茶树育种学第章 分子育种.pptVIP

第八章：分子育种 第一节：基因工程与育种 一、基因工程的概念 应用人工方法把生物的遗传物质（通常是DNA）分离出来，在体外进行切割、拼接和重组，然后将重组的DNA导入某种宿主细胞或个体，从而改变他们的遗传特性；有时还使新的遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物，这种创造新生物并给予新生物以特殊功能的过程就是基因工程，也称DNA重组技术。 二、植物基因工程的方法和步骤 （一）目的基因的分离和克隆 1、基因芯片技术 基因芯片是把生物活性大分子（如核酸和蛋白质）或细胞等密集排列固定在固相载体（如硅片、玻片、聚丙烯或尼龙膜）上，所形成的微型检测器。 基因芯片技术就是利用特异性的分子间相互作用，如核酸杂交、抗原-抗体特异结合、蛋白质-蛋白质间特异结合等，将待测样本标记后与生物芯片反应，通过激光共聚莹光扫描仪等检测手段获得信号，经电脑系统处理、分析得到信号值，以次来检测样本的结构和性质。因此，可利用基因芯片技术从基因组中发现或找出某个目的基因。 2、基因文库技术 基因文库是指汇集和克隆了某一基因组所有DNA序列的DNA群体 （二）目的基因的转化 1、基因的转化的作用 ⑴创造新品种。 ⑵研究基因表达或用于基因作图和基因克隆。 2、基因的转化的条件 ⑴有适宜的目的基因。 ⑵有适当的组织培养系统。能脱分化和再分化． ⑶有适当的转化途径和方法。要求损失小，频率高，且外源基因能稳定地整合到基因组，并且具有正常的时空表达能力． 3、目前植物基因转化的方法 ⑴农杆菌介导的基因转化法。 ①原理。在自然条件下，农杆菌通过伤口侵染植物，并广泛寄生于双子叶植物中。农杆菌中存在一种与肿瘤诱导有关的质粒，即Ti质粒。该质粒能够把本身的一段DNA转移至植物细胞，整合进植物基因组得以表达，并能够通过减数分裂传递给后代。可转移的DNA片段称为T-DNA。 T-DNA的转移与边界序列有关，而与T-DNA区段的其他基因或序列无关，因而，可将T-DNA区段上的无关序列去掉，插入外源目的基因，当农杆菌 侵染植物时，将目的基因转移到植物中去。 ②转化过程：受体系统的建立→Ti质粒转化载体的构建→目的基因的转化。 ③转化方法：整体植株接种共感染法；叶盘转化法；原生质体共培养转化法。 ⑵化学和物理诱导DNA直接转化 ①聚乙二醇（PEG）法。（原生质融合） ②脂质体法。用脂类化学物质包裹DNA成球体，通过植物原生质体的吞噬或融合作用把内含物转入受体细胞。 ③电击法。 ④超声波法。 ⑤显微注射法。 ⑥激光微束法。 ⑦基因枪法。 ⑶种质系统介导的基因转化 种质系统介导的基因转化也称生物媒体转化，即通过植物的生殖系统的细胞以及细胞结构将外源DNA转入宿主植物中去。 ①花粉管通道法。 ②生殖细胞浸泡法。 ③胚囊、子房注射法。 4、基因转化方法的评价 ⑴农杆菌介导的基因转化法的转化频率高，周期短，可以转移大片段DNA 而被广泛使用。但其受体植物只是双子叶植物。 ⑵化学和物理诱导DNA直接转化法不受宿主植物的限制，应用广泛，但成本较高，转化频率也不如农杆菌高。 ⑶种质系统介导的基因转化法简单易行，但成功率低。 （三）转基因植株的鉴定 １、转化植株的再生．目的基因的直接受体一般是细胞或组织，在鉴定目的基因被导入与否，先要诱导这些细胞或组织再分化，形成转化植株． ２、转基因植株的鉴定 ⑴分子生物学鉴定．主要是通过分子杂交来鉴定，包括southern杂交、northern杂交、western杂交． ⑵性状鉴定．即外源基因在宿主植物表达的鉴定 ，如果是无性繁殖，外源基因表达要在下一代稳定表现，如果是有性繁殖，外源基因表达则要在后代稳定表现． 三、基因工程的安全性评价 （一）安全性评价的意义 生物安全性评价就是要对生物技术（主要是基因工程）活动本身及其产品，可能对人类和环境的不利影响及其不确定性和风险性进行科学评估，并采取必要措施加以管理和控制，以保障人类健康和环境安全． （二）转基因植物安全性评价 ２００２年我国农业部发布了《农业转基因生物安全评价管理办法》，将农业转基因产品的生产、加工活动对转基因生物安全等级的影响分为三种类型（即：增加转基因生物的安全性；不影响转基因生物的安全性；降低转基因生物的安全性。 ），并根据农业转基因生物的安全等级和产品生产、加工活动对其安全等级的影响类型和影响程度，将转基因产品分为四个安全等级． （三）转基因植物各阶段安全性评价申报要求 转基因植物生产分为五个阶段，即：立项→中间试验→环境释放→生产试验→安全证书申报．在各个阶段都要进行安全性评价申报，通过安全性评价后才能进行下一阶段的试验或生产．每次申报都要提交相关材料，如在立项阶段必须提交：实验研究报告书；农业转基因生物的安全等级和确定安全等级的依据；相应的实验室安全设施、安全管理和防范措施。在申报安