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。

第一章概述植物基因工程的研究范围；相关学科；历史和现状；理论和现实意义；研究步骤。

第二章转化系统根癌农杆菌 Ti 质粒转化系统；植物病毒载体系统；植物原生质体转化系统；植物组织及整体水平的转化系统；转化供体 DNA勺基本特点；转化系统的选择；转化选择标记基因；转化体的鉴定。

第三章目的基因的获得和植物基因启动子的分离目的基因的分离克隆；功能蛋白组技术分离目的基因；基因文库技术分离目的基因；mRN差别显示技术分离差别表达基因；图位克隆目的基因；标签法分离克隆目的基因；酵母双杂交系统分离目的基因；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。

植物基因启动子的分离克隆。

第四章外源基因在转基因植物细胞内的表达调控转录调控序列对外源基因表达的影响； mRNA 3'-端非编码序列对外源基因表达的影响； 5'- 端内含子的影响；外源基因在转译水平表达的调控；外源基因转译后的细胞内定位及加工；外源基因的整合、重排及甲基化；外源DN整合的遗传效应对基因表达的影响；转基因沉默的类型及其机理；克服转基因沉默的策略。

反义 RNA, RNAi, Knock out 技术。

第五章植物基因工程动态抗病植物基因工程；抗虫植物基因工程；抗除草剂植物基因工程；抗逆植物基因工程；品质改良；花形花色控制；雄性不育系的创建；生物反应器。

绪论植物基因工程定义（朱桢）：采用工程设计的方式，通过体外DN厘组技术，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。

转化：外源DN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“ 转化系统” 转化系统包括载体系统和受体系统。

受体系统的要求：易再生，再生频率高，稳定性、重复性好。

直接把野生型Ti质粒作为载体存在的问题：a.Ti 质粒大，不易直接操作。

b.酶切位点太多。

第八章植物基因工程因原文件较大，特转换为灰色PDF格式，有需要PPT 格式的，请下载后索取。

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。

生命科学中的植物基因工程与农作物改良在生命科学领域，植物基因工程是一项重要的技术，被广泛应用于农作物改良的研究与实践之中。

通过植物基因工程技术的运用，科学家们可以修改植物的基因组，实现对农作物性状的改良和优化，为农业生产和食品安全做出贡献。

一、植物基因工程的原理与方法1. DNA重组技术植物基因工程的核心技术之一是DNA重组技术。

科学家们可以通过剪切和连接DNA分子，将外源基因导入植物细胞中，从而改变植物的遗传特征。

通过PCR、限制性内切酶和连接酶等工具酶的使用，科学家可以将具有特定功能的基因片段嵌入到目标植物的基因组中。

2. 转基因技术转基因技术是植物基因工程的一种重要手段，常常被用来导入外源基因到目标植物中。

科学家们可以通过DNA载体将外源基因导入到农作物的细胞内，然后使其整合到农作物基因组的某一位点上。

常见的载体包括农杆菌和冠状病毒等。

转基因技术的应用可以使农作物获得抗虫、抗病、耐盐碱等优良性状。

3. RNA干扰技术RNA干扰技术是一种通过下调或抑制特定基因表达的方法，可以通过基因静默调控农作物的功能基因。

通过合成特定的RNA分子，并导入到植物细胞中，可以通过RNA干扰途径来抑制或降低目标基因的表达，从而实现农作物性状的改良。

二、植物基因工程在农作物改良中的应用1. 抗虫、抗病性状的改良植物基因工程技术可以将具有抗虫、抗病特性的基因导入到农作物中，从而提高农作物的抵抗病虫害的能力。

例如，利用转基因技术将杀虫基因Bt-toxin导入到作物中，可以使作物在遭受害虫侵袭时产生抗虫蛋白，从而减轻害虫危害。

2. 耐盐碱和干旱适应性的提升通过植物基因工程技术，科学家们可以导入耐盐碱和干旱相关的基因，从而提高农作物对逆境的抵抗力。

例如，利用转基因技术将耐盐基因导入到盐碱地农作物中，可以使农作物在盐碱地上正常生长，提高产量和质量。

3. 营养成分的改良植物基因工程技术还可以被用于改良农作物的营养成分。

科学家们可以通过导入相关基因或调控基因表达水平的方法，增加农作物中特定营养成分的含量。

1、名词解释部分GFP：绿色荧光蛋白基因,利用绿色荧光蛋白独特的发光机制，可将GFP作为蛋白质标签。

SiRNA：是一种小RNA分子（~21-25核苷酸），由Dicer（RNAase Ⅲ家族中对双链RNA具有特异性的酶）加工而成。

SiRNA是siRISC的主要成员，激发与之互补的目标mRNA的沉默。

MAR或SAR：指被限制性内切酶消化后仍与核骨架结合的DNA序列，位于染色体的端粒附近，长度一般为30bp-1000bp，通常富含AT，两个MAR之间的染色质区域可形成大小为5kb-200kb的DNA环，构成独立的表达结构。

MAR通过对染色质结构的直接限制而起作用，使转基因不能形成稳定的凝聚染色质结构，保证了转录的正常进行，使RNA酶聚合酶容易接近这种结构，从而提高了转基因的表达效率。

BIBAC：双元细菌人工染色体,使大片段外源DNA稳定整合到宿主细胞基因组中。

LHCP a/b or Cab：光诱导型启动子,在叶中具有叶绿体依赖的光诱导增强特性,在根中具有组织特异的沉默子功能.RNA interference (RNAi)：RNA干扰,与靶基因同源的双链RNA诱导的特异转录后基因沉默现象，使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达。

Dicer酶：是RNA酶Ⅲ家族的一个成员。

Dicer酶参与RNAi反应，广泛存在于蠕虫，果蝇，真菌，植物及哺乳动物。

RdRP：RNA合成的聚合酶，在RdRP的作用下，进入细胞内的双链RNA通过类似于PCR的反应过程，呈指数级的数量扩增。

CAT：氯霉素乙酰转移酶基因，一种报告基因，是第1个用于检测细胞内转录活性的报告基因。

IPCR：反向PCR，它的目的在于扩增一段已知序列旁侧的DNA。

反向PCR可用于研究与已知DNA区段相连接的未知染色体序列，因此又可称为染色体缓移或染色体步移。

RDA：RT-PCR：逆转录PCR,是聚合酶链式反应(PCR)的一种广泛应用的变形。

在RT-PCR中，一条RNA链被逆转录成为互补DNA，再以此为模板通过PCR进行DNA扩增。

植物基因工程植物基因工程是在现代分子生物学的研究基础上，利用物理、化学和生物工程技术，将一个或几个目标基因导入植物体内，改变植物的遗传特性，形成转基因植物。

一个高产优质的果树，会有许多种类的雄花和雌花组合。

通过人工方法进行授粉，可以获得大量果实。

如果这些植物没有蜜蜂授粉，它们是很难结出果实的。

现在，科学家们可以把普通的蜜蜂基因植入玉米的花粉里，从而得到对玉米自然开花习性了解透彻的植株。

也就是说，只要蜜蜂可以帮助植物传粉的话，无论是什么样的植物，都可以种出美味的玉米。

同样，人类可以把其他物种的基因注入植物细胞中去，使植物能够接受其他物种的细胞核，长成后的植物称为转基因植物。

人类只需对植物做小小的改造，就可以让野生植物向着农业方面发展，这样，人们可以随心所欲地培育出各种新品种，同时减少对环境的破坏。

但是，转基因食品不能大量生产，原因是它的安全性问题还没有解决，而且有些人也担心，转基因作物吃下去以后会引起不良反应。

所以，目前大规模生产转基因食品只能在实验室内进行，想要把转基因作物推广到市场上，要克服许多困难。

但是，我相信随着科学的发展，一定会找到安全生产的办法，使得转基因食品真正进入寻常百姓家。

植物基因工程使我们的生活更加丰富多彩，未来我们会拥有转基因土豆，转基因白菜，转基因番茄等等。

我们可以利用这些新型的作物，种植出更多适合人类需要的食物，供人们食用。

这就是科学给人类带来的好处。

植物基因工程让我知道了，不管是什么植物，都有自己的生命周期。

我们不应该人为地干扰植物的生长，让植物顺其自然地生长，才能保护植物不受伤害。

我希望有一天，每一株植物都能够按照自己的意愿生长，我们再也不会砍伐那些珍贵的树木，污染环境，毁坏生态平衡了。

从古至今，人类不断探索宇宙万物，了解生命本源，逐步揭开自然界之谜，但是，人类依旧不能摆脱对植物的依赖。

随着社会的进步，随着科学的发展，植物基因工程一定会更加完善。

到那时，你们会惊奇地发现，我们现在的生活是那么美好，自然环境是那么宜人，风景是那么秀丽，生活是那么惬意。