第六章 昆虫基因工程
陈伟 公用邮箱：04b1-509@
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最近的研究表明，全世界的昆虫可能有1000万种，约 占地球所有生物物种的一半。但目前有名有姓的昆虫种类 仅100万种，占动物界已知种类的2/3- 3/4。
昆虫不仅种类多，而且同一种昆虫的个体数量也很 多，有的个体数量大得惊人。一个蚂蚁群可多达50万个 体。一棵树可拥有10万的蚜虫个体。蝗虫大发生时，个体 数可达7～12亿之多，总重量约1250～3000吨，群飞覆
二、具体操作程序
参考书P304的图6－4
说明：标记基因rosy基因，编码黄嘌呤脱氢酶，是果蝇在
含有高浓度嘌呤的培养基上生长所必需的；而ry-的胚胎 不能在这样的培养基中存活。
辅助质粒：含有缺陷型P元件序列（右末端重复序列缺失 23bp）,它只能提供转座酶而不能转座自身序列
思考：为什么不选择完整P元件序列和功能 的质粒作为辅助元件
果蝇体内15%的DNA可以移动。
近年来从黑腹果蝇体内鉴定的转座元件：Copia逆转座子、FB家族 和P元件。
通读
果蝇的全长p因子，长约3kb，两端 有
31bp的末端反向重复序列(IR)，有4 个外显子，编码转座酶。全长P因子 的4个外显子编码转座酶，但只在生 殖系细胞中实现完整的RNA剪接，
生 成有活性的转座酶,87kD。在体细胞 中，RNA剪接不完整，最后一个内
昆虫逆转录病毒，如gypsy—第一个被发现的昆虫特异 性逆转录病毒
浓核病毒—存在于蚊虫和蛀虫体内的DNA病毒
新培斯RNA病毒－被有效地应用在蛋白质的瞬时高效 表 达及蝴蝶和甲虫和基因分析等领域
3.农业害虫的基因工程
史上最强悍的琢木鸟
农业害虫转基因株的目标：控制农业害虫的繁殖规模
战略：①借助农业害虫的共生细菌或病毒 ②分子绝育术 ③基因转化技术
果蝇系统：P元件 蚊虫和农业害虫系统：转座子转化 家蚕系统：表达异源功能蛋白及病毒转染为特征
6.1 果蝇的基因转化系统
果蝇在生命科学研究中的地位：当今分子生物学尤其是发育生物学 研究的重要模式生物
模式生物：指人们在研究生命现象过程中长期、反复作为研究材料 的物种，从这个物种研究中得出的许多生命规律往往代表了许多物 种共同的规律。因为这些生物的细胞数量更少，分布相对单一，变 化也较好观察。因为对这些生物的研究具有帮助我们理解生命世界 一般规律的意义，所以它们被称为“模式生物”。
含 子未除去，因而只有前面3个外显子 编码产生只有66kD的转座酶，是没 同有一种果蝇可分为P型（父本贡献，paternal contributing）和 生M物型学（活母性本的贡。献，matenal contributing），含有P元件的果蝇 称为P型
6.1.2 P元件介导的果蝇杂交不育
原因：P元件在染色体ω遗传位点的插入往往会导致不育，这是由 于很多的P因子发生转座，造成插入突变
目前应用最广的模式生物包括，大肠杆菌、酿酒酵母、拟南芥、秀 丽隐杆线虫、海胆、果蝇、斑马鱼、爪蟾和小鼠等
6.1.1 果蝇转座元件的结构及特征
1951年Barbara Mclintock首先在玉米中发现了控制元件，后来命 名为转座元件或转座子(transposon)。转座子是基因组中一段可移 动的DNA序列，可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的 一个位置“跳跃”到另一个位置。
6.1.3 P元件介导的经典转化程序
一、P元件介导的转化
设想：基于P元件的转座能力，可用其做为基因转移的有用载体
成功案例：1982年，A.C Spradling和 G.M Rubin，将含有P元件 的质粒注射到M型雌性果蝇的胚胎中，可实现P元件介导的基因转 移。
为什么选择雌性果蝇的胚胎？
注意：显微注射时只能用发育时间为0～90分钟的年轻胚胎，因为 P元件转座作用只发生在生殖细胞中。
6.2 蚊虫和农业害虫的基因改造系统
一、用于非果蝇类昆虫转化的载体 1.用于非果蝇类昆虫转化的转座元件 不可用P元件的原因：P元件系统的转化有效性依赖于 黑腹果蝇及其相近种属体内几个特异性因子的存在 常用转座元件：Minos ，Hermes，Mosl，PiggyBac
2.常见用于非果蝇类昆虫转染的病毒
细胞型的作用:取决于66KD蛋白抑制转座的能力。这个蛋白质是卵中母体因子 产生的。在P品系中必须要有足够的蛋白来抑制转座的发生。含有P因子的雌 果蝇与无论是否带有P因子的雄果蝇杂交，由于P细胞型的存在抑制了转座酶 的合成或激活，表现出正常的生育能力。但当雌果蝇为M型时，在卵中无阻 遏物，这样导致了来自雄果蝇中的P因子使生殖细胞中转座酶活化。P细胞型 能对多代后代发挥作用，表明卵中必须要有足够的阻遏蛋白，而且也要相当 稳定，通过成体传递到下一代的卵中。
盖 面积可达500～1200公顷，可以说是遮天盖日。
大学城10所高校占地面积一览表
高校名称
中山大学 华南理工大学 华南师范大学 广东工业大学 广东外语外贸
大学 广东药学院 广州中医药大
学 星海音乐学院 广州美术学院
广州大学
计划入城学生 规模 2万 2万 1.6万 2.8万
1.2万
1.2万
0.8万
0.3万 0.4万 1.7万
蚊虫的基因工程自学
宋·张俞（蚕妇）
昨日入城市 归来泪满襟 遍身罗绮者 不是养蚕人
家蚕作为经济作物的地位
中国古代最主要的经济昆虫之一。蚕的经济价值在于蚕丝。蚕丝是 主要的纺Βιβλιοθήκη 原料之一。中国是最早利用蚕丝的国家。
古史上有伏羲“化蚕”，嫘祖“教民养蚕”的传说，又说黄帝元妃 西陵
氏为“先蚕”，即最早养蚕的人。
教学区用地面 积
88.5公顷 81.4公顷 68.6公顷 111.3公顷
51.9公顷
36.7公顷
47.4公顷
12.5公顷 16.3公顷 80.1公顷
现有校园面积
504公顷 200公顷 80公顷 73.2公顷
60公顷
10.6公顷
24.7公顷
2.66公顷 9.9公顷 48.6公顷
昆虫基因工程的研究主要在三大物种
秦汉以后，中国的养蚕技术通过举世著名的丝绸之路传入到中亚、 南亚及西亚地区，六世纪世纪中叶，君士坦丁堡国王通过印度僧侣 从中国私运蚕种至该国，是为西方有蚕业之始。