2.3.2耐盐性 （1）盐渍土重成分复杂； （2）目前研究仍停留在模式植物阶段； （3）盐土作物耐盐性优良，产量、品质等不及淡土作物，开发成本高，利润低。 （4）耐盐遗传基础、代谢生理复杂，整体特性有很多亚特性决定，某些亚特性有可 能由不确定的一些基因决定。
2.3.3生物逆境抗性育种发展方向
植物逆境生理特性
1.3植物基因工程育种一般程序
植物的遗传 转化 载体系统及 其改造 目的基因的 获取 重组DNA 的制备
转基因植株 的鉴定
1.2 基因工程的基本操作程序
一、目的基因的获取
获取目的基因是实施基因工程的第一步。 目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因②利用PCR技术扩增目的基因 （变性，复性，延伸） ③通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成
二、基因表达载体的构建
4.过程: 质粒 DNA分子 同一种限制酶处理
一个切口 两个黏性末端
两个切口 获得目的基因
DNA连接酶
重组DNA分子（重组质粒）
5.基因表达载体的组成：
复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因
二、基因表达载体的构建
基因表达载体的组成： 目的基因、启动有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入到受体菌 的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因 基因组基因
部分基因（如:cDNA）（一）从基因中获得目的基因法）
供体细胞中的DNA
颗粒形式
萌发、降解、释放
糊粉层、胚细胞
植酸钙镁（盐）
人畜不能消化
矿物质
植酸酶基因（烟曲霉菌）
直接排出 研究热点：增强植酸酶的热稳定性（籽粒加工）
减少植酸盐含量
Fe：铁缺乏是人类矿物质 缺乏的最普遍形式，它对世界 30%的人口产生影响（WHO， 1992）。补充铁元素的另一种 方法是增加以及细菌体内的铁 离子结合形成一种种子中与铁 离子结合的其他成分，如铁蛋 白，它能与植物、动物储备物 质。 处于发育阶段的水稻种子 中表达大豆铁蛋白基因，可使 铁离子含量增加2～3倍。 Zn、Se：取决于土壤，遗传 工程无能为力！！！
限制酶
目的基因
分离
许多DNA片段
与载体连接载入
产生特定性状
外源DNA扩增
运载体
导入
受体细胞①直接分离法：基因组的构建IMN（一）从基因基因的mRNA
反转录酶
杂交双链
(单链RNA/单链DNA)
核酸酶H
单链DNA
DNA聚合酶
双链的检测与鉴定
①检测转基因生物染色体的DNA 上是否插入了目的基因 方法—— DNA分子杂交
检测
②检测目的基因是否转录出了mRNA 方法—— 分子杂交 ③检测目的基因是否翻译成蛋白质
方法——
抗原抗体杂交
鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
2遗传工程作物的最新进展 基因工程是天使？？还是魔鬼？？
脂溶性与水溶性维生素：一般富集在胚和糊粉层中， 绝大部分在碾磨（小麦）和去壳（水稻）过程中损失 掉。因此，如果精细加工的食品在饮食结构中占有很 大比例，容易引起维生素缺乏症。胡萝卜素是合成维 生素A的材料，人体可以通过吸收胡萝卜素来合成维 生素A，从而防止夜盲症、麻疹等疾病。据统计，东 南亚每年有25万儿童，因为取食缺乏维生素A的稻米 而失明。即使在发达国家，也有像蜡笔小新一样因为 不喜欢吃胡萝卜的孩子，他们很可能也缺乏维生素A。 黄金稻--将黄水仙花的两个基因和来自土壤细菌欧 文氏菌Erwinia uredova的一个基因导入水稻。（胡 萝卜素的含量提升了23倍，最高达到37mgβ -胡萝卜 素/kg干重 ）
2.3遗传工程在农作物耐旱、耐盐性中的应用
2.3.1耐旱性
目前利用植物基因工程技术培育抗旱品 种主要采取2种策略:①增加植物渗透性代谢 产物的合成能力,使植物在水分胁迫下能合 成更多的代谢产物(如海藻糖、甘露醇、甜 菜碱、果聚糖、脯氨酸等),有利于提高植物 的渗透调节能力,从而增强植物的抗旱性;② 增强植物对活性氧自由基的排除能力,使植 物在水分胁迫下过度表达一些酶(如SOD、 POD、 CAT等),以有效排除有毒的活性氧自 由基,从而提高细胞耐脱水的能力。 基本思路： X.viscosa: 一种嗜极性生物 细胞中提取全蛋白 感兴趣蛋白质质谱鉴定 电泳分析分离
上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？
优点
鸟枪法
缺点
操作简便 广泛使用
工作量大，盲目，分离 出来的有时并非一个基 因
反转录法
操作过程麻烦，mRNA 专一性较强 很不稳定，要求的技术 条件较高
仅限于合成核苷酸对较 专一性最强 少的简单基因
根据已知氨基酸合成 DNA法
（二）利用PCR技术扩增目的基因
聚合酶链式反应 ① 概念：PCR全称为_______________，是一项 体外 在生物____复制_____________的核酸合成技术 特定DNA片段 DNA复制 ②原理：__________ ③条件：_______________________、 已知基因的核苷酸序列 _______________、___________ (做启动子)、 四种脱氧核苷酸 一对引物 ___________ DNA聚合酶 2n ④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循 指数 环的次数） ⑤结果： 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
2.2利用转基因植物生产疫苗
转基因胡萝卜 目前，世界上约有3.5亿人感染乙型 肝炎，而通常的防治方法是采用混合疫 苗接种。但是，这种方法成本高，培养 并提纯疫苗费时费力。为此，德国吉森 大学的研究人员从实用角度考虑，选择 了种植简单、贮存方便的胡萝卜作为载 体，将乙肝病毒的表面蛋白基因注入胡 萝卜基因，同时通过一种催化剂提高胡 萝卜基因中乙肝病毒蛋白的浓度。 研究人员介绍，这种转基因胡萝卜 外表与普通胡萝卜没有差异，只是在成 熟之前需利用一种荷尔蒙激活其基因， 使其释放出更大量的肝炎疫苗方法 ③根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ： 根据已知蛋白质的氨基 蛋白质的氨基酸序列 酸序列，推测出相应的 推测 信使RNA序列，然后按 mRNA的核苷酸序列 照碱基互补配对原则， 推测 推测出它的结构基因的 结构基因的核苷酸序列 核苷酸序列，再通过化 化学合成 学方法，以单核苷酸为 目的基因 原料合成目的基因。
基因组学挖掘抗性基因
植物逆境分子遗传基础
研究的重点
抗逆相关途径之间的联 系
逆境胁迫下遗传网络系 统
？？？？
Data is not equivalent to information; Information is not tantamount to knowledge; Knowledge can’t serve as wisdom to a higher degree. ------- Henry Nix
1.2 基因工程的基本操作程序
基因工程在植物育种中的应用
种子2班
王亮
1 植物基因工程育种一般程序 2 遗传工程作物最新进展
1植物基因工程育种的一般程序
1.1何为基因工程？ 基因工程是指运用分 子生物学技术, 将目的基 因或DNA片段通过载体或 直接导入受体细胞, 使受 体细胞遗传物质重新组合, 经细胞复制增殖, 新的基 因在受体细胞中表达, 最 后从转化细胞中筛选有价 值的新类型, 继而它再生 为工程植株, 从而创造新 品种的一种定向育种技术。
IMN
6 过程： 变性、退火、延伸三步曲
变性 延伸 退火
（二）利用PCR技术扩增目的基因
(三). 通过DNA合成仪用化学的方法直接人工合成
IMN
基因_____，核苷酸 较小 已知 序列______ 。
二、基因表达载体的构建
限制酶 1.用一定的_________切割质 粒，使其出现一个切口，露 出____________。 黏性末端 同一种限制酶 2.用_____________切断目的 基因，使其产生 相同的黏性末端 _________________。 切口 3.将切下的目的基因片段插入质粒的______处， DNA连接酶 再加入适量_____________，形成了一个重组 DNA分子（重组质粒）
是RNA聚合酶识别和结合的部位。
终止子：位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA
启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，
片段，使转录在所需要的地方停止下来。
标记基因：为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因， 从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
ห้องสมุดไป่ตู้
三、将目的基因导入受体细胞
受体细胞 转化 —— 目的基因进入_________内，并且在 稳定 表达 受体细胞内维持_____和_____的过程 将目的基因导入 植物细胞 方法 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
1植物基因工程育种的一般程序
1.2植物基因工程具有以下特点： （1）植物基因工程是在基因水平上来改造植物的遗传物质, 更 具有科学性和精确性。 （害虫和致病生物-选择压力-耐抗性-抗病基因经传统育种方法 转移-失活） （2）育种速度大大加快能定向改造植物的遗传性状。 （传统育种耗时，需多代回交） （3）提高了育种的目的性与可操作性植物基因工程大大地扩展 了育种的范围, 打破了物种之间的生殖隔离障碍, 实现了基 因在生物界的共用性, 丰富了基因资源及植物品种。 （传统育种-遗传连锁-非目标基因-linkage drag）
将目的基因导入 ——显微注射法 动物细胞 将目的基因导入 ——感受态细胞 微生物细胞
三、将目的基因导入受体细胞
1、将目的基因导入植物细胞的方法： 农杆菌转化法
（1）农杆菌介绍
（2）原理及适用范围
三、将目的基因导入受体细胞
2、常用植物基因转化方法特点比较 转化方法 受体材料 宿主范围 组培条件 嵌合体比例 操作复杂性 设备要求 农杆菌介导 完整细胞 有 简单 有 简单 便宜 基因枪法 完整细胞 无 简单 多 复杂 昂贵 花粉管通道 卵细胞 有性繁殖植物 无 无 简单 便宜 PEG介导 原生质体 有 复杂 无 简单 便宜 电激法 原生质体 无 复杂 无 复杂 昂贵 3、其他方法 脂质体法（转化效率低、应用很少） 激光微束穿刺法（设备复杂、技术参数需摸索） 超声波转化法