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2024-01-27
一节根癌农杆菌Ti质粒课件教学教材
引言
根癌农杆菌概述
Ti质粒的结构与功能
Ti质粒的转化与整合
Ti质粒在基因工程中的应用
实验方法与技术
课程总结与展望
01
引言
介绍根癌农杆菌Ti质粒的基本概念和特点
探讨Ti质粒在植物基因工程中的应用
提高学生对于基因工程技术的理解和应用能力
掌握根癌农杆菌Ti质粒的基本结构和功能
了解Ti质粒的转化机制和在植物基因工程中的应用
能够运用所学知识分析和解决相关问题
培养学生的实验技能和创新能力
01
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02
根癌农杆菌概述
革兰氏阴性菌
根癌农杆菌是一种革兰氏阴性菌，具有细胞壁和细胞膜等典型的细菌结构。
寄生生活
根癌农杆菌是一种植物寄生菌，主要通过伤口或自然孔口侵入植物体内，引起植物病害。
Ti质粒
根癌农杆菌含有一种特殊的质粒，称为Ti质粒（Tumor-inducingplasmid），该质粒上携带有能够诱导植物细胞转化和肿瘤形成的基因。
根癌农杆菌属于细菌域、变形菌门、γ-变形菌纲、肠杆菌目、肠杆菌科、农杆菌属。
分类
根癌农杆菌广泛分布于土壤、水源和植物体表等自然环境中，是一种重要的植物病原菌。
分布
根癌农杆菌能够引起多种植物病害，如冠瘿病、根癌病等，对农业生产造成严重影响。
植物病害
根癌农杆菌的Ti质粒具有诱导植物细胞转化的能力，因此被广泛应用于植物基因工程和遗传转化研究。
转化研究
利用根癌农杆菌的某些菌株或其代谢产物进行生物防治，可有效地控制植物病害的发生和危害。
生物防治
03
Ti质粒的结构与功能
Ti质粒是一种大型环状DNA分子，存在于根癌农杆菌中。
它包含多个功能区，如T-DNA区、毒性区、接合转移区等。
T-DNA区是Ti质粒上能够转移到植物细胞并整合到植物基因组中的部分。
在特定条件下，Ti质粒能够表达产生毒性蛋白和转移蛋白，促进T-DNA的转移和整合。
T-DNA的转移和整合受到多种因素的影响，如植物细胞类型、农杆菌种类和环境条件等。
Ti质粒在农杆菌中能够自主复制，并随细菌繁殖而传递给后代。
Ti质粒是根癌农杆菌致病的关键因子，它能够通过T-DNA的转移和整合导致植物细胞转化和肿瘤形成。
Ti质粒上的毒性基因能够编码产生毒性蛋白，干扰植物细胞正常生理功能，促进肿瘤发展。
同时，Ti质粒也携带一些对农杆菌自身生长和繁殖有利的基因，提高农杆菌在植物体内的生存能力。
04
Ti质粒的转化与整合
根癌农杆菌通过伤口或自然裂口进入植物细胞，将Ti质粒释放到植物细胞中。
感染过程
T-DNA的转移
整合过程
Ti质粒上的T-DNA区域在植物细胞内被切割下来，并转移到植物细胞核中。
T-DNA在植物细胞核内随机插入到植物基因组中，与植物基因整合。
03
02
01
T-DNA可以插入到植物基因组的任何位置，但通常倾向于插入到活跃转录的基因附近。
整合位点
T-DNA通过非同源末端连接或微同源重组的方式与植物基因组整合。
整合方式
整合后的T-DNA中的基因可以在植物细胞中表达，导致植物表型的改变。
基因表达
转化后的植物细胞能够合成冠瘿碱，这是一种特殊的氨基酸衍生物，可以作为转化细胞的标记。
冠瘿碱的合成
转化细胞通常具有激素自主性，不再依赖于外源激素进行生长和分化。
激素自主性
转化细胞的遗传物质发生了改变，并且这种改变可以稳定地传递给后代细胞。
遗传稳定性
由于T-DNA的插入和基因表达，转化细胞可能表现出新的性状或表型特征，如抗虫性、抗病性、耐旱性等。
表型变化
05
Ti质粒在基因工程中的应用
稳定性好
Ti质粒在宿主细胞中能够稳定存在并复制，不易丢失或发生突变。
容量大
Ti质粒具有较大的DNA容量，可以容纳外源基因片段，便于进行基因克隆和表达。
易于操作
Ti质粒的提取、纯化和转化等操作相对简便，适用于大规模的基因工程实验。
1
2
3
利用Ti质粒将外源基因导入植物细胞，实现植物遗传转化，获得具有优良性状的新品种。
植物遗传转化
通过Ti质粒介导的基因敲除、基因过表达等技术，研究植物基因的功能和调控机制。
基因功能研究
利用Ti质粒将抗病、抗虫、抗旱等优良基因导入农作物，提高农作物的产量和品质。
农作物改良
03
生物医药领域
Ti质粒可作为基因治疗载体，将治疗性基因导入人体细胞，实现疾病的治疗和预防。
01
动物基因工程
Ti质粒可用于动物细胞的基因转导和表达，为动物育种、疾病治疗等提供新的技术手段。
02
微生物基因工程
利用Ti质粒在微生物中进行基因表达和代谢调控，提高微生物的发酵效率和产物质量。
06
实验方法与技术
收集根癌农杆菌菌体，通过物理或化学方法破碎细胞壁，释放细胞内的Ti质粒。
菌体收集与破碎
利用质粒与染色体DNA的物理化学性质差异，通过碱裂解法或煮沸法等方法提取Ti质粒。
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