转基因技术
《转基因技术及应用》课件
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汇报人：
食品安全：可 能对人体健康 产生影响，如
过敏反应等
防范措施：加 强监管，建立 完善的转基因 技术安全管理 体系，提高公 众对转基因技 术的认识和接
Байду номын сангаас受度。
转基因技术的发展 前景与展望
转基因技术在农业领域的发展前景与展望
改善作物品质：通过转基因技术改 善作物的营养成分、口感、外观等
品质
应对气候变化：通过转基因技术提 高作物的抗旱、抗寒、抗热等能力，
基因治疗：通过转 基因技术治疗遗传 性疾病，如血友病 、地中海贫血等
生物反应器：利用 转基因技术生产生 物反应器，提高药 物生产效率和成本 效益
转基因技术的安全 性评估
转基因食品的安全性评估
转基因食品的定义：通过基因工程技术改变生物的遗传物质，从而获得具 有特定性状的食品。
安全性评估的内容：包括对转基因食品的毒性、过敏性、营养成分、环境 影响等方面的评估。
1983年，科学家首次将外源基因导入动 物中，开启了转基因动物的研究
1994年，美国批准了第一种转基因食 品——转基因番茄的上市，标志着转 基因食品的商业化
2000年，中国批准了第一种转基因食 品——转基因抗虫棉的上市，标志着 中国转基因食品的商业化
2010年，科学家首次将外源基因导入 人类胚胎中，开启了转基因人类的研究
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医药工业：转基因技术在医药工业 中的应用，如转基因疫苗、药物等
环保工业：转基因技术在环保工业 中的应用，如转基因微生物在污水 处理、废物处理等方面的应用
生物制药领域的应用
基因工程药物：通 过转基因技术生产 具有特定功能的蛋 白质药物
转基因技术
乳腺生物反应器 1987年，首次小鼠乳腺中表达组织型纤溶酶原激活剂 tPA 蛋白。至今国际上转基因羊、转基因牛等的成功报道实例 已有10多种，生产出抗胰蛋白酶、乳铁蛋白、人凝血蛋白 因子Ⅷ、蛋白质C等药用蛋白。国外经济学家预期，10年 后，转基因动物生产的药物销售额超过250亿美元。
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基因药物生产
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病毒载体法
动物病毒载体是较理想的真核基因工程 载体。 病毒DNA序列中有很强的启动子，可使 其后方的外源基因高产量和高频率地表达。 常用的有杆状病毒载体、SV40载体、痘苗 病毒载体、逆转录病毒载体等。
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转基因动物的应用研究
改良动物 转移单个基因改良动物性状，未见成功报道，尚需对性状 表现的生化代谢途径，有关基因相互作用及基因定位整合， 基因定量表达、组织特异性表达等进行深入研究。
转基因与转基因动物
1982年，英国《自然》杂志发 表文章：有两个美国实验小组 利用转基因技术，将大鼠生长
激素重组基因导入到小鼠受精
卵中,培育出具快速生长效应的
“转基因超级鼠”。转基因鼠
比与它同胎所生的小鼠生长速
度快2～3倍，体积大一倍。
转基因超级鼠
3
转基因动物
获取外源目的基因 外源目的基因导入生殖细胞或胚胎干细胞 选择携带目的基因的细胞，选择体外培养 系统和宿主动物
转基因技术
（Transgenic technology）
1
概念
转基因：
1）将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因 组中表达，引起生物体性状可遗传的修饰，称之 为转基因技术。
2）利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移 到其它物种中，改造生物遗传物质，使遗传物质 得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面 向人类需要的目标转变。 转基因动物： 以实验方法将外源基因导入动物染色体基因组内 2 稳定整合并能遗传给后代的一类动物
转基因的原理
转基因的原理转基因技术是一种通过改变生物体的遗传物质，使其获得特定的性状或功能的技术。
它是现代生物技术中的重要组成部分，被广泛应用于农业、医学和工业领域。
转基因的原理主要包括基因克隆、基因导入和基因表达等过程。
首先，基因克隆是转基因技术的第一步。
科学家们通过分子生物学技术，将感兴趣的基因从一个生物体中复制出来，这个过程涉及到DNA的定位、切割、连接和复制等操作。
通过基因克隆，科学家们可以获取到目标基因的大量复制品，为后续的基因导入和表达奠定了基础。
其次，基因导入是转基因技术的核心环节。
一旦获得了目标基因的复制品，科学家们就需要将其导入到目标生物体的染色体中。
这一过程通常通过基因枪、细菌介导转化、病毒介导转化等方法实现。
一旦目标基因成功导入到目标生物体中，它就会与其它基因一起参与到生物体的遗传调控网络中，从而表现出特定的性状或功能。
最后，基因表达是转基因技术的最终目的。
一旦目标基因成功导入到目标生物体中，它就会在特定的条件下被激活并表达出来。
这一过程涉及到DNA的转录、翻译和后续的蛋白质合成等生物学过程。
通过基因表达，目标基因所携带的性状或功能得以在目标生物体中得以表现，从而实现了转基因技术的应用目的。
总的来说，转基因的原理主要包括基因克隆、基因导入和基因表达三个过程。
通过这些过程，科学家们可以实现对生物体基因的精准操作，从而获得具有特定性状或功能的转基因生物体。
转基因技术的应用不仅在农业领域可以提高作物的产量和抗逆性，还可以为医学和工业领域提供更多的可能性。
随着生物技术的不断发展，相信转基因技术将会发挥越来越重要的作用。
转基因的应用及意义
转基因的应用及意义
转基因技术的应用十分广泛，对农业、食品和医药行业等都有深远的影响。
以下是一些转基因的应用领域和意义：
1.农业：转基因技术被广泛应用于作物改良，以提高其抗病性、抗虫性和耐旱
性等，减少农药和化肥的使用，提高产量和品质。
转基因玉米、大豆、棉花等作物在全球范围内被广泛种植。
此外，转基因技术还用于生产高价值的生物制品，如疫苗和抗体等。
2.食品：转基因技术在食品工业中也有广泛应用。
例如，利用转基因技术可以
生产更健康的食品，如低脂、低糖或高纤维的食品。
此外，转基因技术还可以用于生产更安全的食品，例如通过改变食品中的基因来消除过敏原或毒素。
3.医药：转基因技术在医药领域也有重要的应用。
例如，利用转基因技术可以
生产用于治疗疾病的蛋白质或抗体，以及用于生产疫苗的重组蛋白。
此外，转基因技术还可以用于治疗遗传性疾病，例如囊性纤维化、血友病等。
4.环保：转基因技术还可以用于环保领域，例如用于降解塑料、油或其他污染
物的基因工程菌的开发。
这些菌株可以在自然环境中生长，并降解这些污染物，从而减少环境污染。
转基因技术的应用具有广泛性和深远的影响。
它不仅有助于提高农业产量和品质，还可以改善食品和医药产品的质量和安全性，同时也有助于环保和可持续发展。
然而，对于转基因技术的安全性和伦理问题，仍需进行充分的研究和讨论。
转基因技术
转基因技术研究进展1.转基因技术概述转基因技术是指利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。
其主要过程为：从生物有机体复杂的基因组中,分离出带有目的基因的DNA片段，或者人工合成目的基因；在体外,将带有目的基因的DNA片段连接到能够自我复制并具有选择标记的载体分子上，形成重组DNA分子；将重组DNA分子引入到受体细胞(亦称宿主细胞或寄主细胞)；带有重组体的细胞扩增，获得大量的细胞繁殖体，从大量的细胞繁殖群体中，筛选出具有重组DNA分子的细胞克隆；将选出的细胞克隆的目的基因进一步研究分析,并设法使之实现功能蛋白的表达。
转基因技术根据人们的意愿操作, 对基因进行修饰、改造, 从而定向地改变生物遗传特征, 培育生物新品种的技术。
简而言之转基因技术就是把大自然不同物种的优秀基因组合到另一个新的物种里面，新的基因信息可以按照要求转入另一种机体, 借以提供一种手段来改造农作物的性状和改良家畜品种, 或生产安全高效的药物, 或制作预防严重疾病的疫苗, 或进行基因治疗, 或制作一系列的食品或蛋白质等，它是现代生物技术的核心技术, 对于发展工业生产和医药学,解决人类的粮食、健康、能源、环境等问题具有重大的作用和意义。
转基因按照对象可分为植物转基因和动物转基因。
1.1植物转基因植物转基因是基因组中含有外源基因的植物。
它可通过原生质体融合、细胞重组、遗传物质转移、染色体工程技术获得，有可能改变植物的某些遗传特性，培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等的作物新品种。
而且可用转基因植物或离体培养的细胞，来生产外源基因的表达产物。
外源基因导入植物的遗传转化方法主要有农杆菌介导法、病毒介导转化法、基因枪转化法、电激转化法、花粉管通道法、真空渗透转化法以及聚乙二醇介导法等。
1.1.1农杆菌介导法农杆菌介导的大豆遗传转化最早始于1985 年。
转基因技术原理
转基因技术原理
转基因技术，又称基因工程技术，是一种通过修改生物体基因组来获取新的遗传性状的方法。
它基于人工改变生物体的遗传信息，将外源基因导入目标生物体的基因组内，使其具有特定的性状或表达特定的基因产物。
转基因技术主要包括基因克隆、基因传递和基因表达三个主要步骤。
首先，基因克隆是转基因技术的核心步骤之一。
通过基因克隆方法，可以将感兴趣的外源基因从一个生物体中克隆出来。
这通常通过PCR扩增、限制性内切酶切割和连接DNA片段等技术实现。
得到的外源基因片段被插入到载体DNA上，从而形
成了重组DNA分子。
其次，基因传递是将重组DNA分子导入目标生物体的过程。
常用的基因传递方法包括农杆菌介导转化、舍门子贝思菌介导转化、基因枪方法等。
这些方法使得外源基因能够被插入目标生物体的染色体中，并得以稳定的遗传到后代。
最后，基因表达是指外源基因在目标生物体中得以转录和翻译，从而产生基因产物的过程。
由于不同生物体的转录和翻译机制存在差异，因此在转基因过程中需要考虑到基因的转录效率和翻译后修饰等因素。
为了使外源基因能够高效表达，常使用启动子和终止子等调控序列进行基因表达的调控。
总之，转基因技术通过基因克隆、基因传递和基因表达等步骤，使人们能够将外源基因导入目标生物体的基因组中，从而创造出具有特定性状或生产特定产物的转基因生物体。
这一技术在
农业、医药等领域具有广阔的应用前景，但也面临一些伦理和安全问题，需要进行充分的风险评估和监管。
第9章 转基因技术
重组目的基因的结构示意图
限制性核酸内切酶
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DNA连接酶
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转入受体进行表达
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二、中游部分
1、外源基因的导入 2、外源DNA整合、转录及表达的检测
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1、外源基因的导入
1）受精卵原核显微注射法 2）逆转录病毒感染法 3）胚胎干细胞法 4）精子载体法 5）细胞核移植法 6）脂质体介导法 8）基因打靶 9）原始生殖细胞技术
效率高
感染率高、细胞损伤小，胚胎存活率高。
宿主范围广泛，外源DNA在整合位点附近较少发生缺失 和重排
呈单位点、单拷贝整合，并且不受胚胎发育阶段的限制。
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缺点：
逆转录病毒载体容量有限，只能转移≤10kb的DNA，转 入的基因一般没有其邻近的调控序列。
载体病毒基因有潜在的致病性，携带外源基因的病毒 载体在导入受体细胞过程中有可能激活受体细胞DNA序 列上的原癌基因或其它有害基因，威胁受体动物的健 康安全。
基因，从而在生物活体内研究此基因的功能。
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第二节
原理 同源重组(homologous recombination)
发生在同源序列间的重组，通过链的断裂 和再连接，在两个DNA分子同源序列间进行单链 或双链片段的交换。 细胞水平实现基因的定位修饰
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优点：
可对阳性细胞选择，实现外源DNA的定点整合，避免 了随即整合的缺点。
，是一项旨在培育肉多低脂且环境友好型家禽的研究组成部
分。无毛鸡能够减少养殖户用在防止鸡遭受高温侵袭的通风
设施上的投入
9
约翰斯-霍普金斯大学的科学家注视着两只小老鼠，左边的 是一只普通老鼠，右边的是一只转基因老鼠，肌肉发达程 度是普通老鼠的2到3倍。在对一种新发现的基因进行研究 时，科学家培育了转基因鼠。这只转基因鼠有助于科学家 寻找伴随癌症或者艾滋病出现的肌肉萎缩症的治疗手段。
什么是转基因技术
什么是转基因技术转基因技术的理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学。
那么你对转基因技术了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是转基因技术的内容，希望大家喜欢!转基因技术的目的(1)提取目的基因从生物有机体复杂的基因组中,分离出带有目的基因的DNA片段，或者人工合成目的基因，或从基因文库中提取相应的基因片段和PCR技术进行目的基因的增殖。
(2) 将目的基因与运载体结合在细胞外, 将带有目的基因的DNA 片段通过剪切、粘合连接到能够自我复制并具有多个选择性标记的运输载体分子(通常有质粒、T4噬菌体、动植物病毒等)上，形成重组DNA分子。
(3) 将目的基因导入受体细胞将重组DNA分子注入到受体细胞(亦称宿主细胞或寄主细胞) ,将带有重组体的细胞扩增，获得大量的细胞繁殖体。
(4) 目的基因的筛选从大量的细胞繁殖群体中，通过相应的试剂筛选出具有重组DNA分子的重组细胞。
(5) 目的基因的表达将得到的重组细胞，进行大量的增殖，得到相应表达的功能蛋白，表现出预想的特性，达到人们的要求。
转基因技术的主要分类转基因过程按照途径可分为人工转基因和自然转基因，按照对象可分为植物转基因技术、动物转基因技术和微生物基因重组技术。
人工转基因将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术(Transgene technology)。
人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传转化”均为转基因的同义词。
如今，改变动植物性状的人工技术往往被称为转基因技术(狭义)，而对微生物的操作则一般被称为遗传工程技术(狭义)。
经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为“遗传修饰过的生物体”(Genetically modified organism，简称GMO)。
自然转基因不是人为导向的，自然界里动物、植物或微生物自主形成的转基因现象，例如慢病毒载体里的乙型肝炎病毒DNA整合到人精子细胞染色体上、噬菌体将自己DNA的插入到溶源细胞DNA上，农杆菌和花椰菜花叶病毒(CMV)等。
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胡杨和灰杨的组培体系
条件摸索
1.初步摸索
胡杨
过程 叶片愈伤
诱导
生芽
培养及配方
MS+ 1mg/L IAA+0.02mg/L TDZ
MS+0.1mg/L 6-BA+0.005mg/L TDZ+1mg/LNAA
MS + 0.5mg/L IAA + 0.05mg/L 6-BA
生根
1/2 MS+1.5mg/L IBA
ddH20
卡那霉素 kanamycin，Kan
乙酰丁香酮 （酚类）
acetosyringone，AS
头孢霉素 cephalosporins ，Cef
ddH20 甲醇 ddH20
利福平
rifampicin，Rif
甲醇
0.22 um滤膜过滤 0.22 um滤膜过滤 0.22 um滤膜过滤 0.22 um滤膜过滤 0.22 um滤膜过滤
4.诱导丛生芽
将边缘长出愈伤组织的外植体转移到含0.1mg/L NAA +2.0mg/L ZT+ 400mg/L Cef + 9mg/L Hyg的生芽培养基上，25℃光照培养。每隔7～ 10d更换培养基一次,待愈伤组织生出丛生芽。
5．生根培养
培养筛选的抗性芽长1～1.5cm时，从基部将芽切下，并转入含有 0.1mg/L NAA + 400mg/L Cef + 9mg/L Hyg(或者50mg/L Kan）的生根培 养基上诱导生根，获得具有卡那霉素抗性的转基因植株。
细胞分裂素类：
激动素（KT）、6-苄基嘌呤（ 6-BA）、玉米素（ZT）
培养基配方，培养条件
过程 预培养 共培养
培养基 MS MS
激素 200μM AS
抗生素（转化实验）
光条件 黑暗 黑暗
愈伤培养 生芽培养 生根培养
MS 1/2 MS 1/2 MS
0.025mg/l 6-BA +0.5mg/l TDZ 200mg/l Cef
2) 用无菌滤纸将叶盘表面多余水分吸干，正面朝上平铺于MS培 养基中，封口置于黑暗环境中培养1天，用于转化
2.农杆菌活化
—— 侵染前3~4天进行
• 抗性培养基：LB +50mg/l rif +50mg/l str +为25获m得g/较l k好an的划单板克技隆巧，：用白枪头轻
• 生长条件：28℃
轻蘸取菌液，先在平板上平行划线， 更换枪头后再交叉划线，单向划线
0.1mg/l 6-BA +1.0mg/l IBA 1.0mg/l IBA
200mg/l Cef+25mg/l Kan 200mg/l Cef+25mg/l Kan
黑暗 光照 光照
实验流程
后续试验
打叶盘，预培养1d
农杆菌活化
浸泡法侵染叶盘，共培养3d
愈伤培养~10d 生芽培养 >20d
炼苗移栽
生根培养~2周
2. 外植体的侵染及共培养
1）取杨树无菌叶片，切成4～6mm的叶盘到无菌瓶中
2）加入重悬菌液，感染10min，期间间隔3～5min轻微振荡
3）取出外植体用无菌吸水纸吸去附着的菌液，接种在共培养基上，暗培 养36~48h。
3．诱导愈伤组织
将共培养的外植体转移到含1.0mg/L NAA +2.0mg/L ZT+ 400mg/L Cef + 9mg/L Hyg的选择培养基上，25℃暗培养诱导愈伤。约10d外植体长出 愈伤组织。
• pH • 温度 • 湿度 • 光照
培养基PH值~ 5.85 温室温度~25℃ 湿度30~40%
16h light / 8h dark
各种抗生素配方
注意：AS和Rif也可用DMSO溶解，因 高浓度DMSO可溶解滤膜，需要用油
膜进行过滤除菌，且速度很慢
名称
英文名
溶解试剂
除菌
保存
现有浓度
氨苄青霉素 ampicillin，Amp
5.生根培养
• 待芽分化并长至~2cm时，从基部将芽切下（避免带有愈伤组 织，影响生根），转入含cef （200mg/l）和Kan （25mg/l） 生根培养基上，光照培养诱导生根，获得具有抗性的转基因 阳性植株
6.炼苗移栽
• 待无菌苗在培养瓶中长到~10cm时，需将其移至温室环境的土壤中培养 1）炼苗：先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养间环境中适应生长几
日。 2）清洗移栽：用流水清洗掉根部的培养基，移栽到土壤中（土壤应提前
一天吸水） 3）移栽后管理
幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥
西南大学的体系
• 植物材料：新疆杨无菌苗
• 农杆菌：根癌农杆菌EHA105(LBA4404)
•
根癌农杆菌GV3101
• YEP培养基：蛋白胨(10g/L )、酵母提取物(10g/L )、Nacl(5g/L ) PH=7.0 • WPM重悬液：WPM+30g/L蔗糖+100μmol/L AS （PH=5.82-5.87）
2
新疆杨转基因体系
• 学名:新疆杨 • 分类：杨柳科，杨属 • 抗盐抗旱性较弱，可作为研究胡杨抗逆基因的参照
实验材料
• 材料：新疆杨 • 农杆菌菌种：根癌农杆菌LBA4404—利福平（rif）和链霉素
（str）抗性 • 表达载体：pBib-basta-35S-GFP（含Kan抗性基因）
杨树生长条件
数不可过多，可获得稀疏分布的单
• 二次活菌：
克隆菌株
1）取-80 ℃保存的农杆菌划板, 28℃ 倒置培养，约36~48h长出单克隆
2）挑单克隆接种于30~50ml LB抗性培养基中，200r、28 ℃摇菌24h （一活）
3）将活化的菌液按1:100~1:50接种到50ml LB抗性培养基中，培养10~14h， 至OD600值达到0.3~0.7（0.6为最佳） ，用于侵染实验（二活）
1.叶盘预培养
—— 侵染前1天进行
• 材料：新疆杨无菌苗 • 灭菌准备：MS（s）培养基，培养皿，滤纸，打孔器，滤纸，蒸馏水，
镊子，剪刀 • 叶盘大小：直径0.5~1.0cm（叶盘过小会增加诱导愈伤的难度）
1) 选取生长旺盛的新疆杨无菌苗，取茎上段新鲜幼嫩的叶片， 置于盛有无菌水的培养皿中，用打孔器将其打成圆盘，避 开主叶脉和叶缘
• 共培养培养基： WPM+30g/L蔗糖+100μmol/L AS+1.0mg/L NAA +2.0mg/L ZT+8.0-8.2g/L琼脂 （PH=5.82-5.87）
• 愈伤培养基： WPM+30g/L蔗糖+9mg/L Hyg(或50mg/L Kan）+1.0mg/L NAA +2.0mg/L ZT+ 400mg/L Cef +8.0-8.2g/L琼脂 （PH=5.82-5.87）
2）将活化过夜的农杆菌按1：100～1：50的比例接种在相同的20-50ml YEP液体培养基中，继续培养至OD600为0.2～0.4。
3）将二活的农杆菌菌液加入50ml离心管中5000rm离心10min，去上清， 加入50mlWPM重悬液（含AS），移入圆口瓶中，在28℃，200rpm振荡 培养1～2h。
配制方法 少量（50ml中约10ml）乙醇溶解后，加水稀释 0.1M HCl（或乙醇）溶解后加水稀释 1M HCl溶解后加水稀释 1M NaOH 溶解后加水稀释 乙醇或氢氧化钠溶解后加水稀释 1M HCl溶解后加水稀释
保存
4℃ 避光 保存
生长素类：
2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）、吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）
2. 载体介导法
• 农杆菌介导法（双子叶 植物）
• 病毒介导法
农杆菌介导法
• 根癌农杆菌 • Ti质粒（Tumor-inducing plasmid）为根癌农杆菌染色体外的遗传物质
可诱导被侵染的植物细胞产生肿瘤，即诱发冠瘿瘤。 • Ti质粒包括毒性区(Vir区)、接合转移编码区（Con区）、复制起始区(Ori区)和T-DNA
Ti质粒介导转化的过程
1) 农杆菌吸附于植物的表面伤口部位 2) 受酚类物质（AS，乙酰丁香酮）的诱导，vir区基因被激活，
virD基因编码的核酸内切酶分别将T-DNA的RB序列和LB 序列切出单链切口，释放T-DNA的单链线性拷贝（T-链） 3) T-链在RB序列的引导下定向穿过农杆菌的细胞膜、细胞壁， 进入植物细胞壁并整合到植物染色体基因组中 4) T-DNA 在植物细胞内表达
• PS：WT新疆杨在wpm生根培养基中生长较快，在MS生根培养基中生长较好。两 种生根培养基都可以不加任何激素，也可以加入0.1mg/L NAA,促进生根。
1. 农杆菌活化
1）挑取单菌落，接种在30～50mlYEP液体培养基中，28℃，200rpm振 荡培养过夜,直至对数生长OD600为0.6～0.8。
灰杨
叶片愈伤 诱导
生根
MS + 0.5mg/L IAA + 0.05mg/L 6-BA
1/2 MS+1.5mg/L IBA
生长时间
1~2个月诱导出愈 伤组织
30天左右从愈伤组 织长出小芽
可诱导出愈伤，并继续扩大培养
长出的芽叶组织较厚重，降低细胞 分裂素之后此现象减弱
可诱导出不定芽
2~3周长出白色毛 状根
分装，－20℃保存 分装，－20℃保存 分装，－20℃保存 分装，－20℃保存 分装，－20℃保存
50mg/ml 50mg/ml
100mM 200mg/ml
20mg/ml
•所有抗生素均在培养基灭菌后温度低于60℃时加入