粒长度只有正常生殖的同龄羊的端粒长度的80。

5. 脂肪酸的活化在细胞胞液进行，脂肪酰CoA的β氧化在线粒体内进行。

（）答案：正确解析：6. 线粒体DNA的复制需要使用DNA引物。

（）答案：错误解析：线粒体DNA为双链环状分子（纤毛虫的线粒体DNA除外），其复制方式为D环式，复制的引物为RNA。

7. 在蛋白质合成中，核糖体中的rRNA只起结构骨架的作用，其他功能均是由核糖体的蛋白质提供的。

（）答案：错误解析：8. 凡能转变为丙酮酸的物质都是糖异生的前体。

（）答案：正确解析：9. 密码子的简并性减少了蛋白质突变的频率。

（）答案：正确解析：10. 线粒体内膜上的复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ中均含有FeS蛋白。

（）答案：错误解析：复合体Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ均含有FeS蛋白，但复合体Ⅳ缺乏FeS蛋白。

11. 用烟草花叶病毒构建植物表达载体时，外源基因可直接插入其基因组中，然后感染植物细胞，并在植物细胞中高水平表达。

（）答案：错误解析：因烟草花叶病毒为单链RNA病毒，应首先将其RNA逆转录成cDNA。

12. 碳三植物叶片的叶肉细胞所含的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶对CO2有很强的亲和力，所以碳三植物利用CO2能力很高，是高产植物。

植物遗传转化及其农业应用植物遗传转化是指将外源基因或DNA序列稳定地导入植物细胞或组织，并使其遗传表现进行改变的技术。

随着这项技术不断发展和完善，越来越多的植物种类被进行遗传转化，其应用也越来越广泛。

在农业生产领域，植物遗传转化技术被广泛应用，如提高农作物的生产力、耐旱、耐盐等性状，研发新品种等，对于推进农业现代化起到了重要作用。

一、植物遗传转化技术及其分类植物遗传转化技术可分为两类：直接转化和间接转化。

直接转化是指将外源DNA直接导入植物细胞或组织，利用种种手段促使外源DNA整合入植物基因组，从而改变其遗传表现。

直接转化分为生理、物理和化学三种方法。

生理方法是将植物组织培养在含有激素和其他化合物的培养基上，使其形成愈伤组织和再生植株，再利用农杆菌或冷杆菌等载体导入外源DNA。

物理方法是利用生物粒子枪，通过高速粒子冲击将DNA导入植物细胞或组织中。

化学方法是利用钙离子或聚乙烯醇等高分子材料电转化植物细胞或组织。

间接转化是指将外源基因先导入细菌或酵母等微生物细胞中，再利用这些细胞的载体介导导入植物细胞或组织中，使其发生遗传改变。

间接转化主要的手段是农杆菌介导转化。

农杆菌T-DNA 的导入具有高效、选择性和可重复性等优点，因此也是植物遗传转化中最常用的技术。

二、植物遗传转化在农业生产中的应用1. 提高农作物产量和品质通过基因工程技术对农作物进行遗传改良，可以提高作物产量和品质。

例如，利用玉米中的赤霉烯合成酶基因调控葡萄果实的脱落酸合成，可以延长果实的寿命和保留其营养成分，提高果实的品质；利用独苗菜中的β-半乳糖苷酶基因使西瓜果肉中木瓜素和木瓜苷的含量降低，从而提高西瓜的口感和品质。

2. 研发新品种通过植物遗传转化技术，可以引入新的基因或遗传材料，从而研发新的品种。

例如，将水稻中的鱼腥草酸合成酶基因导入玉米中，产生了抵抗昆虫的转基因玉米；将独苗菜中的组氨酸脱羧酶基因引入番茄中，产生了抗沙漠化的转基因番茄。

大豆瞬时转化体系和遗传转化体系的建立与应用一、引言大豆（Glycine max）是我国的主要农作物之一，其种子含有丰富的优质蛋白质和油脂，被广泛用于食品加工、饲料生产和生物能源开发等领域。

然而，提高大豆的产量和抗逆性一直是大豆育种领域面临的挑战。

为了解决这一问题，科研人员不断努力，建立了大豆瞬时转化体系和遗传转化体系，并将其应用于大豆育种中，取得了显著的成果。

二、大豆瞬时转化体系的建立与应用1. 大豆瞬时转化体系的概念及原理大豆瞬时转化体系是指利用农杆菌介导法将外源基因导入大豆离体部分，经瞬时表达后再转移到植株体内的一种转化技术。

该技术的核心原理是通过利用农杆菌的T-DNA片段将目的基因导入大豆受体细胞，利用激素和植物生长物质的作用，实现外源基因在大豆植株体内的转化和表达。

大豆瞬时转化体系的建立为大豆遗传改良提供了重要的技术手段。

2. 大豆瞬时转化体系的应用进展利用大豆瞬时转化体系，科研人员已经成功地转化了多种外源基因，并将其导入大豆植株体内。

通过该技术，不仅可以实现外源基因在大豆植株体内的高效表达，还可以实现特定基因的靶向编辑和调控。

利用大豆瞬时转化体系成功导入了抗病基因、抗逆基因和营养改良基因等，为大豆的抗病、抗旱、抗寒和产量性状的改良提供了重要的技术支持。

三、大豆遗传转化体系的建立与应用1. 大豆遗传转化体系的概念及原理大豆遗传转化体系是指利用基因编辑技术，通过CRISPR/Cas9系统等工具对大豆基因组进行精准编辑和改造的一种转化技术。

该技术的核心原理是利用CRISPR/Cas9系统的靶向特异性，将Cas9蛋白和RNA 导向的DNA裂解酶导入大豆细胞内，通过靶向编辑特定基因，实现对大豆遗传特性的调控和改良。

2. 大豆遗传转化体系的应用进展近年来，大豆遗传转化体系的应用进展迅速，科研人员已经成功地利用CRISPR/Cas9系统对大豆的多种性状进行精准编辑和改良。

通过该技术，不仅可以实现对大豆产量、品质和抗逆性状的调控，还可以实现对大豆次生代谢途径和生长发育过程的精准编辑。

植物遗传转化步骤植物遗传转化是一种通过改变植物的遗传物质来实现特定目的的技术。

这一技术已经被广泛应用于植物育种、基因工程和农业生产中。

下面我们将介绍植物遗传转化的具体步骤。

一、选择目标植物和目标基因在进行植物遗传转化之前，首先需要确定目标植物和目标基因。

目标植物通常是经济作物或者重要的研究对象，而目标基因则是具有特定功能的基因，如抗病性、耐旱性等。

二、构建载体构建载体是进行植物遗传转化的重要步骤之一。

载体是将目标基因导入植物细胞的媒介，通常由DNA序列构成。

在构建载体时，需要将目标基因插入到适当的表达载体中，并加入其他必要的DNA片段，如启动子、终止子和选择标记基因等。

三、转化载体到植物细胞将构建好的载体导入植物细胞是植物遗传转化的核心步骤。

目前常用的转化方法有农杆菌介导的转化和基因枪法。

农杆菌介导的转化是将构建好的载体转化到农杆菌中，然后利用农杆菌侵染植物组织，将载体导入植物细胞。

基因枪法则是利用高压气体将载体直接“射击”到植物细胞中。

四、筛选转化植株在转化植物细胞后，需要进行筛选以获得含有目标基因的转化植株。

为了区分转化植株和未转化的植株，常常会在载体中加入选择标记基因。

选择标记基因通常会使转化植株对某种抗生素或除草剂具有耐受性，在培养基中添加相应抗生素或除草剂后，只有含有目标基因的转化植株能够生长下去。

五、培养和繁殖转化植株筛选出含有目标基因的转化植株后，需要进行培养和繁殖。

通常会将转化植株移至含有适当营养物质的培养基中进行生长，以获得足够数量的转化植株。

六、鉴定转化植株在培养和繁殖转化植株后，需要对其进行鉴定，确认其是否成功转化。

鉴定方法包括PCR扩增、Southern印迹和Western印迹等。

通过这些方法，可以检测目标基因在转化植株中的存在和表达情况。

七、后续分析和应用一旦确认转化植株成功，就可以进行后续的分子生物学和生理学分析，如基因表达分析、蛋白质功能研究等。

此外，转化植株也可以用于基因工程和农业生产中，如改良作物品质、提高产量等。