第四节-基因重组和杂交育种.ppt

一、原核生物的基因重组,原核生物的基因重组形式很多：转化、转导、接合、原生质体融合。,（一）转化,受体菌直接吸收供体菌的DNA片段并把它整合到自己的基因组中，而获得供体菌部分遗传性状的现象，称为转化通过转化方式而形成的杂种后代，称转化子,不需两个细胞直接接触，供体DNA提取出来，注入受体即可。,1定义：,2转化的特点：,指受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的一种生理状态。,3.转化过程能进行转化的细胞必须是感受态细胞,可人为利用环腺苷酸（cAMP）及Ca2+等提高感受态水平，环腺苷酸可提高1000倍、Ca2+能促使细胞进入感受态。,一般微生物的感受态出现在生长的指数期后期，有的出现在指数期末和稳定期,感受态：,肺炎链球菌转化过程,转导的种类,通过缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞的小片段DNA携带到受体细胞中，通过交换与整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象，称为转导。,(二)转导,普遍转导,局限转导,由转导作用而获得部分新性状的重组细胞，称为转导子,转导的特点,需要噬菌体做媒介，不需要细胞间直接接触。,噬菌体可以转导供体染色体的任何部分到受体细胞中。,噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中。,普遍性转导,局限性转导,(三)接合(conjugation),供体菌（F+）通过性菌毛与受体菌（F-）直接接触，把F质粒或其携带的不同长度的核基因组片段传递给后者，并使其获得若干新遗传性状的现象。通过接合而获得新遗传性状的受体细胞叫接合子。,大肠杆菌的接合,能进行接合的微生物种类主要在细菌和放线菌中进行。细菌中，尤其G-菌较为普遍。接合还可发生在不同属的一些菌种间。,三者根本区别在于DNA转移的方式不同,转化：供体菌DNA片断直接进入受体细胞。,接合：供体菌DNA进入受体菌通过性菌毛。,转导：供体菌DNA片断通过媒介噬菌体携带进入受体菌。,(四)原生质体融合,1.原生质体融合通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得具有双亲遗传性状的稳定重组子的过程，称为原生质体融合。所获得的重组子叫融合子。,原生质体融合的操作示意图,二、真核微生物的基因重组,主要方式：有性杂交准性杂交原生质体融合转化,（一）有性杂交一般指不同遗传型的两性细胞间的接合和随之发生通过减数分裂，并产生高频率基因重组并产生新遗传型后代的过程。凡是能产生有性孢子的酵母菌或霉菌，原则上都能采用与高等动、植物杂交育种相似的有性杂交方法进行育种。,定义通过同一物种两个不同菌株的体细胞发生融合，不经过减数分裂而经有丝分裂导致低频率基因重组并产生重组子。存在范围：常见于一些真菌尤其是半知菌中，为半知菌育种提供了一个重要手段。,（二）准性生殖,Penicillumurticae的准性杂交步骤,准性杂交：,选择亲本：以来自不同菌株的合适的营养缺陷型为亲本强制异合：将两菌亲株的分生孢子混合涂基本培养基-平板，并做各单亲本对照，-平板上长出的菌落是异核体或杂合二倍体移单菌落：纯化菌落，并将纯化后的菌落移入-斜面验稳定性：在-夹层平板上培养后，再倒上一层完全培养基+，再培养后若出现大量新菌落，说明是不稳定的异核体，反之是杂合二倍体。促进变异：用诱变剂进行处理，以促进染色体发生交换、染色体在子细胞分配不均、染色体缺失或畸变、点突变等，使分离后的子代提高增加新性状的可能筛选：通过一系列生产性壮的测定。,异核体：同一菌丝有不同遗传性状的核在同一细胞质中生长。同核体：同一菌丝中只有一种核。,三基因工程,定义：,又称重组DNA技术，指在体外将某些特定的基因或DNA片断，通过载体或其它手段送入受体细胞，使它们在受体细胞中增殖并表达，从而使生物体的遗传性状发生定向变异。,目的:,是生产出符合人类需要的产品或创造出生物的新性状，并能稳定遗传。,1、可把来自任何生物的基因转移到与其毫无关系的任何其他受体细胞中，可以任意改造生物的遗传特性，创造出生物的新性状2、某一段DNA可在受体细胞内进行复制，为制备大量纯化的DNA片段提供了可能,重要特征：,（一）基因工程技术路线,1、DNA片段的取得（目的基因的分离和制备）2、优良载体的选择3、DNA片段和载体的连接重组体DNA4、外源DNA片段引入受体细胞5、重组受体细胞的筛选和鉴定,基因工程技术路线2,（二）基因工程的应用及展望,基因工程正在或即将使人们的某些梦想和希望变为现实。,（一）基因工程药物,包括激素、酶和抑制剂、细胞因子、抗原和抗体、疫苗等。重组胰岛素是作为商品于1982年最早投放市场的基因工程药物；重组疫苗是目前最普遍使用的基因工程药物。,主要包括抗病虫害、抗逆（抗盐、碱等）、耐除草剂、延长水果蔬菜的贮存期等，此外还可用转基因植物生产药物（如人的干扰素）、抗体、疫苗等。,（二）转基因植物,（三）转基因动物,目前转基因的瘦肉型猪、高产奶的奶牛、快速生长的家畜和鱼类等已进入实用阶段。利用转基因动物生产药物、血清蛋白、疫苗等也获成功。正在尝试培养带有人体基因的猪，使其器官能够移植人体而不被排斥。,转基因动物不仅有着广泛的应用前景，而且对于基础生物医学及发育生物学的理论研究也将起着重要的作用,（四）基因治疗,所谓基因治疗是指向目标细胞中引入具有正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，从而达到治疗的目的。一些目前尚无有效治疗手段的遗传病、肿瘤、心脑血管疾病、老年痴呆症、恶性传染病（如各型肝炎、艾滋病等）可望通过基因治疗来达到防治的目的。,（五）基因工程研究展望,基因工程的兴起导致生物科学发生深刻变化，主要表现在：第一，引发了生物科学中技术上的创新和迅猛发展。第二，技术上的重大突破，促使生物科学获得前所末有的高速度发展，开辟了新的研究领域，进入