植物外源基因转化讲义方法及转化子的检测
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花粉管通道转化技术及其分子验证花粉管通道法,亦称授粉后外源基因导入植物遗传转化技术,是利用植物授粉后所形成的天然花粉管通道(花粉引导组织),经珠心通道将外源DNA 携带进入胚囊,转化受精卵或其前后的生殖细胞(精子、卵子),由于它们仍处于未形成细胞壁的类似“原生质体”状态,并且正在进行活跃的DNA 复制、分离和重组,所以很容易将外源DNA 片段整合进受体基因组中,以达到遗传转化的目的。
该法的提出是基于Hess(1980)的试验,他报道了花粉粒可以吸收外源DNA的结果(李长缨等,2000)。
我国学者在远缘杂交的基础上,通过授粉时混入异源花粉匀浆的方法,在后代中发现了对应性状的变异,从而推测可能有异源DNA 参与了受精过程。
Zhou 等(1983)成功地将外源海岛棉DNA 导入陆地棉,培育出抗枯萎病的栽培品种,创立了花粉管通道法转化技术。
目前,已有的研究结果表明,花粉管通道法介导的遗传转化及其后代能产生变异,已相继在40 多种作物上取得了显著成效(孔青等,2005;Song et al,2007);在国外SCI/EI 期刊也相继出现报道(Luo et al,1989;Li et al,2002;Shou et al,2002 ;Chen et al,2008),并已获得大量优良小麦等作物新品种(周春江等,2007;王永芳等,2009),为拓宽作物抗性基因资源和品质改良提供了新的途径。
一、花粉管通道法的产生及分类花粉管通道法最早要追溯到Pandey(1975)以烟草为材料,将供体品种的花粉经射线杀死后与受体品种的新鲜花粉混合授粉,结果获得了供体花色性状的变异。
我国科学家周光宇在1983年首次在“Methods in Enzymology”报道了将外源海岛棉DNA 导入陆地棉,培育出抗枯萎病的栽培品种,创立了花粉管通道法。
此后人们对花粉管通道法进行了大量的研究,研究内容包括外源DNA 的转化机理、转化技术、转化后代的性状鉴定等方面,并把此项技术成功地运用到育种实践中来。
农杆菌转化鉴定引言:农杆菌转化鉴定是一种常用的基因转化技术,被广泛应用于植物基因工程领域。
本文将从农杆菌转化的原理、操作步骤、鉴定方法以及应用前景等方面进行介绍。
一、农杆菌转化原理农杆菌转化是一种通过农杆菌(Agrobacterium)将外源基因转移到植物细胞中的技术。
农杆菌是一种土壤中常见的细菌,具有天然的基因传递机制。
具体而言,农杆菌通过一种称为T-DNA的群体转座子将外源基因插入到植物细胞的染色体中。
二、农杆菌转化操作步骤农杆菌转化的操作主要包括以下几个步骤:1. 构建转化载体:将外源基因插入到农杆菌的转化载体中,并在其中加入适当的选择标记基因。
2. 转化菌的培养:将构建好的转化载体导入到农杆菌中,并通过培养使其大量增殖。
3. 植物材料处理:将目标植物材料进行预处理,如组织培养、愈伤组织的诱导等,为后续的转化提供条件。
4. 植物细胞转化:将培养好的农杆菌与植物材料进行共培养,使农杆菌中的T-DNA转移到植物细胞中。
5. 选择转化植株:通过添加适当的筛选剂,筛选出含有外源基因的转化植株。
6. 验证转化效果:通过PCR、Southern blot等分子生物学技术鉴定转化植株中是否存在外源基因。
三、农杆菌转化鉴定方法农杆菌转化鉴定是为了确认转化植株中是否成功引入了外源基因。
常用的农杆菌转化鉴定方法包括以下几种:1. PCR鉴定:通过设计特异引物,进行PCR扩增,根据扩增产物的大小和序列,判断是否存在外源基因。
2. Southern blot鉴定:将转化植株的基因组DNA进行限制性酶切,然后通过Southern blot检测外源基因的特异序列。
3. 荧光显微镜观察:通过将外源基因与荧光标记基因结合,利用荧光显微镜观察植物组织中的荧光信号,以确认外源基因的存在。
4. RT-PCR鉴定:通过逆转录PCR技术,检测转化植株中外源基因的表达情况。
5. Western blot鉴定:通过Western blot技术检测转化植株中外源蛋白的表达情况。
转化子的筛选和重组子的鉴定在重组DNA分子的转化、转染或转导过程中,并非所有的受体细胞都能被导入重组DNA 分子,一般仅有少数重组DNA分子能进入受体细胞。
再者,在这些被转化的受体细胞中,除部分含有我们期待的DNA分子外,另外一些还可能是由于载体自身或一个载体与多个外源DNA片段形成的非期待重组DNA分子导入所致。
因此,需要采取必要的方法将重组子从大量的受体细胞中筛选出来。
一、基本定义:1、转化子:导入外源DNA分子后能稳定存在的受体细胞称为转化子。
2、重组子:含有重组DNA分子的转化子称为重组子。
3、阳性克隆子(期望重组子):含有外源目的基因的重组子称为阳性克隆子或期望重组子。
4、筛选(选择):经过各种方法将外源DNA分子导入受体细胞后,获得所需阳性克隆子的过程称为克隆子的筛选或选择。
二、将目的基因克隆到大肠杆菌细胞中的操作步骤:1.获得目的基因和质粒载体;2.形成重组质粒;3.制备感受态细胞,用重组质粒转化大肠杆菌细胞;4.培养大肠杆菌,让重组质粒及外源目的基因形成大量拷贝;5三、转化子的筛选1、根据载体标记基因筛选转化子。
(1)方法:将转化处理后的受体细胞接种在含适量选择药物的培养基上,在最适生长温度条件下培养一段时间,根据菌落生长情况挑选出转化子。
(2)举例:抗药性标记插入失活选择法、根据载体除草剂抗性基因、β-半乳糖苷酶显色反应选择法、根据生长调节剂非依赖型筛选转化子、根据核苷酸合成代谢相关酶基因的缺失互补筛选。
2、根据报告基因筛选转化子。
(1)报告基因的定义:一个编码可被检测的蛋白质或酶的基因,即表达产物易被鉴定的基因。
由于受体细胞内报告基因的表达,出现新的遗传性状,以此来识别被转化的细胞或未被转化的细胞。
(2)成为报告基因的条件:报告基因的表达产物应是便于检测、定量和灵敏毒高的基因。
如:gus葡醛糖酸酶基因、Lus荧光虫荧光素酶基因、Gfp绿色荧光蛋白基因。
3、根据形成噬菌斑筛选转化子。