植物基因工程.docx

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1、植物基因工程要点概念基因操作涉及插入外源基因或者改变原有基因的活性。插入外源基因和植物组织培养技术相结合可再生出具有新特征的纯一的植物群体。基因操作的基本方法农杆菌是一种土壤细菌，它含有一个将外源DNA插人植物体的质粒。质粒含有一段转移到植物体中的DNA和有利于T-DNA转移的VIR区(毒性区)。用于基因工程的双载体系统由一个含有VIR区的质粒和一个含有T-DNA的质粒组成，其中T-DNA含有外源基因。不能利用农杆菌系统的植物可以采用直接的基因转移技术，如利用DNA粒子枪。基因操作的可能性基因操作的目的是通过改变农作物的基因组成从而尽量降

2、低投入和损失，尽量提高农作物的产量和品质。迄今为止，已经针对农作物的耐除草剂、抗虫和抗病毒的特性以及采后品质进行了基因操作。今后将在更广泛程度上增加更大的利益。基因操作的风险基因操作也有风险，被人们一致认可的基因操作风险包括：环境风险，如异花授粉与本地植物的基因转移；食品安全，主要是对细菌、过敏反应和毒素的抗生素抗性的转移；社会经济风险，食品供应掌握在少数跨国公司手中。概念基因工程(重组DNA技术)涉及插入外源基因或改变原有基因的活性。农杆菌是一种土壤细菌。自然情况下，它可以将自身的细菌基因插入植物基因组中。结果在土壤表面附近的茎干处形成

3、一个膨大的冠瘿，这是由于生长素的过表达以及由转移的细菌基因组编码的酶合成的细胞分裂素所致。从单细胞或外植体再生出完整植株来生产植物的克隆群体已进行了几十年。这两种技术为将另外一种生物的基因插入植物体和植株的克隆群体提供了基因工程工具。克隆群体的所有成员都将表达外源基因。。基因操作的基本方法农杆菌含有一个与细菌染色体相分离的环形质粒，称为Ti质(Ti-plasmid)。这个质粒含有随机插入植物基因组的基因，即转化DNA(T-DNA)，以及参与该T-DNA转移的基因即毒性区(VIR)。通常T-DNA区都含有生长素和细胞分裂素合成基因以及氨基酸

4、和糖类衍生物合成基因。为了利于基因操作，用限制酶在特定的核苷酸序列处除去T-DNA区内部的基因以进行质粒修饰。限制酶的作用后留下具有黏性末端的线形DNA，黏性末端处的核苷酸是不配对的，因此可以与另外一条DNA互补的核苷酸序列结合。鉴定和准备好插入Ti质粒的另外一种生物(动物、植物和细菌)中的目的基因，它可以通过与用于制备Ti质粒相同的限制酶从该生物上切下来，也留有黏性末端。将切下来的DNA与修饰过的质粒DNA混合，这两条DNA片段在黏性末端结合，由DNA连接酶将它们封好从而形成重组质粒。插入的基因必须含有能让其在植物体中表达的启动子。 除

5、目的基因外，通常还插入另外一个选择性标记基因，它可以给植物带来抗生素抗性或除草剂耐受性。这一基因也是从其他生物中克隆来的，通常是从细菌中。任何表达这些基因的植物材料就会表现出标记基因赋予的特征，即抗生素抗性或除草剂耐受性；它们可以在含有除草剂或抗生素的培养基中生长，而没有转化的植物材料则不能。因此用这种方法就可以从没有转化的植株中挑选出已转化的植株。首先将植物材料(愈伤组织、叶片、悬浮培养物或器官)与含有质粒的农杆菌孵育在一起以进行侵染，然后在含有抗生素的琼脂板上培养。只有含有目的基因和抗生素抗性标记基因的材料才能生长。接着通过小量繁殖可

6、以获得转化植株的克隆群体。  转化植物通常使用双载体系统。双载体系统的VIR区在通过T-DNA切除修饰的Ti质粒中，而T-DNA却在另外一个Ti质粒上。于是就可以用含有两个质粒的工程农杆菌转化植物，即工程农杆菌的一个质粒含有VIR区，另外一个质粒含有T-DNA。有些植物不能利用农杆菌轻易地进行转化，但可以使用DNA粒子枪直接将DNA构成物引入植物组织。在钨颗粒外面包裹DNA后对着样品开火。发射物被有微孔的屏障阻挡而留下来，而带有DNA的钨粒则高速通过小孔，它们穿透细胞，一些DNA进入细胞核后会引起转化。基因操作的可能性基因工程作物已经开始

7、进行大规模生产。转化一个或两个基因进入基因组的能力在农业的许多领域具有巨大的潜力，如降低由于虫害和病害造成的损失。每种情况需要一种单独的策略来设计一种成功的作物。另外因为基因是利用农杆菌随机地插入植物基因组中的，所以每个转化体必须对转化的序列进行单独分析。基因操作的风险植物基因操作的风险可以分为三类：环境风险、食品安全风险和社会经济风险。环境风险包括：①基因修饰植物与本地种之间的异花授粉；②对动物区系的损害，如昆虫种群和天然捕食者。食品安全风险包括抗生素抗性标记基因转移到其他生物中，如可能进人人类食物链的细菌。有些人害怕来自基因修饰的消费

8、材料的健康危险，虽然未经证实，但是有可能存在。社会经济风险涉及这样的一些事实：GM作物可以取得专利，但是专利权主要掌握在少数跨国公司手中的；GM使得种子提供者对农业国(特别是不发达国家)具有更