13农业基因工程.pptVIP

农业，更专业的讲是植物生产，是世界上最早的生物技术，可以追溯到10000年以前。 最初几千年，作物的改良是以零星的方式进行的。 最近几个世纪，品种的改进是通过育种程序进行的。 1 转基因的主要方法 根癌农杆菌法(Xa21) 转基因植物中80%； 遗传稳定性较好。 基因枪法(Bt, Xa21） 约10%，转化频率较高，但遗传稳定性较差，是叶绿体、线粒体DNA遗传转化的首选方法。 花粉管通道法(中国抗虫棉) 小于10%，中国80%以上，该方法经济方便。 2 植物性状改良的策略 基因附加（gene addition)：通过添加1个或多个基因改变植物的性状。 基因消减(gene subtraction)：利用基因工程技术使一个或多个植物已经存在的基因失活。 2.1 抗虫转基因植物的培育 研究目的意义及进展 研究方案 研究结果 昆虫是在农业生产中危害最严重的生物逆境。 传统杀虫剂和理想杀虫剂 选择性 容易降解 保护整个植株 苏云金杆菌的δ-内毒素 苏云金杆菌的δ-内毒素 苏云金杆菌在孢子形成过程中，细胞内形成杀虫晶体蛋白—称为δ-内毒素，其活性很强，要比有机磷毒性高80000倍。 苏云金杆菌的δ-内毒素 1904年作为无公害的杀虫剂使用，易降解。 利用蛋白质工程，修饰其蛋白结构使其更加稳定。 通过基因工程使植物合成毒素。 转基因的鉴定 分子鉴定 PCR鉴定 免疫技术鉴定转基因植株是否合成了δ-内毒素。 转基因植株中产生δ-内毒素250-1750 ng/mg。 转基因植株是否对玉米螟有抗性呢？ 害虫对植株总的危害 虫道的长度 对照虫道长度40.7cm, 转基因植株虫道只有6.3cm。 新进展 叶绿体中表达δ-内毒素 基因枪法转化CryIIA（a2)操纵子（含有叶绿体同源序列） 表达量高（45%），毒性强 阻止昆虫抗药性 同时表达CryI和CryII 只在经济器官合成毒素 将GM和非GM混种 2.2 基因消减 反义技术的原理 延长货架期的工程番茄 FLAVR SAVRTM 2.2.1 反义技术的原理 反义技术（antisense） 将克隆的基因反向插入表达载体中，转录成mRNA后，与正义的mRNA是反向互补的。这种反向互补为反义RNA，缩写为asRNA。 基因克隆 1980s中期，ICI种子公司生物技术部与Nottinghan大学合作，从多聚半乳糖醛酸酶基因的5’端克隆了一个730bp的限制性片段，包含一半的编码序列. 表达载体构建（反义） pBIN19质粒，CaMV启动子 遗传转化 重组pBIN19分子转化根癌农杆菌，用来侵染番茄茎段，kan筛选转化子。 转基因植物的分子鉴定： Southern杂交检测反义基因 Northern杂交检测反义基因的转录 单链探针 反义基因对正义多聚半乳糖醛酸酶基因表达量的影响 正义mRNA表达量 转基因植物的田间鉴定 聚丙烯酰胺凝胶电泳结果显示，多聚半乳糖醛酸酶的表达量明显降低。 表型鉴定 转基因果实虽然也在逐渐的成熟，但存放时间明显延长。 反义RNA不能完全将多聚半乳糖醛酸酶基因失活，但可以有效的降低基因的表达量，延缓成熟过程。 表14－2 反义RNA技术的应用 思考题 植物基因改良的策略？ 反义RNA技术的基本原理？ 转基因植物的鉴定方法？ 植物基因工程的基本步骤 第二代抗虫玉米是如何培育的？ 3 植物基因工程的应用、进展 植物基因工程的应用 GMO的产业化现状 品种改良典型事例 3.1 植物基因工程的应用 利用报告基因研究植物基因的表达与调控 利用转座元件、T-DNA插入失活克隆植物基因 利用转基因植物生产重组异源蛋白质 改良植物品种 基因表达与调控的研究 报告基因研究植物基因的表达与调控 植物报告基因 大肠杆菌的β－葡萄糖苷酸酶（GUS） 底物：X-Gluc 昆虫的荧光素酶基因 底物：昆虫荧光素、ATP AMP,CO2,光 T-DNA插入克隆基因 利用转座元件克隆植物基因 实质是创造突变体 作为生物反应器生产外源蛋白质 异源蛋白药物 烟草生产医用血清蛋白； 蚕丝纤维基因转入棉花，生产动物纤维 食用或工业用油 制造肥皂和去垢剂的月桂酸 高分子材料 可降解的聚羟丁酯塑料（PHB）及天然棉花与聚酯的混合纤维等 生产异源蛋白 把植物改造成重要的药物或工业原料的生产工厂，即所谓的生物反应器 植物易于生长，农田管理成本相对低廉，操作技术要求也不高 植物具有完整的真核表达修饰系统 绝大多数植物的表达产物对人和牲畜无毒副作用，安全可靠 改良植物品种 延迟果实成熟 抗虫 抗病 耐除草剂 改变花型及花色 抗非生物胁迫 提高品质 雄性不育 3.3 改良植物品种 延迟果实