畜牧兽医]2生物技术知识《蚕桑生物技术》之一B.ppt

生 物 技 术 知 识 蚕桑生物技术蚕桑生物技术之一之一 Date1山东农业大学 讲课内容： 植物转基因育种研究进展 遗传转化中常用的标记基因 转基因抗虫植物研究进展 SARS病毒疫苗研制的策略 酵母双杂交系统 植物功能基因组研究技术 蛋白质组学及其研究技术（1、2） 作业：每人提交课程论文1篇，并做报告 Date2山东农业大学 一、植物育种的基本内涵 变异=选择 二、转基因育种的特点 1、转基因育种的基本概念 根据育种目标，从供体生物中分离或提取目的基因，经过 DNA重组与遗传转化或直接运载，使目的基因进入受体植物，通 过筛选获得目标性状发生定向变异的遗传工程体，经田间实验和 大田选择，形成新品种或新种质资源。 2、转基因育种的特点 与常规育种技术相比，转基因育种具有以下特点： 打破生物分类界限，实现远缘遗传物质的渗透。 可以定向创造变异。 只改变个别性状，育种速度快。 植物转基因育种研究进展植物转基因育种研究进展 Date3山东农业大学 植物转基因技术示意图 Date4山东农业大学 三、转基因育种的技术体系 重组DNA 入植物 培养再生 选择转化体 新品种 技术体系包括： 1 、重组DNA技术： 目的基因的制备 所用载 体 A 克隆载体：E.coli 的多拷贝小质粒，保存和克隆目的 基因 B 中间克隆载体：在大肠杆菌质粒中插入T-DNA片段 、目的基因和标记基因，是构建中间表达载体的基础。表达 载体含植物特异启动子的中间载体，是作为构建转化载体的 基础。 C 卸甲载体：解除Ti、Ri致瘤，构建转化载体的受体质 粒 D 转化载体：导入目的基因的载体，由卸甲载体和中 间表达载体构建而成。根据其结构特点又可分为一元载体系 统和双元载体系统，T-DNA与Vir基因是否在两个独立的质粒 上 Date5山东农业大学 三、转基因育种的技术体系 2、遗传转化技术 重组DNA导入植物细胞或组织： 载体转化系统 直接转化系统 种质转化系统 评价转化方法的指标： A转化率；B工作效率；C适用范围；D重复 性；E操作；F获得转基因植株的速度。 Date6山东农业大学 农杆菌共培养侵染 诱导愈伤组织 分化生芽 生根 叶盘转化法 (1)叶盘法 双子叶植物较为常用、简单有效的方法。 Date7山东农业大学 植 物 遗 传 转 化 系 统 转化系统载体转化原理转化方法受体 载体转化系统 农杆菌Ti质粒 叶盘法 共培养法 共感染法 各 种 受 体 Ri质粒 病毒 RNA DNA 直接转化系统 物理原理 电激法 原 生 质 体 电泳法 超声波法 激光、离子微束法 显微注射法 基因枪法各种受体 化学原理PEG法原生 质体 脂质体法 种质转化系统 种质细胞茎尖细胞细胞转化法细胞 生殖细胞 花粉粒花粉管通道法 卵细胞浸泡法原生质体 植物遗传转化系统总汇 Date8山东农业大学 评价 指标 遗传转化方法 基因枪农杆菌PEG法电激法注射 花粉管通道 受体 材料 完整 细胞 完整 细胞 原生 质体 原生 质体 原生 质体 卵细胞 寄主 范围 无有无无无有性繁殖植 物 培养 条件 简单简单复杂复杂复杂无 转化率10-3 10-2 10-2 10-1 10-510- 4 10-510- 4 10-3 10-2 10-1101 嵌合体多有无无无无 操作 复杂简单简单复杂复杂简单 设备 要求 昂贵便宜便宜昂贵昂贵便宜 工作 效率 高高低低低低 对单子 叶植物 广泛（条件 ）可行 可行可行可行广泛 常用植物遗传转化方法比较 Date9山东农业大学 好的转化受体系统必须具备如下条件 A 高效稳定的再生能力 B 较高的遗传稳定性 C 具有稳定的外植体来源 D 对选择性抗生素的敏感性 E 对农杆菌感染的敏感性 Date10山东农业大学 三、转基因育种的技术体系 2、遗传转化技术 转化体的筛选：培养基中施加选择压 转化体的鉴定 认可转基因植物的证据应包括以下几个方面 A 有严格的对照（包括阳性和阴性对照） B 外源基因整合和表达的分子生物学证据（PCR 、Southern、Northern、Western杂交、ELISA ） C 外源基因控制表型性状的证据 D 根据植物的繁殖方式提供遗传证据 Date11山东农业大学 三、转基因育种的技术体系 3、组织培养的再生技术 建立组织培养系统 转化体的筛选与植株再生 外植体：幼年型；增殖能力强；萌动期；强再 生能力基因型；遗传稳定性 培养基：A 各类培养基的特点； B背景调查； C选择原则：物种；器官；营养成分与栽培条件的 相似性；MS通用性；无机盐应作为主要参数；有 机成分种类、含量；蔗糖浓度；磷酸根；水解酪蛋 白 D激素：生长素和细胞分裂素 浓度和比例 培养条件：光照和温度 抗生素的敏感性试验：筛选、抑菌 受体对农杆菌的敏感性 Date12山东农业大学 培养基的类型及特点 Date13山东农业大学 三、转基因育种的技术体系 4、转化体的选择技术 在得到转基因植株并确认目的基因稳定 表达后，在控制条件下的中间试验及与生 产性试验相结合进行选择，既要考虑目的 基因的表达性状，又要兼顾优良的农艺性 状，直至形成新品种，进行商品化生产。 Date14山东农业大学 四、转基因改良的性状 自从1983年得到第一个烟草转基因植 物至今，通过转基因改良的植物性状已达 40多种，主要有抗除草剂、抗逆性（抗虫 、抗病毒病、抗真菌病、抗细菌病、抗旱 与耐盐）、品质性状、经济性状、标记抗 性。 Date15山东农业大学 Date16山东农业大学 五、转基因植物的安全性评价 安全性评价的必要性 目前科学技术发展水平不能精确地预测 转基因可能产生的所有表型效应（基因工 程产品对人类及环境的安全性），要求采 取必要措施，防患于未然。 美国及一些发达国家对此项工作开展的 较早，我国在进入九十年代后才开始重视 此问题。1993年12月国家科委颁布了基 因工程安全管理办法，1996年7月农业部 颁布了农业生物基因工程安全管理实施 办法。2002.3.20 新规定 Date17山东农业大学 1、目的：促进研究与开发，防止遗传工程体及其产品对人 类健康、人类赖以生存的环境和农业生态平衡可能造成的危 害。 2、项目类别：实验研究、中间试验、环境释放、生产性 实验、安全证书 3、申请转基因植物进入田间试验或环境释放应提 供的资料：A受体植物的生物学特性；B基因操作的安全性 ；C转基因植物的生物学特性；D释放地点的生态、环境资料 ；E检测方法及控制措施。 Date18山东农业大学 4、安全性等级及审批 5、结果反馈 受理日期：每年6/31和12/31 反馈：受理后三个月通知结果 Date19山东农业大学 六、转基因植物的商品化 1983年得到第一个转基因烟草 转基因成功的植物种类已达35科120多种 覆盖植物类别：粮食作物、蔬菜、观赏植物、药 用植物、水果、林木和牧草植物等。 1986年首批转基因植物进入田间试验 1994年首先批准了转基因延迟成熟番茄的商品化 生产 1998年底美国已有30个转基因植物品种得到应用 2001 年全球有5百50万农民种植，面积突破5000 万公顷 2008年全球转基因作物种植面积增至125亿hm2 Date20山东农业大学 1、转基因植物的田间试验 v美国转基因植物的田间试验情况(USDA Database) Phenotype:10 Genes: 399 Organisms: 109 Institutions: 206 Notifications:7292 Release Permits:1117 Date21山东农业大学 Date22山东农业大学 YearReceivedApproved Delayed ApprovalTotal Approved 19879549 19881812618 198938241438 199058372158 19911076938107 199216112228150 199337427729306 199460855538593 199570666614680 199665459035625 199780873013743 199812061061251086 1999106196025985 2000101289937936 200111901042701112 20023991340134 Total840971833977580 Status of All Notifications and Release Permits by YearStatus of All Notifications and Release Permits by Year (2002.2.27.) (2002.2.27.) Date23山东农业大学 Date24山东农业大学 Corn:Corn: 3412 10: 37 10: 14; 4-9: 14; 10: 14; 4-9: 14; 4: 39 Field Trials of Different Transgenic Plants in European Commission (4/23, 2001）Date29 山东农业大学 1997-1998年我国转基因植物的田间实验情况 Date30山东农业大学 Date31山东农业大学 2、转基因植物的商品化 Date32山东农业大学 Date33山东农业大学 1998-2001年全球转基因作物种植面积 2001年转不同基因作物的全球种植情况 Date34山东农业大学 其它国家占其它国家占1%1%，依次是：，依次是：