思考转基因抗虫棉的大致培育过程精
抗虫棉培育的原理
抗虫棉培育的原理
抗虫棉培育的原理是通过基因工程技术将特定的抗虫基因导入到棉花植株中，使这些植株能够抵抗一定的害虫攻击。
这些抗虫基因可以来自于其他植物、微生物或动物的抗虫基因。
具体而言，抗虫棉培育的步骤如下：
1. 确定目标虫害：首先需要确定目标虫害种类，例如棉铃虫（Helicoverpa armigera）或蚜虫等，以便选择合适的抗虫基因。
2. 筛选抗虫基因：从其他物种中筛选和鉴定抗虫基因。
这些基因可能具有杀虫或抑制虫害发生的功能。
3. 克隆抗虫基因：使用分子生物学技术克隆所筛选的抗虫基因，并在适当的载体上构建基因表达载体。
4. 转化棉花植株：将构建好的基因表达载体导入到棉花植株中。
这可以通过注射、农杆菌介导转化等方式实现。
5. 培育转基因棉花植株：经过转化的棉花植株经过愈伤组织培养、再生以及筛选等步骤，获得具有抗虫基因的转基因棉花植株。
6. 遗传稳定性测试：通过遗传稳定性测试，筛选出稳定的抗虫转基因棉花植株。
7. 田间试验与商业化推广：将获得的抗虫转基因棉花植株进行室内和田间试验，测试其抗虫性能以及对其他性状的影响。
如果试验结果良好，可以考虑商业化推广。
通过抗虫棉培育，科学家们可以提高棉花的耐虫性，减少农药使用量，并降低棉农的经济负担，同时也有助于减少对环境的污染。
抗虫棉的培育
抗虫棉的培育一、研究背景生物技术是70年代新崛起的一门横跨微生物、遗传、生化、免疫、发酵技术等的边缘学科，融合现代新技术，并通过技术手段利用生物质或生物过程，生产有用物的一门综合性科学体系。
国内外科学家纷纷预言，现代生物工程比原子能、电子计算机更加重要，是21世纪发展最迅速的高新朝阳产业和支柱产业，它的发展水平标志着一个国家科学技术水平，是现代高科技的核心技术。
农业是生物技术应用最广阔的领域之一，随着分子生物学，分子遗传学等学科的发展，基因工程正在与常规技术以及其它新兴学科相联结，当前，基因工程在国际上已成为生物技术的前沿学科。
在农业中应用现代生物技术可以培育出优质、高产、抗病虫、抗逆的农作物，以及畜禽、林木、鱼类等新品种；可以进行再生能源的利用，解决能源短缺问题；可以扩大食物、饲料、药品来源，满足人类日益增长的需要；可以进行无废物的良性循环，减少环境污染，充分利用各种资源；也可以利用快速繁殖动植物的方法，提高农业生产效率。
在农业中，转基因植物的研究开发最为突出，1983年转基因植物问世，1994年耐储藏番茄最先获准上市，1996～1999年全世界转基因作物生产面积由170万公1/ 13顷增加到3990万公顷（张敏恒，20XX年），四年间增长了23倍。
预计到20XX年，农业生物技术产品的销售额将增长到110～150亿美元，占传统农产品市场的10％～15％。
在转基因植物领域，我国已批准转基因抗虫棉、转基因耐储藏番茄等6件转基因植物商品化，其中5件是我国自主开发的，现在已成为全球转基因作物推广面积最大的国家之一（科技部生物技术产业发展战略研究组，20XX年）。
生物病虫害，尤其是棉铃虫等鳞翅目害虫啃蛀棉杆，蚕食棉叶，钻蛀棉桃，对棉花危害极大，1991~1994年在北方棉区和长江流域棉区每年造成高达60亿元以上的经济损失(贾士荣，1996)，多年来依靠甚至无节制的滥用化学杀虫剂已经造成了一系列的负面效应，生态环境遭到威胁，害虫抗药性连年激增，人畜中毒现象频繁发生，这些都使我国植棉业产量大幅度下降，并严重影响到纺织业及出口创汇的稳定发展。
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。
转基因抗虫棉的遗传转化与功能验证
转基因抗虫棉的遗传转化与功能验证一、农杆菌介导的棉花胚胎再生遗传转化体系（一）实验方法以W0为受体，将pC2-dsGFP、pC2-dsJHAMT、pC2-dsPTTH3、pC2-dsPTTH5、pC2-dsJHBP载体的农杆菌菌株，运用农杆菌介导法分别将目的基因转入棉花下胚轴，通过组织培养技术获得转基因再生株系。
嫁接试验采用根系发达抗病性强的海岛棉（海7124）的实生苗做砧木，接穗是转化基因再生植株。
（二）实验步骤农杆菌介导的棉花遗传转化分3步，转化、胚胎发生和植株再生。
1）种子脱绒：轧花后的棉花种子，烘干（40℃左右），用适当硫酸（H2SO4）脱去短绒，自来水洗掉种子表面浓硫酸，充分晾干；2）种子的消毒处理：选取饱满棉花种子于无菌三角瓶中，无菌水冲洗一次，70%乙醇表面消毒种子30 Sec，弃去乙醇，加入30%过氧化氢（H2O2）于摇床振荡2-3 h，弃掉H2O2，无菌水冲洗种子3-5 次，保留少量无菌水浸过种子，存放28℃，18-24 h，待到种子破壳露白；3）外植体制备：在无菌条件下，滤掉消毒过种子的无菌水，剥去种子种壳，接种于苗培养基（1/2MS）上，28 ℃黑暗培养（N）3 d，然后在28℃、3000-5000 Lx光照下培养(D/N＝16 h/8 h) 3 d。
4）农杆菌活化与浸染液制备：将-70℃保存的农杆菌载体菌株，取出冻融。
在固体LB平板培养基上（含Kan 50μg/ml＋Rif/Str 50μg/ml）划线，28℃静止培养1-2天。
平板挑取单菌落，接种于含相应抗生素的LB液体（Kan 50μg/ml＋Rif/Str 50μg/ml）培养基（10ml）中，28℃振荡过夜，再按1%接种量转接入50mL新鲜培养基中（含Kan 50μg/ml＋Rif/Str 50μg/ml）培养8小时左右，测定OD600为0.5左右。
4℃，5000rpm离心5min ，收集菌体。
然后用5mLMSB0（含100 uM/ml AS）液体培养基重新悬浮沉淀，再转入15-45mL的MSB0（含100uM AS）液体培养基，28℃摇床上培养至OD600为0.5左右，稀释培养液OD600 值0.3-0.7 时备用。
转基因抗虫棉高产配套技术 张祥
（2） 因种栽培问题 由于抗虫基因的导入以及导入对象的遗传基础不同，形成
的棉花抗虫品种的生长发育特性发生了一定程度的改变，这些
特性的改变要求棉花在生产过程中采取相应的技术，才能有利 于品种丰产性的充分表达，实现丰产丰收。在因种栽培上，特
别是棉花本身的个体营养生长和生殖生长的协调能力，对营养
的需求特点，株型与个体产量、群体产量的关系等方面是棉花 在生产上需要重点关心问题，因为这些内容与棉花本身产量和 品质的形成直接相关。
四、 转基因抗虫棉生育类型
两旺型：
在营养生长方面表现为株高日增量、LAI增长量都较
大，株高较高，最大LAI也较大；而在生殖生长方面 又表现为现蕾和成铃强度大，营养器官和生殖干重都 较高，最终表现为产量高。 我们研究认为：抗虫棉杂交种中棉所29、鲁棉研15、
高品质棉杂交种科棉3号，双价抗虫棉中棉所41、苏杂
（2） 生育障碍治疗阶段 针对转基因抗虫棉在生产上出现的问题，使得广大科技工作 者认识到Bt基因的导入，使棉花的生育特性发生了一定的变化， 对此展开了深入的研究发现，转基因抗虫棉在Bt基因导入后，在 棉株的营养生长和生殖生长在不同的品种（系）间呈现不同的变 化，这些变化与品种（系）本身的遗传基础及导入的抗虫基因的 构建有关。由于各个品种（系）的遗传基础及导入基因构建上的 不同，生长发育特性也有明显的变化，如果栽培技术应用不当， 就会使生长发育向相反的方向进行，最终造成生育障碍，表现营 养生长过旺、蕾铃脱落严重、早衰等特征。因此，此阶段转基因 抗虫棉栽培主要是针对其在生产上出现的问题，通过研究找出解 决的办法，保证其生长和发育的正常进行。
（1）优化密度的确定
根据叶龄模式原理和群体质量理论，确 定密度的方式如下。合理密度x（株 /666.6 m2）=适宜的总果节量y/单株有效 果节数n，即x=y/n 群 体 适 宜 总 果 节 量 y （ 万 个 /666.6 m2 ），通过多年试验总结测出，各品种 在当地往往为一个常数，根据现有品种 的 株 型 ， 南 方 棉 区 每 666.6 m2 变 动 在 20~22万左右，北方棉区变动在22~24万。
基因工程的基本步骤
解读基因工程的基本步骤（以培育抗虫棉为例）：1.培育转基因抗虫棉的技术流程：⑴提取目的基因（抗虫基因）：⑵目的基因与运载体结合：⑶目的基因导入受体细胞：⑷目的基因的检测与表达：2.重点理解基因工程基本内容的五个要点：⑴基因工程的基本内容大致是：① 提取目的基因：获取目的基因是基因工程研究和应用的关键内容之一。
获取原核细胞的目的基因通常用鸟枪法，也可以用人工合成法。
获取真核细胞的目的基因一般用人工合成法。
单个目的基因在整个基因组中所占的比例极其微小，除少数例外，绝大多数基因难以直接分离得到。
为了解决这个难题，一种可行的方法就是将这个基因扩增，增加成功分离目的基因的可能性。
但是由于要分离的目的基因往往是未知基因，因此无法苏云金芽孢杆菌（供体细胞的DNA ） 许多DNA 片段 （含有抗虫基因） 质粒 （运载体） 限制酶含抗虫基因的细胞 载入 扩增 培养选择含重组质粒的土壤农杆菌 离体棉花叶片组织（受体细胞）侵 染 离体棉花叶片组织（受体细胞） 愈伤组织 再生植株转基因抗虫棉植株（表现出特定性状）分化 诱导选择 检测对它进行特异性扩增，而只能对所有的基因进行扩增。
然后再根据不同的方法将所需的克隆基因筛选出来，最后分离得到目的基因。
故获取的目的基因需要进行扩增和分离（方法多种且复杂）。
②将目的基因与运载体结合：用同一种限制酶切割运载体与目的基因，再将目的基因与能够自我复制并具有选择标记的运载体在体外利用连接酶连接，形成重组DNA分子。
限制性内切酶和连接酶是基因工程关键的工具酶。
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。
DNA连接酶用于连接各种DNA片段，使不同基因重组。
③将目的基因导入受体细胞：用人工方法使体外重组的DNA分子转移到受体细胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
目的基因进入受体细胞后，就可以随着受体细胞的繁殖而复制。
目的基因与运载体在体外连接重组后形成重组DNA分子，该重组DNA 分子必须导入适宜的受体细胞中方能使外源目的基因得以大量扩增或表达。
抗虫棉的培育原理
抗虫棉的培育原理
抗虫棉的培育原理基于遗传学和生物技术的原理。
具体步骤如下：
1. 确定抗虫基因：通过研究棉花与虫害的相互作用，筛选出具有抗虫性状的棉花种质。
2. 基因克隆：采集抗虫棉花的基因样本，利用基因克隆技术将抗虫基因复制一份。
3. 基因导入：将抗虫基因导入到优良的棉花品种中，以增加其抗虫性。
4. 基因表达和稳定性检测：检测导入抗虫基因后的棉花中是否能够正常表达抗虫基因，并测试其是否稳定传递给后代。
5. 后代选择：通过双亲配对和选择株系等方法，筛选出表达抗虫基因且性状稳定的后代。
6. 大面积种植和评价：将筛选出的抗虫棉花进行大面积种植，并对其抗虫性进行评价。
7. 市场推广：经过验证抗虫棉花的抗虫性能稳定有效后，将其推广到市场上，供农民种植和利用。
通过以上步骤，研究人员可以培育出抗虫性状较为稳定的棉花
品种，提高棉花的产量和质量，减少农药使用量，降低农业生产成本，从而实现对虫害的有效防控。
转基因抗虫棉生长综述
转基因抗虫棉生长综述转基因抗虫棉大面积种植后，棉田化学农药的用量大幅度减少，棉田昆虫群落的结构发生变化，害虫的地位发生演变［１］，甜菜夜蛾、斜纹夜蛾等害虫上升为主要害虫，对我国棉花生产构成新的威胁。
然而我国目前的转基因抗虫棉杀虫谱单一，对甜菜夜蛾、斜纹夜蛾等害虫不具抗性，因此培育新型转基因抗虫棉防治甜菜夜蛾、斜纹夜蛾等害虫的意义重大。
近年中国农业科学院棉花研究所成功将Ｃｒｙ２Ａｂ基因转入棉花，获得了转Ｃｒｙ１Ａｃ＋Ｃｒｙ２Ａｂ基因棉花新材料。
为明确转Ｃｒｙ１Ａｃ＋Ｃｒｙ２Ａｂ基因棉花对棉田天敌的影响，系统研究了转Ｃｒｙ１Ａｃ＋Ｃｒｙ２Ａｂ基因棉品系对小花蝽、龟纹瓢虫和中华草蛉生长发育的影响，旨在保护生态环境，为转基因棉花环境安全研究积累科学数据，为我国转基因棉花的安全管理提供科学依据。
１材料与方法１．１试验材料转Ｃｒｙ１Ａｃ＋Ｃｒｙ２Ａｂ基因棉花材料为２００９００２，简称双价棉；转Ｃｒｙ１Ａｃ基因棉花品种为中棉所４５，简称单价棉；常规棉花品种为中棉所４９，简称常规棉，均由中国农业科学院棉花研究所遗传育种研究室提供。
１．２试验方法在本所试验农场分别种植上述转Ｃｒｙ１Ａｃ＋Ｃｒｙ２Ａｂ基因棉花、转Ｃｒｙ１Ａｃ基因棉花和常规棉花，每品种种植６６６．７ｍ２。
试验在棉花生长的蕾期进行。
采集不同棉花品种的上部嫩叶，饲喂由本所养虫室提供的室内饲养的初孵棉铃虫幼虫２４ｈ后备用；分别从常规棉田采集小花蝽、龟纹瓢虫和中华草蛉的卵，室内室温下孵化出幼虫；试验在小试管（直径２０ｍｍ，长１００ｍｍ）中进行，在常规棉品种棉叶上接入足够量上述棉铃虫初孵幼虫，每个试管中放置１头天敌，每重复３０个试管，均为３次重复。
每天更换棉铃虫初孵幼虫，调查记载天敌的生长发育情况，直至全部死亡。
１．３数据处理数据采用ＤＰＳ７．０５ＬＳＤ法进行多重比较。
２结果与分析２．１对小花蝽生长发育的影响３种不同类型品种棉花对小花蝽若虫发育历期和成虫寿命的影响见表１。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三、将目的基因导入受体细胞
转化
1.将目的基因导入植物细胞 ----农杆菌转化法
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
三、将目的基因导入受体细胞
1.将目的基因导入植物细胞
转化
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
2.将目的基因导入动物细胞 显微注射技术
三、将目的基因导入受体细胞
1.将目的基因导入植物细胞
转化
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
2.将目的基因导入动物细胞 显微注射技术 3.将目的基因导入微生物细胞 Ca2+处理
四、目的基因的检测与鉴定
①检测转基因生物染色体的 DNA 上是否插入了目的基因
检测—
DNA分子杂交
②检测目的基因是否转录出了 mRNA
分子杂交（注意与上不同之处）
③检测目的基因是否翻译成蛋白质
基因表达载体的构建过程
质粒
DNA分子
同一种 限制酶处理
一个切口 两个黏性末端
两个切口 获得目的基因
DNA连接酶
重组DNA分子（重组质粒）
三、将目的基因导入受体细胞
转化
? 常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、
酵母菌和动植物细胞等。
? 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌基因的许多DNA 片断， 导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有 这种生物的不同基因，称为基因。基因基因组
部分基因 (CDNA 文பைடு நூலகம் A
限制酶
许多DNA片段
与运载体连接 导入
受体菌群体
某种生物某个时期的 mRNA
反转录 cDNA
与运载体连接 导入受体菌群体基因组部分基因 （cDNA）
2、利用PCR技术扩增目的基因
聚合酶链式反应，在生物体外复制特定DNA 片段的核酸合成技术。可以获得大量的目的基 因。
变性
循环
退火
延伸
二.基因表达载体的构建-----------核心
抗原—抗体杂交
鉴定—— 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
基因工程的基本操作程序
思考:转基因抗虫棉的大致 培育过程?
一、目的基因的获取
二、基因表达载体的构建
三、将目的基因导入受体细胞
四、目的基因的检测与鉴定
一、目的基因的获取
主要是编码蛋白质的结构基因
获取目的基因常采用的方法： 1、从基因中获取目的基因 2、利用PCR技术扩增目的基因 3、化学方法人工合成