植物基因工程导论

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1、第9章植物基因工程（plantgeneengineering）植物的基因植物基因工程原理和方法转基因研究进展植物分子生物学与生物工程植物基因的结构植物基因的表达调控叶绿体基因组线粒体基因组第一章、植物的基因第一节植物分子生物学与生物工程1953年是分子生物学开始的年代；1973年受次建立试管内DNA分子重组技术是基因工程的开始；1978年MaryChilton等首次应用农杆菌Ti质粒为载体，第一次将其T-DNA上的农杆碱基因转入烟草细胞，并在植物基因组中整合表达；从80年代开始，植物分子生物学迅速发展，取得不少进展。一、植物基因组计划及

2、基因克隆基因组Genome：指一种生物的全套基因和染色体。基因组学Genomics：对基因组进行作图、测序和分析的学科。分成两支：结构基因组学和功能基因组学。结构基因组学：构建生物的遗传图谱、物理图谱和转录本图谱及其全序列测序。功能基因组学：研究和评价基因功能包括生化、细胞、发育、适应等。植物基因组计划可从根本上奠定研究植物的遗传——发育——进化理论的新的基础。植物基因组计划以拟南芥和水稻最引人注目。拟南芥计划从1989年开始，目前全序列已在网上公布。国际水稻基因组计划（IRCP）从1991年启动。另外一些植物的基因组计划在进行之中，如

3、玉米、大豆、番茄、油菜、桃、苹果等。美国国家植物基因组计划国家植物基因组计划于1997年5月启动，1998年1月工作组正式公布了国家植物基因组计划的前5年规划。国家植物基因组计划是与人类基因组工程(HGP)并行的庞大的工程。一、NPGI的内容、目标及进展NPGI的研究内容分为三部分：第一，结构基因组研究(StructuralGenomics)，即研究基因组的结构和组织；第二，功能基因组研究(FunctionalGenomics)，即鉴别基因组序列的作用，研究基因组结构和组织与植物功能在细胞、有机体和进化上的关系；第三，将基因组的信息和知

4、识用于开发改良植物和以植物为基础的新型产品。    联邦政府主要侧重于第一和第二部分的研究，第三部分的应用研究主要由私人部门承担。NPGI的长期目标是了解那些对农业、环境、能源和健康具有重要意义的植物基因的结构和功能，并应用这些知识来改善人类社会。1、拟南芥和水稻基因组测序2、结构基因组研究    结构基因组研究旨在绘出包括玉米、大豆、小麦、大麦、高粱、水稻、棉花、西红柿和松树等10—12种具有经济价值的关键植物的基因图谱。为了寻找在经济作物中缺少的或没有表达的有用基因，少数非经济植物也在考虑之列。    截至1999年8月，已有

5、玉米、水稻、西红柿和大豆等13种植物的基因组草图被保存在由美国国立医学图书馆管理的基因库(GeneBank)中。3、功能基因组研究4、技术开发    基因组结构及其对生理功能影响的新的分析方法、成本低效益高的测序技术、特定条件下基因总表达方式的分析工具等。DNA芯片/微阵列是一种很有希望的技术，它用于同时分析几千种基因的表达方式，以及迅速鉴别基因功能。诸如新型绘图方法、成像系统、特定基因标记方法等新技术正在开发中。5、基因组数据和资源的分发和使用NPGI产生的大量图谱和数据必须分发用于分析。植物基因组研究的专用工具和数据库与人类基因组

6、工程一样，向社会开放。所有的大型植物基因研究中心都有公共的网站公布研究结果。植物基因组的数据与其他基因组的数据相整合。6、推广与培训拟南芥Arabidopsisthaliana——植物界的“果蝇”拟南芥是一种十字花科植物，广泛用于植物遗传学、发育生物学和分子生物学的研究，已成为一种典型的模式植物。Smallgenome(114.5Mb/125Mbtotal)hasbeensequencedintheyear2000.Extensivegeneticandphysicalmapsofall5chromosomes.Arapidlifecy

7、cle(about6weeksfromgerminationtomatureseed).Prolificseedproductionandeasycultivationinrestrictedspace.EfficienttransformationmethodsutilizingAgrobacteriumtumefaciens.Alargenumberofmutantlinesandgenomicresources.Multinationalresearchcommunityofacademic,governmentandindust

8、rylaboratories.二、植物发育的分子生物学研究遗传——发育——进化的研究将成为理论生物学关注的中心问题。如：花发育的分子机理——ABC模型胚胎发育的分子机理受精作用根的发育激素及各种信号分子对发