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植物的基因工程.ppt

来源：花匠小妙招时间：2024-09-02 20:52

第八章植物的基因工程植物育种已成为应用遗传学的一个非常重要的分支。传统的植物育种方法速度慢，且具不确定性。要引入一个或一套所需基因，传统的方法需要两系间的有性杂交，然后进行杂种后代与一亲本间的重复回交，直到植物获得所需性状。重组DNA技术的出现突破了上述限制。植物遗传专家可将所需性状的基因(如抗虫害基因)克隆，并将此类基因引入到有价值的植物品种当中。第一节再生植株一、植物在遗传工程方面的优缺点１、优点（１）、拥有在分子水平上可加以利用的大量植物品种，这些品种携带有遗传上各具特点的突变。（２）、许多植物可自体受精，使其特别适合于遗传操作。当一具有某一突变的植物杂合子自体受精时，谱系中就包含了野生型植株、杂合型植株和含有突变的纯合型植株，这样突变就保留了下来。（３）、植物可产生大量的后代，稀有突变体和重组体就得以保留。（４）、可用可移动因子(transporsable　element)，它们可用作载体或作为插入诱变剂。（５）、可利用植物的再生能力，可由单个细胞再生成一个完整的植株。２、缺点（１）、许多植物是多倍体，因而具有庞大的基因组。（２）、组织培养的植物细胞由于多倍体的原因可能会引起体细胞克隆变异(somaclonal　variation)现象。二、单个细胞可生长成完整植株当植物受到机械损伤时，在损伤处将长出一片软细胞称作愈伤组织(callus)。若将一片幼嫩的愈伤组织取下并放置于含有适当营养成分和植物激素的培养基中培养，细胞将继续生长和分化成为悬浮培养物(悬浮在液体培养基中，含有单个细胞或小细胞团的培养物)。这些细胞取出后置于平板上，将形成新的愈伤组织。有时需要用其他细胞作为保育培养(nurse culture)，相似于用作哺乳类细胞培养中的细胞滋养层。然后愈伤组织会分化出根和茎，最后生长成一个完整的开花植株。三、用叶盘再生植株１、叶盘在含有土壤农癌杆菌的培养基中短暂培养后，叶盘边缘的细胞开始再生，这些细胞就充分暴露在转染剂中(图10—2)。２、将叶盘转移至含有刺激茎枝发育的营养培养基中培养数日。３、携带质粒的细胞通过刺激茎枝发育培养基中的适宜抗生素如卡那霉素加以选择。４、茎枝发育几周后，可移至含刺激根生长的培养基中诱发根的形成。第二节　植物基因转移的途径一、土壤农杆菌法土壤农癌杆菌(Agrobacterium tumefaciens)是一种革兰氏阴性菌，它的质粒转入植物之后导致植物产生冠瘿瘤(crown gall)。这个菌一般只侵染双子叶植物。（一）、土壤农杆菌的Ti质粒引起冠瘿瘤冠瘿瘤是由一些土壤农癌杆菌细菌在感染部位形成的植物肿瘤(图10－3)。（二）、Ti质粒的T-DNA部分转移至植物１、3种成分与Ti质粒肿瘤诱导有关(图10—4)。（1）、T-DNA，它可转移至宿主细胞，是一种可移动因子。（２）、vir基因(virulence的缩写)可产生转移活动蛋白，它对增强植物细胞的转化是必须的。（３）、间接参与转化的基因，它们位于土壤农癌杆菌染色体上，负责将细菌细胞接合于植物上。２、Ｔ－ＤＮＡ整合进植物染色体的机制（１）、土壤农癌杆菌中的vir基因被植物细胞伤口产生的化学物质所开启(图10—4)。（２）、Vir基因的活动，T-DNA因子脱离开质粒DNA。T-DNA两侧是Ｔi质粒序列，各25如长。这些傍侧序列称作边界(border)，它们参与T-DNA序列的切割。使T-DNA以单股链形式脱离。（３）、T-DNA从细菌细胞到植物细胞的转移类似于细菌的接合过程，就像土壤农癌杆菌与植物细胞的交配。（４）、多拷贝T-DNA以单个随机位点整合入植物染色体。（三）、 T-DNA经过改造后作为基因载体一种称作共整合(cointegration)的方法最初用来与土壤农癌杆菌系统中的Ti质粒上的T-DNA一起进行基因转移(图10—5)。 1、把克隆的基因首先插入到含有T-DNA片段、且能够在大肠杆菌中复制的质粒克隆位点上。２、将一中间穿梭质粒引入大肠杆菌细胞，通过在pBR322序列上编码的氨苄青霉素抗性基因选择转化子。３、然后通过大肠杆菌和土壤农癌杆菌的交配特此质粒转移到土壤农癌杆菌细胞内。４、两种质粒上的T-DNA序列发生同源重组，穿梭质粒（中间载体）整合入整合质粒（pＧＶ３８５０）。这一过程使穿梭质粒全部融入T-DNA的左右边界内。没有整合的质粒不会累积，因为它们不含土壤农癌杆菌的复制起点。图11-5 共整合载体克隆外源基因的过程双元载体系统两个分别含有T-DNA和Vir区的相容性突变T i质粒，即微型Ti质粒和辅助Ti质粒。微型Ti质粒是含有T-DNA边界，缺