第十章基因工程技术育种
基因工程技术在农业育种中的应用
基因工程技术在农业育种中的应用随着科学技术的不断进步，基因工程技术在各个领域得到广泛应用。
农业育种作为其中的一个重要领域，也开始采用基因工程技术来提高作物的产量、抗病性和营养价值等方面。
本文将探讨基因工程技术在农业育种中的应用，并展示其对农业发展的潜力。
第一部分：基因工程技术的基本原理基因工程技术是通过改变生物体的遗传物质来实现特定目标的技术。
它主要包括基因的克隆、转化、表达和鉴定等过程。
通过这些步骤，科学家可以选择并修改特定的基因，然后将其引入目标生物体中，使其表现出期望的性状。
第二部分：基因工程技术在作物育种中的应用2.1 提高作物产量基因工程技术可以使作物表达更多的光合作用相关基因，提高光合效率，从而提高作物的产量。
此外，通过改变作物的代谢途径和信号转导，基因工程技术还可以增加作物的营养吸收和分配效率，进一步提高产量。
2.2 提高作物的抗病性作物的抗病性是农业育种中一个重要的目标。
通过基因工程技术，科学家可以将具有特定抗病基因的DNA片段导入到作物中，增加其对病原体的抵抗力。
例如，在水稻中导入了一种外源基因，使其表达特定的蛋白质，从而提高了水稻对白叶枯病的抗性。
2.3 提高作物的耐逆性气候变化和环境污染等因素给农业生产带来了许多挑战。
通过基因工程技术，科学家可以改变作物自身的性状，使其更耐受逆境。
例如，通过导入耐旱基因，科学家成功培育出抗旱作物，使其在干旱条件下仍能保持较高的产量。
第三部分：基因工程技术在农业育种中的前景基因工程技术在农业育种中的应用已经取得一些显著的成果，但仍存在许多挑战和争议。
其中，生物安全性和不可重复性等问题是目前亟需解决的难题。
不过，随着技术的不断发展和完善，基因工程技术有望为农业发展带来更多机遇。
未来，基因工程技术在农业育种中将发挥更重要的作用。
科学家可以利用基因工程技术培育更多适应特定气候条件和病虫害抗性的作物品种，提高农业生产的效益。
此外，基因编辑技术的兴起也为精确改良作物基因提供了新的可能性。
基因工程育种技术
基因工程育种技术基因工程又称重组DNA技术，是指将一种或多种生物的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物(受体)，使受体按人们的愿望表现出新的性状。
基因工程诞生于1972年，在其后几年中由于担心重组生物对环境安全的影响，基因工程技术的发展曾一度受挫。
但随着人们对DNA重组所涉及的载体和受体系统进行有效的安全性改造，以及相应的DNA重组实验室设计和操作规范的建立，再加上重组DNA技术的巨大应用潜力的诱惑，重组DNA技术迅速发展，现在，基因工程已成为生物学实验室的一项常规技术，并广泛应用于医药、农业、食品、环保等许多领域。
第一节基因工程的基本过程和原理基因工程最典型的操作如图6-1所示一般包括以下三个步骤：1．外源DNA的获得与酶切；2．外源DNA与经同样酶切的载体的连接；3．连接产物转化受体细胞及阳性转化子的筛选；分离D NA酶切酶切供体细胞重组转化子图6-1 基因工程的基本过程由图6-1可见，基因工程操作过程需要以下基本材料：外源DNA(基因)、载体、DNA 体外重组用的酶以及宿主细胞。
一、 载体外源基因导入受体细胞一般都要借助于载体，基因工程中最常用的载体是质粒载体。
图6-2所示pUC19就是最常用的载体之一。
图6-2 载体pUC19及其多克隆位点载体一般含有以下几个基本元件：(一) 复制原点载体在宿主细胞中要独立存在则应具有独立复制的能力，复制原点又称为复制起始位点(Origin，简称ori)，控制载体复制。
不同生物的载体复制原点不同，同一种生物的不同载体拷贝数和稳定性有很大差别，这主要决定于载体的复制原点的性质。
图6-2所示的pUC 系列载体的复制原点是pAM1的一个突变体，在合适的大肠杆菌宿主细胞中(如大肠杆菌JM109)其拷贝数可达500。
整合型载体的复制原点被整合位点的同源序列替代。
(二) 筛选标记一般是载体上的一段编码酶的基因，能赋予转化子新的性状，便于转化子的筛选。
载体pUC19的筛选标记是β-内酰氨酶基因（常简写为bla或Amp r），能分解氨苄青霉素中的β-内酰氨环使其失活，因此在含氨苄青霉素的平板上，只有含质粒的转化子能生长而不含质粒的宿主细胞不能生长。
基因工程技术在农作物育种中的应用
基因工程技术在农作物育种中的应用随着科技的不断突破和发展，人类对于基因工程技术的研究和应用也越来越深入。
作为一项具有广泛前景的技术，基因工程技术广泛应用于各个领域，其中农作物育种是其中的一个快速发展的领域。
本文将以“基因工程技术在农作物育种中的应用”为主题，从多个方面展开论述。
一、基因工程技术的概念和背景基因工程技术是指通过人为干预生物体遗传物质以实现一定目的的一种技术。
其随着分子生物学和基因学的发展而兴起，起初主要应用于基因的克隆和修饰等方面；而在农业生产中，由于其具有可塑性强、成本低、效果显著等优势，因此主要应用于农作物育种方面。
在育种中，基因工程技术可以通过构建基因库、基因定位、遗传转化等手段，直接对目标农作物进行操作和管理，以达到提高农作物产量、改善品质、提升抗病能力等目的。
二、基因工程技术在农作物育种中的应用1、基因定位和基因库的建设在农作物育种中，建设基因库是基因工程技术的第一步。
基因库是指从各种资源中收集、记录、保存农作物遗传物质的仓库，是未来育种技术的物质基础。
通过对基因库进行全面、深入的分析和研究，可以更好地了解基因的种类、类型和分布；并基于此开展基因定位工作，确定目标基因的位置和分布，为后续的转基因技术和新品种研发打下基础。
2、利用转基因技术进行杂交优势的加强和遗传改良利用基因工程技术实现对农作物遗传物质的调整和改良是基因工程技术的核心。
目前，对于那些缺少或难以直接通过杂交培育的抗性基因，可以通过遗传工程技术进行转移和整合，加强对农作物的抗性和适应性，从而提高农作物的生长速度、叶面积、光合产物和秆高等关键指标。
该技术能够提高作物的光合效率，改善产量质量和免疫功能，从而进一步提高农作物的耐旱性和抗病能力。
3、加快农作物育种的速度和效率基因工程技术的应用还可以协助进行农作物育种的加速。
传统的育种方法需要长时间、大量的实验，成本较高、效率较低，并且还需要经过很长一段时间的实地观察和确定。
基因工程育种的育种原理
基因工程育种的育种原理
基因工程育种是一种利用分子生物学和遗传学技术，对目标物种进行基因的改造和调控，以实现特定品质的改良或新品种的培育。
其育种原理包括以下几个方面：
1. 基因定位和筛选：通过使用分子生物学和遗传学方法，基因工程育种可以精确定位到控制着目标品质的基因。
通过分析不同个体之间的基因差异，找到与目标性状相关的基因。
2. 基因编辑和转化：使用基因编辑技术，如CRISPR-Cas9，
可以针对目标基因进行有针对性的编辑，改变基因序列或功能。
通过将特定基因导入目标品种的基因组中，可以引入新的性状或改善现有的性状。
3. 基因表达调控：基因工程育种还可以通过调控目标基因的表达水平，来实现对性状的调控。
通过调节基因的启动子、转录因子或其他调控元件，可以增加或减少目标基因的表达，从而影响目标性状的表现。
4. 分子标记辅助选择：利用分子标记技术，可以将特定基因或DNA序列与目标性状进行关联。
通过进行分子标记辅助选择，可以在育种过程中快速鉴定具有目标性状的基因型，加快育种进程。
基因工程育种的核心思想是通过基因的精确编辑和调控，加速并指导育种进程，实现对目标性状的改良或培育新品种。
这种方法在农业、畜牧业和医药等领域具有重要的应用潜力，可以
提高作物和动物的抗病性、适应性和产量，并为人类健康和粮食安全做出贡献。
基因工程技术在农作物育种中的应用与发展
基因工程技术在农作物育种中的应用与发展一、引言基因工程技术（Genetic engineering）是一种通过改变生物体的遗传物质DNA的组成或结构，从而在基因层面上实现对生物特性的修改和改良的技术手段。
在农作物育种中，基因工程技术被广泛应用于提高作物产量、抗逆性和改善品质等方面，取得了显著的进展。
本文将重点探讨基因工程技术在农作物育种中的应用和发展。
二、基因工程技术在农作物产量提高中的应用1. 转基因作物转基因作物是通过将外源基因导入到目标作物中，实现对其生长发育、抗病虫害等方面进行改良的一种方法。
例如，将爆米花菌的Bt基因导入玉米中，使其具备抗虫害性，提高了玉米的产量和品质。
同样地，将拟南芥中的生长素合成基因转入水稻，使得水稻具有更快的生长速度和更高的产量。
2. 基因组选择基因组选择是通过对作物进行全基因组测序，并通过生物信息学手段进行分析，筛选出与目标性状相关的基因区域，从而实现选择和培育出具有优良性状的新品种。
这种方法不仅提高了育种效率，也避免了传统育种方法中的盲目性和随机性。
基因组选择技术在小麦、水稻等重要作物中的应用已经取得了一定的突破。
三、基因工程技术在农作物抗逆性改良中的应用1. 抗病虫害通过基因工程技术，科学家们成功导入一些植物来源的抗病虫害基因到作物中，从而提高了作物的抗病虫害能力。
例如，将抗白腐病基因导入到土豆中，使得土豆对白腐病的抵抗力增强。
这种方法不仅可以减少农药的使用，减轻环境污染，还可以提高农作物的产量和品质。
2. 抗逆性通过转基因技术，科学家们也成功导入了一些耐盐碱、耐旱、耐寒等逆境相关基因到作物中，从而提高了作物的逆境胁迫能力。
例如，使水稻中的HVA1基因在非逆境胁迫下能够高表达，以提高其耐旱性。
这些抗逆性基因的导入有助于农作物在恶劣环境中存活和生长，提高了作物的稳定产量。
四、基因工程技术在农作物品质改良中的应用1. 增强营养价值通过基因工程技术，科学家们可以向作物中导入一些增强营养价值的基因，如控制蓝光感受器基因的表达，提高蓝莓中花色苷类物质的含量，增强其抗氧化能力。
基因工程育种名词解释
基因工程育种名词解释
基因工程育种是一种利用基因工程技术对植物、动物或微生物
进行改良的育种方法。
基因工程育种利用基因工程技术，包括基因
克隆、基因编辑、转基因技术等，来改变生物体的遗传特性，以达
到改良作物、改良家畜、改良微生物的目的。
这些技术可以用来增
加作物的产量、改善作物的抗病性和抗逆性，提高食品的营养价值，改善动物的生长性能和产品质量，以及生产新型的工业原料和药物等。
基因工程育种的关键技术包括基因克隆，即将感兴趣的基因从
一个生物体中分离出来并进行复制；基因编辑，即通过
CRISPR/Cas9等技术精确地修改生物体的基因组；转基因技术，即
将外源基因导入到目标生物体中，使其具有新的性状。
这些技术的
应用使得育种过程更加精准和高效，可以在短时间内获得期望的遗
传改良效果。
基因工程育种在农业、畜牧业和生物工业等领域具有广泛的应
用前景。
通过基因工程育种，可以培育出抗病虫害的作物品种，提
高食品的营养价值，改善畜禽的生长速度和产品质量，生产出更高
效的工业微生物，以及研发出新型的生物药物等。
同时，基因工程
育种也面临着一些挑战和争议，如转基因食品安全性、生态环境影响等问题，需要进行深入的研究和监管。
总之，基因工程育种是一种利用基因工程技术改良生物体遗传特性的育种方法，具有广泛的应用前景，但也需要充分考虑其安全性和可持续性。
基因工程技术在植物遗传育种中的应用
基因工程技术在植物遗传育种中的应用植物遗传育种一直是实现高产、优质、抗性等农业生产目标的重要手段之一。
随着基因工程技术的不断发展，其在植物遗传育种中的应用也变得越来越广泛。
首先，基因工程技术可以实现对目标基因的精确编辑。
CRISPR/Cas9是目前应用较为广泛的基因编辑技术之一。
该技术通过设计合适的引物，使Cas9蛋白能够剪切DNA链上的目标序列，并且可以据此实现基因的添加、敲除、修饰等操作。
通过此技术，我们可以精确地编辑和控制植物基因，以强化其产量、抗性等性状。
其次，基因工程技术还能够使植物具有新的功能或特性。
例如，以转基因玉米为例，其在遗传上被加入了一种叫做Cry9C蛋白的物质，该物质能够有效对抗玉米象等害虫。
通过基因工程技术，我们可以向植物中加入外源基因，或是修改其内源基因，以实现更强的抗病、抗虫、耐盐碱等特性。
另外，基因工程技术还能够加速遗传育种的进程，并提高遗传育种效率。
传统的遗传育种需要耗费大量时间和人力，如今基因工程技术通过实现基因编辑和定点突变等操作，能够显著缩小育种周期和提高育种效率。
这对于种植业的发展带来了一系列的积极影响。
但同时，基因工程技术在植物遗传育种中的应用也存在一些问题需要注意和解决。
一方面，出于健康原因，有些人对转基因食品存在一定程度的抵制和顾虑。
因此，在把基因工程技术应用到植物遗传育种的同时，需采取各种有效措施，区别对待转基因和非转基因食品的产地和销售，以保证消费者食品安全和健康。
另一方面，基因工程技术是一种较新的技术，其发展过程中也会出现不少技术问题，对此需要科学家和研究人员们的不断研究和创新。
综上所述，基因工程技术在植物遗传育种中的应用具有很大的潜力。
其能够通过精确基因编辑、引入外源基因等操作手段，加强或创造新的抗性、耐性等特性，以实现高产、优质、抗病、抗虫、环保等农业生产目标。
但同时需要注意消费者健康与安全及技术问题等方面的问题。
因此，基因工程技术的应用需要科学家和研究人员们严谨的研究人员和管理人员更好的维护和与消费者建立良好的互信和交流。
植物基因工程技术及其应用于作物育种
植物基因工程技术及其应用于作物育种植物基因工程技术的发展，为作物育种提供了强有力的工具，可以用来改良作物的品质和产量，增强其抗逆性和适应性，以适应不同的环境和气候条件，从而提高其生产效率和质量。
一、植物基因工程技术植物基因工程技术是指将人工合成的外源基因导入到植物体内，使它们成为植物遗传物质的一部分，从而产生新的生物学特性。
这项技术主要包括基因克隆、基因转移和基因表达三个方面。
基因克隆是指从某个生物体中提取出一个特定基因，并且将它在细胞层面上扩增成大量的复制品。
基因转移是指将克隆好的基因导入到一个新的寄主体（如人工合成的细菌或植物细胞）中，然后将其整合到寄主体染色体上，使其成为寄主体遗传物质的一部分。
基因表达是指导入的外源基因在寄主体的内部蛋白质合成机制中被转录成RNA和翻译成蛋白质，并且与寄主体的代谢和生长的相应环节相互作用。
相应地，基因工程技术的主要应用领域包括了A中的基因工程农业、基因工程药品、基因工程纺织品、基因工程能源和基因工程环境这五个方面。
我们这里介绍的是基因工程农业中的作物育种。
二、植物基因工程技术在作物育种中的应用通过植物基因工程技术，可以克隆和改造某些植物的基因，改变它们的遗传物质，因此以生成新的演化路径，从而增强它们的生长和生殖能力，增加作物产量的同时，提高作物的品质和适应环境的能力。
以下是几个典型的案例：（一）抗虫昆虫作物农民在大规模种植一些农作物时，最需要解决的就是昆虫害虫的侵袭，研究表明使用基因工程技术的方式再植物体中注入相应的基因也可以使得作物拥有相应的抗虫的能力。
早在20世纪90年代，美国就成功地将一种有毒菌物用于改良玉米，这种菌物可以杀灭玉米螟，从而提高玉米收成。
另外，使用基因工程技术也在其他农作物（如玉米、棉花、大豆和水稻等）中注入抗虫基因的方法，也被研究出来。
（二）耐旱作物由于有许多地方的环境和气候条件十分的复杂其给作物产生了极大的不利影响。
而在植物的生长过程中，最需要保证的就是足够的水分供应，但是在强旱的气候条件下，很容易让土壤水分十分的紧缺，而植物将不能得到足够的水分使得作物难以正常生长。
基因工程育种技术
①RecA重组系统与基因敲除 RecA重组系统与基因敲除 ②Red重组系统与基因敲除 Red重组系统与基因敲除
Red同源重组技术的原理是将一段携带 Red同源重组技术的原理是将一段携带 与靶基因两翼各有40- bp同源序列的 与靶基因两翼各有40-60 bp同源序列的 40 PCR片段导人宿主菌细胞， PCR片段导人宿主菌细胞，利用噬菌体 片段导人宿主菌细胞 Red重组酶的作用， Red重组酶的作用，使导人细胞的线性 重组酶的作用 DNA片段与染色体(或载体) DNA片段与染色体(或载体)的特定靶序 片段与染色体 列进行同源重组， 列进行同源重组，靶基因被标记基因置 换下来。 换下来。
利用随机插入突变技术进行基因敲除 利用某些能随机插入基因序列的病毒、 利用某些能随机插入基因序列的病毒、细菌或其他基 因载体，在目标细胞基因组中进行随机插入突变， 因载体，在目标细胞基因组中进行随机插入突变，建 立一个携带随机插入突变的细胞库， 立一个携带随机插入突变的细胞库，然后通过相应的 标记进行筛选获得相应的基因敲除细胞 （2）利用转座子进行基因敲除 基于PCR PCR方法的基因敲除 （3）基于PCR方法的基因敲除 （4）噬菌体退火蛋白介导的寡核苷酸重组系统 RNAi引起的基因敲除 （5）RNAi引起的基因敲除
借助噬菌体M13 M13的定点诱变 （1）借助噬菌体M13的定点诱变 （2）借助质粒的诱变
4.PCR诱变 诱变 4.
（1）PCR定向诱变 PCR定向诱变 几种碱基变化的PCR PCR引入 （2）几种碱基变化的PCR引入 PCR随机诱变 易错PCR 随机诱变（ PCR） （3）PCR随机诱变（易错PCR） 定向诱变可以创造缺失、插入、碱基置换、移码突 定向诱变可以创造缺失、插入、碱基置换、 变等不同类型的突变。 变等不同类型的突变。
基因工程育种的原理
基因工程育种的原理基因工程育种是一种通过改变生物体基因组中的特定基因来创造新的品种的方法。
它利用现代生物技术手段，通过对目标基因进行精准编辑和调控，使得植物、动物或微生物获得特定的性状，从而达到改良品种的目的。
基因工程育种的原理主要包括目标基因的筛选、基因编辑技术的应用和新品种的鉴定。
首先，基因工程育种的原理之一是目标基因的筛选。
科学家们首先需要确定他们想要改变的性状，并找到与之相关的基因。
这通常需要进行大量的基因组学研究和生物信息学分析，以确定哪些基因与目标性状相关。
一旦目标基因被确定，科学家们就可以开始利用基因编辑技术对其进行改变。
其次，基因编辑技术的应用是基因工程育种的关键环节。
目前，常用的基因编辑技术包括CRISPR/Cas9、TALEN和ZFN等。
这些技术可以精确地切割、插入或替换基因组中的特定DNA序列，从而改变目标基因的功能或表达。
通过这些技术，科学家们可以实现对植物、动物或微生物基因组的精准编辑，使其获得特定的性状，比如抗病性、耐逆性、高产性等。
最后，新品种的鉴定是基因工程育种的最终目标。
经过基因编辑技术的改变，科学家们需要对新品种进行全面的鉴定和评估。
这包括对其遗传稳定性、生长发育、产量和品质等方面的检测。
只有经过严格的鉴定和评估，新品种才能被认定为合格的改良品种，并投入到实际生产中。
总的来说，基因工程育种的原理包括目标基因的筛选、基因编辑技术的应用和新品种的鉴定。
通过这些步骤，科学家们可以实现对生物体基因组的精准编辑，创造出具有特定性状的新品种，为农业生产和生物医药领域的发展提供了重要的技术支持。
基因工程育种的原理将继续在未来发挥重要作用，为人类创造更多的生物资源和经济效益。
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● 转导(transduction):指噬菌体及其重 组子导入受体细胞的过程
第十章基因工程技术育种
转化
(1)氯化钙法
● 1970年M.Mandel和A.Hige发现,大肠 杆菌经过氯化钙适当处理及短暂热休克 之后,便能吸收λ噬菌体DNA。1972年 美国斯坦福大学 S.Cohen报道,经氯化 钙处理大肠杆菌细胞也能摄取质粒DNA 。
第十章基因工程技术育 种
2020/11/28
第十章基因工程技术育种
• 第一节 基因工程概述
•★1、概念：是指将一种或多种生物体（供体）
的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入 另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意 愿遗传并表达出新的性状。
•也称为DNA重组技术(DNA Recombination) 或分子克隆(Molecular cloning)
•★ • ⑴３从、供基体本细胞过中程分离：出目的基因 (“切”) ；
• ⑵ 用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片断接到载体上， 形成DNA重组分子(“接”)；
• ⑶ 借助细胞转化手段将DNA重组分子导入受体细胞 (“转”)；
⑷ 培养转化细胞，以扩增DNA重组分子，使其整合到受 体细胞的基因组中（“增”）；
第十章基因工程技术育种
•优点
•操作比较简单，是处理 大量的受精卵的理想方法。
•缺点
•缺 点 是 导 入 无 定 向 性 ， 转 移 率较低，针对不同种鱼需要建 立相应的电脉冲条件(脉冲电 压、脉冲时间、脉冲次数、间 隔时间、脉冲介质)等。
第十章基因工程技术育种
2.3 精子载体导入法
利用精子作为转基因载体，借助受精作用把外源基因导 入受精卵，整合到受精卵的基因组中，是构建转基因动物的 一种新的尝试。
第十章基因工程技术育种
第十章基因工程技术育种
(2)电穿孔法
电穿孔法(electroporation):是指在一个较大的 电脉冲短暂破坏细胞膜的脂质双层，从而允许 DNA等分子通过细胞膜进入细胞，而后细胞膜 快速复原，保持细胞的完整。这种方法称为电 穿孔法。
第十章基因工程技术育种
• 转化子的鉴定 • 转化子的外源基因表达
•3. 穿梭载体
第十章基因工程技术育种
• DNA连接酶(DNA ligase)
• DNA连接酶能催化双链DNA切口处的5′磷酸根和3′-羟基生成磷酸二酯键。这种反 应需要供给能量，大肠杆菌和其他细菌的 DNA连接酶以NAD+作为能量来源，动物 细胞和噬菌体的连接酶则以ATP作为能量 来源。
第十章基因工程技术育种
第十章基因工程技术育种
鱼类转基因技术研究始于淡水鱼。1985年， 我国学者朱作言等人首次报道了转基因鱼试验成 功。他们将小鼠金属硫蛋白启动子-人生长激素基 因组体（mMT-hGH）导入金鱼受精卵中，获得 了第一批转基因鱼。海水鱼类的转基因研究直到 90年代初才有报道，加拿大研究者成功地将海水 鱼的生长激素基因和抗冻蛋白基因导入鲑科鱼类 ，培育出个体较对照鱼30倍的“超级鱼”和能够 表达抗冻蛋白的转基因大西洋鲑。我国
第十章基因工程技术育种
•★2、诞生：
• 1971年，美国Smith,H.O. 等分离出一种 限制性酶，可酶切病毒的DNA分子； • 1972年：Ｂerg, P. 等实现不同酶切DNA 片段的体外连接； • 1973年：Cohen,s.等将体外重组的DNA 转入大肠杆菌细胞并得以表达。
第十章基因工程技术育种
• • 第Ⅱ类限制性酶： • 能识别一段特异的DNA序列，准确地酶切双链
DNA的特异序列—回纹对称序列。
第十章基因工程技术育种
第十章基因工程技术育种
第十章基因工程技术育种
• 载体•(vector)
• 一个DNA片段只有与适合的载体DNA 连接构成重组DNA后，在载体DNA的运载下， 才可以高效率地进入宿主细胞(host cell)，并 在其中复制、扩增、克隆出多个拷贝。
第十章基因工程技术育种
2.2 电脉冲法
外源DNA在电脉冲作用下进入受精卵。
第十章基因工程技术育种
谢岳峰等(1989)以泥鳅脱膜受精卵为材料，电穿孔 转移外源基因，获得了10% 的转基因泥鳅。 Powers(1992)采用电穿孔法和显微注射法，将线性 化DNA 导入斑马鱼、斑鲴和鲤受精卵。电穿孔法产 生的转基因鱼数量比显微法的多。 Zhao(1993)证明电穿孔导入的GH 基因不仅能表达 ，而且还能遗传。 Powers(1992)采用电穿孔法获得的转基因斑马鱼和 鲤的子一代约一半携带外源基因并能有效表达。
修复双链DNA缺口处的磷酸二酯键
第十章基因工程技术育种
• 连接多个平头双链DNA分子：
第十章基因工程技术育种
•目的基因与 载体的连接 (DNA分子重 组)
第十章基因工程技术育种
第十章基因工程技术育种
重组DNA分子导入宿主细胞
● 转化(transformation):指将质粒DNA 或以它为载体构建的重组质粒导入细菌 中的过程。
第十章基因工程技术育种
•★ 4. 基因工程的应用
•(一) 基因工程工业 •(二) 植物基因工程 •(三) 转基因动物 •(四) 基因治疗
第十章基因工程技术育种
•◆胰岛素的人工生产
第十章基因工程技术育种Fra bibliotek •◆植物基因工程
• 根癌农杆菌介导的植物转化
• ◆植物基因转化：是指将外 源基因转移到植物细胞内、 并整合到植物基因组中稳定 遗传和表达的过程。
第十章基因工程技术育种
2.1.显微注射法
显微注射法是目前最常用的方法，导入外源基 因的成功率也比较高。主要包括两种方式：
(1)卵母细胞的细胞核注射； (2)受精卵的细胞质注射。
第十章基因工程技术育种
显微注射法的优点是外源基因的导入整 合效率较高，缺点是需要贵重精密仪器，技术 操作难度较大，并且外源基因的整合位点和整 合的拷贝数都无法控制，易造成宿主动物基因 组的插入突变，引起相应的性状改变，重则致 死。并且，显微操作处理对鱼类卵子有机械损 伤，受精卵的成活率受到很大影响。
其中，海水养殖的发展尤为迅速。相比贝类和虾 类养殖，海水鱼类的养殖发展较慢。
制约因素较大的是越冬问题，多数海水养殖品种 在4℃以上才能越冬，8 ℃以上才能摄食和维持缓慢 生长。其次海水鱼的遗传育种和全人工繁殖育苗问题 尚未彻底解决，育苗成活率较低。
第十章基因工程技术育种
根据目前研究现状和发展趋势，海水鱼 类基因工程的研究内容主要为：
研究者在世纪初也将海水鱼生长激素成
功导入我国重要的海水经济鱼类真鲷和
牙鲆，培育出生长速度明显加快的转基
因海鱼群体。
第十章基因工程技术育种
鱼类作为转基因研究的实验动物，比哺 乳动物等具有更多的优点： ➢鱼类怀卵量大，一次可产几万个至几十 万个； ➢大多数种鱼类的卵子卵径大，卵质透明 ，便于进行显微注射等遗传操作； ➢鱼类是体外受精体外发育，易于进行人 工受精和控制胚胎发育的条件。
➢ 分离和克隆海水鱼类中的有用基因; ➢ 筛选适用海水鱼类基因克隆和表达的载体及表达体系。 ➢ 利用转基因技术，将外源基因导入海水鱼中，培育性状优
良的转基因海水鱼类品系。
第十章基因工程技术育种
1. 海水鱼类基因的。
几种重要的海水鱼类基因 生长激素基因 抗冻蛋白基因 催乳素基因和生长催乳素基因
•◆可利用家禽作为生物反应器，生产人类大量需要的
• 重要蛋白质。
第十章基因工程技术育种
• ◆基因治疗
•◆利用基因工程技术，将特异基因导入并整合到具 有遗传缺陷的患者的基因组中，以治疗遗传疾病的方 法，通常叫做基因治疗(gene therapy)。 •◆目前最常用的方法是利用病毒DNA作载体，构建 重组DNA分子，用病毒包装物包装后形成的重组去毒 病毒感染患者的细胞，将正常基因整合到染色体上。
第十章基因工程技术育种
第二节 鱼类基因工程
以鱼类为研究对象，应用基因工程技术于鱼 类遗传育种和海水鱼类资源开发研究的一门 应用性，技术强的分支学科。 本节以海洋鱼类为研究对象进行介绍。
第十章基因工程技术育种
进入上世纪90年代，我国水产品总量已跃居世界 首位，水产养殖产量超过捕捞产量，水产业的发展由 捕捞型转向增养型。
• ◆根癌农杆菌介导的植物转 化
第十章基因工程技术育种
•◆转基因动物
•与转基因植物相比，转基因动物的发展要慢些。
•◆例如，利用转基因羊大量表达人类的抗胰蛋白酶。
•◆将人的抗胰蛋白酶α-1基因克隆在羊奶产生相关基
因
• 启动子的下游，这种启动子仅在乳腺细胞中表达，
使羊奶中含有大量有功能的人类抗胰蛋白酶；
第十章基因工程技术育种
该法较简单、方便，依靠生理受精过程，免去 了对原核的损伤。通过此法获得的精卵受精和受精 卵成活率几乎不会受到影响。但精子携带基因转移 法仍存在转基因阳性率低、转移率不稳定等缺点。
第十章基因工程技术育种
目前鱼类的成功报道有6种。 Khoo等(1992)将斑马鱼精子与pUSVCAT质粒在PBS中22℃ 保育30~40 min，得到23.3% (环状质粒DNA)和37.5% (线状 质粒DNA)的阳性率。 Sin等(1993)将大鳞大麻哈鱼的精子与外源基因混合，经电脉 冲处理后再受精，获得5％～10%的转基因阳性率。 于健康等(1994)将金鱼精子与AFP基因在Niu—Twitty液中4 ℃保温30 min后，再与卵子受精，经PCR 法和Southern blot 分子杂交法检查，阳性率为26%。
• 可作为DNA载体的有质粒、噬菌体、 病毒、细菌或酵母菌人工染色体（BAC、 YAC）等。
第十章基因工程技术育种
•★作为载体DNA分子，需具备四个条件： •⑴具复制原点(ori)，能携带的外源DNA片段