植物基因工程.docx

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1、植物基因工程要點概念基因操作涉及插入外源基因或者改變原有基因的活性。插入外源基因和植物組織培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合可再生出具有新特征的純一的植物群體。基因操作的基本方法農(nóng)桿菌是一種土壤細菌，它含有一個將外源DNA插人植物體的質(zhì)粒。質(zhì)粒含有一段轉(zhuǎn)移到植物體中的DNA和有利于T-DNA轉(zhuǎn)移的VIR區(qū)(毒性區(qū))。用于基因工程的雙載體系統(tǒng)由一個含有VIR區(qū)的質(zhì)粒和一個含有T-DNA的質(zhì)粒組成，其中T-DNA含有外源基因。不能利用農(nóng)桿菌系統(tǒng)的植物可以采用直接的基因轉(zhuǎn)移技術(shù)，如利用DNA粒子槍?；虿僮鞯目赡苄曰虿僮鞯哪康氖峭ㄟ^改變農(nóng)作物的基因組成從而盡量降

2、低投入和損失，盡量提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。迄今為止，已經(jīng)針對農(nóng)作物的耐除草劑、抗蟲和抗病毒的特性以及采后品質(zhì)進行了基因操作。今后將在更廣泛程度上增加更大的利益?；虿僮鞯娘L險基因操作也有風險，被人們一致認可的基因操作風險包括：環(huán)境風險，如異花授粉與本地植物的基因轉(zhuǎn)移；食品安全，主要是對細菌、過敏反應和毒素的抗生素抗性的轉(zhuǎn)移；社會經(jīng)濟風險，食品供應掌握在少數(shù)跨國公司手中。概念基因工程(重組DNA技術(shù))涉及插入外源基因或改變原有基因的活性。農(nóng)桿菌是一種土壤細菌。自然情況下，它可以將自身的細菌基因插入植物基因組中。結(jié)果在土壤表面附近的莖干處形成

3、一個膨大的冠癭，這是由于生長素的過表達以及由轉(zhuǎn)移的細菌基因組編碼的酶合成的細胞分裂素所致。從單細胞或外植體再生出完整植株來生產(chǎn)植物的克隆群體已進行了幾十年。這兩種技術(shù)為將另外一種生物的基因插入植物體和植株的克隆群體提供了基因工程工具?？寺∪后w的所有成員都將表達外源基因。。基因操作的基本方法農(nóng)桿菌含有一個與細菌染色體相分離的環(huán)形質(zhì)粒，稱為Ti質(zhì)(Ti-plasmid)。這個質(zhì)粒含有隨機插入植物基因組的基因，即轉(zhuǎn)化DNA(T-DNA)，以及參與該T-DNA轉(zhuǎn)移的基因即毒性區(qū)(VIR)。通常T-DNA區(qū)都含有生長素和細胞分裂素合成基因以及氨基酸

4、和糖類衍生物合成基因。為了利于基因操作，用限制酶在特定的核苷酸序列處除去T-DNA區(qū)內(nèi)部的基因以進行質(zhì)粒修飾。限制酶的作用后留下具有黏性末端的線形DNA，黏性末端處的核苷酸是不配對的，因此可以與另外一條DNA互補的核苷酸序列結(jié)合。鑒定和準備好插入Ti質(zhì)粒的另外一種生物(動物、植物和細菌)中的目的基因，它可以通過與用于制備Ti質(zhì)粒相同的限制酶從該生物上切下來，也留有黏性末端。將切下來的DNA與修飾過的質(zhì)粒DNA混合，這兩條DNA片段在黏性末端結(jié)合，由DNA連接酶將它們封好從而形成重組質(zhì)粒。插入的基因必須含有能讓其在植物體中表達的啟動子。?除

5、目的基因外，通常還插入另外一個選擇性標記基因，它可以給植物帶來抗生素抗性或除草劑耐受性。這一基因也是從其他生物中克隆來的，通常是從細菌中。任何表達這些基因的植物材料就會表現(xiàn)出標記基因賦予的特征，即抗生素抗性或除草劑耐受性；它們可以在含有除草劑或抗生素的培養(yǎng)基中生長，而沒有轉(zhuǎn)化的植物材料則不能。因此用這種方法就可以從沒有轉(zhuǎn)化的植株中挑選出已轉(zhuǎn)化的植株。首先將植物材料(愈傷組織、葉片、懸浮培養(yǎng)物或器官)與含有質(zhì)粒的農(nóng)桿菌孵育在一起以進行侵染，然后在含有抗生素的瓊脂板上培養(yǎng)。只有含有目的基因和抗生素抗性標記基因的材料才能生長。接著通過小量繁殖可

6、以獲得轉(zhuǎn)化植株的克隆群體。??轉(zhuǎn)化植物通常使用雙載體系統(tǒng)。雙載體系統(tǒng)的VIR區(qū)在通過T-DNA切除修飾的Ti質(zhì)粒中，而T-DNA卻在另外一個Ti質(zhì)粒上。于是就可以用含有兩個質(zhì)粒的工程農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化植物，即工程農(nóng)桿菌的一個質(zhì)粒含有VIR區(qū)，另外一個質(zhì)粒含有T-DNA。有些植物不能利用農(nóng)桿菌輕易地進行轉(zhuǎn)化，但可以使用DNA粒子槍直接將DNA構(gòu)成物引入植物組織。在鎢顆粒外面包裹DNA后對著樣品開火。發(fā)射物被有微孔的屏障阻擋而留下來，而帶有DNA的鎢粒則高速通過小孔，它們穿透細胞，一些DNA進入細胞核后會引起轉(zhuǎn)化?；虿僮鞯目赡苄曰蚬こ套魑镆呀?jīng)開始

7、進行大規(guī)模生產(chǎn)。轉(zhuǎn)化一個或兩個基因進入基因組的能力在農(nóng)業(yè)的許多領(lǐng)域具有巨大的潛力，如降低由于蟲害和病害造成的損失。每種情況需要一種單獨的策略來設(shè)計一種成功的作物。另外因為基因是利用農(nóng)桿菌隨機地插入植物基因組中的，所以每個轉(zhuǎn)化體必須對轉(zhuǎn)化的序列進行單獨分析?；虿僮鞯娘L險植物基因操作的風險可以分為三類：環(huán)境風險、食品安全風險和社會經(jīng)濟風險。環(huán)境風險包括：①基因修飾植物與本地種之間的異花授粉；②對動物區(qū)系的損害，如昆蟲種群和天然捕食者。食品安全風險包括抗生素抗性標記基因轉(zhuǎn)移到其他生物中，如可能進人人類食物鏈的細菌。有些人害怕來自基因修飾的消費

8、材料的健康危險，雖然未經(jīng)證實，但是有可能存在。社會經(jīng)濟風險涉及這樣的一些事實：GM作物可以取得專利，但是專利權(quán)主要掌握在少數(shù)跨國公司手中的；GM使得種子提供者對農(nóng)業(yè)國(特別是不發(fā)達國家)具有更