第八章 植物基因工程

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。

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QQ:312161752植物基因工程研究内容▪1、从植物群体中分离有用的目的基因▪2、寻找或构建能够承受人们感兴趣的外源基因的插入和进行遗传转化等特性的克隆载体▪3、将重组载体通过体外转化等方法导入植物受体细胞，并整合到寄主染色体上▪4、使有重组载体DNA的植物细胞或组织，再生形成形态正常的后代▪5 、理想的情况下，使这些植物能够通过有性过程，将外源目的基因持续的传给后代第一节高等植物的转化系统▪有三大类植物转基因方法：▪质粒整合▪病毒感染▪物理转移一、Ti质粒介导的整合转化系统土壤杆菌属和根瘤菌属的细菌，是同属于根瘤菌科的格兰氏阴性菌，在土壤中的含量极为丰富。

土壤杆菌区别于绝大多数其它细菌最主要的特征是，它们能够诱发植物产生肿瘤能够引发冠瘿的土壤杆菌分类为根瘤土壤杆菌，而能够诱发茎瘿的土壤杆菌分类为毛根土壤杆菌，它们是分布广泛的植物疾病“冠瘿病”、“毛根病”的病原菌，又称为毒性菌株。

▪病原土壤杆菌▪这些细菌所携带的特殊质粒，具有用作植物基因克隆载体的潜在可能性。

其中有两种土壤杆菌,即根瘤土壤农癌杆菌(Agrobacterium tumefaciens)发根土壤农癌杆菌(Agrobacterium rhizogenes)▪冠瘿瘤是由一种土壤农癌杆菌细菌在感染部位形成的植物肿瘤。

当受伤的植物被土壤农癌杆菌感染时，土壤农癌杆菌并不进入植物细胞，而是把一种环状染色体肿瘤诱导质粒(Ti)中的T-DNA片段转移入细胞。

▪来自天然Ti质粒的基因表达，其表达产物刺激细胞无休止分裂，由快速分裂的细胞形成的结构即为冠瘿瘤。

冠瘿瘤细胞可获得独立、非调节性生长特性。

培养时，这些细胞可在正常细胞无法生长的缺乏植物激素的培养基上生长。

T-DNA能够进行高频转移，而且这种转移常常是以未发生变化的完整形式整合到植物的核基因组上。

同时，Ti质粒几乎不存在包装的限制问题，大到50kb的外源DNA也能被顺利的包装和转移。

植物基因工程施工是一门应用于农业领域的生物技术，通过改变植物的遗传特性，培育出具有抗病虫害、抗逆性、提高产量和改善品质等优点的转基因植物。

近年来，随着科学技术的不断发展，植物基因工程技术在农业生产中发挥着越来越重要的作用。

本文将从植物基因工程的原理、技术流程、应用领域和前景等方面进行详细介绍。

一、植物基因工程的原理植物基因工程是指利用基因工程手段，将特定的外源基因导入植物细胞受体，并整合到植物受体细胞的染色体上，使其在植物体内复制和表达，从而达到改变植物性状的目的。

植物基因工程的实现依赖于分子生物学和基因组学的研究成果，通过体外切割、拼接和重组技术，将目的基因与载体DNA结合，然后利用转化方法将重组质粒导入植物细胞。

二、植物基因工程技术流程1. 目的基因的获取：通过PCR、基因组文库筛选等方法，获取所需的目的基因。

2. 载体的选择与构建：选择合适的载体，如土壤农杆菌Ti质粒、发根农杆菌Ri质粒等，将目的基因插入载体中，构建重组载体。

3. 转化方法：根据不同植物的特性，选择合适的转化方法，如农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法等。

4. 转化细胞的筛选与扩大培养：通过抗生素筛选、PCR检测等方法，筛选出含有目的基因的转化细胞，并进行扩大培养。

5. 植物再生：将转化细胞诱导分化成愈伤组织，再经过胚性细胞悬浮培养、胚胎发生和胚胎移植等步骤，获得转基因植物。

6. 转基因植物的鉴定与评价：对转基因植物进行分子生物学、生理学和形态学等方面的鉴定，评估其遗传稳定性、表达效果和应用价值。

三、植物基因工程的应用领域1. 抗病虫害：通过导入抗病毒、抗细菌、抗真菌等基因，培育出具有抗病虫害能力的转基因植物，降低农药使用量，提高农产品安全性。

2. 抗逆性：通过导入抗干旱、抗盐碱、抗寒冷等基因，培育出具有抗逆性的转基因植物，提高植物在逆境环境下的生存能力。

3. 提高产量和改善品质：通过导入激素合成基因、产量相关基因等，培育出高产、优质、高效的转基因植物，满足市场需求。