林业生物技术课件10.转基因植物及其应用
《转基因动植物》课件

利用转基因动物生产具有治疗价值的蛋白质药物 ,如转基因羊生产抗凝血酶。
转基因动物的生产流程
基因克隆与载体构建
将目的基因克隆到载体上,构建成表达载体 。
胚胎移植与繁殖
将转基因胚胎移植到代孕母体中,繁殖出转 基因动物。
受精卵显微注射
将表达载体注射到受精卵中,获得转基因胚 胎。
后代鉴定与筛选
对转基因动物后代进行鉴定和筛选,确保获 得符合要求的转基因动物。
新型转基因方法的探索
目前转基因技术主要依赖于导入外源基因,未来 将探索更多新型的转基因方法,如基因沉默、基 因激活等。
安全性评估的完善
随着转基因技术的进步,未来将进一步完善转基 因产品的安全性评估方法,确保转基因产品的安 全性和可靠性。
转基因动植物的未来应用前景
01
提高农业生产效率
通过转基因技术改良作物,提高抗逆性、抗病性、产量和品质,为农业
长期安全性评估
对转基因植物进行长期跟踪研 究和生态评估,以检测可能出
现的负面影响。
食品安全性评估
对转基因食品进行毒理学和营 养学评估,确保其安全性和营 养价值与传统食品相当。
环境安全性评估
评估转基因植物对生态环境的 影响,如对非靶标生物的影响 、对生态平衡的影响等。
社会经济安全性评估
评估转基因植物对农业生产和 社会经济的影响,如对农民生
转化方法
包括农杆菌转化法、基因枪法、微注 射法等,每种方法各有优缺点,适用 于不同植物。
转基因植物的优缺点
优点
提高抗逆性、抗虫性、抗病性等,增 加产量和营养价值,改良品质等。
缺点
可能对生态环境造成潜在风险,如基 因漂流导致野生种群基因污染;可能 影响食物安全,如产生过敏源或毒素 等。
《植物转基因技术》课件

转基因技术的未来发展方向和前景
研究方向
未来应加强转基因技术在提高作物抗逆性、 品质改良和功能食品研发等方面的研究,以 满足人类不断增长的需求。同时,应关注新 兴技术的应用,如基因编辑技术,以推动转 基因技术的创新发展。
应用前景
随着转基因技术的不断进步和应用领域的拓 展,未来转基因作物有望在保障粮食安全、 提高农业生产效率和改善生态环境等方面发 挥重要作用。同时,随着人们对转基因技术 认识的深入和法规体系的完善,转基因技术 的应用前景将更加广阔。
鉴定
对筛选出的阳性细胞或植 株进行遗传和表达分析, 以确定目的基因是否成功 导入并稳定遗传。
鉴定方法
包括分子生物学技术、免 疫学技术、生物化学技术 等。
转基因植物的遗传稳定性与安全性
01
02
03
04
遗传稳定性
转基因植物在繁殖过程中,目 的基因能够稳定遗传并表达的
能力。
安全性
转基因植物对人类健康、生态 环境和农业生产的潜在影响。
目的基因的验证
对获取的目的基因进行测序和功能验证,确保其正确性和可用性。
基因克隆与载体构建
基因克隆
采用限制性内切酶和连接酶等技 术,将目的基因克隆到载体上。
载体的选择
根据目的基因的特点和需求,选 择适合的载体,如质粒、病毒载
体等。
载体构建
将目的基因与载体进行重组,形 成重组质粒或重组病毒载体。
转化体的筛选与鉴定
转基因技术的法规和监管问题
法规制定
各国政府需制定完善的法规和监管体系 ,规范转基因技术的研发和应用,确保 其安全可靠。同时,需要加强国际合作 ,共同制定国际统一的转基因技术标准 。
VS
监管执行
第十章 转基因技术及应用 ppt课件

• 转基因生物对农田生态系统的潜在风险
增加杀虫剂的使用。由于转基因生物可能造成的影响是抗药基因的特性选 择和转移或漂流到可相容的其他植物中,形成抗性杂草或超级杂草, 具有很强的抗药性。 产生新的农田杂草。其原因是由于基因漂流或基因逃逸,如通过昆虫传播 花粉引起杂交或基因污染,使近缘种变成新杂草或超级杂草。 转基因植物自身变为杂草。由于插入性状的竞争而演变退化为杂草。 产生新的病毒。由于不同病毒基因组和转基因作物的病毒外壳蛋白重组而 出现新型病毒。 广谱抗除草剂堆积基因群(HT)的超级杂草。 产生新的作物害虫。由于病原体与转基因植物相互作用或是草食动物与转 基因植物相互作用而出现的新型转基因害虫。比如常见害虫产生抗性, 并进化增强。 对非目标生物的伤害。由于误食或基因污染导致。例如2002年10月美国 内布拉斯加的一块约一英亩的刚收获大豆的田里,发现了三株转基因 玉米。这是因为上一年种植的含一种胰岛素蛋白的药用转基因玉米的 种子遗留下来在田里发芽,结果导致总价值270万美元的这一季大豆不 得不付之一炬。
转基因微生物
第一节 转基因植物 p85
目的基因和受体的获得 转基因方法 转基因植物的鉴定
转基因植物的应用
转基因植物研究存在的问题
一、目的基因的来源
1. 采用限制性内切酶,从生物组织中获取目的基因;
2. 通过mRNA合成cDNA;
3. 人工合成的DNA片段;
4. 聚合酶链式反应(PCR)扩增特定基因片段。
农 杆 菌 ori
大 肠 杆 菌 筛 选 标 记
大肠杆菌ori
农 杆 菌 筛 选 标 记
病毒介导法
随着植物病毒分子生物学及遗传学研究的不断深入,用病毒 基因组作为载体转化植物细胞日益受到人们的重视,因为病 毒载体能将外源基因导入植物的所有组织和细胞中,而且不 受单子叶或双子叶的限制。 在大约300种特征清楚的植物病毒中,单链RNA病毒约占 91%,双链RNA病毒、双链DNA病毒、单链DNA病毒各占 3%。利用植物病毒载体转化植物细胞大致有以下两种战略: 转染植物细胞原生质体
《转基因技术及应用》课件

THANK YOU
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
添加标题
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添加标题
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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
转基因植物及其应用

转基因植物及其应用随着科技的发展,生物技术已经成为人类控制自然的重要手段之一。
其中,转基因技术凭借其可塑性强、高效性受到人们的广泛关注。
转基因技术是指人为地向生物体中加入一个或多个外源性基因,来改变其性状或增加其功能。
在植物领域中,我们将这种通过转基因技术改变植物基因组的植物称为转基因植物。
转基因植物的优点转基因植物有着广泛的应用前景。
首先,它可以改善作物的抗病性、耐旱性、耐盐性、耐寒性等性状。
例如:在传统培育水稻中,为了提高水稻的青枯病抗性,人们通过选择对病原菌有抗性的品种进行杂交选育,但该方法效率低,耗时长,效果有限。
而通过转基因技术,科学家可以将植物的防御机制与病原菌的关键基因相结合,增强植物的抗病性。
其次,转基因植物可以提高作物产量和质量。
在传统农业中,由于种植大面积、单一作物,造成土地资源的消耗和生态环境的恶化,而转基因植物能够通过改变作物的生长方式和代谢途径来提高其生长速度、减少损失率,从而提高作物产量和质量。
例如:在玉米种植中,将一种接受Bt基因转移的玉米品种作为种子,使玉米在生长过程中能够产生毒素,从而实现对玉米象的控制,进而提高玉米的产量和质量。
此外,转基因植物的生产更为高效。
传统培育中培育新作物需要耗费大量的时间和资金,而转基因技术可以大幅缩短生产周期,减少生产成本。
例如:在植物基因工程中,将人类的生长激素基因导入作物中,能够促进作物的生长和发育,缩短生产周期,从而提高生产效益。
转基因植物的潜在风险然而,转基因技术也存在一些潜在的风险。
首先,转基因植物可能对生态环境造成负面影响。
例如,转基因植物可能与自然植物杂交,导致自然植物受到外来基因的污染,从而影响生态平衡。
其次,转基因植物可能会引起人类健康问题。
例如,加入过量的Bt毒素可能对人体的肠胃功能产生不良影响,对不良肠道病变的风险有所增加。
再次,转基因植物可能引起道德争议和法律纠纷。
因为转基因植物的安全性和食品营养价值受到了争议,因此很难达成统一的政策。
基因工程转基因植物PPT课件

Ti Plasmid
T-DNA region
auxin
Left border
Right border
vir genes ori
已知农杆菌 附着到植物 细胞后,只 留在细胞间 隙中。TDNA首先在 细菌中被加 工、剪切、 复制,然后 转入植物细 胞。
(2) Ti质粒的功能区域
※ T-DNA区(transferred-DNA regions): 农 杆 菌 侵 染 植 物 细 胞 时 , 从 Ti 质 粒 上 切 割 下 来 转 移 到 植 物 细 胞 的 一 段 DNA,称为转移DNA。该DNA片段上的基因与肿瘤的形成有关。
农杆菌介导法
1)农杆菌
农杆菌包括根癌农 杆菌(Ti质粒)和发根 农杆菌(Ri质粒),质 粒中含有一段可移动的 DNA称为T-DNA,可作 为外源DNA的载体。
农杆菌: 广泛用于植物基因工程。 包含Ti质粒:【肿瘤诱导质粒(细菌 质粒)】;
T-DNA: (Transferred-DNA), 可以转 移进入植物基因组.
优点:外植体来源广,繁殖快,易接受外源基因, 转 化效率高。
缺点:遗传稳定性差、嵌合体 因此需要连续的再生系统
1.1 受体
1.1.3 直接分化再生
外植体材料细胞不经过脱分化形成愈伤组织阶 段,而是直接分化出不定芽形成再生植株。
优点:周期短、操作简单,体细胞变异小,遗 传稳定;
缺点:材料局限,转化率低。
1.1 受体
受体 是指用于接受外源DNA的转化材料。 良好的植物基因转化受体系统应满足如下条件: 1) 高效稳定的再生能力; 2) 受体材料要有较高的遗传稳定性; 3) 外植体来源方便,如胚和其它器官等; 4) 对筛选剂敏感; 5) 转化率高 常用的受体材料有以下几大类型:
转基因植物的应用

转基因植物的应用转基因植物是利用现代生物技术将外源基因导入植物细胞中,从而改变植物的遗传性状。
转基因植物的应用范围广泛,涵盖了农业、工业、医疗和环保等多个领域。
提高作物产量和品质通过转基因技术,可以将某些有益的基因导入植物中,使其具有更高的生长速度、更大的产量或更好的品质。
例如,科学家将某种具有高产量的基因导入大豆、玉米等农作物中,使其产量大幅度提高。
抗虫、抗病和抗除草剂转基因技术还可以使植物具有抗虫、抗病和抗除草剂等特性。
例如,科学家将某种抗虫基因导入棉花中,使其能够抵抗棉铃虫的侵害,减少农药的使用量。
适应不同环境通过转基因技术,可以使植物适应不同的环境条件,如干旱、高温、盐碱等。
例如,科学家将某种耐旱基因导入小麦中,使其能够在干旱条件下正常生长。
改良植物性状转基因技术可以用来改良植物的性状,如花色、香味、口感等。
例如,科学家将某种基因导入玫瑰中,使其花朵颜色更加鲜艳。
用于生物能源转基因植物还可以用于生物能源的生产。
例如,科学家将某种能够产生生物柴油的基因导入油菜中,使其成为一种新的生物能源作物。
基因治疗研究转基因技术还可以用于基因治疗的研究。
例如,科学家将某种能够治疗某种疾病的基因导入人体细胞中,以治疗遗传性疾病或某些癌症。
医疗和工业用途转基因植物还可以用于医疗和工业用途。
例如,科学家将某种具有药用价值的基因导入植物中,从而生产出新的药物或工业原料。
环保和生态保护转基因技术还可以用于环保和生态保护。
例如,科学家将某种能够降解污染物的基因导入微生物中,使其能够净化环境中的污染物。
此外,转基因技术还可以用于生态修复和保护生物多样性等方面。
总之,转基因植物的应用前景广阔,对于农业、工业、医疗和环保等领域的发展具有重要意义。
然而,在应用转基因技术时,也需要注意其潜在的风险和安全性问题,以确保其应用不会对人类和环境造成负面影响。
(农业硕士生物技术课件)转基因技术与作物育种

1.根据基因表达的产物—蛋白进行基因克隆 主要步骤如下:
分离蛋白质 明确氨基酸序列 推导核苷酸序列
人工合成
利用这种方法人类首次人工合成了胰岛素基因。 虽然在早期采用这种方式已经成功地克隆了许多基因。 局限性:兼并密码子
效率低 未知基因及产物
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2.从基因组DNA或mRNA序列克隆基因
(1)同源序列法 (Homology Based Candidate Gene Method) 根据基因家族成员所编码的蛋白质结构中具有保守氨基酸序列的特 点克隆基因家族未知成员。
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(1)叶盘法 双子叶植物较为常用、简单有效的方法。
农杆菌共培养侵染 诱导愈伤组织 分化生芽
细菌筛选标记基因:
产物给予细胞产生一种选择压力,致使未转化细胞不能生长、发育与 分化。而转化细胞对该标记产生抗性,不影响其生长等,从而将转化细 胞选择出来,例如, Cat(氯霉抗性基因)。
植物筛选标记基因:
强调给转化细胞带上一种标记,起报告和识别作用,故称报告基因。
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报告基因: Gus基因(β-葡糖苷酸酶基因)
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(二)目的基因重组质粒的构建
目的基因体外重组到适当的已改造的质粒中 包括保存用中间载体(大肠杆菌寄主):pBR322、pUC、
pBluescript K、pKS,pGEM-T 繁殖载体(大肠杆菌寄主): JM109, TOP10 植物转化载体(农杆菌寄主): pBI121, pCAM1001
15
33
1.载体介导转移系统
最常见的转基因方法。 将外源基因重组进入适合的载体系统,通过载体将携带的外源 基因导入植物细胞,整合在核染色体组中并随核染色体复制和 表达。 农杆菌Ti质粒(tumor-inducing plasmid)或 Ri质粒(rootindcing plasmid)介导法是迄今为止植物基因工程中应用最多、 机理最清楚、最理想的载体转移方法。
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中南林业科技大学经济林育种与栽培国家林业局重点实验室
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1、植物基因工程载体及其构建
1.3 根癌农杆菌Ti质粒的结构与功能
根癌农杆菌,含有Ti质粒, 能诱导被侵染的植物细胞 形成肿瘤,即诱发冠瘿碱
T-DNA区
细胞分类素 合成基因
发根农杆菌,含有Ri质粒, 能诱导被侵染的植物细胞 产生毛发状根
生长素 合成基因
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1、植物基因工程载体及其构建
绿色荧光蛋白基因(GFP),来自水母。但野生 型GFP发光较弱,甚至在某些植物中不表达,为 适应在植物研究中的应用,已有许多改造的gfp 可满足研究的需要。
冠瘿碱合成酶基因。nos和ocs存在于农杆菌TDNA上,因其启动子是真核型,在农杆菌中不表 达, 故通过检测转化体中冠瘿碱的存在可确定 外源基因的表达。
Vir区。即毒性区,又称致瘤区域,其长度约 35kb。
Con区。该区段上存在着与细菌间接合转移的有 关基因,调控Ti质粒在农杆菌之间的转移。
Ori区。该区段基因调控Ti质粒的自我复制,故 称为复制起始区。
中南林业科技大学经济林育种与栽培国家林业局重点实验室
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1、植物基因工程载体及其构建
1.4 Ti质粒基因转化的原理
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1、植物基因工程载体及其构建
1.5 植物遗传转化中常用的选择标记基因及报告基因
1.5 .1选择标记
磷酸新霉素转移酶基因(nptⅡ)。由它编码的 产物氨基葡萄糖苷磷酸转移酶对某些氨基葡萄糖 苷类抗生素如卡那霉素、庆大霉素等有抗性。
潮霉素磷酸转移酶基因(HPT)。通过酶促磷酸 化作用使潮霉素发生磷酸化而失活,因此在含潮 霉素B的培养基中,含有该标记基因的植株能存 活,不含则死亡。
中南林业科技大学经济林育种与栽培国家林业局重点实验室
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1、植物基因工程载体及其构建
1.2 植物基因工程受体系统
原生质体。外源DNA易导入、基因型一致、适合各 种转化方法、遗传稳定性差、培养技术难度大。 愈伤组织。外源DNA易导入、适合各种转化方法、 可继续扩繁、遗传稳定性差、嵌合体高。 种质系统。外源DNA易导入、可简化或缩短育种纯 化过程、受季节限制。 胚状体。外源DNA易导入、变异小。 直接分化芽。变异小、操作简单周期短、有嵌合体。
其他选择标记。
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1、植物基因工程载体及其构建
1.5 .2 报告基因
报告基因
Reporter gene,是编码一种易于检测蛋白质 或酶的基因,通过它的瞬时及稳定表达来检测目 的基因是否转化成功,起报告作用。
β-葡萄糖酸酶基因(gus),来自大肠杆菌,在 一定条件下与其底物X-Glucuionic acid作用会 使有GUS活性的细胞染成蓝色。
RB
Vir区
在植物基因转化上应用最多的是根癌农杆菌Ti质粒
冠瘿碱 合成基因
LB
冠瘿碱 代谢基因
复制起始区
中南林业科技大学经济林育种与栽培国家林业局重点实验室
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1、植物基因工程载体及其构建
T-DNA区。是农杆菌侵染植物细胞时,从Ti质粒 上切割下来转移到植物细胞的一段DNA,该 DNA片段上的基因与肿瘤形成有关。
激活诱导其他基因表达
T-DNA进入染色体
在VirD2、 VirD4和VirB作用下
T-DNA单链与VirD2结合 VirD1、 VirD2协助
T-DNA单链释放
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1、植物基因工程载体及其构建
1.5 Ti质粒的改造与载体构建
双元载体
多克隆 位点
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1、植物基因工程载体及其构建
中南林业科技大学经济林育种与栽培国家林业局重点实验室
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1、植物基因工程载体及其构建
中南林业科技大学经济林育种与栽培国家林业局重点实验室
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1、植物基因工程载体及其构建 植物细胞受伤
产生酚类物质 (乙酰丁香酮)
激活根癌农杆菌 受体virA 信号传递
激活virG 诱导表达
花青素合成有关的基因。
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2、植物遗转化方法和技术
2.1 载体转化
植物受体材料 (植物细胞、组织、器官等)
根癌农杆菌Ti质粒介导基因转化
含植物转化载体的农杆菌菌液
浸染(10-20min) 共培养(2-4h)
田间试验、遗传分析、形状鉴定
选择诱导分化 (培养基+选择压+抑菌剂,约4周)
多次筛选培养
生根培养
转基因植株
外源基因组织化学检测、 分子检测
中南林业科技大学经济林育种与栽培国家林业局重点实验室
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2、植物遗转化方法和技术
2.2 直接转化
采用基因枪法获得转基因植物
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2、植物遗转化方法和技术
PEG(聚乙二醇)法,细胞融合剂,是外源DNA形成 可被植物原生质体主动吸收的DNA沉淀。 电激法,利用高压电脉冲作用,使原生质膜的结 构改变并形成可逆性的开闭通道,从而使原生质 体易吸收外源DNA。 显微注射转化法,利用显微注射仪将外源DNA直 接注入受体细胞的细胞核或细胞质中。 其他转化方法,超声波、脂质体等
林业生物技术课件10.转基因植物及 其应用
思考讨论
1、农杆菌法构建转基因植物的原理?
2、什么叫DNA克隆?cDNA克隆与基因组克 隆有何不同?
3、基因工程安全措施?
中南林业科技大学经济林育种与栽培国家林业局重点实验室
2
1、植物基因工程载体及其构建
1.1 植物基因工程载体种类
目的基因克隆载体。是由多拷贝的大肠杆菌(E.coli) 小质粒为载体,其功能是保存和克隆目的基因。
中间克隆载体。是大肠杆菌质粒插入T-DNA片段及目的基 因、标记基因等构建而成,是构建中间表达载体的基础 质粒。
中间表达载体。是含有植物特异启动子和转录终止子的 中间载体,其功能是作为构建转化载体的质粒。
卸甲载体。是解除武装Ti质粒或Ri质粒,其功能是作为 构建转化载体的受体质粒。
植物基因转化载体。是最后用于目的基因导入植物细胞 的载体,又称为工程载体。
根癌农杆菌Ti质粒介导的转化过程主要包括: ① 细菌在植物敏感细胞上的吸附 ② 农杆菌中Ti质粒上的Vir区基因被激活 ③ T-DNA切割和T-DNA复合物形成 ④ T-DNA复合物由农杆菌进入植物细胞 ⑤ T-DNA以单或多拷贝随机整合到植物基因组并
进行表达。
中南林业