第十二三章植物细胞的遗传转化

种质（germplasm）：是指亲代通过生殖细胞或体细胞传递给子代的遗传物质。种质资源：具有一定种质或基因的生物类型，称为（基因资源、基因库、基因银行）。包括品种、类型、近缘种和野生种的植株、种子、无性繁殖器宫、花粉甚至单个细胞，只要具有种质并能繁殖的生物体，都能归入种质资源之内。本文档共69页；当前第1页；编辑于星期六\12点32分

种质资源的重要性种质资源是在漫长的历史过程中,由自然演化和人工创造而形成的一种重要的自然资源。积累了由于自然和人工引起的极其丰富的遗传变异,即蕴藏着各种性状的遗传基因。人类用以选育新品种和发展农业生产的物质基础,也是进行生物学研究的重要材料,是极其宝贵的自然财富。本文档共69页；当前第2页；编辑于星期六\12点32分种质保存(germplasmconservation)

：利用天然或人工创造的适宜环境，使个体中所含有的遗传物质保持其遗传完整性，有高的活力，能通过繁殖将其遗传特性传递下去。本文档共69页；当前第3页；编辑于星期六\12点32分种质保存的两种方式：

原地保存:通过建立自然保护区和天然公园来实现

异地保存:通过植物园、种质圃、种子库以及离体保存来实现。

本文档共69页；当前第4页；编辑于星期六\12点32分本文档共69页；当前第5页；编辑于星期六\12点32分华南植物园本文档共69页；当前第6页；编辑于星期六\12点32分西双版纳国家级自然保护区建立的兰科植物种质资源保存苗圃

本文档共69页；当前第7页；编辑于星期六\12点32分本文档共69页；当前第8页；编辑于星期六\12点32分本文档共69页；当前第9页；编辑于星期六\12点32分野生稻频临灭绝本文档共69页；当前第10页；编辑于星期六\12点32分本文档共69页；当前第11页；编辑于星期六\12点32分离体保存：将组织和细胞培养中的外植体或试管苗贮存在使其抑制生长、缓慢生长或无生长的条件下，达到长期保存的方法。优点：解决一些无性繁殖作物种质资源的低温、长期保存问题，可有效避免资源的丢失；节省土地和劳动力，保存方法简单，花费少且能在保存中脱毒；在需要时，可快速繁殖，利于国际国内种质交换。本文档共69页；当前第12页；编辑于星期六\12点32分离体保存方法:

常温保存（25±5℃）

低温保存（0-8℃），

超低温保存（-80--196℃）本文档共69页；当前第13页；编辑于星期六\12点32分改变培养基无机盐的浓度:1/4MS培养菠萝苗，一年后仍有81％保持活力；增加培养基渗透压：添加甘露醇、蔗糖，抑制外植体生长。添加植物激素：多效唑PP333等培养基条件的改变本文档共69页；当前第14页；编辑于星期六\12点32分培养环境条件的改变降低培养环境的氧含量：保存材料上覆盖一层矿物质如石蜡、液态石油降低环境的氧分压。本文档共69页；当前第15页；编辑于星期六\12点32分冰冻保护剂渗透型抗冻剂：二甲亚砜（DMSO）、乙二醇、乙酰胺、丙二醇、甘油等作用特点：属低分子中性物质，在溶液中易结合水分子，发生水合作用，使溶液的粘性增加而减弱水的结晶过程，达到保护的目的。本文档共69页；当前第16页；编辑于星期六\12点32分非渗透型抗冻剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、蔗糖、葡聚糖、聚乙二醇等，作用特点：可溶于水，但不能进入细胞，可在特定的温度下降低溶质（电解质）浓度，从而起到保护作用本文档共69页；当前第17页；编辑于星期六\12点32分第十二章种质保存第一节常温保存第二节常低温和低温保存第三节超低温保存本文档共69页；当前第18页；编辑于星期六\12点32分第十章转基因植物转基因植物基因改良植物转基因生物制药转基因安全性本文档共69页；当前第19页；编辑于星期六\12点32分转基因植物是指利用生物或物理、化学等手段将外源基因导入植物受体系统中，使之在受体中得以表达，进而获得转基因植株的技术体系。本文档共69页；当前第20页；编辑于星期六\12点32分基因转化的的基本步骤本文档共69页；当前第21页；编辑于星期六\12点32分1转基因植物

1.1受体叶盘原生质体悬浮细胞愈伤组织胚状体活体等等本文档共69页；当前第22页；编辑于星期六\12点32分1.2转基因方法直接转化法:基因枪法载体介导法：农杆菌介导法本文档共69页；当前第23页；编辑于星期六\12点32分1.2.1直接转化法

基因枪法**最早的基因枪（火药式）由美国康乃尔大学Sanford等1987年设计制造。基本原理

将外源DNA通过亚精胺和氯化钙的沉积作用包被在金属颗粒（金粉、钨粉等）表面，此为微弹，将这种微弹悬液涂于载膜（尼龙、塑料等）上，以不同的驱动力高速驱动微弹载体，使携带DNA的微弹穿透植物细胞壁，直接进入受体靶细胞。本文档共69页；当前第24页；编辑于星期六\12点32分本文档共69页；当前第25页；编辑于星期六\12点32分本文档共69页；当前第26页；编辑于星期六\12点32分本文档共69页；当前第27页；编辑于星期六\12点32分本文档共69页；当前第28页；编辑于星期六\12点32分本文档共69页；当前第29页；编辑于星期六\12点32分几乎所有的双子叶植物尤其是豆科类植物的根部常常会形成根瘤，这是由于植物根部被一种革兰氏阴性土壤杆菌农杆根瘤菌（A.tumefaciens）感染所致，其致瘤特性是由该菌细胞内的野生型质粒Ti（Tumor-inducing）介导的。1.2.2载体介导法：农杆菌介导

本文档共69页；当前第30页；编辑于星期六\12点32分Ti质粒的功能区域

本文档共69页；当前第31页；编辑于星期六\12点32分T-DNA的染色体整合机制本文档共69页；当前第32页；编辑于星期六\12点32分叶盘消毒切取土壤农杆菌浸泡培养基愈伤组织分化幼苗本文档共69页；当前第33页；编辑于星期六\12点32分分化出苗生根壮苗植物受体抗生素筛选本文档共69页；当前第34页；编辑于星期六\12点32分其它方法植物病毒感染法花粉管通道法电穿孔转化法激光微束穿孔转化法显微注射法超声波介导转化法多聚物介导法浸渍法电泳法碳化硅纤维介导法真空渗透法圆球体法等等本文档共69页；当前第35页；编辑于星期六\12点32分1.3转基因植物的鉴定遗传表型特征筛选依赖于重组子结构特征分析筛选核酸分子杂交分析免疫化学分析检测PCR筛选法本文档共69页；当前第36页；编辑于星期六\12点32分

抗生素抗性基因

显色或发光报告基因

抗除草剂抗性基因3.1遗传表型特征筛选

常用的报告基因本文档共69页；当前第37页；编辑于星期六\12点32分β-葡萄糖酸苷酶基因（gus）

能催化特殊反应，通过荧光、分光光度和组织化学方法对这些特殊反应产物进行检测。

本文档共69页；当前第38页；编辑于星期六\12点32分叶特异性表达叶肉特异性表达维管束特异表达茎特异表达本文档共69页；当前第39页；编辑于星期六\12点32分GFP基因GFP绿色荧光蛋白是从一种生活在北太平洋寒冷水域的水母体内发现的。本文档共69页；当前第40页；编辑于星期六\12点32分依赖于重组子结构特征分析筛选本文档共69页；当前第41页；编辑于星期六\12点32分Southernblot筛选结果核酸分子杂交分析本文档共69页；当前第42页；编辑于星期六\12点32分第十章转基因植物转基因植物

基因改良植物转基因生物制药转基因安全性本文档共69页；当前第43页；编辑于星期六\12点32分2.基因改良植物生物体冻害干旱盐害涝害热害生物胁迫非生物胁迫杂草病害虫害其他性状品质除草剂本文档共69页；当前第44页；编辑于星期六\12点32分

转基因在作物品种改良中的应用

抗虫抗病毒抗病抗非生物胁迫抗除草剂改良作物品种改变花的颜色和形状转基因植株作为生物反应器本文档共69页；当前第45页；编辑于星期六\12点32分（A）萎黄病（箭头所指）感染（B）外源基因抵抗TMV对烟草的感染。接种后11天症状（箭头）抗病烟草抗病大豆野生型转基因野生型转基因本文档共69页；当前第46页；编辑于星期六\12点32分具有除草剂抗性的大豆用0.1%草苷膦处理大豆叶片野生型转基因转基因野生型野生型转基因

抗除草剂占总转基因植物种植面积的77％，其中主要为抗除草剂大豆。本文档共69页；当前第47页；编辑于星期六\12点32分野生型和转基因（AtNHX1）番茄用200mMNaCl处理11周未处理前处理后

抗逆-盐害野生型转基因野生型转基因本文档共69页；当前第48页；编辑于星期六\12点32分野生型油菜和转基因（AtNHX1）油菜经200mMNaCl处理10周

抗逆-盐害本文档共69页；当前第49页；编辑于星期六\12点32分野生型和转AtP5CS基因的烟草经过-2℃24h

处理野生型转基因

抗逆-冻害冻害前冻害后冻害前冻害后本文档共69页；当前第50页；编辑于星期六\12点32分

抗虫抗虫水稻本文档共69页；当前第51页；编辑于星期六\12点32分美国最早研制得到抗虫棉花，我国科学家将自己发现的蛋白酶抑制剂基因转入棉花获得抗棉铃虫的棉花株。本文档共69页；当前第52页；编辑于星期六\12点32分激素合成相关基因增加转基因杨树的高度（十二周时期的苗）

品质改良-林木本文档共69页；当前第53页；编辑于星期六\12点32分转基因杨树细胞结构的变化纤维长度细胞数量细胞长度木质部纤维数量野生型转基因野生型转基因表皮木髄部本文档共69页；当前第54页；编辑于星期六\12点32分C4植物高光效基因提高水稻产量转基因对照

品质改良-农作物本文档共69页；当前第55页；编辑于星期六\12点32分1994年能比普通西红柿保鲜时间更长的转基因西红柿投放市场，1998年我国获得转基因耐储藏番茄，延长为60天本文档共69页；当前第56页；编辑于星期六\12点32分转基因番木瓜

品质改良-水果转基因香蕉本文档共69页；当前第57页；编辑于星期六\12点32分

品质改良-花卉双色茶花各色烟草花白色夏堇本文档共69页；当前第58页；编辑于星期六\12点32分第十章转基因植物转基因植物基因改良植物转基因生物制药转基因安全性本文档共69页；当前第59页；编辑于星期六\12点32分3转基因植物生物制药世界卫生组织公布的危害人群健康最严重的48种疾病中，传染病和寄生虫病占40种，发病人数占病人总数的85％。全世界每年有1700万人死于传染病，其中大量是患可预防的传染病的儿童。这些儿童大多数在发展中国家，患病的主要原因除了经济落后、环境恶劣和卫生条件差外，另一个原因是对疫苗的制作和保存缺乏良好的条件。

本文档共69页；当前第60页；编辑于星期六\12点32分转基因植物疫苗---可食（饲）性携带白喉抗原的萝卜抗乙肝、霍乱和细菌性痢疾等传染病的香蕉预防霍乱的苜蓿苗抗乙肝病的西红柿预防其他一些疾病的马铃薯、甘蓝、西红柿

转基因土豆防乙肝产生抗乙肝病毒抗体的转基因西红柿转基因香蕉防乙肝本文档共69页；当前第61页；编辑于星期六\12点32分转基因植物抗体：动物抗体基因在转基因植物中表达的免疫性产物。转基因烟草能够产生狂犬病抗体本文档共69页；当前第62页；编辑于星期六\12点32分植物易于生长，农田管理成本相对低廉，操作技术要求也不高。植物表达系统生产的疫苗可以直接储存在植物种子和果实中，无需冷藏系统进行储藏运输，易于长距离运输及推广。植物具有完整的真核表达修饰系统利用转基因植物生产的重组蛋白。药物和疫苗在分子结构和生物活性上与人体来源的蛋白质相似。转基因植物生物制药的优势如下：本文档共69页；当前第63页；编辑于星期六\12点32分全球转基因农作物的产业化1983年首例转基因植物（烟草）问世1996年到2009年，全球转基因农作物种植面积达到6.9亿公顷，10多年间增长67倍(大豆70%、玉米25%）；各国批准的转基因植物:在1995有9种，1998已达90种。目前全球基因作物种植面积的前四名分别是美国、阿根廷、加拿大和中国。这四个国家种植了全世界99%的转基因作物。本文档共69页；当前第64页；编辑于星期六\12点32分目前，我国共批准发放7种转基因作物安全证书，分别是耐储存番茄、抗虫棉花、改变花色矮牵牛、抗病辣椒、抗病番木瓜、转植酸酶玉米和抗虫水稻