转基因植物的鉴定
转基因植物的检测鉴定方法、遗传转化技术及新技术
PCR检测
• PCR是在体外快速特异地扩增目的基因DNA片段 的有效方法。能在几小时内使pg水平的起始物达 到ng水平,扩增产物经琼脂糖凝胶电泳,溴化乙锭 染色后很容易观察,不通过杂交分析就可以鉴定出 基因组中的一些顺序。
• 但由于PCR扩增十分灵敏，有时会出现假阳性扩 增，因而对外源基因是否整合需要进行扩增产物 的Southern杂交。
＊已获得专利许可
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Site-specific recombinasemediated transgene excision
loxP
Cre
Transgene
loxP
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Cre
Transgene
llooxP
loxP
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外源基因去除（Gene-deletor)
• “外源基因去除”技术的要点之一是在目标植 物中加入了受DNA调空片段启动子控制的特殊基 因，该基因在启动子的作用下，可根据科学家的 意愿，在需要的时间和部位将外源基因和自身从 转基因植物中切掉，从而使转基因作物的花粉、 种子、果实不再含有外来基因，或将外来基因从 人们所需食用的部分（如植物的茎、叶、块茎） 彻底清除掉，达到用转基因作物生产出非转基因 食品的目的，从根本上解决了长期困扰人们的转 基因植物基因扩散问题和转基因食品的安全性问 题。
ATP
dsRNA
siRNA
蛋白复合物
RISC
靶 正义链
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mRNA
3、无选择标记转化
• 可消除选择标记基因对转基因作物安全性 方面的影响
• 可消除选择标记基因对重复多基因转化叠 加所带来的困难
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marker-free转基因植株
• 共转化法＊(基因枪与农杆菌转化) • 转座元法 • 重组酶法＊ • MAT(Multi-auto transformation)法＊ • 替代法＊
转基因植物的筛选与鉴定
转基因植物的筛选与鉴定随着植物转基因技术的不断进步，它对于分子遗传学研究和植物改良都具有特别重要的意义。
转基因植株的筛选在转基因技术中起着关键性的作用。
将含有35S启动子的基因载体PMDC150经农杆菌介导，利用农杆菌侵染拟南芥花序的方法转入拟南芥后得到T1代种子。
文章通过组织培养来筛选含有Kan抗性的转基因植株。
标签：拟南芥；转基因植物；筛选1 文献综述1.1 转基因植物的研究进展植物的遗传转化是指利用重组DNA，细胞组织培养等方法，将外源基因导入到植物的组织或细胞中，获得转基因植物的技术[1]。
从转基因植株成功之后，转基因技术飞速发展，如今，植物在抗病、抗虫和抗药等方面都有了转基因植株。
这种技术对改进农作物品质、提高产量等方面都有非常大的帮助。
1.2 基因转化技术随着人们对基因转化技术不断地深入研究和探索，现已发现多种基因转化的方法，例如农杆菌介导的基因转化、花粉管通道法等。
相比较其他植物基因的转化方法，农杆菌介导法有着减少成本、容易操作等优点，但对宿主细胞有着严格的要求。
每种方法都有其优缺点，所以根据植物的不同种类，我们要选择合理的转化方法，达到理想的转化效果。
1.3 本论文的目的和意义植物的转基因技术日新月异迅速发展，已经成为许多国家重点发展的新目标新领域，它所产生的巨大的社会和经济效益促使各个国家对其进行更加深入的研究，由其产生的巨大的生产潜能一定会推动社会的进步，改善人类现有的生产、生活质量以及健康水平。
本文以拟南芥为主要研究对象，通过转化后的农杆菌侵染拟南芥花序的方法及组织培养的方法进行了轉基因植物的筛选。
借由本次实验研究，可深入了解基因工程等相关领域的理论，可熟练掌握相关技术例如无菌操作技术、植物转基因技术、植物组织培养技术等等。
2 转基因植物的筛选与鉴定2.1 实验材料2.1.1 植物材料拟南芥2.1.2 载体与菌株重组表达载体PMDC150-35S（由实验室提供）、农杆菌菌株GV31012.1.3 主要试剂75%酒精、84消毒液、侵染缓冲液、限制性内切酶、卡那霉素、壮观霉素（重组表达载体含有的抗性）、利福平2.1.4 培养基LB培养基：5g/L酵母提取物，10g/L蛋白胨，10g/L NaCl，15g/L琼脂（只固体培养基添加）1/2MS培养基2.2 实验方法2.2.1 拟南芥种植：将种子放在浸过水的滤纸上，放在4℃的冰箱中，不见光培养24小时，然后取出种子种在营养土里，在光照强度8000Lux，温度25℃的培养箱中经过光照16小时/黑暗8小时培养[2]。
转基因植物的检测方法及其原理
转基因植物的检测方法及其原理说到转基因植物的检测方法，哎呀，别看它名字高大上，其实要搞清楚这些植物到底“基因里”藏了什么东西，可真不是一件容易的事儿！你想想，现在的科技这么发达，想查一个小小的基因变动，得靠一堆复杂的工具和技巧。
咱们生活中吃的很多食物，都可能是转基因的，然而那些转基因植物到底长啥样，它们和普通植物有啥区别，很多人其实还摸不着头脑。
今天咱们就来聊聊，转基因植物是怎么被“抓包”的。
首先得说，转基因植物其实就是经过基因工程改造过的植物，某些基因被“调皮地”加进去，目的是为了让这些植物有点特别的功能，比如抗虫、抗病，或者是让它们在干旱的环境下也能生长得好。
就像给植物做了个“基因升级版”，有点像人类做整容手术一样。
但这可不是随便改改就行的，它得在植物的DNA里留下“痕迹”，就像在你手机里安装了一个APP一样，有了它，植物就能干些别人做不到的事。
可问题是，转基因植物和普通植物怎么看上去差不多，不仔细看，还真分不出来。
就像是同一个班级里的两个人，外貌差不多，可其中一个却可能偷偷带了个高科技的手机。
所以呀，怎么知道一个植物是不是转基因的，得靠一堆高端的检测技术了。
现在，最常用的检测方法就是PCR（聚合酶链式反应）技术。
听着是不是挺复杂？其实也不难理解。
就像你拍照的时候，不管是景色还是人像，照片总是会有一定的“特征”对吧？PCR技术就相当于是放大镜，它能够把植物基因里的某些特征“放大”，让你看得清清楚楚。
科学家用PCR方法，把基因里那点儿“特殊”的转基因成分从大海捞针一样给找出来。
一旦找到了那些特定的基因序列，那就能证明，这个植物不单纯，里面有转基因。
但这个方法也有个小缺点。
它需要比较高精度的设备，检测过程比较费时，得小心翼翼地操作。
想象一下，就像你去餐厅吃饭，老板端上来的每道菜都需要经过精细的制作一样，检测转基因植物也得经历一番“精雕细琢”。
如果在操作过程中，稍有不慎，那结果可能就大不如前了。
除了PCR，还有一种叫做ELISA（酶联免疫吸附测定）的技术。
实验三 PCR-荧光探针法鉴定转基因大豆
实时荧光定量PCR Quantitative Real-Time PCR
（一）Real-time qPCR原理
实时定量PCR原理
• 实时定量PCR技术（real-time quantitative PCR） 是指在PCR反应体系中加入荧光染料，实时监测 荧光染料 整个PCR过程中荧光信号的累积强度，并利用特定 数学原理对未知模板进行定量分析的方法。
基因组DNA分离纯化中的注意事项
保证基因组DNA的完整性和纯度 提高DNA的洗脱效率 DNA的储存
（二）转基因大豆鉴定 — CaMV35S基因核酸检测试剂盒杂交试剂盒
• 采用实时荧光PCR技术，针对CaMV35S基因核 酸序列设计特异性引物和荧光探针，通过实 时荧光PCR（Taqman探针法）对转基因成分 CaMV35S基因进行检测。
特异性高 多重PCR检出
要求反应的特异性 不能进行多重PCR
Probe设计要求高 Probe合成费用高
常用于mRNA表达量分析等
常用于SNP解析，病毒、病原菌检测
（三）Real-Time qPCR主要概念
非探针 扩增曲线
化学原理
实时定量PCR
两个重要图形
探针
熔解曲线
Real-Time qPCR曲线的意义
106 105 104 103 102 10
荧光强度---循环数曲线
初始模板量对数---C(T)循环数标准曲线
三、实验内容
• 大豆DNA提取 • PCR-荧光探针法检测CaMV35S基因
四、实验材料和用品
大豆 大豆DNA提取试剂盒 CaMV35S基因核酸检测试剂盒 仪器：荧光定量PCR仪 台式离心机等
DePure Plant DNA Kit 基于硅胶 柱纯化方式。样品经液氮或研磨仪匀 浆后，在裂解液中裂解，DNA 释放到 裂解液中。经高盐溶液沉淀去除多糖 等杂质后，加入乙醇，转移至柱子中 过滤，DNA 被吸附到柱子的膜上，而 蛋白质则不被吸附而去除。柱子经 Buffer GW2 洗涤去除盐分，最后 DNA 经 Buffer AE洗脱。
转基因植物的安全性评价与风险控制
转基因植物的安全性评价与风险控制近年来，随着科技的发展，人们在生物技术领域上取得了巨大的进展，转基因技术因其快速、高效、可控等特点在农业生产中得以广泛应用。
然而，一些人对转基因植物存在质疑，主要是担心其对人体健康和环境安全产生不利影响。
因此，对转基因植物的安全性评价和风险控制是至关重要的。
一、转基因植物的安全性评价1.基因鉴定安全性评价的第一步是基因鉴定。
通过PCR等分子生物学方法，鉴定转基因植物是否包含目标外源基因。
对于基因鉴定阶段未通过的转基因植物，应立即终止相关试验或生产活动。
2.物质成分分析除了基因鉴定，还需要对转基因植物的物质成分进行分析，以了解其可能对人体和环境产生的影响。
物质成分分析应包括转基因植物中的外源蛋白、碳水化合物、脂质、维生素、矿物质以及天然成分等。
只有对转基因植物进行全面、系统的分析，才能对其安全性进行充分评价。
3.毒性研究尽管转基因技术已经广泛应用于食品和种子的生产，但人类和动物食用转基因植物可能产生潜在的毒性反应。
因此，在转基因植物的评估过程中必须进行毒性研究，以评估其对健康的风险。
毒性研究常用的方法包括急性毒性研究、亚急性毒性研究、长期毒性研究等。
4.过敏原评估转基因植物可能导致对一些人的过敏反应。
因此，在进行安全性评价时，需要对过敏原进行评估，以确定转基因植物是否含有可能引起过敏反应的组分，如过敏原基质、过敏性氨基酸序列等。
二、风险控制1.基础法规建设应制定相关法规，例如食品安全法、农业遗传资源保护法等，以保证转基因植物与传统农产品具有相同的食用安全等级。
此外，监管机构需要对转基因植物的生产、使用、销售等环节实施全方位监管，保障安全管理。
2.严格的分类管理对于不同种类和用途的转基因植物，需要采取不同的管理方法。
例如，一些转基因植物是用于医学等非食品领域，应该采取更为严格的管理措施，确保其对人体和环境安全。
另外，对于用于食品的转基因植物，应进行严格分类管理，确保其对人们的安全无任何威胁。
转基因植物
载体介导法
➢ T-DNA区可高效整合到植物受体细胞的 染色体上并得到表达。利用这一特点， 将目的基因转入Ti质粒的T-DNA区构建 根瘤农杆菌的转化载体。
一、转基因植物
通过植物基因工程获得转基因植物在农 业生产发展及植物分子生物学研究中有 十分重要的意义，已获得的有重大经济 价值的转基因植物已经很多。
一、转基因植物
基因工程： 就是重组DNA技术，指在体 外将不同来源的DNA进行剪切和重组， 形成杂合DNA或成嵌合DNA分子，然后将 其导入特定的宿主细胞从而得到大量扩 增和表达，使宿主细胞获得新的遗传特 性，产生新的基因产物。
载体介导法
Vir区（virulence region）： ➢ 该区段上的基因能激活T-DNA转移，
使农杆菌表现出毒性，故称之为 毒性区。T-DNA区与Vir区在质粒 DNA上彼此相邻，合起来约占Ti质 粒DNA的三分之一。
Ti质粒的基因位点及其功能区域
➢ T-DNA区（transferred-DNA regions）：
产生白化苗，且由于 PEG法对原生质体活力 有害，转化率低。
应用这种方法已成功的获得大麦、柑桔、胡
椒等植物的转基因植株。
一、转基因植物
载体介导法 具体方法有农杆菌介导法、病毒介导法。 农杆菌介导可采用“共培养法”，(见
书本图10-1 B)，有根癌农杆菌和发根农 杆菌两种载体系统。
载体介导法
以野生型根癌农杆菌载体系统为例： ➢ 野生型根癌农杆菌Ti质粒大小约200-
转基因筛选实验报告
转基因筛选实验报告1. 实验目的本实验旨在通过转基因技术筛选出具有目标基因的转基因植物，并验证其功能表达。
同时，对转基因技术的应用进行探究与分析。
2. 实验方法2.1. 材料准备- 野生型植物种子- 目标基因载体- 转化载体（包含选择标记基因）- 催化剂（如乙酰丙酮）- 局部细菌感染试剂2.2. 实验步骤1. 制备植物组织培养基，包括必需的无机盐、营养物质以及植物激素。
2. 将野生型植物种子在无菌条件下在培养基上培养，保持温湿度合适。
3. 将目标基因载体和转化载体分别在乙酰丙酮的催化作用下加入植物组织培养基中。
4. 收取转基因植株，将其转移到相应的培养基中继续培养。
5. 利用PCR等方法对转基因植株进行基因分析，验证是否成功转化目标基因。
6. 进行型和酶解析实验，验证目标基因的功能表达情况。
3. 实验结果经过一段时间的培养和筛选，我们成功获得了若干转基因植株。
通过PCR实验验证，其中的部分植株确实成功转化了目标基因。
进一步的酶解析实验结果显示，这些转基因植株中的目标基因被成功表达，产生了相应的功能酶。
4. 实验分析通过转基因技术的应用，我们成功地筛选出了具有目标基因的转基因植物。
这为进一步研究和应用提供了重要的基础。
转基因技术的应用不仅可以用于改良作物品种，提高农作物的抗病虫能力和产量，还可以用于生物医学研究，产生用于疾病治疗的蛋白质等。
然而，转基因技术也面临一些争议和风险。
一方面，转基因植物可能对环境产生不可逆转的影响，对生态系统造成潜在风险。
另一方面，转基因植物可能引发食品安全问题，对人体健康构成潜在威胁。
因此，在推广应用转基因技术的过程中，需要更加严格的监管和安全评估。
5. 结论通过转基因筛选实验，我们成功获得了具有目标基因的转基因植物，并验证了目标基因的功能表达。
这为转基因技术的应用提供了实验依据和理论基础。
转基因技术具有广阔的应用前景，但也需要高度重视风险评估和监管措施，确保其安全使用。
转基因植物的筛选与检测
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• Western 印迹是将蛋白质从 SDS-PAGE胶 中电泳转移至固相支持体上 , 然后对固定化 蛋白质进行免疫学测定的方法。 • 特点：
1
一、筛选的方法与原理
• 通过特定基因在转化体内的表达，利用特 定的试剂，选择出来转化细胞。
• 注： 1.特定基因又称“抗性基因” 2.表达方式：蛋白质的合成、酶的失活等
表“植物遗传转化中的选择试剂及其抗性基因”
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二、检测的方法与原理
• 利用特定基因在转化体内的表达，对其表 达产物进行检测。
扩增产物经琼脂糖凝胶电泳 ，染色后很容易观察， 不通过杂交分析就可以鉴定出基因组中的一些顺 序。材料用量少，检测方便，可以在试管苗阶段， 甚至对愈伤组织进行检测，了解转化早期的信息， 便于及时优化试验方案。DNA提取方便，适合于 大批量样品分析，又能检测目的基因的完整性， 是早期检测的一种较好方法。
• 注意： • 此过程最重要的是保持各DNA片段的转膜的固相支持物有多种，包括硝酸纤维素 膜（NC膜）、尼龙膜（Nylon） 、化学活化膜和 滤纸等。
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Western
• • • • • • 1.制胶及上样 2.电泳 3.转膜 4.封闭 5.抗体孵育 6.曝光显影
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Southern杂交
• • • • • • • 1.提取DNA 2.电泳 3.变性 转移 DNA 印迹 4.转膜 5.固定DNA 6.探针的标记 7.杂交与检测（NBT/BCIP显色）
膜
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转录水平上的检测主要方法是Northern 杂交，它是以DNA或RNA为探针，检测 RNA链。 和Southern杂交相同，Northern杂交包括 斑点杂交和印迹杂交。
也可用RT-PCR（reverse transcribed PCR）方 法检测外源DNA在植物体内的转录表达。 其原理是以植物总RNA或mRNA为模板进行 反转录，然后再经PCR扩增。 PCR 如果从细胞总RNA提取物中得到特异的cDNA 扩增条带，则表明外源基因实现了转录。 此法简单、快速，但对外源基因转录的最后 决定，还需与Northern杂交的实验结果结合。
探针与其互补的核苷酸序列杂交后，杂 交体也就带上了同样标记，可被检测出 来。 这样，以特定的已知核苷酸序列做探针， 就可以在诸多的核苷酸序列中，通过杂 交探测出与其互补的序列，因而分子杂 交是进行核酸序列分析，重组子鉴定及 检测外源基因整合表达的强有力手段。
它具有灵敏性高（可检出10-12g，即1pg DNA样品）、特异性强（可鉴别出20个 碱基对左右的同源序列）的特点，是当 前鉴定外源基因整合及表达的权威方法。 根据杂交时所用的方法，核酸分子杂交 又可分为印迹杂交、斑点（dot）杂交、 狭槽（slot）杂交和细胞原位（in situ） 杂交等。
外源基因整合的鉴定 证明外源基因在植物染色体上整合 的最可靠的方法是DNA Southern分子杂 交，只有经过分子杂交鉴定过的植物才 可以称为转基因植物。
核酸分子杂交是指非同一分子来源但具 有互补序列（或某一区段互补）的两条 多核苷酸链，通过碱基配对形成稳定的 双链分子的过程。 若其中的一条链被人为标记上，该标记 可以通过某种特定方法检出，即成为所 谓的探针。
外源基因表达蛋白的检测
表达蛋白的检测方法有三种：①生化反 应检测法：主要通过酶反应来检测；② 免疫学检测法：通过目的蛋白（抗原） 与其抗体的特异性结合进行检测，具体 方法有Western杂交、酶联免疫吸附法 （ELISA）及免疫沉淀法；③生物学活 性的检测。
Western杂交是将聚丙烯酰胺凝胶（SDSPAGE）电泳分离抗原（Antigen）固定在固体 支持物上（如硝酸纤维素膜，NC膜）。 不同分子量大小的蛋白质在凝胶中迁移率不 同，据此可确定特定的抗原存在与否以及相 对丰度，或者蛋白质是否遭到降解等。 蛋白质电泳后转到NC膜，放在蛋白质（如牛 血清蛋白BSA）或奶粉溶液中，温育，以封闭 非特异性位点，然后用含有放射性标记或酶 标记的特定抗体杂交，抗原-抗体结合，再通 过放射性自显影或显色观察。
转基因植物的鉴定
进行基因转化后，外源基因是否进入植 物细胞，进入植物细胞的外源基因是否 整合到植物染色体上，整合的方式如何， 整合到染色体上的外源基因是否表达， 这一系列的问题仍需回答，只有获得充 分的证据后才可认定被检测的材料是转 基因的。
目前认为转基因植物的证据应有以下几点： ①要有严格的对照（包括阳性及阴性对照）； ②转化当代要提供外源基因整合和表达的分子 生物学证据、物理数据（southern杂交， northern杂交，western杂交）与表型数据（酶 活性分析或其它）； ③提供外源基因控制的表型性状证据（如抗虫、 抗病等）； ④根据该植物的繁殖方式（有性繁殖还是无性 繁殖）提供遗传证据。有性繁殖作物需有目的 基因控制的表型性状传递给后代的证据，无性 繁殖作物有繁殖一代稳定遗传的证据。
ELISA与经典的同位素标记为基础的液 －液抗原－抗体反应体系不同之处在于 建立了固－抗原抗体反应体系，并采 用酶标记，抗体与抗原的结合通过酶反 应来检测。 由于酶的放大作用，使测定的灵敏度极 高，可检测出1pg的目的物，同时酶反 应还具有很强的特异性。
鉴定转基因植株所涉及到的核酸分子 杂交有Southern杂交及Northern杂交。 Southern杂交是以DNA或RNA为探针， 检测DNA链，不仅可鉴定外源基因的 整合，还可初步鉴定插入的拷贝数。
PCR是聚合酶链式反应（polymerase chain reaction）的简称。 它模拟DNA聚合酶在生物体内的催化作用， 根据检测的目的片段及一定的原则设计引物， 与模板DNA经过变性、退火、延伸三步骤的 数个循环，对特异DNA序列进行扩增，可以 在一只小小的离心管中几小时内使目的DNA 片段扩增数百万倍。
PCR检测所需的模板量仅为10ng以内， 而且粗提的DNA就可以得到良好的扩增 效果，因而这一技术的出现为外源基因 整合的检测提供了便利条件，尤其是在 转化材料少又需及早检测的时候。 但由于PCR扩增十分灵敏，有时会出现 假阳性扩增，因此检测的只是初步结果。
外源基因转录水平的鉴定
基因表达分为转录及翻译两阶段，转录 是以DNA（基因）为模板生成mRNA的 过程，翻译是以mRNA为模板生成蛋白 质的过程，检测外源基因的表达就是检 测特异mRNA及特异蛋白质的生成。 所以基因表达检测分为两个水平：即转 录水平上对特异mRNA的检测和翻译水 平上对特异蛋白质的检测。