双元载体转化
花粉管通道法
将外源DNA片段在自花授粉后的特定时期注 入 柱头或花柱，外源DNA沿花粉管通道通过珠心 进 入胚囊，转化不具备细胞壁的受精卵或早期胚性 细胞。由
病毒感染法： Viruses can be used as vectors for whole plants
cell-to-cell infection
Ti plasmid：双链共价闭 合环状DNA分子，约 150～200Kb
农杆发根菌的生物学特性
发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes） ：土壤细菌，能侵染大
多数双子叶植物和少数单子叶植物
Ri质粒
Ri质粒(root-inducing plasmid)：T －DNA区、Vir区两个功能区
Ri
opine catabolism
ori
Ti质粒介导的转化方法
Ti质粒衍生的克隆转化载体必须具备以下的结构 特点 1）具有选择标记基因 2）DNA复制起始位点 3）T－DNA右边缘序列 4）单克隆位点 5）vir区域 方法：利用双元载体系统和共整合载体系统解决
共整合转化--载体和农杆菌质粒重组过程
基因枪介导的DNA转移
• 基因枪法最早是由美国康奈尔大学 的Sanford最先提出的。它通过高 速飞行的金属颗粒将包被其外的目 的基因直接导入到受体细胞内，从 而实现基因转化的方法。1992年， 世界首例转基因小鼠就是通过该法 获得的。
基因枪转化的原理
载体介导法：根癌农杆菌介导的基因转移：Ti质粒 (tumor-inducing plasmid) 转移DNA(transfer DNA,T-DNA)
4.胚状体再生系统是指具有胚胎性质的个体。 优点：个体数目巨大、同质性好，接受外源基因能力 强，嵌合体少，易于培养、再生。 缺点：技术含量高，多数植物不易获得胚状体。 5.生殖细胞受体系统 以生殖细胞如花粉粒、卵细胞等受体细胞进行外源基 因转化的系统。 一是利用组织培养技术进行小孢子和卵细胞的单倍体 培养、转化受体系统； 二是直接利用花粉和卵细胞受精过程进行基因转化， 如花粉管导入法，花粉粒浸泡法，子房微针注射法等
第二节 基因改良植物
✓ 抗除草剂的转基因植物（最早进入田间生产，目前栽培面 积最大）如 Monsanto 的抗除草剂草甘膦大豆
✓ 抗虫转基因植物 如 Syngenta的Bt 176抗虫玉米 ✓ 抗病转基因植物 （抗病毒，抗真菌，抗细菌） ✓ 抗环境胁迫转基因作物 （温度、水分、化学物） ✓ 植物发育调节基因工程 （控制果实成熟，雄性不育，改良
植物品质） ✓ 医药领域中的转基因植物（利用植物作为生物反应器，生
产药用蛋白、食用疫苗等）
遭受虫害的普通玉米
抗虫的Bt转基因玉米
转基因植物的生产实践：
样品比较（左为普通棉花， 右为兔毛转基因棉花）
抗除草剂大豆
实例：抗TMV（烟草花叶病毒）的转基因番茄
分
目的基因
基因载体
切
接
重组体
转 筛
总 体基 技因 术工 路程 线
表
转基因植物研究发展
1983年，转基因烟草问世 ---世界上第一例转基因 植物。 1987年，转基因油菜、棉花产生 转基因水稻、玉米、小麦、甘薯等陆续出现。 转基因作物商业化：遍布6大洲 预测：2020年世界上80％-90％的农作物将是转
第十章 转基因植物 Transgenic Plant
转基因植物
将外源基因导入植物细胞，经组织培养， 获得能够表达外源基因的植物称为转基因植物。
抗虫 抗病 抗逆 生产药物
由中国农科院开发的Bt棉对棉铃虫有显著的抗性，与对照 相比减少农药用量80。
中国"黄金大米"事件
不会引起过敏的大豆
彩色玉米
microinjection
转基因植物鉴定
1.选择性培养检测：利用抗生素标记基因筛选 2.遗传标记检测：通常选择具有特殊遗传标记的质 粒，常用的遗传标记有：β-葡糖苷酸酶基因荧 光素酶基因。 3.目的基因检测：PCR，分子杂交技术
绿色荧光蛋白检测 GFP产生绿色荧光蛋 白，在395nm和 490nm的波长下发 出独特的绿色荧光。
T-DNA区插入到寄主植物基因组中，
表达决定发根生长和冠瘿碱合成的 基因，冠瘿碱的检测是评价植物转 化是否成功的证据之一 。
E
D C
G vir
Vir区不插入寄主植物基因组DNA B 中，但与T-DNA的转移有关，其缺 A
失或突变ห้องสมุดไป่ตู้能使感染的植物出现发
根。
T-DNA
LB RB
Hairy root genes and opine synthase
2.直接分化再生系统 外植体细胞不经过脱分化形成愈伤组织阶段，而是直 接分化出不定芽形成再生植株。 优点：周期短、操作简单，体细胞变异小，遗传稳定 缺点：材料局限，转化率低。 3.原生质体再生系统 原生质体恢复细胞壁具有分化再生能力，是应用最早 的再生受体系统之一。 优点：高效、广泛地摄取外源DNA或遗传物质，获 得基因型一致的克隆细胞，所获转基因植株嵌合体少 ，适用于多种转化系统； 缺点：不易制备、再生困难和变异程度高。
基 因植物
受体材料的选择
受体是指用于接受外源DNA的转化材料。良好的植 物基因转化受体系统应满足如下条件： 1、高效稳定的再生能力； 2、受体材料要有较高的遗传稳定性； 3、外植体来源方便，如胚和其它器官等； 4、对筛选剂敏感； 5、转化率高。
常用的受体材料有以下几大类型:
1.愈伤组织再生系统 外植体材料经过脱分化培养诱导形成愈伤组织，转化 （带有目的基因质粒的农杆菌侵染），分化培养获得 再生植株。 优点：外植体来源广，繁殖快，易接受外源基因，转 化效率高。 缺点：遗传稳定性差、嵌合体，因此需要连续的再生 系统。
植物转基因的基本技术路线
◆ 获得目的基因，克隆到载体上扩增 ◆ 受体细胞培养：如植物愈伤组织等 ◆ 目的基因导入受体细胞 ◆ 培养转化细胞 ◆ 筛选、培植、鉴定
质粒载体
苏云金杆菌 毒蛋白基因
棉花 棉花细胞
抗虫棉的构建
重组质粒构建 农杆菌
侵染转移 转基因棉花
转基因方法
◆ 直接导入法 基因枪法（1987年） ◆ 载体介导法：农杆菌介导转化法 （1974年） ◆ 病毒感染法