《转基因植物》PPT课件.ppt

转基因植物,班级：生科0802班 姓名：王亚林 学号：2008114010236,一、概念简介,转基因植物（transgenic plant)是指将外源基因转入到植物的细胞或组织中获得的具有新的遗传形状的植物。转基因技术 是指利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。转基因技术在农业生产、动物饲养和医药研究等诸多领域有着广泛的应用前景。,二、转基因技术的发展,自从1983年第一株转基因烟草获得以来，至今已有120种植物转基因获得成功。1996年全球大面积种植，并不断扩大。,种植国家,先后有30多个国家批准了3000多例田间试验，涉及的植物种类有40多种；2000年有13个国家种植商品化转基因植物；2004年有17个国家种植商品化转基因植物。（2004年）美国（59%），阿根廷（20%），加拿大（6%）中国（5%），欧洲很少2004年3月英国批准大面积种植转基因，但要求非常严格。2005年德国通过法案，严格限制（包括实验室研究）。,转基因作物种类主要为大豆、玉米、棉花和油菜等，以转基因大豆面积最大。,First biotech plant product Flavr Savr tomato,原因现已不推广。我国转基因作物研究与利用概况,我国是世界上第一个商品化种植转基因作物的国家。自行培育的双价转基因烟草的抗病虫性达到60，产量比对照增加15，产值增加20，1992年每亩增收200元，遗憾的是由于市场的原因现已不推广。到1999年我国已批准中试的转基因作物有48项：包括水稻、小麦、玉米、番茄、白菜、番木瓜、甜瓜、花生、棉花、烟草、广藿香等11种作物；主要目标性状是抗虫、抗病、耐盐、抗冻、耐储藏和抗衰老等。已批准环境释放的有49个品种，涉及水稻、玉米、大豆、马铃薯、番茄、甜椒、线辣椒、棉花、杨树、烟草等10种作物。,由中国农科院生物工程中心开发的Bt棉对棉铃虫有显著的抗性。与对照相比减少农药用量80，并减少用工150个/hm2，以上两者可使每公顷节省1500元，Bt转基因棉种深受棉农的欢迎。,三、受体材料的选择,受体是指用于接受外源DNA的转化材料。良好的植物基因转化受体系统应满足如下条件：1、高效稳定的再生能力；2、受体材料要有较高的遗传稳定性；3、外植体来源方便，如胚和其它器官等；4、对筛选剂敏感；5、转化率高。,常用的受体材料：,1.叶盘：从幼嫩新鲜的植物叶片上用打孔器取下直径约5mm的圆形叶片（叶盘）作为外源DNA的转入受体。2.原生质体：无细胞壁易于接受外源基因，同时细胞壁再生后可以再生完整植株。3.悬浮细胞：单个细胞易于操作，性状稳定。4.愈伤组织：属于分生细胞，易于接受外源基因。5.胚状体：它起源于单细胞，嵌合现象不易发生。6.活体：在植株上形成新鲜伤口，接种根癌农杆菌转化载体，得到再生芽。7.胚轴、茎尖、茎段等也可以作为转化受体。,四、植物转基因的基本技术路线,获得目的基因，克隆到载体上扩增受体细胞培养：如植物愈伤组织等目的基因导入受体细胞培养转化细胞筛选、培植、鉴定,制备抗虫转基因植物,分离毒素蛋白基因,将毒素基因插入到Ti质粒中,五、植物转基因方法,1.农杆菌介导法农杆菌的Ti质粒可以作为载体。Ti质粒上有两个重要区域，一个是T-DNA区，这是能够转移并整合进植物受体的区段；另一个是Vir区，它编码实现质粒转移所需的蛋白质。将待转化的外源基因先克隆在大肠杆菌质粒上，然后将此质粒转入不会引起冠瘿瘤的农杆菌(这种菌的Ti质粒已除去了T-DNA)，使外源基因通过同源重组整合在Ti质粒上；然后用带有外源基因的这种农杆菌去转化植物细胞，将外源基因转入植物细胞的基因组。,农杆菌:used extensively for genetic engineering of plants.包含Ti质粒 Tumor inducing plasmid(bacterial plasmid)T-DNA(Transferred-DNA),可以转移进入植物基因组.,Tumor induced by A.tumefaciens,Ti Plasmid,已知农杆菌附着到植物细胞后，只留在细胞间隙中。T-DNA首先在细菌中被加工、剪切、复制，然后转入植物细胞。,T-DNA region,Right border,Left border,auxin,vir genes,ori,Ti质粒的遗传特性及类型,Ti质粒是根癌农杆菌染色体外的遗传物质，为双股共价闭合的环状DNA分子，其分子量为95156106D,约有200kb组成。根据其诱导的植物冠瘿瘤中所合成的冠瘿碱种类不同，Ti质粒可以被分成四种类型：章鱼碱型(octopine)胭脂碱型(nopaline)农杆碱型（agropine）农杆菌素碱型（agrocinopine）或称琥珀碱型(succinamopine）,野生型Ti质粒直接作为植物基因工程载体，存在如下障碍：,Ti质粒分子量过大，一般在160240kb，比pBR322质粒大50倍左右；大型的野生Ti质粒上分布着各种限制酶的多个切点，不能通过体外DNA重组技术直接向野生型Ti质粒导入外源基因；T-DNA区内含有许多编码基因，其中Onc基因的产物干扰宿主植物中内源激素的平衡，转化细胞长成肿瘤，阻碍细胞的分化和植株的再生；Ti质粒不能在大肠杆菌中复制,即使得到重组质粒，也只能在农杆菌中进行扩增；Ti质粒上还存在一些对于T-DNA转移不起任何作用的基因。,2.直接导入法,可以采用物理或化学方法直接将外源目的基因导入植物细胞。物理方法包括基因枪法、电击法、超声法、显微注射法和激光微束法等。化学方法包括PEG法、脂质法等。下面以基因枪法为例来介绍。这是将裸露的DNA直接导入植物细胞，然后将这些细胞在体外培养再生出植株。裸露的DNA的转化效率较低，因而要辅之以高效率的组织培养系统。植物细胞有一层很厚的细胞壁，因此需先去除植物细胞壁，使之成为原生质体，然后用来直接转入外源DNA。当然，也可用机械的方法将DNA直接注入植物细胞而毋须去除细胞壁，这类方法有用显微操纵仪把DNA直接注入植物细胞，也可在金属微粒上蘸涂了外源DNA，把它当作子弹，用“基因枪”轰击植物组织而进入植物细胞。,1.Pericarp sholud be pulled back and the immature embryos(0.5-1.0 mm)are removed,2.The immature embryos are placed on a callus induction medium,high osmotic media prepare calli for transfomation,Transformation is performed by gene gun method,3.原生质体融合,将不同物种的原生质体进行融合，可实现两种基因组的结合。也可将一种细胞的细胞器，如线粒体或叶绿体与另一种细胞融合，此时，是一种细胞的细胞核处于两种细胞来源的细胞质中，这就形成了胞质杂种(cybrid)。,4.花粉管通道法,在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细胞中，并进一步整合到受体细胞的基因中，随受精卵的发育而成为转基因新个体。该方法是由我国学者在20世纪80年代提出的。我国目前推广面积最大的转基因抗虫棉就是采用花粉管通道法培育出来的。,5.病毒感染法,病毒可以感染植物组织，不受双子叶单子叶限制。作为植物转基因载体的病毒包括单链RNA病毒、单链DNA病毒和双连DNA病毒。较为成熟的是花椰菜花斑病毒（CaMV）和番茄金花叶（TGMV）。,六、转基因植物鉴定,报告基因（如：抗生素抗性、抗除草剂、显色或发光报告基因等）,2.分子生物学方法（ELISA、PCR、分子杂交等）,七、基因改良植物,抗除草剂的转基因植物（最早进入田间生产，目前栽培面积最大）如Monsanto的抗除草剂草甘膦大豆；抗虫转基因植物Syngenta的Bt176抗虫玉米；抗病转基因植物（抗病毒、抗真菌、抗细菌）；抗环境胁迫转基因作物（温度、水分、化学物）；植物发育调节基因工程（控制果实成熟，雄性不育，改良植物品质）；医药领域中的转基因植物（利用植物作为生物反应器，生产药用蛋白，食用菌苗等）。,八、转基因植物的安全性问题,环境释放安全性：是指转基因植物可能对生态环境产生的危害，例如转基因植物携带的目的基因和选择标记基因是否可通过天然杂交而产生不可控的杂草问题。食品安全问题：是指转基因植物作为食品对人畜是否安全，长期食用是否会有不利影响，例如过敏反应、毒害、对抗生素产生抗性等。,绿色和平组织将转基因食品妖魔化,通过分析转基因食品对人类和生态环境已产生的或潜在的危害，提醒人们应持谨慎态度，对转基因食品的危害性不能视而不见，但也不能因为存在风险而全面否定转基因食品，应建立科学体系，做好安全评价和风险评估。,THANK YOU!,