植物、動(dòng)物基因工程課件

第十一章:動(dòng)植物基因工程植物基因工程動(dòng)物基因工程一、植物基因工程依據(jù)植物細(xì)胞全能性對(duì)單個(gè)細(xì)胞改造即可再生完整的轉(zhuǎn)基因植株轉(zhuǎn)基因植物可以遺傳（一）植物基因轉(zhuǎn)化的方法1、農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒載體農(nóng)桿菌是植物病原菌攜帶Ti質(zhì)粒質(zhì)粒上一段DNA稱為T-DNA（Transfer-DNA)能轉(zhuǎn)移并整合到植物基因組中2、基因槍目的基因用金粉或鎢粉包裹成直徑1~4μm顆粒，再利用基因槍以火藥爆炸或壓縮氦氣為動(dòng)力將DNA顆粒以300~600m/s的速度打入植物細(xì)胞。

（二）植物抗病的分子機(jī)理1、植物的抗病反應(yīng)非寄主抗性：病菌只對(duì)某種植物有作用—輪作結(jié)構(gòu)屏障：細(xì)胞壁、角質(zhì)層、蠟質(zhì)、木質(zhì)化誘導(dǎo)抗性：產(chǎn)生防衛(wèi)反應(yīng)，糖蛋白、抗毒素等3、殺菌肽能夠起到殺菌作用的多肽許多昆蟲中具有這樣的多肽能夠破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，造成離子通道，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)含物泄漏。殺菌肽的特點(diǎn)由30多個(gè)aa組成N端由堿性aa殘基組成C端酰胺化多數(shù)第二位為Trp對(duì)植物病原菌有強(qiáng)的和廣譜的殺傷作用（三）抗性品種的培育1、抗蟲植物蘇云金桿菌毒蛋白（Bttoxin）基因蘇云金桿菌孢子能產(chǎn)生伴孢晶體蛋白，也稱為殺蟲晶體蛋白或Bt毒蛋白。通過(guò)人工改造合成的Bt毒蛋白基因，對(duì)棉鈴蟲等有強(qiáng)的毒殺作用。蘇云金桿菌毒蛋白（Bttoxin）基因圖1.InsecteatsBtcrystalsandspores.

2.Thetoxinbindstospecificreceptorsinthegutandtheinsectsstopseating.3.Thecrystalscausethegutwalltobreakdown,allowingsporesandnormalgutbacteriatoenterthebody.4.Theinsectdiesassporesandgutbacteriaproliferateinthebody.外援凝聚素基因產(chǎn)生的外源凝集素被昆蟲攝食，可與腸道粘膜上的糖蛋白結(jié)合，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，還可以誘發(fā)消化道病灶對(duì)昆蟲造成危害，達(dá)到殺蟲的目的。2、抗病毒植物病毒侵染植物的主要過(guò)程脫外殼蛋白病毒蛋白的翻譯病毒基因組的復(fù)制病毒顆粒的包裝

外殼蛋白介導(dǎo)的抗性

轉(zhuǎn)入外殼蛋白基因，產(chǎn)生的外殼蛋白可以封閉病毒侵染植物的脫殼過(guò)程，使病毒核酸無(wú)法進(jìn)入植物。3、抗除草劑植物草甘膦是一種對(duì)環(huán)境無(wú)害的除草劑，功能是抑制5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶（EPSPS），在大腸桿菌中有EPSPS酶基因，轉(zhuǎn)入植物可以代替自身被抑制的酶起到抗草甘膦的作用。1、嵌合體動(dòng)物（chimeramosaicanimal）只有部分組織細(xì)胞的基因組中整合有外源基因的動(dòng)物，稱為嵌合體動(dòng)物。只有當(dāng)外源基因整合到生殖細(xì)胞時(shí)，才能將其攜帶的外源基因遺傳給子代。2、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物所有細(xì)胞均整合有外源基因，則具有將外源基因遺傳給子代的能力，稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。3、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的方法1）逆轉(zhuǎn)錄病毒感染法是利用反轉(zhuǎn)錄病毒載體將外源基因轉(zhuǎn)入動(dòng)物胚胎早期細(xì)胞，與受體細(xì)胞核基因組整合，然后移植到受體動(dòng)物中。2）DNA顯微注射法利用顯微注射儀將DNA注射入受精卵中。通過(guò)激素使雌鼠超數(shù)排卵35個(gè)左右。從雌性輸卵管內(nèi)取出受精卵。將外源基因注射入受精卵中變大的雄性原核內(nèi)。DNA顯微注射示意圖

DNA顯微注射器

精前核

卵細(xì)胞核將25-40個(gè)受精卵移植入假孕雌鼠子宮內(nèi)。約3周受精卵發(fā)育成幼鼠。從小鼠子代尾巴提取出DNA樣品，進(jìn)行鑒定。進(jìn)行交配來(lái)確定轉(zhuǎn)入基因是否在其生殖系中。通過(guò)對(duì)子代進(jìn)行雜交產(chǎn)生純合的轉(zhuǎn)基因鼠。獲得轉(zhuǎn)基因鼠的純合鼠系轉(zhuǎn)基因鼠未轉(zhuǎn)基因鼠

F1

F2

3)胚胎干細(xì)胞法胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell,ES)：是胚胎發(fā)育期的胚細(xì)胞，具有分化的功能。在含有成纖維細(xì)胞中培養(yǎng)時(shí)ES將保持分化功能對(duì)ES進(jìn)行基因操作，不影響它的分化功能可以定點(diǎn)整合，解決了隨機(jī)整合的問(wèn)題。從鼠的胚細(xì)胞培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞

成纖維細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞

通過(guò)胚胎干細(xì)胞獲得轉(zhuǎn)基因鼠

ES細(xì)胞外源基因

嵌合鼠植入代孕母鼠4、克隆動(dòng)物不經(jīng)過(guò)受精過(guò)程而獲得新個(gè)體的方法就叫做克隆，所獲得的動(dòng)物即叫做克隆動(dòng)物；供體細(xì)胞核-去核的受體卵細(xì)胞-核移植-植入待孕動(dòng)物的子宮-發(fā)育成個(gè)體。