生物技术在植物抗逆性上的应用.ppt

关于生物技术在植物抗逆性上的应用第1页，共34页，星期日，2025年，2月5日植物的抗逆性是指植物具有的抵抗不利环境的某些性状；如抗寒，抗旱，抗盐，抗病虫害等。目前，科学家发现的能提高植物抗逆性的技术手段主要有基因工程，能影响植物抗逆性的物质主要有激素、活性氧、稀土元素等。第2页，共34页，星期日，2025年，2月5日植物抗逆性的分子机制植物的抗逆性是由多基因控制，且胁迫因子对植物的伤害结果具有一致性。植物具有多种抗逆方式，但在干旱、盐、低温诱导的抗性具有共同的基因作用机制。干旱、盐、低温等胁迫因子作用于植物常引起渗透胁迫，植物体内会合成调节渗透作用的小分子物质。在干旱、高盐、低温等逆境胁迫下，体内会新合成蛋白质或原有的蛋白质合成量增多。第3页，共34页，星期日，2025年，2月5日与渗透调节有关的小分子有机质的合成作用机制：干旱、盐、低温等胁迫因子作用于植物常引起渗透胁迫，植物体内会合成调节渗透作用的小分子物质。通过渗透调节以降低水势，保证细胞正常的生理功能。与渗透调节有关的小分子有机物包括三类：①氨基酸类（如脯氨酸）②糖类（如甜菜碱、海藻糖）③醇类（如多元醇）第4页，共34页，星期日，2025年，2月5日脯氨酸正常生长条件下，植物体内脯氨酸含量较低，在逆境条件下，其含量增加。脯氨酸合成途径：①鸟氨酸途径②谷氨酸途径脯氨酸合成过程中涉及两个重要的酶：吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)和吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR).脯氨酸分解途径中的主要基因为ProDH基因.胁迫条件下,植物中脯氨酸的积累是两种途径相互调控的结果,即增加脯氨酸合成酶基因的表达量,同时抑制脯氨酸降解酶的活性.脯氨酸的诱导合成与植物的抗逆性增强呈正相关.第5页，共34页，星期日，2025年，2月5日与抗逆相关的蛋白的合成植物在干旱、高盐、低温等逆境胁迫下,体内出现一些新合成或原有的蛋白质合成量增多.这些蛋白质可分为两大类:(1)功能蛋白,如水通道蛋白、LEA蛋白、调渗蛋白、抗氧化酶;(2)调节蛋白:如转录因子、蛋白激酶、磷脂酶C和一些信号分子.第6页，共34页，星期日，2025年，2月5日信号传导途径（1）蛋白激酶与信号转导植物体感受外界胁迫信号,启动或关闭某些相关基因,以达到抵御逆境的目的.蛋白激酶在信号传递过程中具有重要作用包括：与感受发育和环境胁迫信号有关的受体蛋白激酶(RPK)、与植物对干旱、高盐、低温等反应的信号传递有关的促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)及钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶(CDPK)等目前已从拟南芥中已分离到为数较多的能被干旱、高盐、低温、脱落酸（ABA）诱导的蛋白激酶基因第7页，共34页，星期日，2025年，2月5日（2）SOS信号传导途径盐胁迫下,细胞内的离子平衡的调节对于植物的耐盐性十分重要通过对获得的拟南芥突变体研究,定义了五个耐盐基因:SOS1、SOS2、SOS3、SOS4、SOS5,其中SOS1、SOS2、SOS3三个基因参与介导了细胞内离子平衡的信号传导途径.第8页，共34页，星期日，2025年，2月5日一、基因工程提高植物抗逆性二、植物激素提高植物抗逆性三、活性氧的清除与植物的抗逆性四、稀土与植物的抗逆性第9页，共34页，星期日，2025年，2月5日一、基因工程提高植物抗逆性目的基因的筛选与修饰外源基因导入植物转基因细胞的鉴定第10页，共34页，星期日，2025年，2月5日1、目的基因的筛选与修饰目的基因：遗传物质中与抗性机理有关的基因抗寒基因：sacB基因（枯草芽孢杆菌）抗旱基因：胆碱单加氧酶基因（烟草）耐淹基因：pcdⅠ，pcdⅡ，pcdⅢ（水稻）耐盐基因：羧酸合成酶基因，磷酸合成酶基因（盐地碱蓬）第11页，共34页，星期日，2025年，2月5日目的基因经体外切割、拼接、重组引入受体细胞选用适当的启动子（使目的基因在受体细胞中更好的表达）切去原基因的启动子和内含子将选好的启动子连接到目的基因上第12页，共34页，星期日，2025年，2月5日2、外源基因导入植物外源基因导入植物的原生质体、细胞、组织：叶盘法、聚乙二醇法、微注射法、电穿孔法、超声波法、粒子轰击法、超声波法外源基因直接导入植物体：花粉管通道法、粒子轰击法、浸泡法、注射法第13页，共34页，星期日，2025年，2月5日3、转基因细胞的鉴定为检测外源基因是否已经进入细胞并获得表达，必需对转基因细胞进行鉴定。目前采用报告基因检测法报告基因:检测外源基因导入植物细胞后是否具有功能的一种指示基因，通过检测报告基因的表达，可以了解与其相连的外源基因的表达。第14页，共34页，星期