轉(zhuǎn)基因技術(shù)動植物轉(zhuǎn)基因方法

轉(zhuǎn)基因技術(shù)動植物轉(zhuǎn)基因方法引言FOREWORD轉(zhuǎn)基因技術(shù)（GeneticallyModified）運用科學(xué)手段從某種生物體中提取所需要的基因，將其轉(zhuǎn)入另一種生物中，使與另一種生物的基因進行重組，再從結(jié)果中進行數(shù)代的人工選育，從而獲得特定的具有變異遺傳性狀的物質(zhì)。與雜交不同，該技術(shù)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以創(chuàng)造新染色體，改變動植物性狀，培育新品種，具有更大的隨機性、不確定性。也可以利用其它生物體培育出期望的生物制品，用于醫(yī)藥、食品等方面。第2頁,共23頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的步驟植物轉(zhuǎn)基因方法動物轉(zhuǎn)基因方法轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)的前沿發(fā)展我們身邊的合成生物學(xué)轉(zhuǎn)基因

技術(shù)【DAWN_ZX】第3頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的步驟STEP1：目的基因的獲取

方法：（1）從基因文庫中獲?。?）利用PCR技術(shù)擴增目的基因（3）人工合成第4頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的步驟STEP2：基因表達載體的構(gòu)建

目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。

組成：目的基因＋啟動子＋終止子＋標(biāo)記基因

標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用抗生素基因?！締幼印渴且欢斡刑厥饨Y(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。

【終止子】也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端。第5頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的步驟STEP3：將目的基因?qū)胧荏w細胞

（1）導(dǎo)入植物細胞一般用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，也可用基因槍法或花粉管通道法。（2）導(dǎo)入動物細胞一般用顯微注射法。（3）導(dǎo)入微生物細胞一般用感受態(tài)細胞吸收DNA分子的方法。第6頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的步驟STEP4：目的基因的檢測和表達

1.檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因。

方法：采用DNA分子雜交技術(shù)。

2.檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA。

方法：采用用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交。

3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)。

方法：從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進行抗原－抗體雜交。

4.進行個體生物學(xué)水平的鑒定。第7頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

食品轉(zhuǎn)基因技術(shù)的步驟所用工具：分子手術(shù)刀——限制性核酸內(nèi)切酶來源：從原核生物中分離純化出來。

功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。

結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。第8頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的步驟所用工具：分子縫合針——DNA連接酶

連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。第9頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的步驟所用工具：分子運輸車——載體載體具備的條件：

①能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。

②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。

③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

最常用的載體是質(zhì)粒，它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。

其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒。第10頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)植物轉(zhuǎn)基因方法載體介導(dǎo)法農(nóng)桿菌介導(dǎo)法DNA直接導(dǎo)入法化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)法電激穿孔法脂質(zhì)體法顯微注射法基因槍法花粉管通道法病毒介導(dǎo)法第11頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)植物轉(zhuǎn)基因方法農(nóng)桿菌介導(dǎo)法農(nóng)桿菌是普遍存在于土壤中的一種革蘭氏陰性細菌，它能在自然條件下趨化性地感染大多數(shù)雙子葉植物的受傷部位，并誘導(dǎo)產(chǎn)生冠癭瘤或發(fā)狀根。根癌農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌中細胞中分別含有Ti質(zhì)粒和Ri質(zhì)粒，其上有一段T-DNA，農(nóng)桿菌通過侵染植物傷口進入細胞后，可將T-DNA插入到植物基因組中。因此，農(nóng)桿菌是一種天然的植物遺傳轉(zhuǎn)化體系。人們將目的基因插入到經(jīng)過改造的T-DNA區(qū)，借助農(nóng)桿菌的感染實現(xiàn)外源基因向植物細胞的轉(zhuǎn)移與整合，然后通過細胞和組織培養(yǎng)技術(shù)，再生出轉(zhuǎn)基因植株。近年來，農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化在一些單子葉植物（尤其是水稻）中得到了廣泛應(yīng)用。第12頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)植物轉(zhuǎn)基因方法基因槍介導(dǎo)轉(zhuǎn)換法方法：利用火藥爆炸或高壓氣體加速將包裹了帶目的基因的DNA溶液的高速微彈直接送入完整的植物組織和細胞中，然后通過細胞和組織培養(yǎng)技術(shù)，再生出植株，選出其中轉(zhuǎn)基因陽性植株即為轉(zhuǎn)基因植株。優(yōu)點:不受受體植物范圍的限制，而且其載體質(zhì)粒的構(gòu)建也相對簡單，是目前轉(zhuǎn)基因研究中應(yīng)用較為廣泛的一種方法。第13頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)植物轉(zhuǎn)基因方法花粉管通道法方法：授粉后向子房注射合目的基因的DNA溶液，利用植物的花粉管通道，將外源DNA導(dǎo)入受精卵細胞，并整合到受體細胞的基因組中，隨著受精卵的發(fā)育而成為帶轉(zhuǎn)基因的新個體。該方法于80年代初期由我國學(xué)者周光宇提出，目前我國推廣面積最大的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是用花粉管通道法培育出來的。優(yōu)點:不依賴組織培養(yǎng)人工再生植株，技術(shù)簡單，不需要裝備精良的實驗室，常規(guī)育種工作者易于掌握。第14頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)動物轉(zhuǎn)基因方法原核顯微注射法精子介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移胚胎干細胞介導(dǎo)法逆轉(zhuǎn)錄病毒載體法核移植轉(zhuǎn)基因法體細胞核移植法線粒體介導(dǎo)法第15頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)動物轉(zhuǎn)基因方法原核顯微注射法（最常用）方法：將外源基因注射到受精卵細胞的原核內(nèi)，外源基因與胚胎基因組融合后體外培養(yǎng)，移植到受體母畜子宮內(nèi)發(fā)育，這樣分娩的動物體內(nèi)的每一個細胞都含有新的DNA片段。缺點：效率低、位置效應(yīng)(外源基因插入位點隨機性)造成表達結(jié)果有不確定性、動物利用率低。反芻動物繁殖周期長，有較強的時間限制、需要大量的供體和受體動物。第16頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因技術(shù)動物轉(zhuǎn)基因方法方法：精子適當(dāng)處理后，使其具有攜帶外源基因的能力。然后，用攜帶有外源基因的精子給發(fā)情母畜授精，在母畜所生的后代中，就有一定比例的動物是整合外源基因的轉(zhuǎn)基因動物。優(yōu)點：（1）成本很低，只有顯微注射法成本的1／10。（2）它不涉及對動物進行處理，所以可以用生產(chǎn)牛群或羊群進行實驗，以保證每次實驗都能夠獲得成功。精子介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移第17頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)動物轉(zhuǎn)基因方法核移植轉(zhuǎn)基因法體細胞核移植是近年來新出現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)基因技術(shù)。將外源基因與供體細胞在培養(yǎng)基中培養(yǎng)，使外源基因整合到供體細胞上，然后將供體細胞細胞核移植到受體細胞――去核卵母細胞，構(gòu)成重建胚，再把其移植到假孕母體，待其妊娠、分娩，便可得到轉(zhuǎn)基因的克隆動物。第18頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用醫(yī)學(xué)農(nóng)業(yè)動物方面轉(zhuǎn)基因與工業(yè)第19頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用醫(yī)學(xué)治療原理：將正常的外源基因?qū)肷矬w內(nèi)以彌補所缺失的基因、關(guān)閉或降低異常表達的基因，以達到治療遺傳性疾病的目的。應(yīng)用：遺傳性疾病的基因治療惡性腫瘤的治療傳染病的基因治療第20頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用農(nóng)業(yè)抗逆性遺傳改良品質(zhì)遺傳改良抗蟲害遺傳改良控制果實成熟；谷物種子貯藏蛋白含量；控制脂肪合成。將病毒外殼蛋白基因移植到農(nóng)作物中，使農(nóng)作物能抵抗病毒感染；將外源抗真菌基因?qū)胄←?，防治小麥赤霉病、紋枯病、根腐病等真菌性病害。作用：減少殺蟲劑和農(nóng)藥的用量，降低其殘留物對食物鏈、水體造成的污染，有利于保護生態(tài)環(huán)境。植物在生長過程中受外界環(huán)境影響，會引起植物體內(nèi)一系列的生理代謝反應(yīng)，表現(xiàn)為代謝和生長的可逆性抑制，嚴(yán)重時甚至引發(fā)不可逆?zhèn)?dǎo)致整個植株死亡。研究發(fā)現(xiàn)將與脯氨酸、甜菜堿及脂質(zhì)合成有關(guān)的酶的基因克隆后轉(zhuǎn)入植物，可提高植物相應(yīng)的抗逆性。第21頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用動物方面提高動物體組成、肉品質(zhì)量、乳產(chǎn)量、毛的質(zhì)量；提升多產(chǎn)性和抗病性，還包括其它重要的經(jīng)濟特征。具體應(yīng)用：（1）1983年美國將大白鼠的生長激素基因注射到小白鼠的受精卵內(nèi)，經(jīng)移植和胚胎發(fā)育成功地培育出“超級鼠”其體重比一般小鼠增加2倍，可以將其應(yīng)用到實驗室中。（2）運用反轉(zhuǎn)錄病毒為載體攜帶生長激素基因?qū)雱游?，相繼培育出快速生長的轉(zhuǎn)基因豬、羊、雞、兔和牛等。（3）將牛的生長激素注射到乳?；蜓蚋狍w內(nèi)，可以改善食物的轉(zhuǎn)換效率，提高蛋白質(zhì)與脂肪的比例，生產(chǎn)出更加符合人們要求的較瘦的肉類。第22頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【DAWN_ZX】轉(zhuǎn)基因

技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因與工業(yè)（1）生物能源某些轉(zhuǎn)基因速生樹種（如楊樹和桉樹）可作為供電站的原料，也可以直接做燃料。一般是具有過量表達纖維素合成酶基因或過量表達纖維素酶基因的樹木。（2）木質(zhì)素和造紙許多轉(zhuǎn)基因植物中表達了經(jīng)過修飾的木質(zhì)素，植物中CAD降低，對于