園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化2

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1、第十章園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)；園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化方法；園藝植物轉(zhuǎn)化植株的鑒定；提高處外源基因在園藝植物體內(nèi)表達(dá)水平的策略；基因沉默技術(shù)與基因剔除技術(shù)；外源基因在園藝植物中的遺傳植物遺傳轉(zhuǎn)化(plantgenetictransformation)定義:是應(yīng)用分子重組技術(shù)、細(xì)胞組織培養(yǎng)技術(shù)或種質(zhì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化技術(shù),有目的地將外源基因或DNA片段插入到受體植物基因組中,并使其在后代植株中得以表達(dá)的過程.目的:提高產(chǎn)量,品質(zhì)和抗性第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)：指用于轉(zhuǎn)化的外植體通過組織培養(yǎng)途徑或其他非組織培養(yǎng)途徑，能高效、穩(wěn)定地再生無性系，并能接受

2、外源DNA整合，對轉(zhuǎn)化選擇抗生素敏感的再生系統(tǒng)。第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)一、遺傳轉(zhuǎn)化對園藝植物受體系統(tǒng)的要求高效穩(wěn)定的再生能力用于園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化的外植物體必須易于再生，不僅再生頻率要高，而且穩(wěn)定性和重復(fù)性要好。高效的再生頻率很大程度上決定著植物基因的轉(zhuǎn)化頻率。(2)較高的遺傳穩(wěn)定性園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化是有目的地將外源基因?qū)胫参锊⑹蛊湔?、表達(dá)和遺傳，從而達(dá)到修飾原有植物的遺傳物質(zhì)、改造不良農(nóng)藝性狀的目的。這就要求植物受體系統(tǒng)在接受外源DNA后應(yīng)穩(wěn)定遺傳后代。無性系的變異與組織培養(yǎng)的方法、再生途徑及外植體的基型都有密切關(guān)系。第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)(3)穩(wěn)定的外

3、植體來源遺傳轉(zhuǎn)化的頻率低，需要反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，所以要建立一個(gè)高產(chǎn)的組織培養(yǎng)再生系統(tǒng)并能用于遺傳轉(zhuǎn)化，需要大量的、穩(wěn)定的外植體作為材料。轉(zhuǎn)化的外植體一般采用無菌實(shí)生苗的子葉、胚軸、幼葉等，或采用可進(jìn)行快速繁殖的材料第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)(4)對抗生素的敏感性為了抑制農(nóng)桿菌的過度生長而產(chǎn)生污染，選擇、篩選轉(zhuǎn)化的細(xì)胞核植株，在遺傳轉(zhuǎn)化中常使用兩類抗生素：1）選擇性抗生素：在遺傳轉(zhuǎn)化中用于篩選轉(zhuǎn)化體，如卡那霉素、潮霉素2）抑菌性抗生素：在受體材料與農(nóng)桿菌共培養(yǎng)一定時(shí)間后用于抑制農(nóng)桿菌的生長，防止細(xì)菌過度生長而產(chǎn)生污染。這類抗生素要求對植物細(xì)胞無毒害作用或毒害作用較小，不影響植

4、物細(xì)胞的正常生長，如氨芐青霉素、羧芐青霉素、頭孢霉素等第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)(5)對農(nóng)桿菌侵染的敏感性1）農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化體系需要受體材料是農(nóng)桿菌的天然寄主，否則難以實(shí)現(xiàn)遺傳轉(zhuǎn)化2）農(nóng)桿菌Ti或Ri質(zhì)粒是植物遺傳轉(zhuǎn)化的有效載體系統(tǒng)，但其宿主范圍局限于部分雙子葉植物，對大部分單子葉植物和裸子植物不敏感，不同植物，同一植物的不同組織細(xì)胞對農(nóng)桿菌的敏感性也有很大差因而，在選擇農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化系統(tǒng)前必須測試受體系統(tǒng)對農(nóng)桿菌的敏感性，只有農(nóng)桿菌侵染敏感的植物才能作為受體系統(tǒng)第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)二、常用的園藝植物受體系統(tǒng)自從20世紀(jì)70年代以來，對園藝植物基因轉(zhuǎn)化受體

5、系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究工作，先后建立了多種有效的受體系統(tǒng)，適用于不同轉(zhuǎn)化方法的要求和不同的轉(zhuǎn)化目的，如1、組織受體系統(tǒng)2、原生質(zhì)體受體系統(tǒng)3、生殖細(xì)胞受體系統(tǒng)第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)（1）組織受體系統(tǒng)定義：利用園藝植物的葉片、幼莖、子葉、胚軸等外植體培養(yǎng)獲得再生植株的受體系統(tǒng)為組織受體系統(tǒng)。組織受體系統(tǒng)是園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化適用最多的受體系統(tǒng)，目前已成功建立的組織受體系統(tǒng)有百合花器、地上莖、莖尖、葉片、鱗片葉、珠芽，菊花葉片，葡萄葉片，下胚軸，柑橘成年莖段，馬鈴薯試管薯切片，試管苗莖段，生菜葉盤，辣椒下胚軸等。第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)按照獲得再生植株的途徑，組織受體

6、系統(tǒng)一般包括：a）愈傷組織再生系統(tǒng)：指外植體經(jīng)過脫分化形成愈傷組織，再分化獲得再生植株優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率高、外植體來源容易、轉(zhuǎn)化植株易擴(kuò)繁、適用廣泛等；缺點(diǎn)：外源基因遺傳穩(wěn)定性差、嵌合體多；第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)b）直接分化再生系統(tǒng)：不經(jīng)過愈傷組織階段，直接分化出不定芽獲得再生植株；優(yōu)點(diǎn)：操作簡單、體細(xì)胞無性系變異小等缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率低、嵌合體多第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)（2）原生質(zhì)體受體系統(tǒng)原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：a）原生質(zhì)體無細(xì)胞壁，能夠直接高效的攝取外源DNA或遺傳物質(zhì)b）通過原生質(zhì)體培養(yǎng)，細(xì)胞分裂可形成基因型一致的細(xì)胞克隆，無嵌合性愈傷組織，由其再生的轉(zhuǎn)基因

7、植株無嵌合性c）原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)易于在相對均勻和穩(wěn)定的同等控制條件下進(jìn)行準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)化和嵌合d）適用于各種轉(zhuǎn)化系統(tǒng)第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)的局限性：a）原生質(zhì)體培養(yǎng)周期長、難度大、再生頻率低b）許多園藝植物原生質(zhì)體培養(yǎng)的技術(shù)尚未成熟第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)（3）生殖細(xì)胞受體系統(tǒng)定義：利用植物自身的生殖過程，以生殖細(xì)胞如花粉粒、卵細(xì)胞為受體細(xì)胞進(jìn)行基因轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)稱為生殖細(xì)胞受體系統(tǒng)，也稱為種質(zhì)系統(tǒng)。第一節(jié)園藝植物遺傳轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)利用生殖細(xì)胞進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化，主要有兩種途徑：1）利用組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行小孢