基因工程第八章植物基因工程.pdf

第八章 植物基因工程 因原文件较大，特转换为灰色PDF格式，有需要PPT 格式的，请下载后索取。QQ:312161752 植物基因工程研究内容  1、从植物群体中分离有用的目的基因  2、寻找或构建能够承受人们感兴趣的外源基 因的插入和进行遗传转化等特性的克隆载体  3 、将重组载体通过体外转化等方法导入植物 受体细胞，并整合到寄主染色体上  4、使有重组载体DNA 的植物细胞或组织，再 生形成形态正常的后代  5 、理想的情况下，使这些植物能够通过有性 过程，将外源目的基因持续的传给后代 第一节 高等植物的转化系统  有三大类植物转基因方法：  质粒整合  病毒感染  物理转移 一、Ti质粒介导的整合转化系统 土壤杆菌属和根瘤菌属的细菌，是同属 于根瘤菌科的格兰氏阴性菌，在土壤中的含 量极为丰富。土壤杆菌区别于绝大多数其它 细菌最主要的特征是，它们能够诱发植物产 生肿瘤 能够引发冠瘿的土壤杆菌分类为根瘤土 壤杆菌，而能够诱发茎瘿的土壤杆菌分类为 毛根土壤杆菌，它们是分布广泛的植物疾病 “冠瘿病”、“毛根病”的病原菌，又称为毒 性菌株。  病原土壤杆菌  这些细菌所携带的特殊质粒，具有用作 植物基因克隆载体的潜在可能性。其中 有两种土壤杆菌,即 根瘤土壤农癌杆菌(Agrobacterium tumefaciens) 发根土壤农癌杆菌(Agrobacterium rhizogenes)  冠瘿瘤是由一种土壤农癌杆菌细菌在感染部 位形成的植物肿瘤。当受伤的植物被土壤农 癌杆菌感染时，土壤农癌杆菌并不进入植物 细胞，而是把一种环状染色体肿瘤诱导质粒 (Ti)中的T-DNA片段转移入细胞。  来自天然Ti质粒的基因表达，其表达产物刺 激细胞无休止分裂，由快速分裂的细胞形成 的结构即为冠瘿瘤。  冠瘿瘤细胞可获得独立、非调节性生长 特性。培养时，这些细胞可在正常细胞 无法生长的缺乏植物激素的培养基上生 长。 T-DNA能够进行高频转移，而且这种转 移常常是以未发生变化的完整形式整合到 植物的核基因组上。同时，Ti质粒几乎不 存在包装的限制问题，大到50kb的外源 DNA也能被顺利的包装和转移。 Ti质粒和Ri质粒  在根瘤土壤杆菌中，决定冠瘿病的质粒叫做 Ti质粒，即诱发寄主植物产生肿瘤的质粒 Ti(tumor-inducing plasmid);  在毛根土壤杆菌中，决定毛根症的质粒称为 Ri质粒即诱发植物产生毛根的质粒(root- inducing plasmid).  Ti和Ri质粒，除了致病性以外，还是一类理 想的基因克隆载体，通过它们可以将外源基 因DNA转移到植物细胞，并再生出能表达外 源基因的转基因植物。 Ti质粒载体的主要缺点：  寄主范围只限于裸子植物和双子叶植物被 子植物，对具有主要经济价值的禾谷类植 物却仍然难以转化。 Ti质粒的遗传特性  参与Ti质粒诱发冠瘿瘤的有三种成分： T-DNA ，它是Ti质粒基因组中被转移并整合到 寄主植物细胞染色体上去的特殊的DNA，即一 种移位单元。 vir基因，它同样也是位于Ti质粒DNA上，其编 码产物为反式作用蛋白质，是植物转化的必要 因子，至少也能够增进植物细胞的转化； 间接参与植物细胞转化的基因，这类基因是由根 瘤土壤杆菌的染色体基因组编码的，其表达产 物使细菌细胞结合到感染植物的创伤部位。  Ti质粒的遗传功能： 是一种环型双链的染色体外的DNA分子，也是一 种独立复制的遗传单元，除了诱发植物产生冠瘿瘤 外，还有多方面的功能： 1、为其寄主根瘤土壤杆菌提供附着于植物细胞的能 力； 2、参与寄主制造IAA和一些细胞分裂素 3 、决定所诱导的肿瘤之形态学特征和冠瘿碱的成分 4、赋予寄主菌株具有分解代谢各种冠瘿碱化合物的能 力； 5、赋予寄主菌株对土壤杆菌所产生的细菌素的反应 性； 6、决定寄主菌株的植物寄主范围； 7、部分Ti质粒具有对噬菌体的排外性 Ti质粒的类型  冠瘿碱主要分为三大类型，即胭脂碱 (nopaline)、章鱼碱(octopine)和农杆碱 (agropine).不同类型的农杆菌Ti质粒产