畜牧兽医2生物技术知识蚕桑生物技术之一B课件

2022/12/25山东农业大学1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2022/12/20山东农业大学1讲课内容：2022/12/25山东农业大学2一、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：⑴打破生物分类界限，实现远缘遗传物质的渗透。⑵可以定向创造变异。⑶只改变个别性状，育种速度快。

植物转基因育种研究进展2022/12/20山东农业大学2一、植物育种的基本内涵植物2022/12/25山东农业大学3植物转基因技术示意图2022/12/20山东农业大学3植物转基因技术示意图2022/12/25山东农业大学4三、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2022/12/20山东农业大学4三、转基因育种的技术体系2022/12/25山东农业大学5三、转基因育种的技术体系2、遗传转化技术①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。2022/12/20山东农业大学5三、转基因育种的技术体系22022/12/25山东农业大学6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。2022/12/20山东农业大学6农杆菌共培养侵染诱导愈伤组2022/12/25山东农业大学7

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RNADNA

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2022/12/20山东农业大学7

转化系统载体转化原理转化2022/12/25山东农业大学8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—10-210-2—10-110-5—10-410-5—10-410-3—10-210-1—101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2022/12/20山东农业大学8评价遗传转化方法基因枪农杆2022/12/25山东农业大学9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

2022/12/20山东农业大学9好的转化受体系统必须具备如2022/12/25山东农业大学10三、转基因育种的技术体系

——2、遗传转化技术②转化体的筛选：培养基中施加选择压③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

2022/12/20山东农业大学10三、转基因育种的技术体系2022/12/25山东农业大学11三、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①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②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③培养条件：光照和温度④抗生素的敏感性试验：筛选、抑菌⑤受体对农杆菌的敏感性

2022/12/20山东农业大学11三、转基因育种的技术体系2022/12/25山东农业大学12培养基的类型及特点2022/12/20山东农业大学12培养基的类型及特点2022/12/25山东农业大学13三、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。2022/12/20山东农业大学13三、转基因育种的技术体系2022/12/25山东农业大学14四、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。2022/12/20山东农业大学14四、转基因改良的性状2022/12/25山东农业大学152022/12/20山东农业大学152022/12/25山东农业大学16五、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2022/12/20山东农业大学16五、转基因植物的安全性评2022/12/25山东农业大学171、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。2022/12/20山东农业大学171、目的：促进研究与开发2022/12/25山东农业大学184、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2022/12/20山东农业大学184、安全性等级及审批5、2022/12/25山东农业大学19六、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1．25亿hm22022/12/20山东农业大学19六、转基因植物的商品化12022/12/25山东农业大学201、转基因植物的田间试验美国转基因植物的田间试验情况(USDADatabase)Phenotype:10

Genes:399Organisms:109

Institutions:206Notifications:7292ReleasePermits:1117

2022/12/20山东农业大学201、转基因植物的田间试验2022/12/25山东农业大学212022/12/20山东农业大学212022/12/25山东农业大学22YearReceivedApprovedDelayedApprovalTotalApproved†1987954919881812618198938241438199058372158199110769381071992161122281501993374277293061994608555385931995706666146801996654590356251997808730137431998120610612510861999106196025985200010128993793620011190104270111220023991340134Total840971833977580StatusofAllNotificationsandReleasePermitsbyYear(2002.2.27.)2022/12/20山东农业大学22YearReceived2022/12/25山东农业大学232022/12/20山东农业大学232022/12/25山东农业大学24Corn:3412>10:37<10:65

Total:1022022/12/20山东农业大学24Corn:3412>2022/12/25山东农业大学25InstitutionTOTAL

NotificationsPermitsMonsanto2,9672436157Pioneer

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20213542DeKalb

192

1729Calgene1759074SeminisVegetableSeeds17215018Aventis

100854DNAPlantTech917415StatusofNotificationsandReleasePermitsbyCompany(First10byTotal)

2022/12/20山东农业大学25InstitutionT2022/12/25山东农业大学26FieldTrialsofTransgenicPlantsinEuropeanCommission(4/23,2001)TotalfortheEuropeanUnion:16682022/12/20山东农业大学26FieldTrials2022/12/25山东农业大学27Total=67>10:14;4-9:14;<4:39FieldTrialsofDifferentTransgenicPlantsinEuropeanCommission(4/23,20012022/12/20山东农业大学27Total=67Fiel2022/12/25山东农业大学28Total=67>10:14;4-9:14;<4:39FieldTrialsofDifferentTransgenicPlantsinEuropeanCommission(4/23,2001）2022/12/20山东农业大学28Total=67Fiel2022/12/25山东农业大学291997-1998年我国转基因植物的田间实验情况2022/12/20山东农业大学291997-1998年我国2022/12/25山东农业大学302022/12/20山东农业大学302022/12/25山东农业大学312、转基因植物的商品化2022/12/20山东农业大学312、转基因植物的商品化2022/12/25山东农业大学322022/12/20山东农业大学322022/12/25山东农业大学331998-2001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2022/12/20山东农业大学331998-2001年全球2022/12/25山东农业大学34其它国家占1%，依次是：墨西哥、乌拉圭、比利时、罗马尼亚、西班牙、印度尼西亚、德国2001年不同国家转基因作物种植面积2001年不同转基因作物的种植面积2022/12/20山东农业大学34其它国家占1%，依次是：2022/12/25山东农业大学35七、转基因植物研究中应注意的问题农艺性状变异目标性状表现的稳定性标记基因生态安全性食品安全性2022/12/20山东农业大学35七、转基因植物研究中应注2022/12/25山东农业大学36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2022/12/20山东农业大学1讲课内容：2022/12/25山东农业大学37一、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：⑴打破生物分类界限，实现远缘遗传物质的渗透。⑵可以定向创造变异。⑶只改变个别性状，育种速度快。

植物转基因育种研究进展2022/12/20山东农业大学2一、植物育种的基本内涵植物2022/12/25山东农业大学38植物转基因技术示意图2022/12/20山东农业大学3植物转基因技术示意图2022/12/25山东农业大学39三、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2022/12/20山东农业大学4三、转基因育种的技术体系2022/12/25山东农业大学40三、转基因育种的技术体系2、遗传转化技术①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。2022/12/20山东农业大学5三、转基因育种的技术体系22022/12/25山东农业大学41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。2022/12/20山东农业大学6农杆菌共培养侵染诱导愈伤组2022/12/25山东农业大学42

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RNADNA

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2022/12/20山东农业大学7

转化系统载体转化原理转化2022/12/25山东农业大学43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—10-210-2—10-110-5—10-410-5—10-410-3—10-210-1—101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2022/12/20山东农业大学8评价遗传转化方法基因枪农杆2022/12/25山东农业大学44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

2022/12/20山东农业大学9好的转化受体系统必须具备如2022/12/25山东农业大学45三、转基因育种的技术体系

——2、遗传转化技术②转化体的筛选：培养基中施加选择压③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

2022/12/20山东农业大学10三、转基因育种的技术体系2022/12/25山东农业大学46三、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①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②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③培养条件：光照和温度④抗生素的敏感性试验：筛选、抑菌⑤受体对农杆菌的敏感性

2022/12/20山东农业大学11三、转基因育种的技术体系2022/12/25山东农业大学47培养基的类型及特点2022/12/20山东农业大学12培养基的类型及特点2022/12/25山东农业大学48三、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。2022/12/20山东农业大学13三、转基因育种的技术体系2022/12/25山东农业大学49四、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。2022/12/20山东农业大学14四、转基因改良的性状2022/12/25山东农业大学502022/12/20山东农业大学152022/12/25山东农业大学51五、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2022/12/20山东农业大学16五、转基因植物的安全性评2022/12/25山东农业大学521、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。2022/12/20山东农业大学171、目的：促进研究与开发2022/12/25山东农业大学534、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2022/12/20山东农业大学184、安全性等级及审批5、2022/12/25山东农业大学54六、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1．25亿hm22022/12/20山东农业大学19六、转基因植物的商品化12022/12/25山东农业大学551、转基因植物的田间试验美国转基因植物的田间试验情况(USDADatabase)Phenotype:10

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2022/12/20山东农业大学201、转基因植物的田间试验2022/12/25山东农业大学562022/12/20山东农业大学212022/12/25山东农业大学57YearReceivedApprovedDelayedApprovalTotalApproved†1987954919881812618198938241438199058372158199110769381071992161122281501993374277293061994608555385931995706666146801996654590356251997808730137431998120610612510861999106196025985200010128993793620011190104270111220023991340134Total840971833977580StatusofAllNotificationsandReleasePermitsbyYear(2002.2.27.)2022/12/20山东农业大学22YearReceived2022/12/25山东农业大学582022/12/20山东农业大学232022/12/25山东农业大学59Corn:3412>10:37<10:65

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