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植物抗病基因工程的基本原理与方法

来源：花匠小妙招时间：2024-10-08 05:50

1 植物抗病基因工程策略1.1 导入植物抗病相关基因和病原菌致病相关基因在植物抗性基因的利用方面 ◆ 根据已有的R基因结构特征，设计新的R基因。 ◆ 异源表达R基因。 ◆ 向同一株植物中导入多个R基因。在病原菌无毒基因的利用方面 ◇ 转病原菌无毒基因。 ◇ 将病原菌无毒基因和相应的R基因一起导入植物。 ◇ 导入与植物抗病信号有关的基因。第1页/共15页第一页，共16页。 1.2 导入植物防卫基因 ◆ Broglie(1991),et al. 在克隆菜豆几丁质基因的基础上将CH5B基因修饰改造，通过Ti质粒转化烟草，获得几丁质酶高效表达的转基因植株，具有协同拮抗枯萎病菌的效果。 ◆，将来源于大麦基因组克隆的硫素基因和来源于小麦cDNA克隆的硫素基因转化到烟草中，获得了对P.s.pv.tabaci具有较高抗性的植株。 ◆ 美国孟山都（Monsanto）公司将真菌编码葡萄糖氧化酶基因导入马铃薯中，获得了对Ecc引起的细菌性软腐病具有良好抗性的植株。第2页/共15页第二页，共16页。 1.3 导入降解病原物致病因子基因 ◆ H. Anzai(1989),et al.分离到了抗烟毒素（tabtoxin）的基因ttr，将基因ttr与CaMV 35S启动子融合成嵌合基因，通过农杆菌介导的转化法转入烟草，获得ttr高表达量的转基因植株，对烟毒素和病原菌的侵染均表现出良好的抗性。 ◆ 菜豆毒素（phaseolotoxin）是一种非寄主专化性毒素，产菜豆毒素的P.s.pv.phaseolicola菌株通过argK基因合成一种不被菜豆毒素抑制的OCTaseR酶，从而对该毒素不敏感。将argK基因导入烟草和菜豆，获得的转基因烟草和菜豆对P.s.pv.phaseolicola有较高的抗性。第3页/共15页第三页，共16页。 1.4 导入其它蛋白基因 ◆ 贾士荣,等(1993)和M.Hassan (1993),et al.向马铃薯导入cecropin基因后提高了马铃薯对青枯病的抗性。 ◆将cecropinB基因导入烟草后获得的转基因植株，提高了其对R.solanacearum引起病害的抗性。 ◆ 黄大年,等(1997)将cecropinB和cecropinD基因导入水稻幼胚，获得的转基因水稻植株可明显地提高对水稻白叶枯病的抗性，同时也获得了高抗水稻条斑病和水稻白叶枯病的高抗品系。第4页/共15页第四页，共16页。 2 植物抗病基因工程的技术环节 ◆ 至今已分离的供植物基因工程应用的目的基因有100多个，其中研究得比较多的是抗病毒、细菌和真菌的基因，能杀死害虫或使害虫拒食的基因，能抵抗各种除草剂的基因，能抗逆境如干旱、高寒、高温盐碱等的基因，能提高植物体中蛋白质含量或蛋白质品质的基因等等。这些基因中有些是来自植物本身，有些来自微生物，还有少数是人工合成的。第5页/共15页第五页，共16页。 2.1 目的基因的分离和鉴定 ◆ 对已知序列进行分子克隆 ◆ 从蛋白质到基因序列 PCR扩增构建cDNA文库构建基因组文库 ◆ 与已知基因紧密连锁基因的分离第6页/共15页第六页，共16页。 ◆ 根据植株或细胞表型变异进行基因分离转座子标签法图位克隆法基因挽救技术基因组相减法cDNA差式显示转座子导入细胞目的形状突变株构建核DNA文库用转座子序列作探针进行杂交分析转座子两侧序列并以此作探针野生型细胞核DNA构建核DNA 文库完整的目的性状基因转座子标签法流程图第7页/共15页第七页，共16页。 2.2 表达载体的构建 ◆ 目的基因分离后，往往需要经过修饰才能应用于植物基因工程。构建植物表达载体就是在目的基因的5’端加上启动子，在基因的3’端加上中止子，以便使外源基因能在植物中有效地表达，充分发挥其功能。加入启动子区目前植物基因工程中外源基因常选用的启动子主要有3类：第一类是从Ti质粒的T-DNA序列上分离的启动区。具有真核生物转基因起始所需的TATA盒和CAT盒；第二类是CaMV的35S和19S启动子；第三类是从植物本身分离出来的启动子。第8页/共15页第八页，共16页。加入转录的加尾序列真核生物为保证一个结构基因表达完全末端需要有一个加尾序列。其功能一方面保证转录的终止；另一方面保证形成有活性的mRNA链。植物基因工程中常用的加尾序列是AATAAA。插入内含子内含子是真核生物基因组结构的特点之一。在基因工程中，多