育种学课件：基因工程.ppt

基因工程技术及其在花卉育种中的应用柳暗花明另一，学生：吴兴波班：研105学号： 2010104011036班主任：赖齐贤，内容介绍，一，基因工程基本操作程序二，基因工程在花卉育种中的应用，一，基因工程基本操作程序，1，目的基因的获得，2， 基因表达载体的构建3，将目标基因导入受体细胞，4，目标基因的检测与鉴定，步骤1 :目标基因的获取，目标基因是人们需要转移和改造的基因，目标基因的获取是实施基因工程的第一步。 如苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌抗虫基因、植物抗病基因、种子贮藏蛋白基因、人胰岛素基因、干扰素基因等。目标基因的获取方法、人工合成基因、逆转录法是基于已知的氨基酸序列合成DNA，从基因库中获取，基因库、cDNA库、PCR技术：将目标基因片段在短时间内扩增至百万倍。 (文字表达复杂，掠夺)1.从基因库中获取目标基因： (1)基因库：将包含某生物不同基因的大量DNA片段导入受体菌群中进行存储，各受体菌分别包含该生物不同的基因，称为基因库基因组文库：基因库中包含了某生物的所有基因，这个基因库被称为基因组文库(3)一部分基因库(cDNA文库等) :基因库中包含了生物的一部分基因1 )逆转录法：将转录了目标基因的信使RNA逆转录为模板，在互补的单链DNA上，通过酶的作用合成双链DNA，得到目标基因。 从、目基因的mRNA、单链DNA(cDNA )、双链DNA (即目标基因)、逆转录、合成、2 .人工合成基因法、2 )已知的氨基酸序列合成DNA的方法：从已知的蛋白质氨基酸序列推断相应的信使RNA序列，进行碱基补充对推测其结构基因的核苷酸序列，采用化学方法以单碱为原料合成目标基因。蛋白质氨基酸序列、mRNA核苷酸序列、结构基因核苷酸序列、推测、推测、目标基因、化学合成、DNA合成器、步骤2 :基因表达载体的构建、1 )用一定的限制酶切断质粒，切出切口露出粘性末端。 2 )用同样的限制酶切断目标基因，产生同样的粘性末端。 3 )将切取的目标基因片段插入质粒切口，加入适量的DNA脂肪酶，形成一个重组DNA分子(重组质粒)，目标基因与载体的结合过程实际上是不同来源的基因重组过程。启动子：位于基因的前端，开始转录，RNA聚合酶识别结合部位，能够转录基因的mRNA终结子：位于基因的末端，结束转录。 常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞等。 目的将基因导入受体细胞的原理，参考细菌和病毒感染细胞的途径。 步骤3 :将目标基因导入受体细胞并导入受体细胞的方法： (1)植物细胞a，农杆菌(易感染双胞胎叶片或裸子植物)转化法：农杆菌Ti质粒上的T-DNA转移到受体细胞，与受体细胞染色体上的b相结合，转化为基因枪法(单叶):金属微粒c、花粉管路法(MadeInChina):将注射器直接构建的目的基因载体提取液注入花粉管。(2)导入动物细胞显微注射器(事关自己，不可解释) (3)导入微生物(早期常用，不可忘记书籍)，1 .将目标基因导入植物细胞(组织培养)，2 .将目标基因导入动物细胞，3 .将目标基因导入微生物细胞， 大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：首先用Ca2处理细胞，使细菌细胞壁的透过性增大的细胞处于能够吸收周围环境的DNA分子的生理状态，把这种细胞称为诱导细胞。 第二阶段将重组表达载体DNA分子溶解于缓冲液中与诱导细胞混合，在一定温度下促进诱导细胞吸收DNA分子，完成转化过程。 第二阶段的目标基因在受体细胞内随增殖而复制，细菌繁殖速度非常快，可在短时间内获得大量目标基因。步骤4 :目标基因的检测、2、目标基因为mRNA(DNA分子杂交、DNA和RNA )、1、转基因生物染色体DNA为目标基因(DNA分子杂交、DNA和DNA )、3、目标基因为蛋白质(抗原-抗体杂交)、1、分子水平、2、个体水平检测：抗虫抗病等， 前三步处理非常复杂，为保证目标基因的有效利用，许多受体细胞不大容纳目标基因。 这样，处理过的受体细胞中没有真正摄入目标基因，必须从中进行检测。 细菌的检测是按受体细胞分别培养形成菌落，检测菌落中是否有目标基因的表达产物。 淘汰无表达产物的菌落，保留了对表达产物的进一步培养、研究。 多细胞生物的检测是对每个受体细胞分别培养，诱导至完整的个体，检测这些个体是否摄取了目标基因，是否表达了摄取的基因。 淘汰没有变化的个体，保留有变化的个体进一步培育和研究。 如果用棉铃虫喂棉铃虫的话，虫子吃了之后就不会出现中毒症状，说明没有摄取目标基因或者没有摄取目标基因。 说明如果虫子吃了后中毒死亡的话，是摄取抗虫基因表达的。 二、基因工程在花卉育种中的应用；(一)楔形传统育种方法的局限性： 1、在自然条件下，植物变异频率比人类需要的要小得多，提高人工变异频率的结果不充分，盲目性较大3、杂交育种可以弥补两者的不足，但也存在远缘杂交不匹配， 难以破坏种子生殖隔离，而且在有性生殖过程中，重组时染色体交换量少，很难打破一些基因链，杂交育种期望从亲本获得新的基因库，很多观赏植物品种不育。 这些缺点使用杂交育种法培育新品种常常经过多次杂交，育种周期长，有时难以维持优良性状，给单一性状的改良带来很大不便。 不断成熟的生物技术，特别是基因工程技术，有可能解决传统育种无法突破的问题，为花卉性状的改良提供新的思路。 (2)本文目前该技术应用于花卉最多的有以下4个方面： (1)改变花卉的颜色。 世界上第一个操作花包的基因是德国科隆-普朗克研究所分子育种所科学家于1987年获得的玉米色素合成还原酶基因之一，引进矮牛花，产生了新的颜色砖红色。 随后，荷兰科学家将苯乙烯酮合成酶酶基因插入红色香奈儿花中，得到白色香奈儿花和另一种新色素，用同样的方法将粉红色菊花变成白色。 北京大学植物基因工程国家实验室首次利用矮牵牛花在我国培育出白色、紫色的基因花。 (2)改变花的形状。 与花色基因一样，生物育种学家发现了控制花型性状的基因，已经分离构造，矮牛花、金鱼草、牡丹、芍药等花卉有了突破性的进展。英国已经查明了单一基因，金鱼草、兰花和兰花不是放射状对称的，而是具有特殊的形状。 利用基因工程改变花的形态，培育出花型大而奇特的花卉新品种，使千姿百态的花卉丰富人们的生活，是高新技术的另一大贡献。(3)提高花的抗性。 抗病、抗虫、抗冻、耐热、污染、抗除草剂花卉是人们梦寐以求的，基因工程技术在这方面显示出巨大的潜力。 近年来，许多基因被鉴定、分离，移植到许多花卉中。 我国科学家将抗IMV、CMV病毒的基因导入唐菖蒲愈伤组织，获得抗病毒基因株，已应用于生产。 在美国、日本、荷兰也培育出了切花菊的抗病、抗虫的基因株。 (4)延长开花时间。 牡丹雍容华贵，花期只有20天。 我国园艺科技工作应用生物基因工程技术，显着延长盆架寿命和切花瓶时间，能承受更长的运