第10章 植物遗传转化

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农杆菌和基因枪转化的特点比较
1，农杆菌转化的特点： 多为单拷贝或寡拷贝转化与整合，减少了 共抑制等基因沉默现象，转基因遗传较稳 定； 不需要特殊设备，实验成本较低。

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农杆菌和基因枪转化的特点比较

2，基因枪法转化的特点： 不受基因型限制，并且可用各种组织或细胞 作为靶材料。 操作简便。
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
1，经过愈伤组织的受体系统 1.3，两种形式的共同特点：
1）外植体材料来源广泛； 2）适用的植物物种范围广； 3）再生植株群体变异大。
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
2，不经过愈伤组织的受体系统 也称直接分化受体系统，指直接对外植体 材料进行遗传转化操作，然后经过培养直接在 外植体上形成不定芽的情况。 这种系统的特点是 1）获得再生植株的所 需时间短，操作简单；2）遗传变异少；3）外 源基因稳定性高；4）嵌合体比例偏高；5）受 植物物种的限制比较大。
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性 5，生殖细胞受体系统
以花粉粒或卵细胞为受体细胞进行直接的 转化的技术系统，也叫种质系统。 5.1，花粉管通道法； 5.2，花粉粒浸泡法； 5.3，花粉粒基因枪转化法； 5.4，子房微注射法。
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
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第二节

转化的受体系统
一、转化受体的条件
5，农杆菌敏感性 对于农杆菌介导的基因转化来说，需要受 体材料对农杆菌敏感，因为只有对农杆菌敏感 的材料才能够接受农杆菌的转化。一般认为， 大多数双子叶植物对农杆菌敏感而单子叶植物 不敏感。 农杆菌有不同的菌株，同一材料对不同菌 株的敏感程度可能存在不同；目前，还可以采 用化学试剂（乙酰丁香酮）来弥补敏感性的不 足。
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第二节

转化的受体系统
四、影响系统转化效率的因素
5，转化受体的接种及共培养 将转化受体材料和农杆菌工程菌株接触称为转 化受体的接种，通常的接触方法是一定时间的浸泡。 合适的浸泡时间和材料种类状态以及活化的菌 液浓度有关，一般在几分钟到1个小时。 浸泡完毕后，用无菌干滤纸吸除材料表面过多 的菌液，然后进行共培养。共培养时间一般为3天。 过长过短都不好。 在共培养过程中添加AS往往可以提高转化效率， 培养基中的激素对转化效率也可能有影响。

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第十章 植物遗传转化
植物遗传转化的基础
植物基因转化受体系统
转化体的筛选与鉴定
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第一节 植物遗传转化的基础
1，植物遗传转化的定义
外源遗传物质进入植物细胞，与染色体整 合并通过减数分裂进行遗传。
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2，植物遗传转化技术的应用领域
作物育种 ( plant breeding )
抗病虫育种、抗逆境育种、品质改良


3，植物转基因的优越性
对植物基因型和表现型的改变只作用于目标性状，不 涉及非目标累赘基因，因而更具有针对性，可加快育 种进程； 可克服传统育种中不同生物之间的生殖隔离等限制， 扩大可利用的资源库（动物、植物、微生物、人工合 成基因均可利用）； 可创造出自然界所没有的新种质； 以转基因植物为主体的植物化工厂具有高效、低污染、 可再生的优点。

转化的受体系统
一、转化受体的条件
4，抗生素敏感性 4.2，对于作为筛选剂的抗生素的敏感性 通过转化处理，接受外源基因的细胞总是少数。这些 细胞还可能因为转化而受到某些损伤而在群体中处于劣势。 为了使这些转化的细胞能够在与非转化细胞的竞争中 取胜，通常的策略是在转化外源基因的同时也转化了一种 能够解除某种抗生素的毒性的基因。将该种抗生素（筛选 剂）加入到培养基里，就可以使对该种抗生素敏感的没有 转化的细胞受到抑制，使转化的细胞得到相对的选择。
6，单倍体细胞组织受体系统 以花粉（或未受精卵子）细胞培养形成的单 倍体愈伤组织（或悬浮培养细胞），以及再生 的单倍体植株的各部分器官组织为基因转化的 受体的技术系统。 这些细胞和组织经转化和加倍后再生成为基 因纯合的个体，是最为理想的受体系统。 单倍体细胞在增殖过程中容易自发加倍，目 前还没有维持细胞单倍体状态的有效方法，因 此，单倍体植株的组织的利用更加可靠可行。
植物口服疫苗
（edible vaccines）
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植物口服疫苗

转基因植物口服疫苗，是将病原微生物 的抗原编码基因导入到植物细胞内，然 后诱导细胞再生得到转基因植物。人类 食用这种转基因植物的产品，因为其中 包含有抗原基因表达的产物，就可以激 发黏膜免疫，使机体产生特异性抗病能 力。
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第一节 植物遗传转化的基础
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第二节

转化的受体系统
一、转化受体的条件
1，高效稳定的再生能力 通过基因枪或农杆菌转化的转化率都还比 较低，转化过程还可能对细胞造成损伤，导致 植株再生能力的下降。 再生能力的高低直接影响了遗传转化的工 作效率；高的转化效率建立在高的受体材料再 生能力的基础上。
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第二节

转化的受体系统
一、转化受体的条件
第十章 植物遗传转化
植物遗传转化是遗传工程的主要内容，遗传工 程包括基因工程和细胞工程两部分。 基因工程包括目的基因的克隆，转化载体的构 建和目的基因的表达；细胞工程在遗传工程中 的作用是提供外源基因的受体材料和创造使目 的基因能够表达的条件。 外源基因的转化是连接基因工程和细胞工程的 技术环节。 细胞工程是连接基因工程和生产应用的桥梁。
功能基因组学
（functional genomics）
基因加标(gene tagging) 基因敲除(gene knock-out) 候选克隆的功能互补试验
植物代谢工程
( plant metabolic engineering )
利用转特殊基因的植物作为生物反应器 (bioreactor)工厂化生产工业或医药用品
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第二节

转化的受体系统
一、转化受体的条件 6，和研究的目的相适应 单纯以理论研究或方法的建立为目 的的实验在转化受体的选材上受到的限 制相对要小一些；有应用目的的研究则 除了受到以上各方面的限制外，还需要 采用优良品种作为材料，通过遗传转化 改良成为更加优秀的新品种，在产业上 直接推广应用。
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性 大多数的基因转化系统都是建立在受体 材料的离体培养技术之上；由于离体培 养技术内容的多样化，目前有多种遗传 转化受体系统可供选择。 对转化受体各种类型及其特性进行了解， 是根据实际情况合理选用转化受体类型 和进行高效的转基因工作的前提条件。
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第二节

转化的受体系统
四、影响系统转化效率的因素
2，Vir基因活化的诱导物
Vir基因的活化是农杆菌Ti质粒转移的首
要条件。 在转化实验中，最常用的诱导物是乙酰丁 香酮（AS），浓度在5－200微摩尔/升，并且 需要其他培养条件的配合以发挥更好的作用。
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第二率的因素 3，外植体的类型和生理状态 只有处在细胞分裂的S期（DNA合成期） 的细胞才具有被转化的能力，这个时期 称为“转化的敏感期”。 能够进行活跃分裂的细胞组织，例如， 分生组织，形成层组织，愈伤组织等， 都是合适的转化受体组织。
2，较高的遗传稳定性 通过遗传转化导入外源基因的目的是在保 持物种原有性状不变的基础上增加某一（些） 性状或对某一特定性状进行改良，因此，受体 材料的遗传稳定性十分重要。 原始自然的材料（例如叶片、子叶、胚轴 等）比经过脱分化离体培养的材料在保持遗传 的稳定性方面具有优点。
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第二节

转化的受体系统
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
1，经过愈伤组织的受体系统 1.2，两种形式的不同点 1）在用农杆菌进行转化时，前一种形式的 带菌培养的时间比较长，需要采用添加抗生素 的培养基在抑制农杆菌增殖的情况下诱导愈伤 组织的形成和增殖愈伤组织。 2）前一种形式的扩繁量较大，来自同一转 化事件的个体数目相对较多，转化体为嵌合体 的情况相对较少。
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第二节

转化的受体系统
三、转化受体系统的建立 1，高频再生系统的建立 外植体、培养基 2，抗生素（筛选剂）敏感性实验 农杆菌、筛选压 3，农杆菌敏感性实验 野生菌株接种、乙酰丁香酮处理
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第二节

转化的受体系统
四、影响系统转化效率的因素
1，农杆菌菌株 1.1，菌株类型 不同菌株的寄主范围不同， 因此对不同植物的侵染力也有所不同。多数情 况下的侵染能力顺序是：农杆碱（琥珀碱）型、 胭脂碱型、章鱼碱型。 1.2，侵染活力 在增殖最快的时期（对数 生长期）的侵染活力最高。在标准的培养条件 下（培养基成分、温度、接种量、容器形状、 摇床摇荡频率等）可以通过检测培养液的OD值 来确定细菌群体的增殖生长状况。
第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
1，经过愈伤组织的受体系统 1.1，形式 1）直接对植物材料进行遗传转化操作，然 后诱导这些材料脱分化形成愈伤组织； 2）首先诱导外植体受体材料形成愈伤组织， 然后对愈伤组织进行遗传转化操作。 两种方式的最后步骤都是诱导愈伤组织再 生植株，但各有异同。
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第二节

转化的受体系统
二、转化受体系统的类型和特性
4，悬浮培养细胞系及体细胞胚胎受体系统 悬浮培养细胞系的细胞通常比固体培养基上培养 的愈伤组织具有较高的活力和比较一致的生理状态， 团块也比较小，有相对更大的表面积以接受转化； 悬浮培养细胞系比原生质体系统的稳定性好，操 作技术要求相对较低； 悬浮培养细胞系通过合适的培养基成分调节可以 诱导形成体细胞胚胎，通过胚胎形成的再生途径可以 减少嵌合体的发生。 以体细胞胚胎作为转化受体时转化效率往往比较 低，转化体的筛选比较困难，并且嵌合体出现的频率 很高。