第五章植物基因工程.pptx

第五章 植物基因工程;;第一节 高等植物的遗传学特征;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，即便是频率极低的基因突变和重组实际，其遗传后果也易被观察。 ;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。 ;愈伤组织的细胞分化取决于植物生长素和分裂素的相对浓度。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。 ;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。 ;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。 ;第二节高等植物基因工程的基本概念;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 ;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。 ;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 ;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。 ;;特点： ⑴ 外植体细胞经历脱分化和再分化两个过程 ⑵ 扩繁量大 ⑶ 外植体试材广泛 ⑷ 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 ⑸ 该再生系统几乎适用于每一种通过离体培养途径能再生植株的植物 ⑹ 嵌合体多;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。;特点： ⑴ 获得再生植株的周期短，操作简单。 ⑵体细胞无性系变异小。 ⑶较多的嵌合体 ⑷转化频率低于愈伤组织再生系统;3.3 原生质体再生系统 特点： ⑴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。 ⑵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。 ⑶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。 ⑷原生质体培养用期长、难度大、再生频率低。 ⑸遗传变异大，遗传稳定性更差。;;;;;特点： ⑴ 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。 ⑵ 多数单细胞起源，嵌合体少。 ⑶ 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。 ⑷ 利用转基因的胚状体可以生产人工种子。 ⑸ 体细胞胚成苗快、数量大有利于生产和推广。;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。;;特点： ⑴ 有更强的接收外源D