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第六章 植物基因工程 第一节 植物基因工程的发展现状 第六章 植物基因工程 植物基因工程 植物基因工程是以植物为受体的一种基因操作 即以分子生物学为理论基础，采用基因克隆、遗传转化（根癌农杆菌Ti质粒介导 法、基因枪法、原生质体介导法等），以及细胞、组织培养技术 将外源基因转移并整合到受体植物的基因组中，并使其在后代植株中得以正确表达和稳定遗传， 从而使受体获得新性状的技术体系。 转基因植物的理论前景和意义 通过将目的基因导入农作物、园艺作物中，改变它们的遗传特性， 使植物免受病虫的危害， 或获得抗除草剂的特性， 或改变种子中淀粉、蛋白质的含量和组成、 或改变花的形状和颜色， 或改变植物的育性和不亲合性以及改变植物的抗逆性等 转鱼抗寒蛋白基因的番茄 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 英国研究人员最近称，新开发的紫色转基因番茄中含有在深色浆果中常见的营养成分，并证明可以防止老鼠体内的癌细胞蔓延。 此项研究的重点是花青素，这种抗氧化剂存在于黑莓和黑醋栗等浆果中，被认为具有降低癌症、心脏病和某些神经系统疾病风险的作用。 这种蓝玫瑰是转基因玫瑰，被植入三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。 蓝玫瑰由日本三得利公司澳大利亚分支机构研究培育。完成蓝玫瑰在自然环境中的生长实验和研究后，三得利公司计划明年秋季把蓝玫瑰推向市场，预计市场规模可达数百亿日元。 向小麦插入一种来自烟曲霉（Aspergillus fumigatus）的肌醇六磷酸酶基因，这种小麦的肌醇六磷酸酶最高可以在89摄氏度的时候保持稳定。 这种名为肌醇六磷酸酶（phytase，亦称植酸酶）的酶可以帮助人体吸收锌和铁元素。 将细菌基因dhlA和dhlB插入转基因烟草的基因组中，清除受污染土壤和地下水的卤化有机污染物。 转基因植物可作为一种生物反应器 生产药用蛋白和植物次生代谢产物，或生产某些有机化合物。 转基因植物为人们研究某一基因功能及其再生长发育中的作用提供了强有力的工具。 第二节 植物基因工程方法 第六章 植物基因工程 一 原生质体介导法 概念： 以原生质体为受体，借助于特定的化学或物理手段将外源ＤＮＡ直接导入植物细胞的方法。 主要方法: 1) PEG介导的基因转化 2) 脂质体（liposome)介导的基因转化 3) 电激法 4) 激光导入法 5) 显微注射法 1 PEG介导的基因转化 原理： 利用化学试剂，如聚乙二醇（PEG）聚烯醇(细胞促融剂)等，诱导原生质体摄取外源DNA分子， 进入原生质体的外源DNA分子就有可能通过某种机制整合到基因组中，完成遗传转化过程。 案例：转基因烟草 2 脂质体介导基因转化 原理： 利用脂类化学物质包裹外源DNA成球体，通过植物原生质体的吞噬或融合作用把包含外源DNA的脂质体转入受体细胞。 特点： 转化率高 操作繁琐 技术性高 3 电激法介导基因转化 原理： 利用高压电脉冲作用，在原生质体膜上“电激穿孔“，形成可逆的瞬间通道,从而促进 外源DNA进入原生质体。 特点： 转化率高；操作简便 ；容易造成原生质体损伤。 ４显微注射介导的基因转化 原理： 利用显微注射仪将外源DNA直接注入受体的细胞质或细胞核，从而实现外源基因的转移。 优点： 方法简单、转化率高； 纯物理方法，适用于各种植物和材料，无局限性； 对受体细胞无毒害，有利于转化细胞生长发育； 培养过程无需特殊选择系统。 ５激光微束介导的基因转化 原理： 将激光引入光学显微镜聚焦成微米级的微束照射培养细胞，在细胞膜上形成能自我愈合的小孔，使加入细胞培养基里的外源DNA流入细胞，实现基因的转移。 优点： 操作简便；工作效率高；无宿主限制，适应于各种动植物； 对受体细胞生命活动影响小； 受体的类型广泛；用于细胞器的基因转化 二 基因枪法（微弹轰击法） 工作原理： 将外源DNA包被在微小的金粒或钨粒表面，然后在高压的作用下将微粒高速射入受体细胞或组织，微粒上的外源DNA进入细胞后，整合到植物染色体上并得到表达，从而实现外源基因的转化。 动力类型： 火药爆炸力；高压气体；高压放电 操作步骤 （1）制备DNA微弹； （2）准备靶外植体材料； （3） DNA微弹轰击； （4） 培养轰击后的外植体． 转化率影响因素 金属微粒 金粉颗粒较钨粒性质优良,但是价格昂贵. DNA沉淀辅助剂 这些化合物对DNA在微粒上的黏附有重要作用,但对植物受体细胞也产生一定的伤害. DNA纯度及浓度 微弹速度 植物材料内在因素 三、根癌杆菌介导法 根癌农杆菌广泛亲染双子叶植物和裸子植物。 根据根癌农杆菌诱导植物形成的根瘤中冠瘿碱的不同可将根癌