植物供体与载体在遗传工程中的应用
转基因育种的应用和外源基因整合导入方法
油菜 棉花 玉米 大豆
三、转基因技术在作物育种中的应用
3.转移目标性状
a. 抗除草剂：对除草剂呈现抗性。 b. 抗虫：转Bt基因作物有烟草、番茄、马铃薯、水稻、 玉米和棉花等，有杀虫效果。 c. 抗病：抗病毒病如抗TMV，抗细菌真菌病如白粉病。
d. 育性改变：雄性不育，果实延迟成熟如番茄。
e. 品质改良：改善营养成分，提高抗寒、耐热和抗盐 能力，改变颜色。
倒置于渗 入培养液 真空处理 造伤 感染 转化
四、外源基因整合方法
（一）载体介导转移系统
3.原生质体共培养法
原生质培养的早期，将携带外源目的基因的农杆菌与 原生质体共培养，目的基因区段就会随着外源信号分 子的诱导而导入原生质体的核内，并整合到受体基因 组上。 农杆菌与原生质体共培养 目的基因 导入整合
知识回顾
一、概述
二、什么是作物转基因育种
三、转基因技术在作物育种中的应用
四、外源基因整合方法
知识回顾
叶盘法 载体介导转移系统 真空渗入法 原生质体共培养法 化学刺激法 外源基因直接导入法 基因枪轰击法 微注射法
目的基因整合
谢谢大家，请批评指正！
三、转基因技术在作物育种中的应用
1.产业化应用规模迅速扩大
120种植物转基因获得成功。 世界各国已批准23种转基因作物商业化应用。 种植面积在1×108 hm2 以上的作物包括大豆、玉 米、棉花和油菜。 涉及100多个国家。
三、转基因技术在作物育种中的应用
2.四种主要的转基因农作物
转基因育种的应用和外源基因整合
主讲人：林萌萌
转基因的安全问题让人堪忧
一、概述
二、什么是作物转基因育种
三、转基因技术在作物育种中的应用
基因工程安全管理办法
基因工程安全管理办法文章属性•【制定机关】国家科学技术委员会(已撤销)•【公布日期】1993.12.24•【文号】国家科学技术委员会令[第17号]•【施行日期】1993.12.24•【效力等级】部门规章•【时效性】现行有效•【主题分类】基础研究与科研基地正文中华人民共和国国家科学技术委员会令（第１７号）《基因工程安全管理办法》现予发布，自发布之日起施行。
主任宋健一九九三年十二月二十四日基因工程安全管理办法第一章总则第一条为了促进我国生物技术的研究与开发，加强基因工程工作的安全管理，保障公众和基因工程工作人员的健康，防止环境污染，维护生态平衡，制定本办法。
第二条本办法所称基因工程，包括利用载体系统的重组体ＤＮＡ技术，以及利用物理或者化学方法把异源ＤＮＡ直接导入有机体的技术。
但不包括下列遗传操作：（一）细胞融合技术，原生质体融合技术；（二）传统杂交繁殖技术；（三）诱变技术，体外受精技术，细胞培养或者胚胎培养技术。
第三条本办法适用于在中华人民共和国境内进行的一切基因工程工作，包括实验研究、中间试验、工业化生产以及遗传工程体释放和遗传工程产品使用等。
从国外进口遗传工程体，在中国境内进行基因工程工作的，应当遵守本办法。
第四条国家科学技术委员会主管全国基因工程安全工作，成立全国基因工程安全委员会，负责基因工程安全监督和协调。
国务院有关行政主管部门依照有关规定，在各自的职责范围内对基因工程工作进行安全管理。
第五条基因工程工作安全管理实行安全等级控制、分类归口审批制度。
第二章安全等级和安全性评价第六条按照潜在危险程度，将基因工程工作分为四个安全等级：安全等级Ⅰ，该类基因工程工作对人类健康和生态环境尚不存在危险；安全等级Ⅱ，该类基因工程工作对人类健康和生态环境具有低度危险；安全等级Ⅲ，该类基因工程工作对人类健康和生态环境具有中度危险；安全等级Ⅳ，该类基因工程工作对人类健康和生态环境具有高度危险；第七条各类基因工程工作的安全等级的技术标准和环境标准，由国务院有关行政主管部门制定，并报全国基因工程安全委员会备案。
基因工程知识点总结归纳(更新版)
基因工程绪论1、克隆（clone）：作名词：含有目的基因的重组DNA分子或含有重组分子的无性繁殖。
作动词：基因的分离和重组的过程。
2、基因工程（gene engineering）：体外将目的基因插入病毒、质粒、或其他载体分子中，构成遗传物质的新组合，并使之掺入到原先没有这些基因的宿主细胞内，且能稳定的遗传。
供体、受体和载体是基因工程的三大要素。
3、基因工程诞生的基础三大理论基础：40年代发现了生物的遗传物质是DNA；50年代弄清楚DNA 的双螺旋结构和半保留复制机理；60年代确定遗传信息的遗传方式。
以密码方式每三个核苷酸组成一个密码子代表一个氨基酸。
三大技术基础：限制性内切酶的发现；DNA连接酶的发现；载体的发现3、基因工程的技术路线：切：DNA片段的获得；接：DNA片段与载体的连接；转：外源DNA片段进出受体细胞；选：选择基因；表达：目的基因的表达；基因工程的工具酶1、限制性内切酶（restriction enzymes）：主要是从原核生物中分离纯化出来的，是一类能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列，并由此切割DNA双链的核酸内切酶。
2、限制酶的命名：属名（斜体）+种名+株系+序数3、II型限制性内切酶识别特定序列并在特定位点切割4、同裂酶：来源不同，其识别位点与切割位点均相同的限制酶。
5、同尾酶：来源不同，识别的靶序列不同，但产生相同的黏性末端的酶形成的新位点不能被原来的酶识别。
6、限制性内切酶的活性：在适当反应条件下，1小时内完全酶解1ug特定的DNA 底物，所需要的限制性内切酶的量为1个酶活力单位。
7、星号活性：改变反应条件，导致限制酶的专一性和酶活力的改变。
8、DNA连接酶的特点：具有双链特异性，不能连接两条单链DNA分子或闭合单链DNA，连接反应是吸能反应，最适反应温度是4至15度，最常用的是T4连接酶。
9、S1核酸酶：特异性降解单链DNA或RNA。
10、RNAH降解与DNA杂交的RNA，用于cDNA文库建立时除去RNA以进行第二链的合成。
现代分子生物技术在遗传育种中的应用
现代分子生物技术在遗传育种中的应用基因工程技术在遗传育种中的应用草业科学伊晨刚分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。
分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。
现代生物技术是以生命科学为基础，利用生物（或生物组织、细胞及其他组成部分）的特性和功能，设计、构建具有预期性能的新物质或新品系，以及与工程原理相结合，加工生产产品或提供服务的综合性技术。
这门技术内涵十分丰富，它涉及到：对生物的遗传基因进行改造或重组，并使重组基因在细胞内表达，产生人类需要的新物质的基因技术（如“克隆技术”）；从简单普通的原料出发，设计最佳路线，选择适当的酶，合成所需功能产品的生物分子工程技术：利用生物细胞大量加工、制造产品的生物生产技术（如发酵）；将生物分子与电子、光学或机械系统连接起来，并把生物分子捕获的信息放大、传递。
转换成为光。
电或机械信息的生物耦合技术；在纳米（即百万分之一毫米）尺度上研究生物大分子精细结构及其与功能的关系。
并对其结构进行改造利用它们组装分子设备的纳米生物技术：模拟生物或生物系统。
组织、器官功能结构的仿生技术等等。
分子生物技术作为现代生物技术的一个分支，目前在遗传育种中应用最多的就是基因工程技术。
基因工程技术是实现基因工程目的的手段，其核心技术是DNA的重组技术，重组即利用供体生物的遗传物质或人工合成的基因，经过体外或离体的限制酶切割后与适当的载体连接起来形成重组DNA分子，然后在将重组DNA分子导入到受体细胞或受体生物构建转基因生物，该种生物就可以按人类事先设计好的蓝图表现出另外一种生物的某种性状。
除DNA重组技术外，基因工程技术还应包括基因的表达技术，基因的突变技术，基因的导入技术等。
(完整版)【人教版】生物选修三：1.3《基因工程的应用》课后习题(含答案),推荐文档
【优化设计】2018-2019 学年高中生物 1.3 基因工程的应用课后课时演练·促提升1.A.黑麦与六倍体普通小麦杂交,杂种通过秋水仙素或低温处理得到八倍体小黑麦B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株C.用紫外线照射青霉菌,使其 DNA 发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DNA 上解析:A 选项八倍体小黑麦的培育利用的是染色体变异。
C 选项利用的原理是基因突变。
D 选项属于基因重组,但是发生在自然条件下,不符合基因工程“按照人们的愿望,进行严格的设计”的概念。
答案:B2.下列关于基因工程的说法中,正确的是( )A.基因工程的设计和施工是在细胞水平上进行的B.基因工程都是在生物体外完成的C.基因工程是对蛋白质进行的操作D.基因工程能打破物种间的界限,定向改造生物性状解析:基因工程是 DNA 分子水平上进行设计和施工的。
DNA 重组技术是在生物体外完成的,目的基因的表达是在细胞内完成的。
答案:D3.下列高科技成果中,根据基因重组原理进行的是( )①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒A.①B.①②C.①②③D.②③解析:自然界的基因重组发生在减数分裂过程中,同源染色体的两条非姐妹染色单体间的互换和非同源染色体间的自由组合都可以发生基因重组;人工的基因重组就是基因工程。
在题目给出的选项中:①袁隆平利用杂交技术培育出的超级水稻,其原理是自然界的基因重组。
②将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出的抗虫棉,属于通过基因工程进行的基因重组,该方法将目的基因移植到某种生物,整合到该生物的 DNA 分子中,并使目的基因得以表达,其最大优点就是克服了远缘杂交不亲和的障碍。
③是利用宇宙射线,诱发种子发生基因突变,从而培育出太空椒。
高中生物选择性必修三 第3章 第3节 基因工程的应用
学习目标
1.举例说明基因工程在农牧业、医药卫生及食品工业 的应用。 2.举例说出日常生活中的转基因产品,理性看待基因工 程给我们的生产和生活带来的影响。
一、基因工程在农牧业方面的应用 1.转基因抗虫植物 (1)方法:从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因,将其导入作物 中。 (2)成果:转基因抗虫棉花、玉米、水稻等。 (3)意义:减少化学杀虫剂的使用,降低生产成本,减少环境污染。 2.转基因抗病植物 (1)方法:将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中。 (2)成果:转基因抗病毒甜椒、番木瓜等。 (3)意义:能获得用常规育种方法很难培育出的抗病的新品种。
答案D 解析萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA,这是完成基因重组的 基础,①正确;自然界的所有生物几乎都共用一套遗传密码,②正确; 萤火虫的荧光素基因导入烟草细胞使得该转基因植株通体光亮,可 见荧光素基因在该植株中成功表达,即烟草体内合成了荧光素,③ 正确;萤火虫与烟草细胞合成蛋白质的方式基本相同,都是以mRNA 为模板,在核糖体上,经氨基酸脱水缩合形成蛋白质,④正确。
探究点一
探究点二
答案C 解析重组质粒形成后需要通过农杆菌转化法等方法导入棉花的叶 肉细胞;如果抗虫基因导入棉花叶肉细胞的细胞质中,转基因棉花 的花粉中不含该基因,如果导入细胞核基因中,该转基因植株相当 于杂合子,后代会发生性状分离;抗虫棉的选择作用使具有抗性突 变的棉铃虫生存下来,经过长时间积累,棉铃虫的抗性会增强。
2.科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平 的表达。长成的烟草植株通体光亮,堪称自然界的奇迹。这一研究 成果表明( ) ①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同 ②萤火虫与烟草共用一套遗传密码 ③烟草体内合成了荧光素 ④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同 A.①③ B.②③ C.①④ D.①②③④
1、载体与供体
基因工程1基因工程的三大要素：供体、受体、载体。
2.基因工程操作的基本步骤：（1）切：从供体细胞中分离出基因组DNA，用限制性核酸内切酶分别将外源DNA（包括外源基因或目的基因）和载体分子切开。
（2）接：用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片段接到载体分子上，构成DNA重组分子。
（3）转：借助于细胞转化手段将DNA重组分子导入受体细胞（4）增：短时间培养转化细胞，以扩增DNA重组分子或使其整合到受体细胞的基因组中（5）检：筛选和鉴定经转化处理的细胞，获得外源基因高效稳定表达的基因工程菌或细胞3基因工程的主体战略思想是外源基因的稳定高效表达一、载体与供体1.载体.（1）载体的功能○1运送外源基因高效转入受体细胞○2为外源基因提供复制能力或整合能力○3为外源基因的扩增或表达提供必要的条件（2）载体应具备的条件○1具有针对受体细胞的亲缘性或亲和性(可转移性)○2具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点○3具有较高的外源DNA的载装能力○4具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点○5具有合适的筛选标记2.质粒（1）质粒的基本特征○1质粒是生物细胞内固有的、能独立于寄主染色体而自主复制、并被稳定遗传的一类核酸分子○2质粒常见于原核细菌和真菌中○3绝大多数的质粒是DNA型的○4绝大多数的天然DNA质粒具有共价、封闭、环状的分子结构，即cccDNA○5质粒DNA的分子量范围:1 - 300 kba质粒的自主复制性○1质粒能利用寄主细胞的DNA复制系统进行自主复制○2质粒DNA上的复制子结构决定了质粒与寄主的对应关系○3根据在每个细胞中的分子数(拷贝数)多寡，质粒可分为两大复制类型○4严紧型复制控制的质粒1-3拷贝stringent plasmid○5松弛型复制控制的质粒10-60拷贝stringent plasmidb质粒的可转移性革兰氏阴性菌的质粒可分成两大类:○1接合型质粒：能在天然条件下自发地从一个细胞转移到另一个细胞(接合作用)，如F、Col、R质粒等○2非接合型质粒：不能在天然条件下独立地发生接合作用如Col、R的其它成员值得注意的是，某些非接合型质粒(ColE1)在接合型质粒的存在和协助下，也能发生DNA转移，这个过程由bom和mob基因决定c携带特殊的遗传标记野生型的质粒DNA上往往携带一个或多个遗传标记基因，这使得寄主生物产生正常生长非必需的附加性状，包括:物质抗性（抗生素、重金属离子、毒性阴离子、有机物物质合成）抗生素、细菌毒素、有机碱这些标记基因对DNA重组分子的筛选具有重要意义（2）质粒的分类○1高拷贝质粒突变拷贝数控制基因拷贝数1000-3000 扩增基因○2低拷贝质粒来自pSC101 拷贝数小于10 表达某些毒性基因○3温敏质粒在不同温度下表现出拷贝数、整合等不同性质○4测序质粒含有测序通用引物互补序列和多酶接头polylinker○5整合质粒装有整合促进基因及位点便于外源基因的整合○6穿梭质粒装有针对两种不同受体的复制子便于基因克隆○7表达质粒装有强化外源基因表达的转录、翻译、纯化的元件○8探针质粒装有报告基因便于启动子等元件的克隆筛选。
【课后集训】第3章 基因工程 第3节 基因工程的应用(含答案详解)
2019版生物选择性必修3 课后集训第3章基因工程第3节基因工程的应用题组一基因工程在农业方面的应用1．下列哪项不是植物基因工程技术的主要应用()A．提高农作物的抗逆性B．生产某些天然药物C．改良农作物的品质D．作器官移植的供体2．番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜之一。
普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐储存。
科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。
下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是()A．质粒可作为载体B．受体细胞是番茄细胞C．目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因D．目的基因的表达延缓了细胞的软化3．科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了硫吸收能力极强的转基因烟草。
下列有关该烟草培育的说法正确的是() A．金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中B．需用特定的限制酶切割烟草的核酸C．同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段，又可以切割质粒，因此不具有专一性D．转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离题组二基因工程在畜牧业方面的应用4．利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30%，体型大50%。
在基因工程操作过程中，生长激素基因的受体细胞最好采用() A．乳腺细胞B．体细胞C．受精卵D．精细胞5．下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是()A．将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内B．将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组C．将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达D．将Bt抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达6．上海医学遗传研究所成功培育出一头携带人白蛋白基因的转基因牛。
他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍。
以下相关叙述正确的是()A．转基因动物是指体细胞中出现了新基因的动物B．提高基因的表达水平是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因C．只能在转基因牛乳汁中获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的D．转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白题组三基因工程在医药卫生和食品工业方面的应用7．利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素，下列相关叙述正确的是()A．人和大肠杆菌在合成胰岛素时，转录和翻译的场所都是相同的B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C．通过检测，大肠杆菌中没有胰岛素产生，则可判断重组质粒未导入受体菌D．选用大肠杆菌作为受体细胞主要原因是其繁殖快、易培养、产量高8．蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落伞绳等。
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植物供体与载体在遗传工程中的应用
植物在生命体系中扮演着相当重要的角色，是人类食物来源、药用材料、美化
环境的主要物质来源。
然而，天然的植物生长也面临着许多限制，包括环境、生物、营养等多方面的影响。
基因工程技术为改善植物的产量、抗病性、营养价值等方面提供了重要的手段。
而植物供体与载体在基因工程中有着重要的应用，本文将围绕这一主题展开讨论。
一、植物供体在基因工程中的应用
植物供体是指作为外源DNA插入植物的介质，其特性和有效性对基因工程的
结果有着至关重要的影响。
一些植物供体常见的特性如下：
1、起源：大多数植物供体来自于细菌的质粒，也有一部分来自于植物病毒，
它们都可以在植物细胞中稳定复制，即可支持外源DNA的插入和稳定的表达。
2、多拷贝状态：植物供体通常具有多个复制的助手效应，可以在植物细胞中
高效复制。
3、选择标记：植物供体通常设计了一些可用于选择和筛选转化细胞的标记，
如抗生素、激素等。
植物供体在基因工程中的应用多种多样，主要包括：
1、构建转化载体：通过将外源DNA与相应的植物供体连接而构建完整的转化载体。
这些载体可以在转染过程中转移到植物细胞中，使它们表达外源基因。
2、转基因植物的构建：将转化载体导入植物细胞并选出转化细胞，再通过培
养等方式得到转基因植物。
3、基因克隆和定位：通过植物供体的DNA序列进行基因克隆和基因定位等研究。
植物供体在基因工程中的应用不仅限于上述的几个方面，还在其他领域中有着
广泛的应用，如对外源基因表达水平的影响研究、植物基因组学等。
二、植物载体在基因工程中的应用
除了植物供体，植物载体在基因工程中也具有重要的作用。
植物载体是指载体
中可用于表达基因并导入植物细胞的DNA分子。
植物载体可以通过不同的方式得到，如：
1、天然的病毒载体：某些植物病毒可以将自己的RNA导入植物细胞，因此可
用于基因转化。
2、质粒载体：这是最常用的植物载体，常见的如pCAMBIA、pBI、pMDC、pGreen等。
3、人造载体：通过人工合成等方式得到的载体，目前在基因工程中应用较少。
植物载体在基因工程中的应用主要包括：
1、选择合适的植物载体：通过选择不同的载体来缓解转化过程中的问题，如
载体大小、表达效率、选择标记等方面的问题。
2、提高植物载体的效率：通过改进载体向植物细胞导入的方式、优化表达元
件等方法提高植物载体的效率。
3、提高转基因植物的产量和抗病性：以某些作物为例，如大豆、玉米等，通
过插入相应的基因可以提高其产量和抗病性，进而提高农业生产的效率。
总之，植物载体在基因工程中具有重要的作用，而且未来的研究方向将越来越
多样化，即开发更优质的载体系统、改善基因表达技术和开发新的植物材料等。
结语
植物基因工程的发展和应用已经成为当今生物科学领域的前沿研究之一，而植
物供体和载体的发展也为基因工程的研究和应用提供了重要的手段。
未来，基于这些技术的研究将在植物生长、农业生产、药物应用等众多领域中发挥着重要的作用。