植物凝集素基因抗虫原理
植物凝集素基因抗虫原理
植物凝集素基因是一种能够抵御害虫的天然基因，它存在于许多
植物的基因组中。这种基因的主要作用是产生植物凝集素，这是一种
能够凝集蛋白质的分子，可以抑制害虫的进食和生长。
当害虫食用含有植物凝集素基因的植物时，植物凝集素会与害虫
的消化系统中的酶结合，形成凝集物，导致害虫无法摄取足够的养分，从而影响其生长，甚至导致死亡。
植物凝集素基因的抗虫原理是：当害虫摄入基因组中的植物凝集
素时，这种凝集素会与其消化道中的酶结合，形成凝集物，减少了害
虫的养分吸收，阻碍了其生长和繁殖，从而有效地抵御了害虫的侵害。
因此，植物凝集素基因是一种非常重要的植物自身保护机制，其
抗虫原理为我们制定更有效的农药和控制害虫的策略提供了重要的理
论基础。
转基因抗虫棉
转基因抗虫棉的研究进展 摘要：综述了转基因抗虫棉的研究进展，包括抗虫基因的研究、载体构建技术的研究、转化技术的研究及存在的问题等，并展望了转基因抗虫棉未来发展前景。关键词：转基因抗虫棉花研究进展 引言 棉花生长周期长、虫害多，造成的损失非常严重。据统计，在转基因抗虫棉商品化之前，全球每年用于防治棉花虫害的费用高达20亿美元，约占所有农作物防虫费用的四分之一。[1]传统的化学农药防治棉铃虫不仅费用高，且已引发了棉虫的抗药性，同时化学杀虫剂的过量使用也带来了环境污染的问题，而转基因植物所产生的杀虫蛋白主要是通过抑制害虫消化等生理功能而达到抗虫的目的。与施药防治棉田害虫相比，转基因技术具有较多优势：不会在土壤和地下水中造成残留；不会被雨水冲刷流失；对非靶标生物无毒性；保护作用无盲区；减少农药及用工投入[2]等。雪花凝集素（Gulanthus nivalis agglutinin gene，GNA）是第一个转入重要作物、并对刺吸式口器害虫有抗性的基因，转GNA的水稻可降低害虫的存活率，阻止害虫的发育[3]。另外烟草阴离子过氧化物酶[4]、昆虫几丁质酶基因[5]也被用于抗虫基因工程的研究。迄今为止在棉花抗虫基因工程研究领域，最成功的例子是苏云金芽孢杆菌Bt杀虫基因的应用，其次是蛋白酶抑制剂基因。另外，凝集素、α-淀粉酶抑制剂、胆固醇氧化酶等转基因抗虫植物的研究也取得了进展，所以利用基因工程技术培育转基因抗虫棉受到了各国的高度重视。自1996年商品化种植转基因作物开始，全球转基因植物的种植面积已由1996年的170万hm2猛增到2008年的1.25亿hm2，增长了73倍，2008年全球市场价值已达75亿美元，约占全球商业种子市场的22%，其市场价值优势明显，转基因产业得到了蓬勃发展，尤其在发展中国家。印度Bt棉2002年引入，连年种植面积快速增加，至2008年达760万hm2，产量翻番，曾经是全球棉花产量很低的国家，现已成为棉花出口国。转基因棉回报率高，生产成本低，市场需求大，到2005年我国通过国家审定的转基因抗虫棉品种已增至26个[6]，到2007年我国转基因抗虫棉种植面积已达380万hm2，占全国棉花种植面积的69%。农业生物技术应用国际服务组织（ISAAA）发布的报告显示，2007年转基因作物种植面积增加了12%，达到了1.143亿hm2，成为过去五年来种植面积增加第二快的一年。[7] 2008年至2010年，我国新型转基因抗虫棉培育和产业化全面推进，新培育36个抗虫棉品种，累计推广1.67亿亩，实现效益160亿元，国产抗虫棉市场份额达到93%，有效控制了棉铃虫危害，彻底打破了国外抗虫棉的垄断地位。这是我国转基因生物新品种培育重大专项取得的成就之一。我国转基因技术研究与应用取得了显著成效：获得一批具有重要应用价值和自主知识产权的基因，培育一批抗病虫、抗逆、优质、高产、高效的重大转基因生物新品种，为我国农业可持续发展提供强有力的科技支撑。 然而，随着转基因抗虫棉在世界范围的发展，也不断涌现出一些问题，如棉花质量问题，抗虫性持久问题，对生态环境安全问题等，本文综述了转基因抗虫棉的研究进展，包括抗虫基因的研究、载体构建技术的研究、转化技术的研究及存在的问题等，并展望了转基因抗虫棉未来发展前景。 1.几种抗虫基因的介绍 1.1 Bt基因 Bt基因是苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）的简称，它是一种革兰氏阳性菌，在地球上分布十分广泛。Bt基因是抗虫棉中研究最多、进展最快、应用最广泛的一类基因，它对鳞翅目昆虫有专一杀伤作用。大部分Bt杀虫蛋白具有杀虫专
高中生物 专题一 基因工程 1.3 基因工程的应用课时作业 新人教版选修3
1.3 基因工程的应用 目标导航 1.举例说出植物基因工程取得的成果。2. 关注动物基因工程的应用前景。3.了解基因工程药物和基因治疗。 一、植物基因工程成果(阅读P17－19) 1．抗虫转基因植物与抗病转基因植物 项目抗虫转基因植物抗病转基因植物 方法从某些生物中分离出具有杀虫 活性的基因，将其导入作物中 将抗病基因导入植物中 基因种类Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂 基因、淀粉酶抑制剂基因、植 物凝集素基因等 ①抗病毒基因：病毒外壳蛋 白基因和病毒的复制酶基 因②抗真菌基因：几丁质酶 基因和抗毒素合成基因 成果转基因抗虫棉、转基因抗虫水 稻等 抗烟草花叶病毒的转基因 烟草和抗病毒的转基因小 麦、甜椒、番茄等 意义减少了化学农药的使用，降低了生产成本，减少了环境污染， 降低了对人体健康的损害 (1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因，提高农作物抗盐碱和抗干旱能力；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。 (2)成果：抗盐抗旱烟草、耐寒番茄、抗除草剂玉米等。 3．转基因改良植物品质 (1)优良基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有关的基因。 (2)成果：富含赖氨酸的转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。 二、动物基因工程的前景(阅读P20－21) 项目 应用 基因来源成果
提高动物的生长速度外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼 改善畜产品的品质肠乳糖酶基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖 含量大大减低 转基因动物生产药物药用蛋白基因＋乳腺蛋白基 因的启动子 乳腺生物反应器 转基因动物作器官移植的供 体抑制或除去抗原决定基因 利用克隆技术培育没有免疫 排斥反应的猪器官21－24 1．基因工程药物 (1)概念：基因工程药物是指利用转基因的工程菌生产的药物。 (2)原理：通过基因工程技术，使外源基因在工程菌细胞内高效表达。 (3)成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 (4)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。 2．基因治疗 (1)概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 (2)成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞。 (3)途径：分为体内基因治疗和体外基因治疗。 (4)现状：处于初期的临床实验阶段。 判断正误： (1)植物基因工程主要用于提高农作物产量。( ) (2)转基因作物减少了化学农药的使用，降低了生产成本，减少了环境污染，但增加了对人体健康的损害。( ) (3)利用小型猪来解决人类移植器官短缺问题，首先要解决免疫排斥难题。( ) (4)利用动物乳腺生物反应器技术时，受体细胞应为受精卵或体细胞。( ) (5)乳腺生物反应器，需将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起。( ) (6)用基因工程方法，转入外源基因的菌类细胞株系一般称为工程菌。( ) (7)基因治疗包括体外基因治疗和体内基因治疗。( ) (8)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。( ) 答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)√(8)×
植物凝集素的研究进展
植物凝集素的研究进展作者：韩红艳，杜俊杰 来源：《果树资源学报》2022年第06期
摘要：凝集素（lectin）是一类普遍存在的蛋白质，能与特定的碳水化合物可逆结合，从而作为糖编码的阅读器。概述了植物凝集素的研究起源与分类，结合课题组对欧李凝集素的研究，阐述了凝集素的基本属性及功能，介绍了几种典型植物凝集素的生物学功能与应用，并在此基础上对植物凝集素在医学和农业领域的研究前景进行了展望。 关键词：植物凝集素；糖结合特异性；生物学功能 文章编号：2096-8108（2022）06-0001-06中图分类号：S432.23文献标识码：A Research Progress of Plant Lectins HAN Hongyan1，DU Junjie2* （1.Jinzhong University，Yuci 030019，China；2.Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China） Abstract：Lectins are ubiquitous proteins that bind reversibly to specific carbohydrates，thereby acting as sugar-encoded readers. In this paper， the research origin and classification of plant lectins were summarized， and the basic properties and functions of lectins were described based on the research of Cerasus humilis lectin in our group， and the biological functions and applications of several typical plant lectins were introduced. On this basis， the research prospects of plant lectins in the fields of medicine and agriculture were prospected. Keywords：plant lectin; carbohydrate-binding specificity; biological function 凝集素的本質是至少含有一个无催化活性域的蛋白或糖蛋白，能与特殊的单糖或寡聚糖结合，具有无酶活性或免疫活性，广泛存在于从病毒到哺乳动物的各生物体中。研究发现在植物
植物抗虫生理研究
植物抗虫生理研究进展 0 引言 化学防治是目前中国农作物种植生产中用来防治虫害的主要方式之一，但化学农药对植物本身以及环境的污染和伤害较大，不利于农业生产的可持续发展，同时还会增加害虫的抗药性使其药效减弱而达不到预期防治效果。而且当前仅靠生物防治中自然天敌的捕食以及病原微生物的作用等方法还不能及时有效且彻底的防控害虫，达不到理想的防治目的[1] 。因此，利用传统育种方式选育抗虫品种以及依托先进生物技术来培育转基因抗虫品种等是防治害虫的重要举措。对于抗虫品种的选育，首先需掌握昆虫侵害后植物体内抗虫物质、基因的响应机制，进而明确植物对害虫取食行为、生长繁殖、寄生的生理生化响应。近年来，关于植物抗虫生理的研究主要集中在以下几方面：（1）营养物质。已有研究表明某些营养物质与植物抗虫性间存在的关系，但从研究结果来看不同种类的植物与害虫相互作用后营养物质的变化也表现不同[2] 。 （2）次生代谢物。植物的次生代谢物质种类多样、结构复杂，面对虫害时拥有驱避、引诱、毒杀、拒食等防御作用[3] 。 （3）防御酶。植物受虫害胁迫后可产生一系列的防御反应，而防御酶则在这些防御反应里起重要作用[4] 。 （4）植物激素。受虫害时植物可通过调控体内植物激素信号途径引起次生代谢物和保护酶等物质含量发生改变，进而提高植物防御功能[5] 。 以上研究都已取得重要成果，但在各方面间的联系以及相互影响作用上目前报道的较少。本文对植物抗虫生理的主要几个方面以及昆虫应对植物防御反应的表现进行了综述，分析了当前该领域还存在的问题并对今后的研究方向和趋势进行了展望。旨在为研究植物与昆虫间的相互作用，培育作物抗虫品种，构建稳定、持续的植物防控虫害理论体系提供理论参考。 1 植物营养物质与抗虫性 植食性昆虫的生长发育、繁殖和寄主植物体内营养物质密切相关。若昆虫
浅谈转基因技术在农作物抗虫研究上的应用
·生物技术在农业上的应用论文· 题目：浅谈转基因技术在农作物抗虫研究上的应用论文提纲 一、国内外的研究进展 1.1国外的研究情况 1.2我国的研究现状 二、转基因技术在农作物抗虫研究上的应用 2.1.苏云金杆菌毒蛋白基因 2.1.1概述 2.1.2机理及应用 2.2植物凝集素基因 2.2.1概述 2.2.2机理及应用 2.3蛋白酶抑制剂基因 2.3.1概述 2.3.2机理及应用 三、结论与展望 3.1结论 3.2展望
浅谈转基因技术在农作物抗虫研究上的应用 【摘要】随着转基因植物商品化进程的不断加深，转基因植物的发展前景也越来越来起人们的关注，本文笔者于植物抗虫基因工程在国内外的进展情况的基础上，就转基因技术在农作物抗虫研究上的应用进行探讨研究。 【关键词】转基因技术抗虫机理基因 虫害严重影响农业生产，影响作物的产量和品质，制约农业经济的稳定发展。长期以来人们普遍采用化学杀虫剂来控制害虫，但随着时间的推移尤其是化学农药的大量、不合理的使用，带来了如农药残留、害虫产生抗药性、杀灭天敌等自然生态平衡被破坏、环境污染的严重问题。利用植物抗虫基冈工程培育的抗虫作物，可以避免害虫危害，还具有成本低、保护全、特异性强等优点，从而倍受关注，成为当前农业生物工程研究的一个热点。植物抗虫基因工程是植物基因工程中最为重要的研究内容之一。自从l987年比利时植物遗传所的Vaeck等AYI首先报道了外源抗虫基阁转入炯草，随后Barton等和美国孟山都公司的Fishhoff等人也都报道了他们获得抗虫转基因烟草和番茄植株的研究，由此开创了植物抗虫育种的新领域。目前已有多种植物抗虫基因在烟草、水稻、玉米、棉花、马铃薯等多种作物上获得了转基因抗虫植株，有的已申请到田间释放和商品化生产。本文笔者于植物抗虫基因工程在国内外的进展情况的基础上，就转基因技术在农作物抗虫研究上的应用进行探讨研究。 一、国内外的研究进展 1.1国外的研究情况 1987年比利时科学家首次成功地将Bt毒蛋白基因导人烟草以来，转基因抗虫植物的研究日新月异、硕果累累。迄今为止，得到的抗虫转基因植物种类已达25种以上，有的已进入商品化生产[1]。根据它们的来源，已克隆得到的抗虫基因可分为三类：第一类是从细菌中分离出来的抗虫基因，主要是苏云金杆菌杀虫结晶蛋白(Bt)基因；第二类是从植物组织中分离出的抗虫基因，主要为蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、外源凝集素基因(Lec)等，应用最广泛的是豇豆胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI)；第三类是从动物体内分离的毒素基因，主要有蝎毒素基因和蜘蛛毒素基因等[2]。 1.2我国的研究现状 在报道了首例有关转Bt基因烟草和番茄的研究后，Bt基因被相继转入到棉花、水稻、玉米、苹果和核桃等作物中，目前已经有6O多种Bt基因被报道。美国用农杆菌介导法将Bt基因导入壳籽棉，育成世界上首例抗虫棉，棉铃虫为害率下
植物抗逆性
植物抗逆性 姓名：班级：学号： 摘要：随着现代生物技术和基因工程的发展，人们对植物抗性的研究逐渐转入基因层面，现在已能够将多种抗植物病虫害的基因转入目的植物中，但日益引起关注的生物安全性问题也是不容忽视的。在这种情况下，发掘植物自身抗性资源便显得越来越重要。 关键词：植物；抗逆性；基因 根据达尔文“适者生存”的进化规律。凡是地球上现存的植物都是长期自然选择的结果，不同环境条件下生长的植物有利性状被保留下来，并不断加强，不利性状不断被淘汰，就会形成对某些环境胁迫因子的抵御能力，表现为抗逆性。如植物的抗虫性，抗旱性等。 一．植物抗逆性的利用 1. 植物抗逆性与农业生产 早在中国的古代，农耕工作者们就开始认识和利用植物的优良的抗逆性。《齐民要术》中记载要把作物的抗旱性，抗涝性和抗虫性等作为评价和选择种子品种优劣的标准。并对八十六种物粟的抗逆性特点进行了明确的指出。成为我国传统农业在品种选育上的一个重要标准。 时至今日，研究和利用植物的抗逆性意义更是重大之至。化肥、杀虫剂等大量化学试剂的使用，造成了环境的污染破坏，人们利用生物工程技术选择性利用植物自身的抗虫品种而得到优质高产的品系。减少或杜绝了杀虫剂的使用，降低了生产成本和减少了环境污染，对虫害获得持久的仿效，而且不需要入则的技术即可达到防治目的。这是抗性研究而以长期坚持并取得实质性进展的关键所在。如利用植物的次生性物质在植物抗性中起着非常重要的作用，可作为毒素而直接作用于昆虫，如生氰糖苷，作为阻食剂会影响昆虫对食物的利用；又如酚类物质能阻碍昆虫的消化；作为生长调节剂能影响昆虫的变态发育。通过转基因技术，将编码这些抗性的特异基因进行克隆转移到其它植物细胞中，转录出相应的蛋白产物。起到抗性的作用。 2.植物抗逆性与环境 在对佛山市不同污染点30种绿化植物的叶面积、FV/Fm、叶片细胞膜渗漏率及光和色素含量相对清洁对照点华南植物园的差异。结果显示，大气污染条件下，绿化植物叶片的生长收到限制。PSII最大光化学效率下降，光合色素发生降解，细胞膜受到伤害。实验证明，根据不同植物在同种污染物作用下的伤害阙值不同，可以确定不同物种对此污染物的抗性等级。由于测定大量植株多项指标的伤害阙值不可行，因此可根据污染点与对照点相对值的大小判断植物抗性。实验数据表明，同一住屋不同生理指标对环境污染的响应不相同，从而，得到的抗性等级不同，本实验中只有少数生理指标反映出相同的抗性等级。大气状况使FV/Fm等七个分析参数产生极显著差异，说明，大气污染直接影响这7个生理指标，子评价大气污染状
抗虫基因的结构、功能和应用
抗虫基因的结构、功能和应用 摘要：人类和昆虫自古就开始为了绿色植物争斗，而当人类发现了抗虫基因，人类就占据了上风，本文主要介绍了抗虫基因的几个种类，及其中一些的结构功能，了解抗虫基因的应用。 关键词：抗虫基因；BT基因；结构；功能；应用 昆虫有100多万种，在地球上有4亿年历史了，因为抵抗逆境的能力强，所以一直繁衍到现在；又因为繁殖能力强，所以即便遭到毁灭性杀伤，残余势力很快就会恢复原来的种群。以野生植物为食的昆虫有几十万种，它们主要受环境抑制；以栽培植物为食的昆虫有几万种，它们主要受人类抑制。与人类争食，要么你死，要么我活。人类与昆虫的战争，始于亘古，延至未来，永远不会停息，小战争司空见惯，大战争骇人听闻。还记得民国三十一年（1942年）河南的蝗灾吗？吃光了一切绿色植物；还记得唐玄宗的宰相姚崇吗？破除迷信，力主灭蝗，虫口夺粮，传颂千年，可是依然歉收。只有在化学农药出现以后，人类才取得胜利。可是，胜利是短暂的。一种新农药用不了几年，昆虫就会产生抗药性。于是，再研制新农药，过不了几年，昆虫又产生抗药性。如此恶性循环，环境污染越来越重。而且，新农药也不是那么容易研制的，其研制难度不亚于人类吃的药。美国科技水平最高，研制一种新农药约需10年，花费约需10亿美元。幸亏分子遗传学发展到了转基因水平，农药的污染才得以大大减轻。然而，昆虫对转基因抗虫作物也会产生抗性。如果抗虫基因只有一种，人类算是没辙了。所幸的是，科学家们已经发现了多种抗虫基因。 1.抗虫基因 1.1 BT基因 BT基因即是苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis，简称Bt)基因，因其杀虫效果好、安全、高效等优点而成为应用最为广泛的杀虫微生物。Bt与其它芽胞杆菌相比，一个显著特点就是不仅能够形成芽胞，同时还能产生由杀虫蛋白组成的晶体。苏云金芽胞杆菌可以分泌一种毒蛋白，对鳞翅目鞘翅目昆虫（比如小菜蛾）有很强的杀伤作用。人类很早就研究利用BT菌来杀灭害虫，总共有100多年历史。随着分子生物学技术的发展和基因克隆、DNA操作等技术出现，人类开始从BT 菌中克隆其毒蛋白基因到工程菌中，制作生物农药。不过随着广泛的应用，害虫也大量出现抗药性。
植物凝集素抗虫性研究
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/c719095592.html, 植物凝集素抗虫性研究 作者：马琛徐涛 来源：《现代园艺·综合版》2017年第03期 摘要：在复杂的有机化合物活性蛋白中，植物凝聚素是较为高特异性的糖结合活性蛋白之一，其蛋白质通过氨基酸的相互作用形成的肽链，具有单糖和寡糖特性的结构功能。植物凝聚素存在于植物和微生物之间，能够防御原茵对植物的侵害，广泛应用于各大行业中，尤其是农业和医学业。本文主要根据植物凝集素的定义与来源背景，通过对其分类、结构、功能、抗虫机制、弊端等进一步分析，并提出植物凝聚素在抗虫方面的应用前景。 关键词：植物凝集素；糖结合特异性；抗虫性；应用前景 1植物凝集素的定义与发现 凝集素是一类广泛分布于动物、植物和微生物中的非免疫来源的糖结合蛋白，其结构中至少含有一个非催化结构域能可逆地结合特异性糖类或糖蛋白、糖脂表面糖基，而不改变糖类的结构。19世纪末，Still-mark在蓖麻（Ricinus communis L.）籽的研究中，发现了这类能够起到吸聚人体或其他动物红细胞作用的因子，这是人类最早发现植物凝集素的存在。随后各种植物凝集素被分离纯化出来，而对凝集素的研究也在不断深入。 2植物凝集素糖结合特异性 植物凝集素区别于其他植物蛋白的标志是具有特异性糖结合活性，其结构中至少含有一个非催化结构域，以确保其能选择性识别并与可逆结合特定的游离单糖或糖蛋白、糖脂中的糖基。在生物体中，糖蛋白一般起信号传递或转换作用，凝集素作为一类糖结合蛋白，具有凭借特异性识别并结合糖链末端的糖基团，并引发下游一系列生化信号级联反应的作用和功能。凝集素的很多生物学方面的作用都和其特异性的糖结合能力有着较大的关系。研究表明，凝集素的糖结合能力在凝集素进入靶位，与受体结合进而产生各种生物学效应的这一整套过程中起着举足轻重的作用。而凝集素和糖的结合是由凝集素分子中糖结合结构域决定的，与凝集素分子中共价结合的糖类无关。糖结合结构域的形状、大小、配体糖的结构和糖决定簇在糖链中所处的位置等因素都会对凝集素与糖分子的结合产生某种程度的影响。由于糖结合结构域的保守性，植物凝集素通常只会同一种单糖或寡聚糖结合，对配体糖分子中各个碳原子上的羟基、结合糖链上糖分子的位置以及糖苷链的类型都有专一性。凝集素糖的这种专一性可以利用糖抑制实验进行检验。 3植物抗虫凝集素的抗虫性机制 一般情况下，对鞘翅目、双翅目以及同翅目等昆虫而言，植物凝集素有着巨毒。除此之外，在植食性昆虫的消化道表皮膜表面有着很多的糖蛋白，不仅如此，它上面还有很多的凝集
转基因技术在农业生产上的用处,转基因技术的原理
转基因技术在农业生产上的用处，转基因技术的原理 转基因技术在农业生产上鹅应用主要包括抗虫转基因植物、抗病转基因植物、抗除草剂转基因植物、抗非生物逆境转基因植物、品质改良转基因植物以及其他转基因植物，采用的转基因技术主要包括农杆菌介导法、电激穿孔法、聚乙二醇介导法、基因枪法、花粉管通道法等。转基因技术原理：将目标基因经过人工分离、重组，然后导入、整合到生物体基因组中，改善生物原有性状或赋予新的优良性状。 一、转基因技术在农业生产上的用处 1、具体应用 （1）抗虫转基因植物 ①在植物中转入抗虫基因，让植物自身便能对害虫产生免疫，从而减轻害虫对植物的危害，同时减少杀虫剂的使用，比如转基因棉花。 ②目前常用的抗虫基因主要有植物凝集素基因、淀粉酶抑制剂基因、Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因等。 （2）抗病转基因植物
①抗病转基因植物和抗虫转基因植物类似，主要是通过在植物中转入抗病基因，避免植物遭受对应病害的侵害，减少除草剂的使用。 ②目前培育出的抗病转基因植物主要有抗病毒番木瓜，抗纹枯病、稻瘟病水稻，葡萄孢菌抗性烟草，抗炭疽病、白粉病和角斑病草莓，抗麻风病、柑橘溃疡病和青果病柑橘等。 ③目前常用的抗病基因主要有植物病毒的外壳蛋白基因、核糖体失活蛋白基因、病毒复制酶基因、干扰素基因以及拟南芥RPS2基因和番茄PTO基因等非植物起源的杀菌肽基因。 （3）抗除草剂转基因植物 ①在植物中转入抗除草剂的基因，避免植物因喷洒除草剂而产生药害。 ②常见的抗除草剂转基因植物有抗草甘磷的大豆、玉米、棉花、油菜、向日葵、甜菜、水稻，抗咪唑啉酮的玉米、油菜、甜菜、水稻，抗磺酰腺类的大豆、棉花，抗溴苯腈的棉花、烟草等。而我国已获得的抗除草剂转基因作物有抗Basta水稻、小麦、烟草、油菜、芝麻，抗阿特拉津大豆，抗溴苯腈油菜、小麦以及抗草甘磷小麦等。 ③常用的抗除草剂基因主要有抗草甘磷的AROA基因、抗溴苯腈的BXN基因、抗绿磺隆的CSRL基因、抗PPT除草剂的BAR基因、降解2，4-D的TFDA基因等。 （4）抗非生物逆境转基因植物 ①抗非生物逆境转基因植物研究主要集中于抗旱、耐盐碱、抗高温、耐低温转基因植物上。
植物凝集素凝集原理
植物凝集素凝集原理 一、识别机制 植物凝集素（lectin）是一类具有特异糖结合活性的蛋白质。它们能够识别并特异性地结合糖蛋白或糖脂中的糖链，通常是通过与糖的特定结构域相互作用。这种识别机制主要依赖于凝集素分子中的特定氨基酸序列，这些序列能够与特定的糖结构形成互补。这种互补性使得凝集素能够精确地识别并结合细胞表面的糖链，从而在细胞间或细胞与外界物质间形成特定的相互作用。 二、共价交联 植物凝集素在识别并结合糖链后，可以通过共价交联的方式将细胞或细胞器连接在一起。这种交联作用可以发生在细胞表面、细胞内部或细胞间的连接处。共价交联的形成是由于凝集素能够与糖链上的特定化学基团发生反应，从而形成不可逆的化学键。这种交联作用在植物的生长发育和生理过程中具有重要的作用，如参与细胞的粘附、形态发生和组织分化等。 三、诱导细胞反应 植物凝集素在与细胞表面的糖链结合后，可以诱导一系列的细胞反应。这些反应可以是生理性的，也可以是病理性的。例如，某些植物凝集素可以诱导细胞凋亡，而另一些则可以促进细胞的生长和分裂。这些反应的发生通常是基于凝集素对细胞表面糖链的识别和交联作用，并通过信号转导途径介导的。了解这些反应有助于我们深入探究植物的生长和发育机制，并为未来的生物技术应用提供理论基础。
四、生物防御 植物凝集素在生物防御方面也起着重要的作用。许多植物中的凝集素具有抗菌、抗病毒和抗虫的活性，能够识别并清除进入植物体内的病原体和寄生虫。这些凝集素可以通过与病原微生物表面的糖蛋白或糖脂结合，阻止其入侵和增殖。同时，凝集素还能够激活植物自身的免疫反应，诱导植物合成更多的抗菌物质，从而提高其抵抗疾病的能力。了解植物凝集素的生物防御机制对于植物病理学、农业生产和农作物育种等领域具有重要意义。 五、应用领域 随着对植物凝集素研究的深入，人们发现了其在许多领域的应用价值。例如，在食品工业中，植物凝集素可以用于改善食品的口感和质地，或作为天然防腐剂；在医药领域，一些具有特殊糖结合特性的凝集素可以作为靶向载体，用于药物传递或诊断试剂；在农业中，某些具有抗病抗虫活性的植物凝集素可以作为生物农药或育种改良的候选基因。这些应用展示了植物凝集素在促进人类健康、提高农业生产效率和保护环境等方面的巨大潜力。
植物凝集素的研究进展
第48卷第2期 2003年4月 武汉大学学报(理学版) J．W uhan Univ．(Nat．Sci．Ed．) V0_-48 No 2 ADr．2002．232～ 238 文章编号：0253—9888(2002’)02—0232—07 植物凝集素的研究进展 梁峰，常团结 (商丘师范学院生物系，河南商丘476000) 摘要：综述了有关植物凝集紊的研究进展，介绍了植物凝集紊的分类、糖结合特性、近年来有关植物凝集隶 蛋白晶体结构的研究，以及其与糖结合能力相关的生物学功能． 关键词：植物凝集紊{糖结合活性；晶体结构；功能{抗虫植物基因工程 中图分类号：Q 946．L 文献标识码：A 植物凝集素是一类具有高度特异性糖结台活性 的蛋白，存在于许多植物的种子和营养器官中．第 一个植物凝集素是在蓖麻籽中发现的，到目前为止， 已经发现了多种不同的植物凝集素，在生理生化及 分子生物学方面对它们进行了许多研究，特别是近 年来，克隆了许多植物凝集素基因，对多种植物凝集 素进行了蛋白质晶体结构的研究，对植物凝集素的 生物学功能有了更深的认识．随着抗虫植物基因工 程的研究进展，植物凝集素在抗虫基因工程上的应 用受到了越来越多的重视，获得了许多转植物凝集 素基因的抗虫转基因植物．本文介绍植物凝集素近 年来的研究进展及其应用． 1 植物凝集素的发现 植物凝集素最早发现于1888年，Stillmark在 蓖麻(Ricinus COYT"t1"YtU~ti$L．)籽萃取物中发现了一 种细胞凝集因子，它具有凝集红细胞的作用．以后 多种植物凝集素不断得到发现，在单子叶和双子叶 植物中都发现有植物凝集素的分布，存在于许多植 物的储藏器官和繁殖器官中．植物凝集素长期被认 为是一种典型的种子蛋白，这是由于许多凝集素是 在种子里发现的．现在许多植物营养器官中均发现 了凝集素，非种子来源的凝集素和种子来源的凝集 素同样分布广泛．植物凝集素在种子、营养器官中 的丰度、分布的部位不尽相同．例如，种子来源的凝 集素主要分布在子叶、胚乳和胚轴中．非种子来源 的凝集素在营养器官如叶片、茎、茎皮、鳞茎、块茎、 球茎、根状茎、根、果实、花子房、韧皮部汁液和花蜜 中均有分布 ]． 2 植物凝集素的定义
植物凝集素基因植物表达载体的构建及遗传转化甘蔗的开题报告
植物凝集素基因植物表达载体的构建及遗传转化甘 蔗的开题报告 1.选题背景与意义 植物凝集素（plant lectin）是一类在很多植物中广泛存在的蛋白质，具有高度的结构多样性和生物功能多样性，在植物的生长发育、病害防御、对环境适应等方面发挥着重要的作用。植物凝集素结合细胞表面的 糖基，可引起受体细胞的聚集和凝集，从而发挥一定的毒素作用。因此，植物凝集素在对昆虫、真菌等病原体的防御中也发挥着重要的作用。 甘蔗（Saccharum officinarum L.）是一种广泛栽培的经济作物，具 有重要的食糖、生物燃料和化学品生产价值，然而其生长过程中经常受 到病虫害的攻击，致使产量和品质下降，因此寻找一种新的、有效的保 护甘蔗的方法显得非常必要。 本研究旨在构建植物凝集素基因植物表达载体，并通过遗传转化技 术将其导入甘蔗中，以提高甘蔗的抗虫抗病能力，为甘蔗的生产提供技 术支持。 2.研究内容和方法 2.1 研究内容 （1）构建植物凝集素基因植物表达载体：选取具有抗虫、抗病作用的植物凝集素基因，将其克隆到适合甘蔗表达的植物表达载体中。 （2）遗传转化甘蔗：将构建好的植物凝集素基因植物表达载体通过农杆菌介导的遗传转化技术导入甘蔗中，培育获得转基因甘蔗。 （3）观察转基因甘蔗的表型：对转基因甘蔗进行生长发育观察，比较其与野生型甘蔗的表型差异。
（4）检测转基因甘蔗的抗虫抗病能力：通过人工感染病原体和害虫，观察转基因甘蔗的抗虫抗病能力，并与野生型甘蔗进行比较。 2.2 研究方法 （1）克隆植物凝集素基因：使用PCR技术从植物中克隆植物凝集素基因，并进行序列分析和比对。 （2）构建植物表达载体：选取适合甘蔗表达的植物表达载体，将克隆好的植物凝集素基因插入载体种，构建植物凝集素基因植物表达载体。 （3）甘蔗遗传转化：将构建好的植物凝集素基因植物表达载体通过农杆菌介导的遗传转化技术导入甘蔗中，筛选获得转基因甘蔗。 （4）观察表型：观察转基因甘蔗与野生型甘蔗的生长发育情况，比较其表型差异。 （5）检测抗虫抗病能力：人工感染病原菌和害虫，观察转基因甘蔗的抗虫抗病能力，并与野生型甘蔗进行比较。 3.预期结果 本研究预期通过构建植物凝集素基因植物表达载体并导入甘蔗中， 获得转基因甘蔗，并对其展开观察和检测，获取以下结果： （1）成功构建植物凝集素基因植物表达载体，并实现甘蔗的遗传转化。 （2）观察和比较转基因甘蔗与野生型甘蔗的生长发育情况，发现转基因甘蔗在一定程度上具有更好的生长发育表现，如长势更为旺盛、根 系更为发达等。 （3）检测转基因甘蔗的抗虫抗病能力，发现转基因甘蔗在应对病虫害方面具有更好的表现，如受到病虫害的数量和程度更少等。 4.研究意义 本研究将探讨植物凝集素在提高甘蔗抗虫抗病能力方面的应用，对 甘蔗的生产具有一定的理论和实践意义，为开发新的、有效的植物保护
凝集素在水生生物中的基因工程研究进展
凝集素在水生生物中的基因工程研究进展 凝集素(Lectin)是指一种从各种植物，无脊椎动物和高等动物中提纯的糖蛋白或结合糖的蛋白，因其能凝集红血球(含血型物质)，故名凝集素。凝集素在无脊椎动物血液中的重要作用是起选择凝集作用，是免疫防御的重要体液因子之一。除血清中有凝集素存在外，在水生动物的皮肤粘液、体液、血细胞和受精卵、未受精卵及胚胎中皆发现存在凝集素。 凝集素的最早研究始于1888年，Stimark从蓖麻子和红豆碱中发现了凝集素。到1903年。Noguch第一次从无脊椎动物鲎的体腔液中证实了血细胞凝集素的存在。Yeaton推断所有无脊椎动物，在其生活史的不同阶段，可能都存在凝集素。Fisher等对牡蛎、蛤、莱氏拟乌贼、乌贼、章鱼、鱿鱼和加州海兔等6种海产软体动物体内凝集素进行了研究，发现能凝集7种脊椎动物红细胞。 凝集素品种繁多、数目庞大，而被测序的只不过十多种。各种凝集素的分子质量相差很大，从数万到数百万不等。如Kawabata等先后从日本鲎中纯化了5种不同的凝集素，这些凝集素的亚基数、分子质量大小、血凝活性等方面差异很大，其中分子质量最大的为460 ku，最小的仅有27 ku 至今在无脊椎动物体内发现的凝集素均是糖蛋白，糖以共价键形式结合进凝集素中，由于水生无脊椎动物的生活环境是在温度相对稳定的水环境中。一般凝集素在冰冻、低温状态时，性质较为稳定；多数凝集素是热敏的，不耐热。 另外凝集素在水生动物中的表达主要体现为不连续性。即同一个体在不同生长阶段、不同生境下，其凝集素具高度变异性。同一群体中的不同个体之间，其凝集素浓度也不一定相同。而不同季节、个体的健康状况及个体处于不同的生长阶段(如蜕皮)等因子皆可以影响个体的凝集索表达水平。如棘皮动物紫海胆的凝集素效价（抗血清或抗体仍能产生可观察到的标准免疫反应时的稀释度。如抗血清的效价为1:1000，即抗血清稀释1000倍时仍能产生可观察到的免疫反应）就有季节变化，4月、5月，全有；7月、8月间大多数有；11月则只少数有。这种不连续性对RT-PCR的影响是分子实验中一个值得考虑的问题。 还有许多研究表明，凝集素的凝集活力有高度的调理作用，促使血细胞更易吞噬外来颗粒。如贻贝的一种凝集素能使其血细胞增强对酵母细胞的吞噬作用，促使入侵者被主体确认。 到目前为止,人们已分离了几百种凝集素,在生化、物理化学及分子生物学水平上对它们做了较为详尽的研究,还克隆了许多凝集素基因,并且通过X 射线衍射研究了十几种凝集素的三维结构。 具体来说，凝集素根据其来源可分为动物凝集素、植物凝集素和微生物凝集素。半乳糖
抗虫转基因植物的抗虫原理
抗虫转基因植物的抗虫原理 抗虫转基因植物是利用转基因技术向植物中导入特定的抗虫基因，使植物在抗虫方面具有更好的抗性。这种技术的运用为农业生产带来了巨大的效益，提高了农作物的产量和质量，减少了农药的使用，降低了农业生产成本，给环境和人类健康带来了更多的保护。本文将从抗虫转基因植物的抗虫原理、应用现状和前景展望等方面进行深入研究。 抗虫转基因植物的抗虫原理主要是通过导入特定的抗虫基因，使植物在遭受害虫侵袭时产生抗虫蛋白，从而起到抗虫的作用。这些抗虫蛋白可以干扰害虫的生命周期、生理活动或消化系统，使害虫无法正常生长繁殖，从而实现抗虫的效果。目前，应用较广泛的抗虫基因包括Bt基因和CaM基因等。 Bt基因是来源于一种叫做苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)的细菌，该细菌产生的一种晶状蛋白具有杀虫活性。将Bt基因导入到玉米、棉 花等农作物中，使这些植物在受到害虫侵袭时产生Bt蛋白，从而杀死害虫。Bt基因作为一种高效、广谱的杀虫剂，在农业生产中得到了广泛的应用， 取得了显著的抗虫效果。 CaM基因则是一种来源于拟南芥(Arabidopsis thaliana)的植物，在 受到卷叶虱(aphid)侵袭时，这种植物会产生一种叫做CaM蛋白的物质，从 而抑制卷叶虱的生长繁殖。将CaM基因导入到番茄、黄瓜等作物中，使这些
植物在遭受卷叶虱侵袭时产生CaM蛋白，有效地防止了卷叶虱的危害。CaM 基因的抗虫机制与Bt基因略有不同，但都展现了良好的抗虫效果。 除了Bt基因和CaM基因外，还有许多其他的抗虫基因被应用于抗虫 转基因植物中。例如，一些植物自身具有的抗虫基因，如玉米对玉米螟的抗虫基因、水稻对稻纵卷叶螟的抗虫基因等，也被利用到转基因植物中，增强了植物的抗虫性。此外，一些由合成生物学研究得到的新型抗虫基因，如抗菜青虫的Cry1Ac-eco蛋白、抗粘虫的MSSAlg蛋白等，也在转基因植物中显示出了很好的抗虫效果。 随着转基因技术的不断发展和推广应用，抗虫转基因植物在农业生产 中的应用范围不断扩大，取得了显著的成效。目前，抗虫转基因玉米、棉花、大豆、水稻等作物已经在全球得到了广泛种植，为解决农业生产中的抗虫难题提供了有效的解决方案。通过抗虫转基因植物的种植，农民可以减少对化学农药的依赖，减少农药残留对环境和人类健康造成的危害，同时也提高了农业生产的效益，实现了可持续农业的发展目标。 虽然抗虫转基因植物在抗虫方面具有明显的优势，但也面临一些挑战 和争议。一方面，一些人担心转基因植物可能对生态环境和人类健康造成不良影响，对这种新型生物技术持保守态度，认为应该更加谨慎地进行评估和管理。另一方面，随着转基因植物的广泛种植，害虫可能产生抗性，从而减弱抗虫转基因植物的抗虫效果，需要不断研究新的抗虫基因和技术手段。此外，一些国家和地区对转基因植物的管控比较严格，导致抗虫转基因植物的推广受到一定的限制。
抗虫转基因植物的抗虫原理
抗虫转基因植物的抗虫原理抗虫转基因植物是近年来农业领域中的一项重大科技进步，通过转基因技术对作物进行改良，使其具备抗虫的能力。抗虫转基因植物的出现，极大地提升了农作物的产量和质量，减少了农药的使用量，对环境的污染也有较大的减少。抗虫转基因植物的抗虫原理是利用转基因技术向植物中导入特定的基因，使植物产生对害虫具有毒性的蛋白质，从而抵御和杀灭害虫。 抗虫转基因植物的抗虫原理是基因工程技术的应用之一。通过研究和理解植物与害虫之间的相互作用，科学家们发现一些具有抗虫特性的基因，如Bt基因。Bt基因来自于一种名为苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)的土壤细菌，这种细菌产生的晶体蛋白有强烈的毒性作用对某些昆虫害虫具有较强的杀灭能力，但对人类、动物和益虫却无毒。因此，将Bt基因导入 植物细胞中，使植物表达出Bt毒蛋白，实现了对害虫的抗虫目的。 抗虫转基因植物的抗虫原理虽然基于Bt毒素的作用机制，但其抗虫 效果和机制却具有一定的复杂性。首先，转基因植物能够在害虫侵入后，迅速释放Bt毒素，直接作用于害虫的肠道，破坏其消化系统，导致害虫死亡。这种作用具有极强的选择性，只对特定害虫有效，而对其他昆虫和生物影响很小。其次，Bt毒素还能够影响害虫的生长和发育过程，如抑制害虫的食欲、阻断食物的消化吸收、影响害虫的代谢过程等，从而削弱害虫的存活率和繁殖能力。此外，抗虫转基因植物还可能通过改变植物的香气和化学物质的释放，对害虫行为产生干扰，使害虫难以定位寻找寄主植物，降低害虫对
植物的危害程度。 尽管抗虫转基因植物的抗虫原理看似简单明了，但其中涉及的科学原理和技术细节却极其复杂。科学家们在研究抗虫转基因植物的过程中，不仅要理解害虫生态、植物生理等相关知识，还要解决许多技术难题，如基因的载体选择、基因的测序和克隆、基因的定位和表达调控等。只有通过系统地研究和实验验证，才能确保转基因植物的抗虫效果和安全性。因此，抗虫转基因植物的研发凝聚了无数科学家们的智慧和汗水，也是对生物技术和环境保护的一次重大探索。 除了在科技领域上的重大突破，抗虫转基因植物的出现还对农业生产和环境保护产生了深远的影响。相比传统的杀虫剂喷洒，抗虫转基因植物减少了对农药的使用量，降低了农业生产的成本，也减少了农药残留对人类健康和环境的危害。同时，抗虫转基因植物的推广应用，还可以提高农作物的产量和质量，改善农民的生活条件，促进农业现代化的发展。因此，抗虫转基因植物不仅是一项重要的科技成果，也是推动农业可持续发展的重要手段之一。 虽然抗虫转基因植物在农业生产中发挥着重要作用，但其在推广和应用过程中也面临着一些争议和挑战。首先，抗虫转基因植物可能对农业生态系统产生一定的影响，如对益虫和土壤微生物的影响等。其次，转基因植物的安全性和对人类健康的影响也备受关注，虽然目前的科学研究表明转基因植物相对安全，但仍需要持续监测和评估。此外，抗虫转基因植物的知识产权问题和市场准入也是制约其发展的因素之一。因此，在推广抗虫转基因植
基因工程技术在植物保护中的应用
基因工程技术在植物保护中的应用 摘要基因工程是20世纪末迅速发展起来的新兴生物技术，在促进农业生产方面发挥了巨大作用，尤其在植物的抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆及品种改良等方面提供了更为广阔的应用前景。笔者详细阐述了基 因工程在农业中的应用，通过对基因工程技术的特征分析及在农业上应用效果的总结，论述了基因工程给我国目前农业发展带来的机遇与挑战及应采取的对策。 关键词基因工程技术；植物保护；防治应用；发展前景 基因工程和细胞工程、酶工程、发酵工程均属于现代生物工程。诞生于20世纪70年代的基因工程技术，作为生物工程的重要领域，自20世纪80年代中后期以来取得了迅速发展。基因工程是采用类似工程设计的方法，人为地转移和重组生物遗传物质中的基因，从而达到改变生物的性状和功能，创造出更加适合于人类需要的、而大自然未能赐给的新生物，因而基因工程也称遗传工程、遗传操作或重组DNA技术等。由于与病虫害防治有关的各类基因的发现及植物转基因和微生物重组技术的一系列突破，用于植物保护的基因工程产品首先得到开发并在农业上实现商业化应用。基因工程技术为现代植物保护工作开辟了广阔的前景。 1 植物基因工程技术概况 植物基因工程技术是利用生物或物理、化学的手段将目的基因导入植物细胞，以获得人们需要的转基因植物的一项基因工程技术。植物的遗传转化目前可分为间接转移和直接转移2类，通过染色体DNA的Southern分析、多聚酶链式反应技术等方法可检测基因转移是否成功。 1.1 间接转移法以某种菌或植物病毒为载体，把目的基因插入载体，通过菌或病毒感染植物，使目的基因整合到受体植物的DNA上复制和高效表达。 1.2 直接转移法利用植物细胞的生物学特性，通过基因枪法、脂质体介导法、多聚物介导法等物理和化学技术将目的基因直接转移到受体植物细胞内。 2 基因工程技术在植物保护中的应用 2.1 国内外发展概况 2.1.1 转基因植物。1983年，转基因植物（烟草和马铃薯）首次诞生。1986年，转基因抗虫和抗除草剂植物开始进入田间试验。1994年，首批转基因植物产品——延熟保鲜的番茄和抗除草剂棉花在美国获准进入市场销售。截至1998年6月，国外批准商业化应用的各类转基因植物产品已近90种，仅美国和加拿
2022年人教版高中生物选择性必修3同步培优第3章基因工程第2节基因工程的基本操作程序
第3章第2节 一、选择题 1．在转基因抗虫植物的培育过程中，不可以作为目的基因的是(B) A．蛋白酶抑制剂基因 B．四环素抗性基因 C．淀粉酶抑制剂基因 D．植物凝集素基因 解析：将蛋白酶抑制剂基因转移到植物体内表达的蛋白酶抑制剂，可以阻断或降低害虫消化道蛋白酶的活性，影响其消化功能，不能消化吸收营养物质，从而影响害虫的生命活动，A正确；将四环素抗性基因转移到植物体内表达的四环素可以抗菌，并不能抗虫，B错误；将淀粉酶抑制剂基因转移到植物体内表达淀粉酶抑制剂，可以抑制害虫消化道淀粉酶的活性，阻断害虫的能量来源，C正确；将植物凝集素基因转移到植物体内表达出的糖蛋白，可与害虫肠道黏膜上的某种物质结合，影响其对营养物质的吸收和利用，D正确。 2．人类基因组中有大量短串联重复序列(STR)，重复次数在不同个体间存在差异，具有高度多样性。提取某犯罪现场证据DNA及嫌疑人DNA，PCR扩增某基因座STR后电泳，结果如图所示，据此可排除嫌疑的是(C) A．甲B．乙 C．丙D．丁 解析：据图分析，和证据DNA对照，甲、乙、丁的结果与证据DNA都有一致的条带，不能排除嫌疑，只有丙的结果与证据DNA有不一样的条带，可以排除嫌疑。 3．PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是(C) ①PCR过程需要的引物是人工合成的短单链核酸②PCR过程不需要DNA聚合酶③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制 A．③④B．①② C．①③D．②④ 解析：PCR过程需要的引物是人工合成的短单链核酸，①正确；PCR过程需要耐高温