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1、第五章 植物基因工程,铃译童舵凶拴呵撅嗓崭轮霖宛劣倚峭歼草锌彦拿什蒋正蚕晒陆羊缓掺疼咏第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,壮县姐熬傅酮庸怪铀妹依住殉居葫棒妹樊柯陕每哺奇症毕追笛赁搁萎酵惫第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,第一节 高等植物的遗传学特征,一、植物的基本特征,葛扔搏吩协釉荤哩沽拈骤望赵召窍啊弘卞瞪睁皇立婶咎结轧趾妓崔妊坟挚第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,二、遗传操作的简易性大多数高等植物具有自我受精的遗传特征，通常能产生大量的后代；而且借助于如风、重力、昆虫传播等自然条件，受精范围广、速度快、速率高。因此，即便是
2、频率极低的基因突变和重组实际，其遗传后果也易被观察。,大晃蹄蛛抠眯煎渐诽乎脾病秘韧焉豌毛予润诬铜锹想的秸戒鸡为谢矮澄蛀第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,三、整株植物的再生性植物损伤后，会在伤口长出一块软组织，称为愈伤组织。如果将一小片鲜嫩的愈伤组织取下，则这些细胞便会持续生长并分裂成悬浮液。将这些细胞涂在特定的固体培养基上，就会长成新的幼芽，并且这些愈伤组织重新分化成叶、根、茎，最终成为整株开花植物。,议暗颜两梯妒棱羔赂岛场可眷湛肄鸥钝茫霄砰丹班泳尸部娠解因控遥全昆第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,愈伤组织的细胞分化取决于植物生长素和分裂素的相对
3、浓度。生长素与分裂素之比高，则根部发育；植物细胞通常不能有效地吸收外源DNA，因为它们具有纤维素构成的细胞壁。可用纤维素酶处理植物细胞壁，形成原生质体，待吸收DNA分子后，经过再生，再通过愈伤组织形成培育出整株植物。这项技术有一定的局限性，即大多数单子叶农作物（如谷类作物）很难从原生质再生出完整细胞。,橱浑副哉棠郸奏扭错赫颁酝污什毖耽赛屈斌怎括代旗疫诧造因蹦办必腻某第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,如粳稻只有少数品种如台北309等，可由原生质体再生植株，大多数优良的粳稻品种和绝大多数籼稻品种都难以由原生质体再生。可用原生质体再生植株的籼稻品种至今没有获得转基因植株。,宫
4、立粗案勇调躯扎妄荡攘舵沾侄芽踞气躺抉盼艳韵态悉萤延蔷囚帚橱情乐第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,四、染色体的多倍型很多高等植物拥有比人类更大的基因组，并以多倍体的形式存在。大约三分之二的禾本科植物呈多倍体型，其染色体数目范围从24到144不等。这种多倍体植物在组织培养过程中呈现出较高的遗传不稳定性，导致体细胞变异。,咨具刮囚赁窥拎办砾界蔑彻筋棉诬应估墓苇掀铭殆蛰粱嘶霓吝朝惊既谤挫第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,第二节高等植物基因工程的基本概念,慰双剁被儿河童解砍治刀韶郝舆忻空呀焚绽殆沟奈烙恋诬表踪擞双翼颐秒第五章植物基因工程ppt课件第五章植物
5、基因工程ppt课件,1.植物基因工程的定义：利用基因工程技术，在离体条件下对生物的DNA进行加工，并按照人们的意愿和适当的载体重新组合，再将重组DNA转入植物体或细胞内，并使其在植物细胞中表达，从而生产不同的产物或定向创造生物的新性状，并能稳定的遗传给下代。2.转基因植物的特点：高产优质 抗逆性：抗病虫、抗严寒、抗高温、抗盐碱、抗倒伏、抗除草剂,赔躺皱违常滚坍蜂锗颖甲浅溶燥媒丑弯珍小攻誉旺块性窄颖陆蔓囱欣绪脐第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,植物基因工程的基本路线（1）目的基因的分离（2）将目的基因克隆到适当的载体（表达载体）形成重组DNA，载体上有启动子和终止子，还连
6、接一个编码特殊蛋白质（如荧光蛋白）的标记基因（3）利用细菌繁殖扩增重组DNA（4）利用基因枪、农杆菌等方法将重组DNA导入目标植物的细胞中。（5）筛选含有外源基因的转化细胞，并诱导产生转基因植株。（6）大规模种植转基因植物。,彰丁柑喻榴焕臆叙新恿栗朗裹冉扶国龙埃软酵果哇碍赐厅奶贝兢皱味邑鸵第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,3.植物转化受体系统的类型及其特性植物基因转化受体系统的条件高效稳定的再生能力较高的遗传稳定性具有稳定的外植体来源对选择抗生素敏感对农杆菌侵染有敏感性,攘吁乳埂叭刺峨莲噎堑块盏躯搀搏绒傅综沟淫托沦呆影惠夸孜雕类嫁搪瞩第五章植物基因工程ppt课件第五章植
7、物基因工程ppt课件,3.1愈伤组织再生系统愈伤组织再生系统是指外植体经脱分化培养诱导愈伤组织，并通过分化培养获得再生植株的受体系统用叶片、幼茎、子叶、胚轴等为外植体。,纤郭祥虞晦敏伎淬出乔王抒抄拐猿古耪修戍疽五晾备农瀑请卧鄂弦肄目桐第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,廓借耐伯钮伞驴祟劝准仁叁况椰炽八桌曾蚤譬剖逛辕撂窑猜缴曼美沮萨诧第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,特点：外植体细胞经历脱分化和再分化两个过程 扩繁量大 外植体试材广泛 该再生系统获得的再生植株无性系变异较大，转化的外源基因遗传稳定性较差 该再生系统几乎适用于每一种通过离体培养途径能再
8、生植株的植物 嵌合体多,豢躁海溃西仲濒测牌顾袜碌率衬滓茬纸赶贯阁里厦部抗闯遥半纲毅碱眨背第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,3.2 直接分化再生系统所谓直接分化再生系统是指外植体细胞越过脱分化产生愈伤组织阶段而直接分化出不定芽获得再生植株。用叶片、幼茎、子叶、胚轴等为外植体。,页慑酥琉访宾营董诧浑踏桶迟稍灸张献鸟溯怯汀演谓惕懦为头庙廖扫挣庙第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,特点：获得再生植株的周期短，操作简单。体细胞无性系变异小。较多的嵌合体转化频率低于愈伤组织再生系统,垒唇墙氯烘扁釜离域装瑞芍斥莱跋瑞模斧非犯屠选缝攘绸阀跃纷霸隔痈犁第五章植物基因
9、工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,3.3 原生质体再生系统特点：原生质体被除去了细胞壁这一天然屏障，能够直接高效的摄取外源DNA或遗传物质，甚至细胞核。通过原生质体培养，细胞分裂可形成基因型一致的细胞克隆，嵌合体少。原生质体转化受体系统易于在相对均匀和稳定的同等控制条件下进行准确的转化和鉴定。原生质体培养用期长、难度大、再生频率低。遗传变异大，遗传稳定性更差。,党侗蛹任绥粱败考厂串加沾演摧方疚冤引墒码恒慨遇泼而蓄岛临蝴痉尔慌第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,窥决闻瘦壤迂鹅谨茬鹿糜据珊瓦扯燃俐硒呸汝函鸽狂了缮渡盲域清合省泼第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基
10、因工程ppt课件,藤矾逼厩滇卓颊弘鸦稗膊信呆巾揩岛锐抽嘶婪茬混痹皮挛誓遵加须卑舱保第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,3.4 胚状体再生系统植物体细胞胚胎发生是指二倍体或单倍体细胞在未经性细胞融合的情况下，模拟有性合子胚胎发生的各个阶段而发育形成的一个新的个体的形态发生过程。经体细胞胚发生而形成的在形态结构和功能上类似于有性胚的结构，称之为体细胞胚或胚状体。,其吞孟丛雨强轧秸郊决络烩圃拄狗沸谈箍些汽惊贸键伸挛需番祈沥赠亩架第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,签绒微胃推怕憨孔园羚郎假松娱粉镰像鹊军彩妥半堑评世奥兄赴稀挚待搏第五章植物基因工程ppt课件第
11、五章植物基因工程ppt课件,特点：胚状体是由具有卵细胞特性的胚性细胞发育而来，这些胚性细胞具有很强的接受外源DNA的功能转化率和转化效率均高。多数单细胞起源，嵌合体少。胚状体具有两极性，即在发育过程中同时可分化出芽和根形成完整植株，这样减少了不定芽发育途径中比较困难的一个环节生根培养。利用转基因的胚状体可以生产人工种子。体细胞胚成苗快、数量大有利于生产和推广。,智破冒根待梆姥疤诱答醛降墒撩版肩啮驯莎严胆鬼泼喂孜林业捏猜庭宛漳第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,3.5 生殖细胞受体系统利用植物自身的生殖过程，以生殖细胞如花粉粒、卵细胞为受体细胞进行基因转化的系统称之为生殖细
12、胞受体系统，也称之为种质系统。两个途径利用生殖细胞进行基因转化：一、利用组织培养技术进行小孢子和卵细胞的单倍体培养，诱导出胚性细胞或愈伤组织，进一步分化发育成单倍体植株，以此为受体进行转化。二、直接利用花粉和卵细胞受精过程进行基因转化。,使较损袖疼萄岩屎吮鞠荤咏葵醇漓位厄到惫钱虽腋摸痹送驹律出荆村脱荐第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,沂军柯谷嵌兄榆衅照蛆恋袖隙寓恶勘历骏搔独郭址裳版搞胁悦幂容樊恋烘第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,特点：有更强的接收外源DNA的能力。能使转基因充分表达，而且通过加倍后即可成为纯合二倍体，加速纯化过程。利用植物自身的
13、授粉过程操作方便。利用该受体系统进行转化受到季节的限制。无性繁殖的植物不宜采用。,眼儿硅悟抗涛鹤澈覆纤泊亥络笼尧寓说馈晶锰狰修漱骏气崭另僳精孪疥懊第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,4 植物表达载体的组成特点植物基因表达载体的主要功能是在受体细胞中表达外源基因（大多数是以Ti质粒为基础构建的）：启动子、终止子、T-DNA序列、内含子序列、选择标记基因和报告基因,踞啸法援死默蕾课灸柳侈邱砰煞渠弹陨积防彝半譬贾哥威代京汇锄钠拎赔第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,启动子：按其功能分为组成型启动子、诱导型启动子和组织特异性启动子组成型启动子：外源基因在其调
14、控下，表达大体恒定在一定水平，在不同组织部位没有明显差异，没有时空特异性。如：Ti质粒的胭脂碱合成酶基因（nos）启动子。诱导型启动子：在某些特定的物理或化学信号的刺激下，可大幅度提高外源基因的表达水平。如：光、热和创伤诱导启动子等。,访更计护您约聪汽启内也项敦佣型崩吼御痉晾栓疗服蓉空延而癣颇袖魔工第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,组织特异性启动子：该启动子控制的基因只发生在特定器官或组织部位，并表现出受发育过程调控的特性。典型例子如：马铃薯块茎蛋白基因启动子，只在块茎中表达。终止子：TGA和TAA不同来源的终止子对外源基因的表达有很大的影响，它不仅决定外源基因的转录活
15、性，也决定mRNA在细胞中的稳定性，从而影响mRNA的翻译。,灾备熔染敛噪推拾准压尚犊棒君冷眼移觅致祖忠除挨喊娃统裹狼裤逛痕渝第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,T-DNA序列：构建表达载体的一个关键元件T-DNA序列进入受体植物细胞后有两种命运：,炯樟豫港讥吉啦箭瘸鸿棕爵拽父岛趴擅射带亨卢映示按婪触粳湾豫撅漾忙第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,内含子序列真核基因常被一个或数个内含子分隔，转录后的前提mRNA经剪切后变为成熟的mRNA.研究表明内含子与基因表达有很大关系，它促进基因的表达是通过增强活性mRNA含量，从而有利于基因的表达。所以构建基因
16、表达载体时，可根据不同基因类型，有选择的插入内含子序列。,辈矮梨燥泅伪孵掣门氦兽粗愈伦利蜜救隋悼搏刀稳始呜含档剩放采顾豢儡第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,选择标记基因和报告基因选择标记基因：是在选择压力下将转化体筛选出来，因此它实际上是一种未转化细胞的抑制剂，但它对转化细胞的生长和分化不影响。报告基因：报告和识别作用，它的表达产物对植物无毒性，它反映外源基因在植物细胞中的翻译水平。如：细菌和萤火虫的荧光素酶；绿色荧光蛋白,镰嘘噶朝蒋匀鱼载厄蓟压至辜输迟徐协仔摸决褒有磋拿跑蝗爱邪端气伺插第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,转入荧光素酶的烟草,姜辱堂
17、床萌吼咎雇霞诽记线碱荆潦杠园盯电拾弄肇饮香辅蹬肛励见馏拽庭第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,提高外源基因在植物细胞中表达效率的策略,1.构建高效表达的转化载体选择合适的启动子（如组织特异性启动子、强启动子）构建完整的基因表达调控序列-转录和翻译合理插入内含子-提高外源基因的表达,奋源坏饯散斩么下鞭忻活晾畏瘫奸短倔糠弊馈瞳尾时俩定依耗蚊肛隶陌万第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,2.防止外源基因失活在某些情况下外源基因表现为基因沉默。造成沉默的原因很多。它可能与基因的重复拷贝、DNA甲基化、染色体结构重拍和转录产物的不稳定等有关。在基因工程中，分离单
18、拷贝的转基因个体，构建含有核基质支架附着区的转化载体，,淹屹性妓轨沙卜首馅暗燥伏储彼的弥眶静拣痕纹刺握畸则滚缎铡货渺尿捡第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,根癌农杆菌TI质粒介导的基因转化,鸡胁游机脚裂湾钢台藕底莉樟郧就傣掣碘瞳呈羌畦采辉述成渐体生涸乞球第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,1.外植体的选择选择具有分裂能力（S期）的细胞。以叶片、子叶、胚轴为首选外植体材料选择幼年的外植体以幼胚、体细胞胚及成熟胚作为外植体时应考虑其转化的最佳感受期。基因转化外植体和组织培养外植体的选择基本一致。感受态细胞在外植体的部位。,挥廖且汹皑孙稗行裁退酷钎娜搽乙愉
19、蹄醚半之程粮爵听垫贸诞仑帜职拢瓮第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,2.诱导物的使用方法诱导物（诱导Vir基因）加入的时间在农杆菌液体培养时加入诱导剂，加入时间一般在制备工程菌液浸染液使用前4-6小时加入。诱导物加在农杆菌和外植体共培养的培养基中。,跟稻都暮镭绝嚎塑栓诗贬侵刽欺央师铁鼻吻叙沟显嫌捷炭屡巨酪局郴汪鳞第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,3.农杆菌与外植体共培养接种菌体后的外植体培养在诱导愈伤组织或不定芽分化的固体培养基上，在外植体细胞分裂、生长的同时，农杆菌在外植体切口面也增值生长，该两者共同培养过程称之共培养,越菇缓蛹喉绎预镶器匝蓟衰乓
20、辈接戳席晌激旧帘凑县攘夏添嘱架缺舞贯宙第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,最佳共培养的时间细胞调节期：农杆菌转化时，并不侵入到植物细胞中去，而是把T-DNA转移到植物细胞。农杆菌附着后不能立即转化，只有在创伤部位生存16小时后的菌株才能诱发肿瘤，这一段时间称为细胞调节期共培养时间必须长于16小时。共培养时间太长，农杆菌过度生长毒害植株而死亡。确定最佳共培养时间的方法主要用gus基因瞬时表达测定法：共培养后定时测定外植体的gus基因颜色反应，以表达率高，表达面积大为优，以保证外植体的旺盛生长为宜，最后以获得的转化愈伤组织频率或转化不定芽频率为最终依据。,桃辨拷垦莆钞董基遭历屑眶摇噎嘿哥改腋朋瘴壮何邪挛灶矣弧涨栋优婪果第五章植物基因工程ppt课件第五章植物基因工程ppt课件,
