植物基因工程課件

1、 通過植物基因工程獲得轉(zhuǎn)基因植物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展及植物分子生物學(xué)研究中有十分重要的意義，已獲得的有重大經(jīng)濟價值的轉(zhuǎn)基因植物已經(jīng)很多。進行植物轉(zhuǎn)化的方法也在不斷創(chuàng)新。從目前看，大體上可分為三類： 在當(dāng)今眾多的植物基因轉(zhuǎn)化技術(shù)中，最為可靠在當(dāng)今眾多的植物基因轉(zhuǎn)化技術(shù)中，最為可靠和有效的方法之一是和有效的方法之一是農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌TiTi質(zhì)粒質(zhì)粒介導(dǎo)的外源基因介導(dǎo)的外源基因轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。這是一個本來就存在于自然界的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。這是一個本來就存在于自然界的“天然天然”的基因工程系統(tǒng)。隨著人們對其機理的揭示，使人的基因工程系統(tǒng)。隨著人們對其機理的揭示，使人們得以利用其進行植物的定向轉(zhuǎn)化們得以利用其進行植物的定向轉(zhuǎn)化

2、把有益基因轉(zhuǎn)把有益基因轉(zhuǎn)入植物，成為可能。入植物，成為可能。 目前，人們對這一天然過程已有了較深入地了目前，人們對這一天然過程已有了較深入地了解，對其基因組織、結(jié)構(gòu)、遺傳功能，表達調(diào)控的解，對其基因組織、結(jié)構(gòu)、遺傳功能，表達調(diào)控的研究不斷深入。其基因（研究不斷深入。其基因（T-DNAT-DNA）的轉(zhuǎn)移，是一個）的轉(zhuǎn)移，是一個極為復(fù)雜而又巧妙的生物學(xué)過程。它涉及到生物分極為復(fù)雜而又巧妙的生物學(xué)過程。它涉及到生物分子間識別、信息傳遞、蛋白質(zhì)激活、基因表達調(diào)控、子間識別、信息傳遞、蛋白質(zhì)激活、基因表達調(diào)控、生物大分子輸入轉(zhuǎn)移等一系列分子及細(xì)胞生物學(xué)過生物大分子輸入轉(zhuǎn)移等一系列分子及細(xì)胞生物學(xué)過程，盡

3、管有很多問題還有待深入研究、而還有很多程，盡管有很多問題還有待深入研究、而還有很多問題不斷出現(xiàn)，但利用它進行植物基因轉(zhuǎn)移已成為問題不斷出現(xiàn)，但利用它進行植物基因轉(zhuǎn)移已成為可能，并有很多成功的實例?？赡埽⒂泻芏喑晒Φ膶嵗?。上： 電鏡下的根癌農(nóng)桿菌下： 冠癭瘤 圖圖 5-3 章章魚魚堿堿型型 Ti質(zhì)質(zhì)粒粒的的物物理理圖圖 外圈：Hind III 酶切圖：EcoR I 酶切圖 內(nèi)圈：BamH I 酶切圖Figure 5-5 Map of the Ti plasmid showing the location ofsome genes important for crown gall inducti

4、onTi 質(zhì)粒的基因位點及其功能區(qū)域從圖 5-6 可見各種 Ti 質(zhì)粒都分為四個區(qū)：（1） TDNA 區(qū)（transferred-DNA regions） ：T-DNA 是農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞時，從 Ti 質(zhì)粒上切割下來轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞的一段DNA，故稱之為轉(zhuǎn)移 DNA。該 DNA 片段上的基因與腫瘤的形成有關(guān)。（2） Vir 區(qū)（virulence region） ：該區(qū)段上的基因能激活 T-DNA 轉(zhuǎn)移，使農(nóng)桿菌表現(xiàn)出毒性，故稱之為毒性區(qū)。T-DNA 區(qū)與 Vir 區(qū)在質(zhì)粒 DNA 上彼此相鄰，合起來約占 Ti 質(zhì)粒 DNA 的三分之一。（3） Con 區(qū)（regions encoding c

5、onjugations） ：該區(qū)段上存在著與細(xì)菌間接合轉(zhuǎn)移相關(guān)基因（tra） ，調(diào)控 Ti 質(zhì)粒在農(nóng)桿菌之間的轉(zhuǎn)移。冠癭堿能激活 tra 基因，誘導(dǎo) Ti 質(zhì)粒轉(zhuǎn)移，因此稱之為接合轉(zhuǎn)移編碼區(qū)。（4） Ori 區(qū)（origin of replication） ：該區(qū)段基因調(diào)控 Ti 質(zhì)粒的自我復(fù)制起始。關(guān)于 Ti 質(zhì)粒上的部分基因及其功能見表 5-2。表表 5-2 Ti 質(zhì)質(zhì)粒粒上上的的部部分分基基因因及及其其功功能能基因縮寫表 型 及 功 能在基因圖上的近似位置（kb）pTiC58(21kb) pTiAch5(195kb)ape排斥噬菌體 API1111131012agr對 PAT-K84 質(zhì)

6、粒編碼的農(nóng)桿菌素敏感138141arc分解精氨酸45910agc分解農(nóng)桿堿5457noc分解胭脂堿1820nos合成胭脂堿01occ分解章魚堿3941ocs合成章魚堿01ori復(fù)制起點33359095psc分解磷酸化的糖136138roi(tmr)抑制長根206207190192shi(tms)抑制長芽202203187188traTi 質(zhì)粒轉(zhuǎn)移1211232130inc質(zhì)粒不相容性33359095酚類激活VirA（膜上疏水蛋白）VirGVirG-P不表達的基因Vir活化，開始表達轉(zhuǎn)錄因子與專一的12bp序列結(jié)合VirD蛋白的作用：（1）保護5端不被5核酸酶攻擊；（2）T-DNA進入植物細(xì)胞核的向?qū)irE蛋白的作用： 編碼ssDNA結(jié)合蛋白，與單鏈T-DNA結(jié)合，包被T鏈成核蛋白絲，便于運轉(zhuǎn)。P. 細(xì)胞結(jié)合蛋白；S. T復(fù)合體運載蛋白；C. 通道蛋白；A. ATP酶；R.T復(fù)合體受體； VirD2.核定位信號； VirE2.保證T復(fù)合物在進入膜孔時不受干擾。 （引自Vogel等，1992）在靶DNA上形成一個缺刻，由于部分解旋，5-3外切酶消化形成缺口。單鏈T-DNA靠近缺口，由于兩鏈存在短的DNA 互補順序，于是退火形成異質(zhì)雙鏈。