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植物抗病基因工程的基本原理与方法ppt课件

来源：花匠小妙招时间：2024-10-08 05:51

1、第六章植物抗病基因工程的基本原理与方法植物抗病基因工程是通过分子生物学技术获得对植物病害病毒细菌真菌线虫等病害具有一定抗性的转基因植株 1983年首例转基因烟草问世 1994年首批转基因作物如延熟西红柿和抗除草剂棉花等获得批准进行商品化生产目前国内外已报道的转基因作物有16种70多个品系自1986年3月以后我国已研究的转基因作物47类涉及的转基因103种正式公布的转基因作物棉花大豆西红柿青椒和矮牵牛目前已经商品化的转基因作物所转入的外源基因主要是抗性基因只有少数是改良作物品种性状的 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 1 2导入植物防卫基因 Broglie 1991 etal 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

2、具有协同拮抗枯萎病菌的效果 M J Carmona 1993 etal 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 1 3导入降解病原物致病因子基因 H Anzai 1989 etal 分离到了抗烟毒素 tabtoxin 的基因ttr 将基因ttr与CaMV35S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 1 4导入其它蛋白基因贾士荣等 1993 和M Hassan 1993 etal 向

3、马铃薯导入cecropin基因后提高了马铃薯对青枯病的抗性 J M Jaynes 1993 etal 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 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 2 1目的基因的分离和鉴定对已知序列进行分子克隆与已知基因紧密连锁基因的分离根据植株或细胞表型变异进行基因分离 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

4、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数不用在目的基因中插入这种片段就能得到有效的表达因此认为它是基因产物功能非必需的但是在实际操作中如果在目的基因适当的位置插入这种序列其表达量可以提高几十到几百倍因此有人推测内含子可能在基因翻译中起增强子的作用加入翻译起始密码子由于植物中mRNA的翻译起始密码子多数也是AUG 因此要在目的基因功能蛋白的编码序列前加上适当的核苷酸序列加入终止密码子植物基因工程中所使用的mRNA翻译终止密码子有UAA UAG UGA三种一

5、般在目的基因功能蛋白的编码序列后直接加上对应的碱基序列实验中通常采用的是Ti质粒中的Nos终止子加入增强序列 2 3目的基因向植物的转化近年来植物的遗传转化技术得到了迅速的发展已建立了多种转化系统如以农杆菌Ti质粒及Ri质粒为载体的转化系统以PEG介导的原生质化学导入法电激法基因枪法花管导入法等等总之植物细胞遗传转化系统可分为两大类以载体为介导的基因转化 vectormediatedgenetransfer 和DNA直接转化 nakedDNAtransfer 2 4转化植物细胞的筛选及转基因植物的鉴定植物外植体经过农杆菌或DNA直接转化后大部分细胞是没有转化的只有极少数是转化的这就需要采用特定的的方式将未转化细胞与转化细胞区分开来淘汰未转化的细胞然后利用植物细胞的全能性在适宜的环境条件下使转化的细胞再生成可育的转基因植株目前转化细胞与非转化细胞的区分及非转化细胞的淘汰常采用抗菌素抗性基因及抗除草剂基因总称筛选标记植物基因工程中常用的筛选标记是npt neomycinphosphotransferase 基因和cat chloramphenicolacetyltr ansferase 基因第七章转基因作物及其外源抗性基因检测技术

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