基因工程综述

基因工程综述第一篇：基因工程综述植物基因工程技术及其应用进展摘要:近几年来植物基因工程的研究进展十分迅速。

在植物抗病、抗虫、抗除草剂和改变植物的某些成份方面都巳得到不少转基因植株,有的巳经建成了品系。

为提高作物的产量、抗逆能力、改进它们的品质,进行快速、优质、稳产的良种选育提供了一条全新的诱人的途径，将给人类社会带来一场深刻的变革，我们有必要了解植物基因工程的概念、原理、技术程序，以及在农业、工业等方面的应用和进展情况。

关键词:植物基因工程原理技术程序应用进展正文（一）植物基因工程是近几年发展起来的分子生物技术。

基因工程是按照人们的意愿,把一种生物的有用基因提取或合成出来,在生物体外对DNA分子进行剪切、拼接、修饰和重新组合,然后转移到受体细胞内进行组织培养和无性繁殖,在受体细胞内复制并得到表达,产生受体细胞新的遗传性状,产出人类所需的基因产物。

利用植物基因工程技术,改良作物蛋白质成分,提高作物中必需的氨基酸含量,培育抗病毒、抗虫害、抗除草剂、抗盐、抗旱等抗逆境植株,有的已建立了品系,为快速培育优质、高产的良种开辟一条全新途径,并展示了植物基因工程在未来农业生产中的诱人前景。

1、目的基因的获取开展植物基因工程的工作,首先必须取得目的基因。

获取目的基因的途径有直接分离和人工合成法。

1.1目的基因的分离直接分离是用在核苷酸序列中具有特定切点的DNA限制性内切酶将供体细胞中含目的基因的DNA片段切取分离出来。

1.2人工合成基因目前人工合成基因的方法主要有:一是以目的基因转录成的mRNA 为模板,反转录成互补的单链DNA,然后在酶的催化下合成双链DNA,而获得所需要的基因。

另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列,推测出相应mRNA序列,然后按照碱基互补配对的原则,推测出它的结构基因的核苷酸序列,再通过化学方法以四种脱氧核苷酸(dNTA)为原料合成目的基因。

三是通过DNA序列自动测序仪对提出的目的基因进行核苷酸序列分析,采用聚合酶链式反(PCR)技术,快速、简便地扩增目的基因的DNA片段。

基因工程综述班级：生物技术姓名：林治淮学号：1102021046 摘要：基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。

基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。

关键词：基因工程研究进展研究领域基因工程是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。

它克服了远缘杂交的不亲和障碍。

基因工程自20世纪70年代兴起之后，经过20多年的发展历程，取得了惊人的成绩，特别是近十年来，基因工程的发展更是突飞猛进。

基因转移、基因扩增等技术的应用不仅使生命科学的研究发生了前所未有的变化，而且在实际应用领域──医药卫生、农牧业、食品工业、环境保护等方面也展示出美好的应用前景。

1.基因工程与医药卫生目前，基因工程在医药卫生领域的应用非常广泛，主要包括以下两个方面。

在药品生产中，有些药品是直接从生物体的组织、细胞或血液中提取的。

由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。

用基因工程方法制造的“工程菌①”，可以高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。

如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。

基因工程药品是制药工业上的重大突破。

胰岛素是治疗糖尿病的特效药。

一般临床上给病人注射用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100 kg胰腺只能提取4～5 g胰岛素。

用这种方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远远不能满足社会的需要。

1979年，科学家将动物体内能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌内表达获得成功。

摘要目前也来越多的转基因食品涌现，走向普通百姓的餐桌，民以食为天，其安全性评价显得至关重要。

本文主要对转基因食品的安全评价的原则和内容做一简要综述，并综述当前我国对转基因食品的安全管理及建议。

在加强研究评价的基础上，严格加强安全管理才是有效的解决途径。

关键字转基因食品安全，评价原则，管理，一、前言转基因食品（Genetically Modified Foods，GMF）是指利用现代分子生物技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其在形状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变，以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是“转基因食品”。

转基因食品是利用新技术创造的产品，也是一种新生事物，人们自然对食用转基因食品的安全性有疑问。

目前，随着转基因食品的快速发展，转基因食品的安全性评价日益受到各国人们的广泛关注，科研人员也做出了很多的努力来进行安全性评价方面的研究，对转基因食品的安全管理逐渐形成了一些得到普遍认可的评价原则和评价内容。

二、研究内容世界上第一个商品化的转基因食品是1994年美国政府批准的转基因延熟西红柿。

美国科学家首先将一种能抑制西红柿体内软化酶的基因移植到西红柿细胞内，培育成了耐贮转基因延熟西红柿，它的生长期比普通西红柿长一周，可一直长到变红至成熟，达到必要的糖分和酸度再采摘，这样的西红柿可被运输到美国各地而不腐烂。

至此，转基因产品获得迅猛发展。

从转基因技术诞生时起，人们就对转基因食品引发的各种问题展开了旷日持久的争论，转基因作为一种新兴的生物技术手段，它的不成熟和不确定性，必然使得转基因食品的安全性成为人们关注的焦点。

转基因食品安全性生物安全，广义指在一个特定的时空内，由于自然或人类活动引起的外来物种迁入，由次对当地其他物种和生态系统造成改变和危害；而狭义生物安全主要是通过基因工程技术产生的遗传工程体及其产品所带来的种种有害影响。

转基因生物可以在农业产量、抗逆性（包括抗病、抗虫、抗寒、耐盐碱、抗除草剂等）和营养品质等方面较传统作物品种有显著改进，并且还能大大降低生产成本。

基因工程简答题综述基因工程原理回顾，思考问题5，简要描述同型尾酶和同型裂解酶的区别。

同尾酶:不同来源的鉴定序列是不同的，但是它们可以切掉相同的粘性末端，并且在连接后不能被相关酶同时切掉。

分解酶:识别序列相同，切割位点有些相同，有些不同。

部分异构酶和不完全异构酶(PS:完全均裂酶:识别位置和切点完全相同。

不完全异构酶:识别位置是相同的，但切割点不同。

)6.连接酶的主要类型有哪些？有什么相同点和不同点？影响连接酶连接效果的主要因素是什么？类型:脱氧核糖核酸连接酶和核糖核酸连接酶的异同；同样的一点:脱氧核糖核酸可以用作模板，进行从5’到3’的核苷酸或脱氧核苷酸聚合。

差异:DNA聚合酶识别脱氧核苷酸，并在DNA复制中发挥作用。

核糖核酸聚合酶聚合核糖核苷酸，并在转录中发挥作用。

7.试着分析提高平端连接效率的可能方法。

(在线答案图例)1.低温下的长期连接效率优于室温下的短期连接。

2.向系统中加入少量载体切割酶，只要连接后原始酶切割位点消失。

这样，可以避免载体的自连接，并且平端连接的效率应该大大提高。

3.足够的向量和插入是最重要的。

4.平端的连接对离子浓度非常敏感。

5.尽可能减少连接反应的体积6.建议把它放在四度冰箱里连接两天。

效率高于14度。

8.基因工程中常用的主要DNA聚合酶是什么？1)大肠杆菌脱氧核糖核酸聚合酶2)克氏片段3)T7脱氧核糖核酸聚合酶4)T4脱氧核糖核酸聚合酶5)修饰的T7脱氧核糖核酸聚合酶6)逆转录酶7)Taq脱氧核糖核酸聚合酶第4章基因克隆载体系统1、作为基因工程的载体，它应该具备哪些条件？对受体细胞具有亲和力或亲和力(可转移性)；！有适当的筛选标志；！具有较高的外源DNA负载量；！具有多个克隆位点；！它具有适合特定受体细胞的复制位点或整合位点。

3.承运人的主要类型是什么？如何在基因工程操作中选择载体？基因工程中常用的载体主要包括质粒、噬菌体和病毒。

这些载体需要人工构建以去除致病基因并赋予一些新的功能，例如用于筛选的标记基因和单限制性内切酶。

基因工程论文基因工程的概述和应用进展摘要：基因工程是一种利用转基因技术对生物体的基因进行改造和编辑的科学领域。

本论文旨在阐述基因工程的原理、方法和工具，并重点探讨其在农业、医学和环境领域的应用。

基因工程为人类提供了改良农作物、研发新药和解决环境问题的新途径，同时也引发了一系列伦理和安全问题。

本文将综述基因工程的优势和挑战，并对其未来发展进行展望。

一、引言基因工程作为一项新兴的科学技术，已经在农业、医学和环境领域取得了显著的进展。

通过改良生物体的基因，基因工程可以实现对生物体性状的控制和调整，为人类社会带来了巨大的潜力和机遇。

二、基因工程的原理和方法基因工程的核心在于对生物体的基因进行编辑和改造。

其中，基因克隆、基因转染和基因编辑是主要的基因工程技术。

基因克隆通过将感兴趣的基因序列插入到载体中，如质粒，然后将其导入宿主细胞中，实现对外源基因的操控。

基因转染则是将外源基因转入目标细胞或生物体中，以达到改变其性状的目的。

基因编辑则通过使用诸如CRISPR-Cas9等技术，直接改变生物体的基因序列，以实现对特定基因的编辑、删除或替换。

三、基因工程在农业领域的应用基因工程在农业领域的应用主要集中在农作物的改良上。

通过转基因技术，科学家们能够改良作物的抗病性、耐逆性和产量等性状，实现对农作物整体性状的优化和提升。

此外，基因工程还可以解决传统农业面临的问题，如除草剂抗性、杂草控制和育种加速等。

四、基因工程在医学领域的应用基因工程在医学领域的应用主要涉及基因治疗和新药开发。

通过改变人体细胞的基因序列，基因治疗可以治疗一些难治性疾病，如癌症和遗传性疾病。

同时，基因工程也为新药的开发提供了新的途径，通过对疾病相关基因的研究和操控，研发出针对特定疾病的靶向药物。

五、基因工程在环境领域的应用基因工程在环境领域的应用主要涉及生物修复和生物能源开发。

基因工程可以改造微生物，使其具备降解有害污染物的能力，从而用于生物修复。

此外，基因工程还可以改造植物和微生物，使其能够高效生产生物燃料，为可再生能源的开发做出贡献。

酵母基因工程技术的综述与进展展望引言:酵母是一类常见的真核生物，广泛存在于自然界中。

由于酵母具有独特的细胞结构和代谢特性，成为许多科学研究的理想模型生物。

基因工程技术的发展使得研究者们能够通过编辑和改造酵母的基因组，来实现多种生物学和应用学的目标。

本文将对酵母基因工程技术的现状进行综述，并展望未来的发展前景。

一、酵母基因工程技术的发展历程酵母基因工程技术的研究始于20世纪70年代。

最早的酵母基因工程是通过改变酵母细胞的遗传背景，来研究基因功能。

而后，随着重组DNA技术的引入，酵母基因工程迅速发展起来。

1981年，科学家们成功地将人类基因插入到酵母细胞中，这是一个重大突破。

随后的几十年间，酵母基因组测序的完成以及基因敲除和基因重组技术的发展进一步推动了酵母基因工程技术的成熟。

二、酵母基因工程技术的应用领域1. 功能基因组学研究：通过酵母基因组的全面敲除和突变，可以研究基因的功能和相互作用。

这有助于更好地理解酵母细胞的生物学过程，也有助于揭示生物学中的一些基本原理。

2. 药物筛选和开发：酵母作为模型生物，在药物筛选和开发领域具有重要地位。

通过构建酵母表达外源蛋白的系统，可以进行大规模的化合物筛选，以寻找新的药物靶点和治疗方法。

3. 工业应用：酵母在生物技术和食品工业中具有广泛的应用。

例如，酵母可以被用于生产酒精、酵母提取物和酵母蛋白等。

通过基因工程技术改造酵母菌株，可以增加产量和改良产品的品质。

三、酵母基因工程技术的挑战与限制尽管酵母基因工程技术在许多领域中取得了显著进展，但仍然面临一些挑战和限制。

1. 基因组稳定性：酵母细胞往往会发生基因组重排和位点突变等现象，这导致基因敲除和基因重组等操作的结果不一致。

因此，在酵母基因工程中，确保基因组的稳定性仍然是一个关键问题。

2. 效率和选择性：目前的酵母基因工程技术中，基因敲除和基因重组等操作的效率相对较低，并且选择性也较差，这限制了其在实际应用中的广泛推广。

基因工程知识点总结基因工程是一门现代生物学领域的重要学科，它通过改造生物体的遗传物质，实现对生物体基因的精确操控和改良。

下面将对基因工程的相关知识点进行总结，以帮助读者更好地了解该领域的基本概念和技术应用。

一、基因工程的基本概念和原理基因工程是指通过人为手段修改生物体的基因组，以改变其性状和功能的技术。

其实现的基本原理包括基因定位、基因克隆和基因传递。

1. 基因定位：基因定位是指确定感兴趣的基因在基因组中的位置。

常用的方法有FISH（荧光原位杂交）和PCR（聚合酶链反应）等。

2. 基因克隆：基因克隆是指将感兴趣的基因从一个生物体中复制到另一个生物体中，使其在目标生物体中表达。

常用的方法有限制酶切、连接酶切和DNA合成等。

3. 基因传递：基因传递是指将经过克隆的基因导入到目标生物体中，并使其在目标生物体中稳定遗传。

常用的方法有基因枪、电穿孔和冷冻贮存等。

二、基因工程的应用领域基因工程技术在农业、医学和工业等领域有着广泛的应用，下面将分别介绍其主要应用领域。

1. 农业应用：基因工程技术在农业领域的应用主要包括转基因作物的培育和遗传改良。

通过导入特定基因，转基因作物可以获得抗病虫害、耐逆性或提高产量等特点，从而增加农作物的产量和质量。

2. 医学应用：基因工程技术在医学领域的应用主要包括基因诊断、基因治疗和生物药物的生产。

通过基因诊断，可以准确检测遗传病的基因突变，为疾病的早期预测和治疗提供依据。

基因治疗则通过修复或替代患者体内的异常基因，治疗遗传性疾病。

此外，基因工程技术还被用于生产重组蛋白和抗体等生物药物。

3. 工业应用：基因工程技术在工业领域的应用主要包括酶的生产和环境修复。

通过基因工程技术，可以大量生产具有特定功能的酶，用于工业生产和制药领域。

此外，基因工程技术还可以改造微生物，使其能够降解有机物污染物，用于环境修复和生物能源开发。

三、基因工程的伦理和安全问题尽管基因工程技术具有重要的应用前景，但也带来了一些伦理和安全问题。

基因工程知识点总结基因工程，这个在现代生物学中熠熠生辉的领域，正以惊人的速度改变着我们的生活和对生命的认知。

它就像是一把神奇的钥匙，开启了无数未知的大门，为解决人类面临的诸多问题带来了前所未有的希望和可能。

一、基因工程的定义与基本原理基因工程，简单来说，就是按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外进行切割、拼接和重组，然后导入另一种生物的细胞内，使之稳定遗传并表达出相应产物的技术。

其基本原理基于三个重要的步骤：首先是获取目的基因，这就像是在茫茫基因海洋中找到我们想要的那一颗珍珠；其次是构建基因表达载体，相当于给这颗珍珠打造一个合适的盒子，使其能够安全、有效地传递；最后是将重组 DNA 分子导入受体细胞，并使其在受体细胞中稳定存在和表达。

二、获取目的基因的方法1、从基因文库中获取基因文库就像是一个巨大的基因仓库，里面存储着各种各样的基因。

我们可以根据已知的信息，从这个文库中筛选出我们需要的目的基因。

2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 技术就像是一个基因的复印机，能够以极少量的基因片段为模板，快速大量地复制出我们想要的基因。

3、人工合成法如果已知目的基因的核苷酸序列，或者其氨基酸序列，我们可以通过化学方法直接人工合成目的基因。

三、基因表达载体的构建基因表达载体是基因工程的核心部分，它就像是一辆专门运输基因的列车，需要具备多个关键组件。

1、启动子启动子是基因表达的“开关”，它能够控制基因在何时何地开始表达。

2、终止子终止子则是基因表达的“刹车”，告诉基因在何处停止表达。

3、标记基因标记基因就像是一个个小标签，帮助我们筛选出成功导入目的基因的受体细胞。

4、目的基因这是我们最终想要表达的基因片段。

四、将目的基因导入受体细胞1、导入植物细胞（1）农杆菌转化法农杆菌就像是一个天然的基因运输工具，能够将其携带的基因转移到植物细胞中。

（2）基因枪法通过高速的微粒将目的基因直接打入植物细胞。

（3）花粉管通道法利用花粉管通道将目的基因导入植物的受精卵中。

基因工程抗体第一节抗体总论一抗体研究历史（一）抗体一词的由来抗体的实验研究始于上世纪末，1888年Emile及Alexander Yersin由白喉杆菌的培养上清分离到可溶性毒素，后者注入动物内可引起典型的白喉发病症状。

V on Behring及同事Kitasato(北里)报告，以白喉或破伤风毒素免疫动物后，其血清中可产生一种中和毒素的物质，该物质能阻止毒素引发的疾病，来自实验动物的抗血清用于感染的患儿，获得明显的治疗效果，尤其是在发病的早期。

于是将能中和毒素的物质称为抗毒素(antitoxin)，随后引入抗体一词，泛指抗毒素一类的物质，而将引起相应抗体产生的物质称为抗原（antigen）。

1896年Gruber和Durham发现了凝集素。

1897年Draus发现可与相应抗原形成沉淀反应的抗体，称为沉淀素。

于是认识到毒素及细菌之外的众多蛋白质均可诱导相应抗体的生成，是一种广义的免疫现象。

直至本世纪30年代，“抗体”一词才得以通用，1939年，Tiselius和Kabat 采用电泳方法证实抗体的活性存在于泳动速度最慢的血清组分，称为丙种球蛋白（gammaglobulin）。

免疫后的抗血清的电泳图形中，gamma球蛋白明显升高，抗血清经相应抗原吸收后再电泳，其gamma球蛋白又恢复到正常血清图形相同。

在之后相当长的一段时期内，人们曾将抗体与gamma球蛋白作为同义词相互用。

但事实上，具有抗体活性的球蛋白并不都泳动至gamma组分，反之在gamma组分的球蛋白并不都具有抗体活性。

在1968年和1972年世界卫生组织和国际免疫学会联合会所属专门委员会决定，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白（immunoglobulin），由此可见，抗体是一个生物学和功能的概念，可理解为能与相应抗原特异结合的具有免疫功能的球蛋白，免疫球蛋白则是一个结构概念，除抗体外，它尚包括正常个体中天然存在的免疫球蛋白及病理情况下（如骨髓瘤，巨球蛋白血症及冷球蛋白血症等）患者血清中的免疫球蛋白及其亚单位等，因此，抗体是免疫球蛋白，但免疫球蛋白不一定都具有抗体活性，至少目前尚不了解这此天然的或病理的球蛋白的免疫功能。

基因工程知识点总结基因工程知识点是生物的学科，那么，基因工程知识点总结是小编为大家整理的，在这里跟大家分享一下。

基因工程知识点总结(一)生物基因工程简介基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术。

所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。

基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。

重组DNA：重组DNA技术是指将一种生物体(供体)的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体(受体)内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。

因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基本元件。

(二)生物基因工程特征1)跨物种性外源基因到另一种不同的生物细胞内进行繁殖。

2)无性扩增外源DNA在宿主细胞内可大量扩增和高水平表达。

优点：基因工程最突出的优点是打破了常规育种难以突破的物种之问的界限，可以使原核生物与真核生物之间、动物与植物之间，甚至人与其他生物之间的遗传信息进行重组和转移。

人的基因可以转移到大肠杆菌中表达，细菌的基因可以转移到植物中表达。

(三)基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)(1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。

(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性。

(3)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。

2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)两种DNA连接酶(E•coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶)的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。

②区别：E•coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA 片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。

基因工程课程综述班级：11生物技术学号：1102021044 姓名：赵贺志摘要：从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心内容。

没有人可以否认，DNA重组技术将成为21世纪最重要的学科。

关键词：基因工程操作步骤应用1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基（Waclaw Szybalski）称基因重组技术为合成生物学概念，1978年，诺贝尔生医奖颁给发现DNA限制酶的纳森斯（Daniel Nathans）、亚伯（Werner Arber）与史密斯（Hamilton Smith）时，斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。

2000年，国际上重新提出合成生物学概念，并定义为基于系统生物学原理的基因工程。

基因工程（genetic engineering）又称DNA重组技术，是指将一种或多种生物体的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体内，使之按照人们的意愿稳定的遗传并表达出新的产物或新性状的DNA体外操作程序，也称之为分支克隆技术。

因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基本元件。

广义上包括传统遗传操作中的杂交技术、现代遗传操作中的基因工程和细胞工程。

是指DNA重组技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。

上游技术：基因重组、克隆和表达的设计与构建（即DNA重组技术）：下游技术：基因工程菌（细胞）的大规模培养、外源基因表达产物的分离纯化过程。

上游重组DNA的设计必须以简化下游操作工艺和装备为指导思想；下游过程则是上游重组蓝图的体现与保证。

---基因工程产业化的基本原则。

基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。

上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞或基因工程生物体的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。

基因工程论文五篇范文第一篇：基因工程论文基因工程科技又称基因拼接技术和DNA重组技术，以下是小编为大家准备的基因工程论文，希望对大家有帮助!基因工程论文：浅谈基因工程在农业生产中的应用摘要:基因工程在农业生产上已经被十分广泛地应用。

基因技术的突破,使科学家们得以传统育种专家难以想象的方式,改良动植物,大大提高了经济效益。

关键词:基因;应用基因在农业生产上的应用已经非常广泛,但其中的道理未必广为人知。

那么所谓基因到底是什么呢?它是控制生物性状的基本单位,记录着生物生殖繁衍的遗传信息。

并且通过修改基因能改变一个有机体的部分或全部特征。

它的作用主要是以转基因技术和基因克隆技为核心。

通过它们改良动植物的品种,从而大大提高经济效益。

那么下面我们就谈谈它们是怎样为人类服务的呢?一、转基因技术转基因技术就是按照人们预先设计的生物蓝图,把所需要的基因从一种生物的细胞提取出来,在体外进行“外科手术”,然后把所需要的基因导入另一种生物的细胞中,从而有目的地改造生物的遗传特性,创造出符合人类需要的新品种。

转基因技术能培养出多种快速生长的转基因鱼、转基因羊、产奶量高的转基因牛等,还能培育出抗旱、抗涝、抗盐碱、抗枯萎病和抗除草剂的转基因作物,还培育出抗虫作物,科学家将杀虫基因转入植物体内后,植物体内就能合成霉素蛋白,产生这种霉素蛋白基因的作物有烟草、马铃薯、番茄、棉花和水稻等,其中效益最大的是抗虫棉。

二、基因克隆技术“多莉的诞生”意味着人类可以利用动物的一个组织细胞,像翻录磁带或复印文件一样,大量生产出相同的生命体。

利用它可以拯救濒临灭迹的物种,或是复制一些优良品种等等。

然而在进一步细想克隆,却也着实让人深虑。

首先,若是无节制地“复制”某种物种,就会打破自然界的生态平衡,破坏优胜劣汰的自然法则,给自然界带来了混乱。

其次,从理论上说“克隆”哺乳动物的成功,即为“克隆”人类准备了前提条件,再经过技术的不断改善,毫无疑问,不久以后就能“克隆”出人。

综述桂花在花色、花香等方面的基因工程研究进展摘要：桂花是重要的园林经济树种, 加强其快速繁殖和新品种培育对推进桂花产业发展具有重大意义.文章依据近30年的桂花组织培养研究成果, 分析了影响桂花胚、茎尖、茎段、叶片及花梗等不同外植体培养的因素, 并综述了桂花在花色、花香等方面的基因工程研究进展, 以期为桂花的分子育种工作提供参考.关键词：胚培养; 茎尖培养; 茎段培养; 桂花;Advances in Tissue Culture and Genetic Engineering on Osmanthus fragransCHEN Si HUANG Zhou YANG Mengting PANG Jiliang GAN Jianping XU JunchiSchool of Life and Environmental Sciences, Hangzhou Normal University Key Laboratory of Economic Forest Germplasm Improvement and Resources Comprehensive Utilization, Hubei Collaborative Innovation Center for the Characteristic Resources Exploitation of Dabie Mountains, Huanggang Normal UniversityAbstract：Osmanthus fragrans is an important economic garden tree in China.It is of great significance that the research of its rapid propagation and breeding are carried out to promote the development of O.fragrans industry.According to the test data of tissue culture in O.fragrans forrecent thirty years, the successful cultivation factors of different explants, such as embryo, stem apex, stem segments, leaf and stalk are analyzed.The overview of recent advances on O.fragrans genetic engineering in flower color and fragrance is provided, which is aimed to provide reference for the molecular breeding of O.fragrans.Keyword：embryo culture; stem apex culture; stem segment culture; Osmanthus fragrans;桂花(Osmanthus fragrans Lour.) 又名九里香、木犀等, 是我国传统十大名花之一, 系木犀科常绿灌木或小乔木, 分为金桂、银桂、丹桂、四季桂和彩叶桂5个品种群[1].桂花在我国已有2500多年的栽培历史, 为亚热带短日照植物, 广泛栽培于长江流域及其以南地区, 并且形成了四川、浙江、广西、湖南、湖北、安徽等重点产区[2].桂花是香花植物中最具观赏和实用价值的植物, 不仅在园林和庭院的绿化、美化及香化上具有特殊地位, 而且可以用来提取香精, 制作桂花酒、桂花糕等, 果实可以榨油, 桂木亦可制作家具, 可以说浑身是宝[3].自进入21世纪以来, 我国桂花研究在资源、品种、栽培、繁殖、育种、发育、花香、切花、文化等各个领域全面展开, 且取得了明显成果, 再加上2004年我国获得木犀属栽培植物国际登录权威, 更是极大推进了我国桂花产业的蓬勃发展[4].本文综述了桂花组织培养和基因工程的研究现状及其存在的问题, 以期为后续的桂花分子育种等研究工作提供参考.1 桂花组织培养研究进展木本植物的组织培养再生途径可以分为两类[5]:一是器官发生, 包括外植体直接分化成器官的直接发生和外植体先脱分化形成愈伤组织再分化成器官的间接发生;二是胚状体发生, 指外植体按照胚胎发生方式形成再生植株.迄今关于桂花的组织培养已经积累了不少经验, 本文就桂花胚、茎尖和茎段、叶片和花梗的培养进行综述.为方便查阅, 本课题组将已收集到的资料编成名录(表1) , 总结了桂花组培外植体的取材部位、品种、初代培养基、继代培养基、生根培养基及再生方式等.表1 桂花组织培养名录Tab.1 Directory of tissue culture on O.fragrans注:1.O1为器官直接发生途径, O2为器官间接发生途径, E为胚状体途径.2.培养基B5+6-BA 1.0+GA 3.0表示B5+6-BA 1.0mg/L+GA 3.0mg/L, 以此类推.表1 桂花组织培养名录Tab.1 Directory of tissue culture on O.fragrans注:1.O1为器官直接发生途径, O2为器官间接发生途径, E为胚状体途径.2.培养基B5+6-BA 1.0+GA 3.0表示B5+6-BA 1.0mg/L+GA 3.0mg/L, 以此类推.1.1 桂花胚培养胚的发育时期和取材时间是影响其组培成功的关键因素之一.桂花胚发育时期为:当年12月上旬, 原胚发育至球形胚;12月下旬至次年1月上旬, 发育至心形胚;1月下旬至2月上旬, 发育至鱼雷状胚;2月下旬至3月上、中旬, 幼胚的发育基本完成, 形成成熟胚[33].袁王俊[34]对5个时期的桂花胚(球形胚、鱼雷胚、胚乳尚未硬化、胚乳硬化、果皮发紫) 进行离体培养, 发现桂花胚合适的取材时间是胚乳完全硬化到果实完全成熟之间, 即3月中上旬, 此时胚生理上虽未成熟, 但形态上已经成熟, 呈乳白色, 长5mm左右, 子叶明显.胚在接种前经过适当的预处理, 如低温、干燥、光照等, 可以增加萌发率和出愈率[35].梁茂厂[12]发现种子4℃冷藏处理210d能有效打破种胚的自然休眠, 促进种子提前萌发.鉴于桂花种子有一层坚硬的内果皮包被, 种胚极少受外界细菌的污染, 所以多数研究对去掉外果皮的种子采用的灭菌方式为:75%酒精浸泡30~60s后, 0.1%升汞溶液消毒3~6min.这样既能降低污染率、褐化率, 又能保证外植体的活力.诱导桂花胚离体培养形成组培苗常采用器官直接再生和间接再生两种方式, 如表1所示.袁王俊[34]比较MS、B5和DCR 3种培养基的培养效果时, 发现胚在B5中的生长状况更好.韩瑞超[31]则发现桂花幼胚在MS和B5这两种培养基上的萌发率不存在显著性差异, 但胚在MS中的长势优于B5.刘友全等[8]也发现相较于B5和LMc, MS 更有利于促进幼胚苗正常生长.就培养基而言, MS和B5中都含有较高浓度的无机盐, 只是B5中铵盐的浓度较低, 但两者都能够满足幼胚萌发初期对矿质营养的需求.至于培养基中的激素配比研究, 即细胞分裂素/生长素的相对浓度设置, 均围绕Skoog和Miller的“激素平衡学说”展开.桂花组织培养中, 常用的细胞分裂素有6-BA (6-benzylaminopurine, 6-苄氨基嘌呤) 、KT (kinetin, 激动素) 、ZT (zeatin, 玉米素) 和TDZ (thidiazuron, N-苯基-N’-1, 2, 3-噻二唑-5-脲) , 生长素有NAA (α-naphthaleneacetic acid, 萘乙酸) 、2, 4-D (2, 4-dichlorophenoxyacetic acid, 2, 4-二氯苯氧乙酸) 和IBA (indole-3-butyric acid, 吲哚丁酸) .在桂花胚直接分化的初代培养中, 细胞分裂素是主要因素, 因为胚内可能存在某种抑制物, 例如ABA, 它会导致种子休眠, 而6-BA可以促进ABA的降解, 解除种子的休眠, 促使胚提前萌发[11,36], 或者配合使用一定浓度的GA也能达到目的[10];生长素的作用是次要的, 邓黎[9]所做的6-BA和NAA交叉因子试验显示, 在基本培养基中只施加1.5mg/L 6-BA最有利于胚的启动.其他研究者也认为, 1.0~2.0mg/L的6-BA有利于胚的萌发[8].而在诱导桂花胚脱分化形成愈伤组织时, 生长素是必不可少的, 不过应控制在0.1~0.5mg/L.李球红等[14]发现胚在1/2MS+0.5mg/L TDZ+0.1mg/L NAA 培养基上, 愈伤化率可达100%, 而且形成的愈伤在此培养基中继续培养多代后能分化出丛生芽.不同品种的桂花在相同的培养基上, 其生长状况和芽分化也是不同的, 说明外植体基因型的差异也会影响培养效果.至于胚幼苗的伸长生长, 多使用MS (B5) +2.0mg/L GA[8,9].在生根方面, 研究者的结果比较一致, 培养基为1/2MS (B5) +2~3mg/LNAA+0~0.05mg/L 6-BA[6,7,8,9,10,11,12].另外, 切掉部分胚根有利于侧根发育, 根数增多[10].通过胚状体途径诱导桂花胚产生胚性愈伤组织, 然后生成植株的研究则比较少, 目前国内外仅见3篇报道[15,16,17].综合三者的研究发现, 金桂合子胚的子叶端是诱导体细胞胚的良好外植体, MS 培养基比WPM、B5更有助于胚性愈伤组织形成, 初代培养基为MS+1.0mg/L 6-BA+0.5mg/L 2, 4-D或者MS+0.5mg/L KT+1.5mg/L 2, 4-D 时都能使胚性愈伤组织诱导率高达83%以上, 在继代培养中则以不添加任何植物激素的MS培养基更有利于体细胞胚的形成和发育.1.2 桂花茎尖和茎段的组织培养袁王俊等[20]比较了休眠芽、萌发芽和当年生幼枝三者的茎尖组培差异, 结果发现:正在萌发芽和尚未停止生长的幼枝顶芽是较好的茎尖取材材料.休眠芽由于长时间暴露在空气中, 易感染病菌, 所需消毒时间较长, 且存活率较低, 不宜作为茎尖组培材料.茎尖采用的消毒方式和胚类似, 萌发芽以升汞处理5min为好, 存活率可达94.1%[20];嫩枝以不经过乙醇处理、升汞直接消毒2.5min最佳, 存活率可达95.6%[18].在桂花茎尖的初代培养中, 袁王俊[34]发现合适的基本培养基是B5, 而以MS为培养基时, 无论是冬季休眠芽还是萌发芽都不能萌发, 且DCR的培养效果也不佳.该研究还确定了休眠芽、萌发芽和幼枝顶芽离体启动培养所需的6-BA浓度, 随着芽在植株上的萌发和抽枝, 所需要的6-BA浓度逐渐降低, 此外三者的萌发能力表现为萌发芽>幼枝顶芽>休眠芽.组织培养中基因型的差异会影响再生能力是一种常见现象, 表现为种间、品种间的再生能力有较大差异, 因此在选择激素配比时也要考虑这一因素.蔡新玲[29]以金桂、银桂、丹桂、四季桂4种桂花品种群的茎尖为试材, 分析比较了基本培养基(B5、LMc) 和不同浓度6-BA及NAA对茎尖丛生芽诱导的影响, 结果发现, 金桂的最佳培养基为B5+2.0mg/L 6-BA+0.12mg/L NAA, 银桂为B5+7.0mg/L 6-BA+0.12mg/L NAA, 丹桂为B5+7.0mg/L 6-BA, 四季桂仅分化出少量丛生芽;品种群之间的萌芽率优势差异表现为金桂≥银桂>丹桂>四季桂.茎段培养的取材部位主要是带腋芽的新梢茎段, 宋会访[7]探究了不同取材时间(2月下旬、3月上旬和3月下旬) 对桂花新梢初代培养的影响, 发现最佳的取材时间为2月下旬, 而3月下旬不适合桂花茎段培养取材, 取材的污染率、褐变率都比较高.这一结果也反映了桂花在其生长开始的季节取材较好, 在生长期或已进入休眠期取材则因外植体在培养中污染率高、褐化率高和反应迟钝而不能培养成功.桂花茎段在空气中由于暴露时间较长且具有皮孔易含内生菌, 所需的升汞消毒时间较长, 一般10min左右[21,22,23,24,25,26].梁茂厂[12]比较了MS、B5和WPM对茎段萌发的影响, 结果发现B5培养效果最好.而吕志鹏[25]的研究结果则表明MS相较于B5和改良的MS而言更有利于茎段不定芽诱导和愈伤诱导.不过归纳来看, 茎段初代培养多选择MS.宋会访等[24]以金桂为试材, 探究发现KT诱芽效果比TDZ好, 新梢茎段在LMc+8.0mg/L KT+0.1mg/L NAA的培养基上萌芽快且腋芽长而粗壮, 而TDZ诱导的茎段切口处产生大量的愈伤, 抑制了芽的萌发, 因此TDZ更适合茎段愈伤组织诱导.1.3 桂花叶片和花梗的组织培养桂花叶片和花梗的组织培养不同于胚、茎尖和茎段, 只能通过愈伤诱导再分化芽.胡甜甜等[28]以桂花幼嫩花梗和叶片为外植体, 发现花梗最佳消毒方式为5%NaClO消毒3min, 叶片最佳消毒方式为0.1%HgCl2消毒5min.在叶片取材方面, 以新生幼嫩的叶片为宜.另外, 李林[30]]发现在同一激素配比的培养基中, 同一叶片不同位置的出愈情况是相同的, 并没有因为位置不同而产生不同的分化.叶片的腹面朝上和背面朝上这两种接种方式对愈伤组织诱导也没有显著影响[31]].蔡新玲[29]以丹桂叶片为试材探究发现, 叶片在B5培养基上出愈率最高, 而在MS和LMc两种培养基上未诱导出愈伤.梁茂厂[12]也比较了MS、B5和WPM对金桂叶片愈伤的诱导, 结果表明B5和WPM是较合适培养基.在激素配置上, 具体用量要考虑到组织内源激素和外源激素效应的总和.蔡新玲[29]发现适合金桂叶片愈伤组织诱导的最佳培养基为B5+1.0mg/L 6-BA+0.6mg/L 2, 4-D, 出愈率可达92%;梁茂厂[12]却认为金桂叶片最适诱导配方为B5+1.5mg/L 6-BA+0.12mg/L 2, 4-D, 出愈率可达100%.二者6-BA和2, 4-D相对用量的差异, 是源于研究时所选取的品系材料、激素浓度梯度以及试验方法等多因素的差异, 说明任何一种材料组织培养的最适配方并不是绝对的, 具体试验应用时需考虑相对条件.彭尽晖等[32]以四季桂幼嫩花梗为试材, 培养在MS+1.5mg/L 6-BA+0.1mg/L 2, 4-D上, 出愈率可达85.17%.该研究还发现, 继代培养中采用2, 4-D, 愈伤增殖率虽高, 但易使细胞老化, 丧失活力.韩瑞超[31]也证明了2, 4-D不利于桂花幼叶愈伤的生长与增殖.目前还没有关于桂花叶片、花梗及茎段愈伤再分化出芽的报道, 对愈伤的研究停留在继代增殖阶段.不过, 王珍华等[27]以大花金桂的子叶为外植体, 在1/2MS+0.5mg/L TDZ+0.1mg/L NAA培养基上培养多代后成功实现了桂花愈伤组织分化成苗.这反映了不同桂花组织诱导的愈伤存在某些特性, 需要扩大实验因素范围, 使用更多外源激素和其他添加物, 探索芽点形成的条件.2 桂花基因工程研究进展基因工程操作包括上游的基因克隆和下游的遗传转化, 通过将某些功能基因导入植物体内使其性状稳定表达是现代植物育种中的一种重要手段.目前桂花基因工程研究多集中在基因克隆方面, 而鲜有桂花遗传转化的报道.2.1 桂花基因的克隆NCBI (National Center for Biotechnology Information, 美国国家生物技术信息中心) 收录的桂花基因序列主要与花色和花香相关.桂花花色主要由类黄酮和类胡萝卜素两类物质决定, 目前这两者的生物合成途径解析得较为透彻, 涉及多个代谢步骤、多种酶催化, 以及与之相关的基因调控.桂花类黄酮生物合成代谢途径中OfPAL、Of4CL、OfC4H、OfCHS、OfCHI、OfDFR、OfANS和OfMYB1等关键结构基因[37,38,39,40,41,42,43], 以及类胡萝卜素生物合成代谢途径中OfCCD1、OfCCD4、OfPSY、OfPDS、OfZDS和OfZ-ISO等关键结构基因[44,45,46,47]相继被克隆和研究.通过分析桂花花色素结构基因的作用特性, 就可以借助反义RNA技术、外源基因插入、核酶抑制及共抑制作用等方法[48]顺势改造桂花花色, 培育出更多更有观赏价值的新品种.植物花香物质主要分为3大类:萜类、苯基/苯丙烷类、脂肪酸衍生物.萜类化合物是植物花香物质中最大的类群, 也是许多植物香味物质的主要成分[49].在桂花中, 一些与萜类化合物合成相关的基因已被成功克隆, 如OfTPS、OfDXS、OfGES、OfADH、OfDXPS、OfAACT 和OfLIS等[50,51,52,53,54,55].这些关键基因的分离, 为桂花香气品质遗传改良提供了可能.从分子水平对植物花香进行改良主要有两种方法:一是引入花香相关的外源基因;二是调控内源相关基因的表达.但是此过程需要注意:一是从转化植株中产生的芳香挥发物可能被修饰成非挥发性的物质;二是在转化植株中缺少合适的底物产生相应芳香挥发物;三是即便在转化植株中产生挥发性物质, 也可能不足以被人类的嗅觉所感知[56].2.2 桂花遗传转化的研究木本植物转基因操作中应用比较成熟的技术主要是农杆菌介导法, 该技术已经在杨树、番木瓜、苹果等多种木本植物中得到成功的应用[57].此外也有用基因枪法、电击法和PEG (polyethylene glycol) 法进行转化.虽然有研究者对桂花转基因进行了试验, 但目前未见转化成功的报道.本课题组在建立桂花遗传转化体系方面做过不少尝试.李球红[58]构建了FYF (FOREVER YOUNG FLOWER) 的过表达载体, 拟将其转入桂花中以得到花期延长的新品种.试验采用绿梗籽银桂、“庐州黄”籽银桂和莲籽丹桂的幼胚, 以及大花金桂子叶切块和天香台阁花芽的愈伤作为转化受体材料, 利用超声波辅助的农杆菌介导法进行转化, 虽然得到了抗性愈伤, 但愈伤褐化率较高且基本不分化.因此, 利用转基因技术对桂花进行品种改良任重道远, 外植体的取材、培养基的激素配比、转化方法的选取以及褐化的控制等条件仍需进一步探索.3 展望桂花在园林绿化上虽应用广泛, 具有诸多优点, 但也存在些许不足.例如, 桂花单朵花期极短, 仅7d左右, 使其美化、香化功能受到了限制;其次香气馥郁的桂花品种主要是金桂和银桂这两类秋桂品种群, 四季桂除了天香台阁等品种外鲜有香气浓郁的, 也限制了其香化的功用;桂花的抗寒能力弱, 长江以北难以栽培.因此, 如何培育出花期长、抗寒能力强的桂花新品种, 是今后桂花育种中的长期课题.建立成熟的遗传转化体系的第一步是建立高效的离体快繁体系.桂花组织培养研究虽取得了不少进展, 但仍存在外植体增殖率低、胚性愈伤诱导分化体系不成熟等问题, 因此仍需加强桂花组织培养研究, 为桂花分子育种研究奠定基础.参考文献[1]向民, 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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。

基因工程中的基因编辑技术综述基因编辑技术是一种新兴而重要的基因工程技术，它可以直接修改生物体的基因组，以实现对其性状的精确调控。

这项革命性技术为人们研究基因功能、治疗遗传性疾病、育种改良以及生物工业等领域提供了强大的工具。

本文将对基因编辑技术的原理和应用进行综述。

基因编辑技术的原理基于DNA序列的剪接和修复机制。

目前最常用的基因编辑技术有三种：锌指核酸酶（ZFNs），类转录激活因子效应蛋白核酸酶（TALENs）以及著名的CRISPR/Cas9系统。

首先，锌指核酸酶（ZFNs）是第一代基因编辑技术。

它利用锌指蛋白与DNA结合的高度特异性，将限制性内切酶与锌指蛋白结合，从而实现DNA序列的剪切和修复。

然而，锌指核酸酶技术的设计和制备过程复杂且成本昂贵，限制了其在实践中的应用。

接下来，类转录激活因子效应蛋白核酸酶（TALENs）是第二代基因编辑技术。

与ZFNs相比，TALENs技术在设计和制备上更加简单，且具有更高的特异性和效率。

TALENs通过融合转录激活因子和核酸酶结构域实现DNA的剪切和修复。

这使得TALENs成为许多基因编辑研究和应用的首选方法。

最后，CRISPR/Cas9系统是目前最流行和广泛应用的第三代基因编辑技术。

它借鉴了细菌天然的免疫系统，利用CRISPR序列与Cas9蛋白结合的能力来实现DNA的剪切和修复。

CRISPR/Cas9系统具有设计简单、高效、低成本的优点，使得其在基因编辑领域中迅速获得广泛应用。

此外，CRISPR/Cas9系统还可以通过引入外源DNA片断来实现基因组的插入。

基因编辑技术在多个领域都具有重要的应用价值。

在基础研究方面，基因编辑技术可以通过定点突变、基因敲除和基因修饰来揭示基因的功能和调控机制。

在遗传性疾病治疗方面，基因编辑技术可以用于修复患者携带的致病基因，为基因治疗提供了新的手段。

在农业领域，基因编辑技术可以用于改良作物品种，提高农作物的产量和抗病性。

在生物工业中，基因编辑技术可以用于微生物菌种的改良，增强生产目标产品的能力。

基因工程的概述定义：狭义的基因工程仅指用体外重组DNA技术去获得新的重组基因；广义的基因工程则指按人们意愿设计，通过改造基因或基因组而改变生物的遗传特性。

如用重组DNA技术，将外源基因转入大肠杆菌中表达，使大肠杆菌能够生产人所需要的产品；将外源基因转入动物，构建具有新遗传特性的转基因动物；用基因敲除手段，获得有遗传缺陷的动物等。

基因工程又被称为基因拼接技术或者DNA重组技术，可分为微生物基因工程、动物基因工程和植物基因工程三种生物转基因技术。

其主要特点是通过人工转移的方式，将一种生物的基因转移到另外一个受体细胞中，并使该转移基因在受体细胞中表达，从而获得全新的具有生物活性的产物。

基因工程技术为遗传物质研究和医药研究提供了重要的技术支撑。

动物基因工程技术利用先进的生物技术手段对动物基因进行编辑和改造，以达到揭示基因功能和利用基因治疗疾病等目的。

常见的动物基因工程技术包括基因敲除、基因敲入、基因编辑和转基因技术等。

通过使用基因编辑工具精确地切割和删除目标基因的特定区域，使该基因在动物个体中的表达缺失，可以揭示该基因在特定生理过程中的功能和调控机制。

基因治疗能够通过修复或替换患有遗传性疾病的动物个体的缺陷基因来达到治疗和预防遗传疾病的目的。

如利用基因编辑技术可以修复猫头鹰视网膜变性等遗传性视网膜疾病，从而改善视力。

微生物具有结构简单、迅速繁殖的特性，在其繁殖发展中应用生物基因工程技术能取得显著的效果。

将外源基因转入微生物中表达，使微生物能够生产人所需要的产品，如抗体和药用蛋白质等。

利用基因工程技术开发的重组亚单位疫苗、重组活载体疫苗及基因疫苗，有利于打破传统疫苗的局限性。

植物细胞具有全能性，在特定环境下，植物组织或者细胞能够生长出完整的植株。

所以，可以将药物基因组合到植物细胞内，通过分别培养，得到具有药物基因的植株。

植物独特的稳定遗传特性为医药领域的发展提供了充足而良好的条件。

目前，借助植物基因工程制造的药物有纯化的血清蛋白、干扰素与脑啡肽等。

基因工程笔记总结一、基因工程的概念。

基因工程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。

又称为DNA重组技术。

（一）基因工程的理论基础。

1. DNA是遗传物质。

- 肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质，这为基因工程中对DNA的操作提供了理论依据。

2. DNA双螺旋结构和中心法则的确立。

- 沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型，阐明了DNA的结构特点，为DNA的切割、连接等操作提供了可能。

- 中心法则揭示了遗传信息的传递规律，使得人们能够理解基因表达的过程，从而在基因工程中对目的基因的表达进行调控。

3. 遗传密码的破译。

- 遗传密码的破译使得人们能够根据蛋白质的氨基酸序列推测出相应的DNA序列，反之亦然，这有助于在基因工程中准确获取目的基因并预测其表达产物。

二、基因工程的基本工具。

1. “分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）- 来源：主要从原核生物中分离纯化而来。

- 作用：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。

例如，EcoRI限制酶识别的序列是 - GAATTC -，在G和A之间切开。

- 结果：产生黏性末端（如EcoRI产生的是黏性末端）或平末端。

2. “分子缝合针”——DNA连接酶。

- 类型。

- E.coli DNA连接酶：来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来。

- T4 DNA连接酶：来源于T4噬菌体，既可以连接黏性末端，也可以连接平末端。

- 作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

3. “分子运输车”——载体。

- 种类。

- 质粒：是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子，是基因工程最常用的载体。

- λ噬菌体的衍生物：经过改造后可作为基因工程的载体。