植物基因工程课件

1、 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。进行植物转化的方法也在不断创新。从目前看，大体上可分为三类： 在当今众多的植物基因转化技术中，最为可靠在当今众多的植物基因转化技术中，最为可靠和有效的方法之一是和有效的方法之一是农杆菌农杆菌TiTi质粒质粒介导的外源基因介导的外源基因转化系统。这是一个本来就存在于自然界的转化系统。这是一个本来就存在于自然界的“天然天然”的基因工程系统。随着人们对其机理的揭示，使人的基因工程系统。随着人们对其机理的揭示，使人们得以利用其进行植物的定向转化们得以利用其进行植物的定向转化

2、把有益基因转把有益基因转入植物，成为可能。入植物，成为可能。 目前，人们对这一天然过程已有了较深入地了目前，人们对这一天然过程已有了较深入地了解，对其基因组织、结构、遗传功能，表达调控的解，对其基因组织、结构、遗传功能，表达调控的研究不断深入。其基因（研究不断深入。其基因（T-DNAT-DNA）的转移，是一个）的转移，是一个极为复杂而又巧妙的生物学过程。它涉及到生物分极为复杂而又巧妙的生物学过程。它涉及到生物分子间识别、信息传递、蛋白质激活、基因表达调控、子间识别、信息传递、蛋白质激活、基因表达调控、生物大分子输入转移等一系列分子及细胞生物学过生物大分子输入转移等一系列分子及细胞生物学过程，尽

3、管有很多问题还有待深入研究、而还有很多程，尽管有很多问题还有待深入研究、而还有很多问题不断出现，但利用它进行植物基因转移已成为问题不断出现，但利用它进行植物基因转移已成为可能，并有很多成功的实例。可能，并有很多成功的实例。上： 电镜下的根癌农杆菌下： 冠瘿瘤 图图 5-3 章章鱼鱼碱碱型型 Ti质质粒粒的的物物理理图图 外圈：Hind III 酶切图：EcoR I 酶切图 内圈：BamH I 酶切图Figure 5-5 Map of the Ti plasmid showing the location ofsome genes important for crown gall inducti

4、onTi 质粒的基因位点及其功能区域从图 5-6 可见各种 Ti 质粒都分为四个区：（1） TDNA 区（transferred-DNA regions） ：T-DNA 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，故称之为转移 DNA。该 DNA 片段上的基因与肿瘤的形成有关。（2） 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。（3） Con 区（regions encoding c

5、onjugations） ：该区段上存在着与细菌间接合转移相关基因（tra） ，调控 Ti 质粒在农杆菌之间的转移。冠瘿碱能激活 tra 基因，诱导 Ti 质粒转移，因此称之为接合转移编码区。（4） Ori 区（origin of replication） ：该区段基因调控 Ti 质粒的自我复制起始。关于 Ti 质粒上的部分基因及其功能见表 5-2。表表 5-2 Ti 质质粒粒上上的的部部分分基基因因及及其其功功能能基因缩写表 型 及 功 能在基因图上的近似位置（kb）pTiC58(21kb) pTiAch5(195kb)ape排斥噬菌体 API1111131012agr对 PAT-K84 质

6、粒编码的农杆菌素敏感138141arc分解精氨酸45910agc分解农杆碱5457noc分解胭脂碱1820nos合成胭脂碱01occ分解章鱼碱3941ocs合成章鱼碱01ori复制起点33359095psc分解磷酸化的糖136138roi(tmr)抑制长根206207190192shi(tms)抑制长芽202203187188traTi 质粒转移1211232130inc质粒不相容性33359095酚类激活VirA（膜上疏水蛋白）VirGVirG-P不表达的基因Vir活化，开始表达转录因子与专一的12bp序列结合VirD蛋白的作用：（1）保护5端不被5核酸酶攻击；（2）T-DNA进入植物细胞核的向导VirE蛋白的作用： 编码ssDNA结合蛋白，与单链T-DNA结合，包被T链成核蛋白丝，便于运转。P. 细胞结合蛋白；S. T复合体运载蛋白；C. 通道蛋白；A. ATP酶；R.T复合体受体； VirD2.核定位信号； VirE2.保证T复合物在进入膜孔时不受干扰。 （引自Vogel等，1992）在靶DNA上形成一个缺刻，由于部分解旋，5-3外切酶消化形成缺口。单链T-DNA靠近缺口，由于两链存在短的DNA 互补顺序，于是退火形成异质双链。