[农林牧渔]18第十八章 植物转基因技术.ppt

A 高等植物基因工程的基本概念 B 高等植物的基因转移系统 C 利用转基因植物生产功能蛋白和工业原料 D 植物转基因技术在植物品种改良中的应用 F 利用转基因植物生产功能蛋白和工业原料 G 植物转基因技术在植物品种改良中的应用 转基因抗虫棉和普通棉对照 我国培育的抗青枯病马铃薯正在大棚中繁殖 细菌毒素蛋白编码基因的植物转基因程序 抗除草剂的转基因植物 在大田里，尽管每年花费上百亿美元使用100多种化学除草剂，但杂草的生长仍使农作物减产10%。目前使用的除草剂特异性不强，或多或少会影响农作物的生长。利用转基因技术构建抗除草剂的重组植物可望解决这一问题，其战略包括： 抑制农作物对除草剂的吸收 高效表达农作物体内对除草剂敏感的靶蛋白 降低敏感性靶蛋白对除草剂分子的亲和性 向农作物体内导入除草剂的代谢灭活能力 抗环境压力的转基因植物 长期的植物生理学研究结果表明，植物对盐、碱、旱、寒、热等环境不利因素的自我调节能力很大程度上取决于细胞内的渗透压，提高渗透压往往能改善植物对上述环境不利因素的耐性。为达到此目的至少有两种战略可供选择：一是高效表达能提高植物胞内渗透压的同源或异源蛋白；二是借助于蛋白质工程技术改变植物细胞内丰度较高的蛋白质的氨基酸组成，如在不影响蛋白质结构与功能的前提下适当提高脯氨酸残基的含量等。 产高品质产物的转基因植物 植物油大都是含有双键的不饱和脂肪酸，故在室温下呈液态。人造黄油的制作是通过催化加氢使植物油熔点上升，这种工艺不但加工成本很高，而且还会导致顺式双键转变为对健康不利的反式双键。利用反义RNA技术，特异性灭活植物体内硬脂酰-ACP脱饱和酶的编码基因，即可提高转基因油料作物中饱和脂肪酸的含量。 将不饱和脂肪酸转化为饱和脂肪酸 产高品质产物的转基因植物 一般粮食种子的储存蛋白中几种必需氨基酸的含量较低，例如禾谷类蛋白的赖氨酸含量低，豆类植物的蛋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸含量低，直接影响到人类主食的营养价值。将蚕豆中一种富含赖氨酸和甲硫氨酸的蛋白编码基因植入玉米中，可显著提高其营养价值。马铃薯和水稻的类似改良也在进行之中。 提高粮食中必需氨基酸的含量 09年10月23日，张鹏研究员主持的中科院先进工业生物技术创新基地重要方向项目，利用小分子RNA干扰技术抑制甘薯淀粉合成基因的表达，得到一系列直链淀粉与支链淀粉含量比例发生变化的甘薯新品种，直链淀粉含量可扩展到０－７０％之间，为改变薯类淀粉品质提供了全新的技术手段 产高品质产物的转基因植物 目前全世界有24亿人以大米为主食，约有1.3亿人因缺铁而引起贫血，2.5-10亿人患有不同程度的维生素A缺乏症。为了增加稻米中的铁质含量，从大豆芽中分离出铁蛋白编码基因，将之转入亚洲稻谷一个普通品系中。结果发现，转基因稻谷能储存相当于普通稻谷3倍的铁质研究还发现，普通稻米中含有一种植物酸，阻碍人的消化系统对铁的吸收。瑞士科学家将来自水仙等植物的相关基因植入水稻中，不仅铁的含量有所提高，而且维生素A的含量也丰富了。 提高粮食中铁元素和维生素的含量 18 植物转基因技术 高等植物基因工程 高等植物细胞基因表达技术 高等植物转基因技术 转基因植株 植物工程细胞 农作物遗传性状改良 蛋白多肽物质大规模生产 小分子化合物大规模生产 9 高等植物基因工程 Ti 质粒介导的整合转化程序 植物细胞的直接转化程序 Ti 质粒介导的整合转化程序 几乎所有的双子叶植物尤其是豆科类植物的根部常常会形成根瘤，这是由于植物根部被一种革兰氏阴性土壤杆菌农杆根瘤菌（A.tumefaciens）感染所致，其致瘤特性是由该菌细胞内的野生 Ti 质粒的结构与功能 型质粒 Ti（Tumor-inducing）介导的。 土壤农杆菌的质粒DNA转入植物细胞后，会导致植物产生冠瘿瘤，这是由于Ti质粒上有一段T－DNA，能转移并整合进入植物基因组中，导致冠瘿瘤形成。 T－DNA的长度约在12－24kb之间。 Vir区的产物对于T－DNA的转移是必须的 农杆菌与植物细胞相互作用的机制 农杆菌转化的优点： 1.农杆菌转化方法是一种生物转化系统，因而具有主动性。 2.通过农杆菌转化系统获得转基因植株还具有拷贝数低。转基因较少沉默以及转基因片段较长等优点。 农杆菌转化的缺点： 1.有致瘤的危险 2.不是单子叶植物的寄主。 Ti 质粒的改造 除去T-DNA上的生长素（tms）和分裂素（tmr）生物合成基因，因为大量的生长素和分裂素会抑止细胞再生长为整株植物； 除去T-DNA上的有机碱生物合成基因（tmt）；因为有机碱的合成大量消耗精氨酸和谷氨酸，影响植物细胞的生长； 安装大肠杆菌复制子，使其能在大肠杆菌中复制，以利于克隆操作； 安装植物细胞的