基因工程在植物育种中的应用

基因工程在植物育种中的应用

官玲(GUAN Ling)

(莆田学院环境与生命科学系福建莆田351100)

摘要：在现代生物技术中，基因工程作为一个重要的部分，已经在生产和生活等多方面起着重要的作用。不断成熟的基因工程技术它解决了传统育种不能突破的问题，与传统育种方法相比, 基因工程技术具有独特优势可以定向修饰植物的某些目标性状并保留其它原有性状通过引入外来基因扩大基因库。本文主要综述了基因工程在药用植物和花卉植物育种中的研究状况及对以后的发展现状进行的展望。

关键词：基因工程;植物育种;基因芯片技术;前景展望

基因工程是指运用分子生物学技术, 将目的基因或DNA片段通过载体或直接导入受体细胞, 使受体细胞遗传物质重新组合, 经细胞复制增殖, 新的基因在受体细胞中表达, 最后从转化细胞中筛选有价值的新类型, 继而它再生为工程植株, 从而创造新品种的一种定向育种技术。与传统育种相比, 植物基因工程具有以下特点植物基因工程是在基因水平上来改造植物的遗传物质, 更具有科学性和精确性,同时育种速度也大大加快能定向改造植物的遗传性状, 提高了育种的目的性与可操作性植物基因工程大大地扩展了育种的范围, 打破了物种之间的生殖隔离障碍, 实现了基因在生物界的共用性, 丰富了基因资源及植物品种。

1.基因工程技术在药用植物育种中的应用

由于医药事业的快速发展, 野生药材资源已远远不能满足需要, 尤其是许多原料性药用植物资源已面临资源枯竭的威胁, 加之人工驯化和栽培的药用植物物种退化和濒危的问题极为突出。根据这些中药资源的活性成分、生长规律、生产特性, 运用生物工程技术对其进行保存性研究, 从而保护濒危紧缺的药用植物资源.。

通过遗传转化, 将目的基因（如抗逆、抗病毒、抗虫、抗除草剂等相关基因）导入药用植物以改变传统遗传性状, 培育优良品种, 增强药用植物抗病毒、抗虫害、抗除草剂的能力, 利用植物生产异源蛋白及改变植物质量性状、保护和繁殖濒临灭绝的植物材料[1].

1.1优良品种的培育

刘建勋等[2]利用PCR 技术克隆出青蒿素生物合成途径中的关键酶基因和东北红豆杉中紫三醇生物合成途径中起限速作用的紫三烯合成酶基因, 该基因cDNA 片段由2586 个核苷酸组成, 将该cDNA 片段导入红豆杉细胞后, 影响紫杉醇含量。NSFC 资助的“银杏内酯合成二萜环化酶基因克隆与生物转化研究”、“水母雪莲P 基因克隆及其对3-脱氧类黄酮化合物生物合成调控的研究”、“丹酚酸类化合物生物合成关键酶基因克隆与调控研究”、“重组蝎毒素

基因的表达及抗肿瘤活性的研究”及“鹿茸活性多肽基因的克隆与表达”等项目对药用植物有效成分(次生代谢产物)生物合成途径中关键酶基因的克隆和表达, 旨在实现对它们在植物细胞内代谢的人工调控[4].

1.2 DNA序列标记鉴别育种

随着分子生物学和基因工程技术的发展特别是遗传图谱研究资料的积累,一种全新的育种方法———基于分子连锁图应用于育种技术相结合的分子标记辅助选择技术(MAS) 应运而生。在加强药用植物传统育种的基础上,利用RFLP ( 限制性片断长度多态性) 、RAPD(随机扩增多态性DNA) 等分子遗传标记技术,构建重要药用植物遗传连锁图,开展重要药用植物QTL 的研究和实践,从野生类型筛选优良目的基因,对药用植物进行遗传改良,将成为今后药用植物育种的重要方向之一[5 ]。

国家自然科学基金资助了多项这方面的研究项目,例如2002 年资助的“应用AFLP 技术筛选与红花品质相关的分子标记”研究项目, 就是采用DNA2AFL P、cDNA2AFL P 分子标记技术,构建出DNA 指纹图谱,筛选出与红花品质相关的分子标记,为探索红花品质形成的基因表达与调控机制奠定基础,为红花新品种的高效选育及药用植物品质的定向调控提供有效途径[6]。总之, DNA分子标记技术为药用植物亲缘关系鉴定、单味药材鉴别、濒危物种保护、复方质量分析、基因定位与分离、品种鉴定、资源评价等方面提供了理论依据和科学基础.

1.3基因芯片技术的应用

基因芯片技术是指采用点样法, 将数以万计的DNA 探针固化于支持物的表面上, 产生二维DNA 探针阵列,然后与标记样本杂交, 通过检测杂交信号来实现对生物样品的检测或

医学检测. 该技术为解决新药开发中分离和鉴定药物有效成分这一重大障碍提供了有利手段, 它可以解释药物的作用机制, 分析用药前后机体不同组织器官基因表达的差异, 从而发现一组病症相关基因和药物效应基因作为药物的筛选靶标. 利用基因芯片找出待鉴定中药

的特定DNA序列是基因芯片技术能否成功应用于药用植物鉴定的关键.朝晖等[7]在对川贝母、浙贝母、皖贝母和湖北贝母等4 种主要贝母品种5SrRNA 的序列分析时发现川贝母有一特异性碱基序列CTTTTGTCA TCA, 以此序列作为探针, 制成芯片, 将待检测样品提取DNA 并经扩增和荧光标记后与芯片上探针进行杂交, 通过荧光检测可准确鉴定出川贝母. 基因序列分析已成功地用于贝母、黄芪、人参、川芎等鉴别.

2.基因工程技术在花卉植物育种中的应用

植物基因工程是作物改良的新型技术。目前, 它不仅广泛用在农作物的改良方面, 而且也是花卉改良的主要手段。植物基因工程解决了传统育种不能突破的问题, 为花卉性状改良

提供全新的思路。因此, 人类希望在传统育种的基础上能够利用基因工程技术, 培育出向往已久的奇异花卉。

2.1新基因导入观赏花卉植物, 改良花色

花色是观赏花卉植物最重要的质量指标之一。花色的母体是花色素, 主要由类胡萝卜素、类黄酮和花青素3类物质决定。花色素的形成以及花色素在花瓣中的含量和分布等都受基因控制[ 11 ]。正是由于这些基因的存在和改变, 致使观赏植物花色丰富多彩、变化多样。利用常规育种技术尤其是杂交育种技术, 虽然在花色改良中做出了重要贡献, 但其远缘杂交亲和力差, 物种生殖隔离和基因连锁难以打破, 染色体重组时交换值小, 创造符合人类各种需求的新种质所需的育种周期长、效率较低。通过基因工程, 利用农杆菌介导和直接转移将控制花色的目的基因转入植物受体, 从而使受体增加1个或几个新性状, 创造出具有优良花色性状的新种质, 例如对于单基因控制的花色, 如果某观赏植物种或品种体内缺乏这种基因, 可直接导入外源结构基因改变其花色。世界上首例基因工程改变矮牵牛花色的实验便采用此法: 将玉米DFR基因导入矮牵牛R1O1突变体, 产生了世界上首次出现的含花葵素的砖红色

矮牵牛。基因工程技术修饰花色性状的方法有反义抑制法( antisense supp ression) 和有义抑制法( sense supp res2sion) 。李艳等[14]将chsA2uidA 融合基因导入矮牵牛中,得到的转基因植株花色发生了明显改变, 转化概率达到100%。

2.2基因技术改变花型

花卉形态是花卉的重要组成部分, 因此改良花卉形态长期以来一直是科学工作者研究

的重点之一。花卉形态改良包括花朵的大小、花朵的分布状态等。转基因育种研究在改变形态方面也取得了进展。德国研究人员将一种基因导入蔷薇, 使植株的花枝数和每枝上的花朵数量大幅度增加。研究人员还发现, 金鱼草和兰花的花朵不具辐射对称是由控制花卉形状的基因所控制。现在, 人们已能通过生物工程技术将雄蕊转换为花瓣, 或是将萼片转为叶片等。如一些研究人员利用先进的转基因技术, 成功育出2 盆转基因非洲菊。与一般的非洲菊相比, 转基因非洲菊的花朵更大、更饱满。第一盆非洲菊由原来的纯橙黄色转变为一半橙黄、一半金黄; 而第二盆非洲菊的萼片、花瓣、花蕊等外形保持原状,花瓣为深橙色, 花蕾呈浅绿色, 叶脉为橘红色。转基因非洲菊花期可维持1个月左右。这一系列进展为人类利用基因工程手段修饰花卉的形态打下了良好的基础。

2.3 基因技术延长鲜花的寿命

为提高鲜花的商业价值, 不仅需要花朵美丽, 尽可能延长花朵寿命也非常重要。日本研究人员成功开发出了花期相当于普通品种约3 倍的康乃馨。在花卉研究所进行的试验中, 普

通康乃馨完全开放后5～7d 就开始枯萎, 而新开发的康乃馨“筑波1 号”一直到第19.5 天也没有枯萎。如果是在气温较低的冬季, 可以保持1 个月以上。花期长短的关键在于化学物质乙烯的释放量。花朵在开放一定时间后, 自身就会释放出乙烯促使花瓣枯萎, 这是为了保存后代而将体内能量集中到果实或种子的缘故。“筑波1 号”产生的乙烯大约只有普通康乃馨的1/ 20, 因此可以保持很长的花期[13]。

3.问题与前景展望

影响植物品质的因素很多, 如花卉植物观赏寿命、花朵形状及大小、花香、鲜重、颜色、株型和抗性等；药用植物如抗逆、抗病毒、抗虫、抗除草剂等。基因工程技术作为植物育种的重要途径,以其特有的优越性将在植物育种上起着越来越大的作用,特别是能有效地解决杂交育种中所遇到的“杂交不亲和、杂种不育和杂种后代强烈分离”三大难题。同时, 应加强对野生种质资源的研究和利用, 寻求新的突破口。

插入基因的稳定性及其是否稳定遗传是转基因植物商业化应注意的问题。目前通过基因工程的方法虽已获得大量植株, 但由于外源基因的插入是随机的, 特别是目前采用的主要方法农杆菌介导的T2DNA定点整合不稳定, 导入以后往往不能稳定表达且有可能影响其它的代谢, 而关于这方面研究较少。今后应加强该方面的研究。

根据相关生物技术的研究成果，进一步完善基因工程技术, 加快基因功能的研究, 把基因工程和细胞工程结合起来以加快工业化生产的步伐, 把基因工程技术和其它育种方法相结

合培育优良新品种, 建立高效转基因植物栽培技术体系。相信随着生物技术的发展,基因工程的前景将会越来越广泛。

参考文献：

[1]刘屏,王昌恩,我国中药资源基础研究的现状与热点[J ] . 中国科学基金,2004 , (1) :5～9.

[2]刘建勋, 丛伟红. 我国植物药(中药)研究的问题与建议[J]. 中国中药杂志, 2002, 27: 484～484.

[3]张弛,陈彩艳.基因工程技术提高药用植物次生物质产量研究进展.云南大学学报( 自然科学版) , 2004,26(6):52～54

[4]高山林. 提高中药材质量和产量的思路和实践. 世界科学技术[J ] . 中医药现代化,2006 ,8 (1) :80～83.

[5]唐克轩主编. 中草药生物技术[M] . 上海:复旦大学出版社. 2005 ,5.

[6]吴英,郭安平,孔华等.药用植物基因工程研究进展.热带农业科学,2005,25(2):46～52

[7]朝晖, 李萍, 董婷霞等. 运用PCR 揭示贝母属柏物5SrRNA 基因间区序列的分子多样样[J]. 植物药, 1999, 65(4): 360.

[8]宋智青,梁运章,李玉峰等.药用植物的多倍体育种.生物学通报,2006,41(7):13～14

[9]黄璐琳,胡尚钦,杨晓等.药用植物生物工程研究进展Ⅲ.分子标记、遗传转化及功能基因研究.中草药, 2006,37(5)647～65.

[10]MIZUKNUNI H, HAO R S, TANAKA T. Nuclcoride soqucnce of 5srRNA intergenie specer region in Angelica acuilogba[J]. NaturalMed, 1997, 51: 3～6.

[11]张海新.基因工程在观赏植物种质创新中的应用[J]. 河北农业科学, 2008, 12 (3) : 80～81

[12]谭勇, 粱宗锁, 王渭玲. 生物技术在中国药用植物研究中的应用[J]. 中国农学通报, 2005, 21(10): 41～46.

[13 ]李守丽,石雷,张金政等康乃馨育种研究进展[J ] . 园艺学报,2006 ,33 (1) :203～210.

[14]李艳, 惠有为等.转查儿酮酶基因矮牵牛共抑制的研究[ J ] .中国科学(C辑) , 2001, 31 (5) :401～407.

[15]张红梅.转基因观赏植物的研究进展[ J ] .河北农业科学, 2004, 8 (2) : 91～94.

高中生物《从杂交育种到基因工程育种》优质课教案、教学设计

杂交育种与诱变育种教学设计 【设计理念】 根据高中生物课程标准的四个基本理念,高中生物学教学重在提高学生的生物科学素养, 倡导探究性学习,培养学生的创新精神和实践能力。新课程对生物学教师和生物学教学都提 出了新的要求，面对新课程，生物学教师要通力打造一个融启发性、创造性、自主性、交互性 于一堂的生物课堂教学氛围。在生物学教学中，如何贯彻并达成新课程倡导的教学理念呢？在 教学中认真落实主体性教学，注重课堂动态生成变资源的开发与利用,以切实提高学生的科 学探究能力，训练学生科学的思维方法。 【教学目标】 1、知识与技能 (1)简述杂交育种和诱变育种的概念，举例说明杂交育种和诱变育种方法的优点和不足。 （简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性。） (2)举例说明杂交育种、诱变育种在生产中的应用。 (3)讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。 (4)总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种异同点。 2、过程与方法 (1)尝试将你获得信息用图表、图解的形式表达出来。(2) 运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。3、 情感态度和价值观 (1) 讨论从杂交育种到基因工程这一科技发展历程中，科学、技术和社会的相互作用。 (2)通过对我国杂交育种和诱变育种成果的了解，关注我国的育种技术的发展及在国 际上的竞争能力，认同育种技术的改进对解决粮食危机等问题的重要性。 (3)体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。 【教材分析】 本节在学习生物遗传变异的基础知识、了解遗传变异基本规律的基础上，而且生物育种知识是高中生物新课程教学中的重点知识，该知识内容不仅是必修2 的学习主线之一，还 与选修3 现代生物科技专题中的基因工程专题有密切的联系，进一步引导学生认识遗传学 的知识是怎样用于指导生产实践、提高和改善生产技术，最大限度地满足人类不断增长的物质 需要的，通过该内容的分析学习，还可以训练学生的各方面能力。 【考纲展示】 本节课在近几年的高考中五年两考（全国卷2 014:32；2015:40），考试题型为非选择题的形式。命题的角度主要是结合实例进行考查。考纲要求;知识内容：生物变异在育种中的应 用。能力要求：实验与探究能力。 【课时安排】1 课时，复习课。 【教学过程】

基因工程实验技术介绍

一、大肠杆菌质粒DNA的提取 质粒DNA的提取是从事基因工程工作中的一项基本实验技术，但提取方法有很多种，以下介绍一种最常用的方法：碱裂解法。此方法适用于小量质粒DNA的提取，提取的质粒DNA可直接用于酶切、PCR扩增、银染序列分析。方法如下： 1、接1%含质粒的大肠杆菌细胞于2ml LB培养 基。 2、37℃振荡培养过夜。 3、取1.5ml菌体于Ep管，以4000rpm离心3 min，弃上清液。 4、加0.lml溶液I(1％葡萄糖，50mM/L EDTA pH8.0，25mM/L Tris-H Cl pH8.0)充分混合。 5、加入0.2ml溶液 II(0.2 mM/L NaOH，1％ SDS)，轻轻翻转混匀，置于冰浴5 min 。 6、加入0.15m1预冷溶液III(5 mol/L KAc，p H4.8)，轻轻翻转混匀，置于冰浴5 min 。 7、以10，000rpm离心20min，取上清液于另 一新Ep管 8、加入等体积的异戊醇，混匀后于?0℃静置1 0min。 9、再以10，000rpm离心20min，弃上清。 10、用70％乙醇0．5ml洗涤一次，抽干所有 液体。 11、待沉淀干燥后，溶于0．05mlTE缓冲液中 二、质粒DNA琼脂糖凝胶电泳鉴定 琼脂糖是从海藻中提取出来的一种线状高聚物，应选用电泳纯的，琼脂糖此级产品筛除了抑制物和核酸酶，而且用溴化乙锭染色后荧光背景最小。 (1)琼脂糖凝胶电泳装置

由于琼脂糖凝胶电泳既要求不高，而适应性又强，在过去15年里已成功地设计了形形色色及大大小小的电泳槽。对这些装置的选择主要是依据个人的喜恶。使用最普遍的装置是Walt er Schaffner发明的水平板凝胶。 水平板凝胶通常在一块可安放于电泳槽平台的玻璃板或塑料盘上灌制。在有些装置中，则可将凝胶直接铺在平台上。凝胶恰好浸在缓冲液液面下进行电泳。凝胶的电阻几乎与缓冲液的电阻相同，所以有相当一部分的电流将通过凝胶的全长。 （2）琼脂糖凝胶的制备 琼脂糖凝胶的制备是将琼脂糖在所需缓冲液中熔化成清澈、透明的溶液。然后将熔化液倒入胶模中，令其固化。凝固后，琼脂糖形成一种固体基质，其密度取决于琼脂糖的浓度。通贯凝胶的电场接通后，在中性pH值下带负电荷的DNA向阳极迁移。 （3）琼脂糖凝胶的染色 电泳完毕，将琼脂糖凝胶转移入含EB的染液中，染色10分钟，取出紫外灯下观察。 三、质粒DNA热激法转化大肠杆菌 感受态的细胞可以摄入外部溶液中的DNA，而常态的细胞却不能，所以要转化质粒DNA进入大肠杆菌必须首先制备感受态的大肠杆菌细胞。 1、取1%大肠杆菌E.coli接种于含2ml LB培 养基的试管中，37℃振荡培养过夜 2、取0.1ml过夜培养物转种于含10ml LB培 养基的三角瓶中，37℃振荡培养3h至OD600=0. 3 3、然后把培养物倒入1.5ml离心管中，冰浴1 0min。 4、在4℃下以4000rpm离心5min，去上清液 5、把菌体悬浮于15m1冰冷的0.1M CaCl2溶液 中，置冰上30min 6、然后再在4℃下以4000rpm离心10min，去 上清液

基因工程及其应用图文稿

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第2节基因工程及其应用（第1课时）知识链接及考试地位 本知识与“DNA分子的结构与复制”、“基因突变和基因重组”、“DNA 重组技术的基本工具”、“基因工程的基本操作程序”等内容相联系，考试过程中常设计基因工程的原理、基本工具等基础知识，多以个别填空或选择题的形式呈现。 知识回顾 1、DNA分子的结构特点是什么？ 2、什么是基因重组？ 学习目标 1、简述基因工程的诞生。 2、简述基因工程的原理及技术。要明确基因工程操作的基本步骤和最基本的工具。 重难点 1．教学重点 基因工程的基本原理。 2．教学难点 基因工程的基本原理 新知探究

传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。 一、基因工程的原理 基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的 水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是 指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。 基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。 二、基因工程的原理、操作对象各是什么？ 三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？ 四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？ 五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？ 六、基因工程的优点是什么？ 七、基因重组与基因工程比较

基因工程在花卉育种中的应用

基因工程在花卉育种中的应用 摘要：在现代生物技术中，基因工程作为一个重要的部分，已经在生产和生活等多方面起着重要的作用。它不仅广泛应用于农作物的改良方面，而且也是花卉改良的主要手段。本文简述了基因工程的概念，对花卉基因工程相关的研究与应用进行了综述，同时简单评述了花卉基因工程育种研究中存在的问题并展望其应用前景。 关键词：花卉育种基因工程 应用 花卉业是当今世界最具活力的产业之一，而花卉育种是花卉业发展的基础。随着经济的发展和生活水平的提高，人们对花卉的需求量日益增大，对花卉的色、香、形等标新立异的新品种的需求也日益强烈。花卉基因工程通过抑制内源基因或导入外源基因定向改变花卉的某一性状而不影响其它性状，并且缩短育种周期，为花卉的性状和品质改良提供了全新的思路和手段。 一、基因工程概述基因工程是指运用分子生物学技术，将目的基因或DNA片段通过载体或直接导入受体细胞，使受体细胞遗传物质重新组合，经细胞复制增殖，新的基因在受体细胞中表达，最后从转化细胞中筛选有价值的新类型，继而它再生为工程植株，从而创造新品种的一种定向育种技

术。它是在基因水平上来改造植物的遗传物质，因此更具有科学性和精确性，同时育种速度也大大加快能定向改造植物的遗传性状，提高了育种的目的性与可操作性，植物基因工程大大地扩展了育种的范围，打破了物种之间的生殖隔离障碍，实现了基因在生物界的共用性，丰富了基因资源及植物品种。 二、二、基因工程在花卉育种中的应用基因工程已广泛应用于月季、香石竹、菊花、郁金香、百合、扶郎花、火鹤花、金鱼草、石斛、草原龙胆、唐菖蒲和满天星等几乎各种重要花卉，下面主要就基因工程对花卉花色、花型、株型、花香、花期、延长鲜花寿命以及和提高抗性等方面做一论述。1．基因工程改变花色 自然界中的花色虽然种类繁多，但是一些重要花卉却有限，如玫瑰、康乃馨、郁金香等缺乏蓝色和紫色，天竺葵、仙客来、非洲紫罗兰等缺乏黄色，球根鸳尾、仙客来、紫罗兰等缺乏猩红色或砖红色。因此，花色的改良是育种工作者的重要目标。 1.1 影响花色的因素花色是一种复杂性状，影响花色的主要因素是花色苷类型及相互作用。花色苷由三大类群色素组成，即类黄酮、类胡萝卜素和甜菜色素。类黄酮类色素包括花青苷、黄酮、黄酮醇等，都是溶于水的，存在于植物细胞液泡内，其中花青苷可以反映花中大部分红、

基因工程在园林植物中的应用

基因工程在园林植物中的应用 摘要：与传统育种方法相比，基因工程技术具有独特优势，近年来, 基因工程育种一直是园林植物育种研究的热点。本文就近年来与花卉基因工程相关的研究与应用进行综述, 同时简单评述了花卉基因工程育种研究中存在的问题并展望其应用前景。 关键词：基因工程，育种，园林，花卉 正文： 我国的花卉栽培有着悠久的历史, 花卉种质资源丰富, 为世界园林的发展作出了巨大的贡献。但是, 与花卉业发达的一些国家相比, 我国的花卉发展水平还处于较为落后的阶段。传统育种大多通过杂交或无性繁殖筛选的方式选择良种, 育种周期长且效率低。而辐射育种、航天育种等则难以定向培育新品种, 随机性大。基因工程育种具有育种周期短、效率高, 培育定向性强和可跨种类利用有价值的基因等优点。因此, 花卉基因工程育种具有极大的发展潜力, 为改良和创造优、新、特花卉品种提供了快捷途径。 基因工程又称遗传工程，是生物工程的主导技术。DNA重组技术或分子克隆是基因工程的核心。与传统育种相比，花卉基因工程育种有如下优点:①在基因水平上改造植物，更具精确性；②能够定向修饰花卉某个或某些性状而保留其他性状，提高育种的目的性和可操作性；通过引入外来基因扩大基因库，从而培育出新型的花卉品种；③能够创新种质，打破物种间交流的界限，为花卉的定向育种提供更先进的技术保障；④育种周期短，效率高。 目前, 植物遗传转化方法主要有农杆菌介导转化法和DNA直接导入法两类。农杆菌介导法和基因枪法是外源基因进入植物细胞应用比较广泛和比较成功的方法。观赏花卉的品质性状通常包括花色、花香、花形、花期、株形、叶色和观赏寿命等, 这些品质的优劣会直接影响其观赏价值和商品价值。植物基因工程可以通过定向修饰花卉的某些目标性状而保留其他原有优良性状或引入外源基因而扩大其基因库等方式来培育具有独特新奇品质的高档花卉，创造出巨大的经济效益。因此, 花卉基因工程在花卉品质性状改良方面有着广阔的应用前景。 目前基因工程在花卉育种中的应用方面主要有： 1、花色基因工程 花的颜色是一种复杂性状, 它主要由三大类色素决定, 即类黄酮、类胡萝卜素及甜菜色素。这三大类色素的合成都涉及到多个代谢步骤、多种酶的催化, 因而与之相关的基因也较多, 其作用机理十分复杂。花的颜色还受到色素浓度、多种色素的共同成色作用, 某些色素与重金属离子螯合作用、液泡液的PH 值等因素的影响。 目前, 花色修饰主要通过以下几种方式进行。(1) 直接导入新的目的基因法。(2) 反义基因抑制法。(3) 共抑制法。 菊花是中国传统名花,其花色变异丰富,但独缺蓝色系；瓜叶菊是菊科千里光属广泛栽培的观赏植物,具有典型的蓝色系。研究通过对比菊花和瓜叶菊花青素苷生物合成途径上关键结构基因的表达差异,探讨菊花蓝色系缺失的原因,分析花发育过程中蓝色花形成的分子生物学机理,对于开展花色改良的分子育种具有重要的理论意义和实际应用价值。 2、香味基因工程 花的香味是花卉的一个重要观赏性状。但是花卉香味基因工程目前还处于起步阶段, 研究进展缓慢。究其原因, 主要是芳香物质有比花色素更为复杂的代谢途径。控制香味的代谢物远比控制色彩的代谢物多。 3、花发育基因工程 目前, 研究人员已克隆出了一批与花发育相关的基因。主要有开花基因、花分生组织特

1.3 基因工程的应用

1．3 基因工程的应用 1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点) 2.了解基因工程的进展。3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。(难点)

一、植物基因工程的成果(阅读教材P17～P20) 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 1.抗虫和抗病转基因植物 2. (1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。 (2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。 3．利用转基因改良植物的品质

植物基因工程成果表现 “三抗一优良”，三抗是指“抗虫”“抗病”和“抗逆”，一优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。 二、动物基因工程的前景(阅读教材P20～P21)

三、基因工程药物(阅读教材P21～P23) 1.药物来源：转基因的“工程菌”。 2.成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 四、基因治疗(阅读教材P23～P24) 1.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 2．成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。 3．方法 (1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细胞，进行培养。然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。 (2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。 连一连 判一判

(1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。(×) (2)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物。(×) 分析：转基因植物是指细胞中被转入了外源基因的植物，并非出现新基因。 (3)(2018·宿迁高二检测)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。(×) (4)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(√) (5)(2018·绵阳高二期末)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗。(×) (6)基因治疗又叫基因诊断。(×) 三种转基因生物的生产过程

基因工程育种

基因工程育种 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

第2节基因工程及其应用 一、基因工程的原理 1．基因工程又叫做_____________或_____________。通俗地说，就是 _______________________________________________________________________________________ ________。 2．基因工程是在_____________上进行的_____________水平的设计施工，_____________、 _____________、_____________是基因工程最基本的工具。 3．基因的“剪刀”是指_____________，简称_____________。其作用特点是 _______________________________________________________________________________________ ________________。 4．基因的“针线”是指_____________。当用_____________切割两种来源不同的DNA后，露出的末端可以通过_____________黏合起来，但_____________和_____________交替连接而构成的DNA骨架上仍有缺口，该缺口就需要靠_____________来“缝合”。 5．基因的运载体是指_____________的运输工具。目前常用的运载体有_____________、 _____________和_____________等。必备条件：A、能在宿主细胞内稳定保存并大量复制B、有多个限制酶切点，以便与外源基因连接C、有标记基因，以便筛选 6. 质粒存在于细菌以及等生物中，是细胞拟核或细胞核外能够_____________的 _____________状DNA分子。 7．基因工程的操作步骤是：______ _______、 ______ _______、 ______ _______、 ______ _______、 1．科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因，“放入”棉花细胞中与棉花的 DNA分子结合起来并发挥作用。 请完成下列有关问题： (1)从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是_____________，其特点是 _________________________________________________________________。 (2)苏云金芽孢杆菌一个DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因的常用方法是“鸟枪法”。具体做法是：用_____________酶将苏云金芽孢杆菌的DNA分子切成许多片段，然后将这些片段与 _____________结合，再通过_____________转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量 _____________，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法将含有目的基因的细胞分离出来。 (3)写出“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递的过程：__________________________。 (4)进行基因操作一般要经过的四个步骤是_________ ____；______ _______； _______ ______；________ _____。

植物基因工程实验技术

植物基因工程实验技术
编者: 赵 燕
主审: 张学文
湖南农业大学植物科学实验教学中心
2007 年 4 月

前
言
基因工程是现代生物技术的核心, 也是现代分子生物学研究的重 要手段. 掌握基因工程技术对于生物技术专业及其它生物学相关专业 学生都很重要. 基因工程本身是由一系列分子生物学操作技术组成的系统性技 术体系,本实验指导侧重于 DNA 重组操作,将基因工程操作的常用 和核心技术组织起来, 以为我校生物技术本科生及有关专业研究生基 因工程实验提供简单而明确的指导. 为适应基因工程的飞速发展,一些生物技术公司匠心独运,开发 出专门的试剂盒,使一些复杂的实验操作简单化了.这对于实验者来 说自然是好事,但也使实验者动手胜于用脑.对于实验人员来说,一 定应知其然并知其所以然, 才会在实验中运用自己的知识予以创新性 的发展.期望本实验指导不成为实验中的教条.
编
者
2007 年 4 月
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目
实验一 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十 附录:
录
大肠杆菌的对照培养,单菌落的分离及菌种保存 ...............3 强碱法小量制备质粒 DNA.....................................................5 琼脂糖凝胶电泳......................................................................7 植物总 DNA 的提取,纯化和检测 ........................................9 DNA 的 PCR 扩增................................................................. 11 植物总 RNA 的分离 .............................................................15 RT-PCR..................................................................................17 体外重组分子的构建,筛选及检测.....................................21 植物表达载体的构建,筛选及检测.....................................22 植物遗传转化技术 ................................................................23 实验中常用的仪器与器皿 .....................................................24
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基因工程在植物育种中的应用

基因工程在植物育种中的应用 官玲(GUAN Ling) (莆田学院环境与生命科学系福建莆田351100) 摘要：在现代生物技术中，基因工程作为一个重要的部分，已经在生产和生活等多方面起着重要的作用。不断成熟的基因工程技术它解决了传统育种不能突破的问题，与传统育种方法相比, 基因工程技术具有独特优势可以定向修饰植物的某些目标性状并保留其它原有性状通过引入外来基因扩大基因库。本文主要综述了基因工程在药用植物和花卉植物育种中的研究状况及对以后的发展现状进行的展望。 关键词：基因工程;植物育种;基因芯片技术;前景展望 基因工程是指运用分子生物学技术, 将目的基因或DNA片段通过载体或直接导入受体细胞, 使受体细胞遗传物质重新组合, 经细胞复制增殖, 新的基因在受体细胞中表达, 最后从转化细胞中筛选有价值的新类型, 继而它再生为工程植株, 从而创造新品种的一种定向育种技术。与传统育种相比, 植物基因工程具有以下特点植物基因工程是在基因水平上来改造植物的遗传物质, 更具有科学性和精确性,同时育种速度也大大加快能定向改造植物的遗传性状, 提高了育种的目的性与可操作性植物基因工程大大地扩展了育种的范围, 打破了物种之间的生殖隔离障碍, 实现了基因在生物界的共用性, 丰富了基因资源及植物品种。 1.基因工程技术在药用植物育种中的应用 由于医药事业的快速发展, 野生药材资源已远远不能满足需要, 尤其是许多原料性药用植物资源已面临资源枯竭的威胁, 加之人工驯化和栽培的药用植物物种退化和濒危的问题极为突出。根据这些中药资源的活性成分、生长规律、生产特性, 运用生物工程技术对其进行保存性研究, 从而保护濒危紧缺的药用植物资源.。 通过遗传转化, 将目的基因（如抗逆、抗病毒、抗虫、抗除草剂等相关基因）导入药用植物以改变传统遗传性状, 培育优良品种, 增强药用植物抗病毒、抗虫害、抗除草剂的能力, 利用植物生产异源蛋白及改变植物质量性状、保护和繁殖濒临灭绝的植物材料[1]. 1.1优良品种的培育 刘建勋等[2]利用PCR 技术克隆出青蒿素生物合成途径中的关键酶基因和东北红豆杉中紫三醇生物合成途径中起限速作用的紫三烯合成酶基因, 该基因cDNA 片段由2586 个核苷酸组成, 将该cDNA 片段导入红豆杉细胞后, 影响紫杉醇含量。NSFC 资助的“银杏内酯合成二萜环化酶基因克隆与生物转化研究”、“水母雪莲P 基因克隆及其对3-脱氧类黄酮化合物生物合成调控的研究”、“丹酚酸类化合物生物合成关键酶基因克隆与调控研究”、“重组蝎毒素

农杆菌介导的植物转基因技术实验指导

农杆菌介导的植物转基因技术 一、实验目的 1 了解低温离心机、恒温振荡培养箱、超净工作台等仪器的使用。 2 学习真核生物的转基因技术及农杆菌介导的转化原理；掌握农杆菌介导转化植物的实验方法，了解转基因技术的操作流程。 二、实验原理 农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤。农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将 T-DNA插入到植物基因组中。因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。 实验一培养基配制 一、仪器和试剂 1、仪器：高压灭菌锅，超净工作台 2、药品：Beef extract （牛肉浸膏） 5g/L ，Yeast extract （酵母提取物） 1g/L ，Peptone （蛋白胨） 5g/L ，Sucrose （蔗糖） 5g/L ，MgSO4.7H2O 0.4g/100ml ，Agar （琼脂）1.5g/100ml，MS粉，有机溶液，肌醇，Fe盐，NAA（萘乙酸），6-BA （6-苄氨基腺嘌呤），卡那霉素（kan），利福平（rif ），链霉素（str ）。 二、实验方法 第一组配制YEB固体培养基 1、配制250mlYEB固体培养基：先称取1.25g Beef extract （牛肉浸膏）； 1.25g Peptone （蛋白胨）；0.25g Yeast extract （酵母提取物）；1.25g Sucrose

（蔗糖）;1g MgS04.7H2O琼脂粉3.75g ;将上述药品置于250ml三角瓶中，用量筒称取 200ml蒸馏水将其溶解混匀，然后再定容至250ml,用NaOH调pH=7.4。 2、灭菌：将盛有250ml 培养基的三角瓶封口，在三角瓶表面写清培养基名称，用高压灭菌锅进行灭菌。 3、抗生素的加入：高压灭菌后，待培养基温度降到50-60 C时（手可触摸）加入已经过滤好的抗生素（100用/ml kan+50⑷/ml Str+ 50旧/ml rif ）,以免温度过高导致抗生素失效。 4 、倒板：将抗生素与培养基混匀，每个平皿倒15ml 培养基，可以倒16个平皿，倒完后打开平皿盖，在紫外灯下照10min,等待培养基凝固，盖上平皿盖，封口备用。 第二组配制YEB液体培养基 1、配制500mlYEB液体培养基：先称取2.5g Beef extract （牛肉浸膏）;2.5g Peptone （蛋白胨）; 0.5g Yeast extract （酵母提取物）; 2.5g Sucrose （蔗糖）; 2g MgSO4.7H2O将上述药品置于500ml三角瓶中，用量筒称取450ml蒸馏水将其溶解混匀，然后再定容至500ml，用NaOH调pH=7.4。 2、灭菌：将盛有500ml 培养基的三角瓶封口，在三角瓶表面写清培养基名称，用高压灭菌锅进行灭菌。 3、抗生素的加入：高压灭菌后，待培养基温度降到50-60 C时（手可触摸）加入已经过滤好的抗生素（100用/ml kan+50⑷/ml Str+ 50旧/ml rif ），以免温度过高导致抗生素失效。 4 、分装：将培养基分别分装到试管和三角瓶中，每个试管中分装5ml，分 装12个试管。每个三角瓶中倒入35ml，共12个三角瓶。 5、分装好后，封口备用。 第三组配制MS液体培养基 1、配制500mlMS液体培养基：先在500ml三角瓶中加入400ml蒸馏水，称取2.15gMS 粉置于蒸馏水中，搅拌均匀；再向其中加入5ml 100倍Fe盐浓缩液；5ml100倍肌醇浓缩液；5ml有机溶液的混合液，然后混匀定容至500ml,用NaOH 调pH=5.8。

基因工程育种技术

基因工程育种技术 基因工程又称重组DNA技术，是指将一种或多种生物的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物(受体)，使受体按人们的愿望表现出新的性状。 基因工程诞生于1972年，在其后几年中由于担心重组生物对环境安全的影响，基因工程技术的发展曾一度受挫。但随着人们对DNA重组所涉及的载体和受体系统进行有效的安全性改造，以及相应的DNA重组实验室设计和操作规范的建立，再加上重组DNA技术的巨大应用潜力的诱惑，重组DNA技术迅速发展，现在，基因工程已成为生物学实验室的一项常规技术，并广泛应用于医药、农业、食品、环保等许多领域。 第一节基因工程的基本过程和原理 基因工程最典型的操作如图6-1所示一般包括以下三个步骤： 1．外源DNA的获得与酶切； 2．外源DNA与经同样酶切的载体的连接； 3．连接产物转化受体细胞及阳性转化子的筛选；

分离D N A 酶切酶切 供体细胞 重组转化子 图6-1 基因工程的基本过程 由图6-1可见，基因工程操作过程需要以下基本材料：外源DNA(基因)、载体、DNA 体 外重组用的酶以及宿主细胞。 一、 载体 外源基因导入受体细胞一般都要借助于载体，基因工程中最常用的载体是质粒载体。图6-2所示pUC19就是最常用的载体之一。

图6-2 载体pUC19及其多克隆位点 载体一般含有以下几个基本元件： (一) 复制原点 载体在宿主细胞中要独立存在则应具有独立复制的能力，复制原点又称为复制起始位点(Origin，简称ori)，控制载体复制。不同生物的载体复制原点不同，同一种生物的不同载体拷贝数和稳定性有很大差别，这主要决定于载体的复制原点的性质。图6-2所示的pUC 系列载体的复制原点是pAM1的一个突变体，在合适的大肠杆菌宿主细胞中(如大肠杆菌JM109)其拷贝数可达500。整合型载体的复制原点被整合位点的同源序列替代。 (二) 筛选标记 一般是载体上的一段编码酶的基因，能赋予转化子新的性状，便于转化子的筛选。载体pUC19的筛选标记是β-内酰氨酶基因（常简写为bla或Amp r），能分解氨苄青霉素中的β-内酰氨环使其失活，因此在含氨苄青霉素的平板上，只有含质粒的转化子能生长而不含质粒的宿主细胞不能生长。抗药性是细菌载体中最常用的筛选标记，除氨苄青霉素抗性外，卡那霉素、氯霉素、四环素等抗性也常用作载体的标记。另一类常用的标记是营养缺陷型互补标记，在真核生物载体中更常用。 (三) 多克隆位点（multi cloning site, 简写为MCS）

植物基因工程的重要意义

植物基因工程的重要意义 关键词：植物基因工程技术，转基因 正文： 作为21世纪科技的重要发展项目，基因工程技术在植物方面应用的意义主要体现在以下五个方面。 1．植物基因工程技术可以实现超远缘育种,克服不亲和障碍 我们知道，在作物育种中最早应用的是植物组织培养技术，这种技术已在花卉、药材、森林和农作物育苗得到广泛的应用，我国已在甘蔗、人参和马铃薯等方面收到显著经济效益。此外，还可从培养细胞或再生植株选择所需要的突变体。如Shepard(1983)从马铃薯培养物中选出一种能抗腹疫病(Phytophthorainfectans)的抗性植株以及利用培养细胞生产诸如喜树碱等化合物。但以上方法只是同类植株的基因改变。此外人们还对植物原生质体融合进行了研究。但是植物细胞融合后性状的表达，取决于它在以后有丝分裂时染色体是否发生交换或丢失情况。[1]但到目前为止，由融合的细胞而能培养成植株者容寥寥无几，这可以说是克服远缘杂交不亲和障碍的最早例子。如果说细胞融合可以克服种属之间不亲和性，而基因重组则可在更大范围内进行了。动物基因如萤火虫的发光蛋白基因,寒带鱼的抗冻蛋白基因,蛇、蝎的毒液基因等也已转移给作物,分别获得能发光的转基因烟草,抗寒的转基因甜菜、转基因番茄和抗虫的转基因棉花等。[2]由此可见，外源基因导入植物细胞后引发的改变是巨大的。 2．植物基因工程技术可以增强作物改良力度,促进品种更新换代 作物改良基本有两方面，其中提高作物品种的光合与养分效率、病害与虫害抗性正在成为植物基因工程的研究重点,促使作物品种适应低温、干旱、雨涝、土壤瘠薄和盐碱以及温室效应等新旧灾害从而提高作物产量，也已成为基因工程育种的主要内容。 农业生产中，增加粮食产量无非依靠两种途径:一是提高作物品种的生产能力;二是减轻环境因素对作物生长的不利影响。据报道，全世界每年因虫害、病害、草害以及寒冷、干旱、盐碱等灾害对粮食生产所造成的损失令人惊叹：全球每年因虫害与病害所造成的作物减产达30%以上，因杂草所损失的粮食至少在10%以上，再加上低温、干旱和盐碱等各种因素，全世界每年至少要损失粮食产量的一半以上。[3～5] 同时，为了防治病虫害及杂草等，还要施用大量的化学农药，这不仅消耗大量的能源，更严重的是对生态环境造成了极大的甚至是不可逆的破坏。为了摆脱上述困境，从20世纪80年代起，人们开始研究和利用转基因抗性植物来预防病虫害和杂草等，并收到了良好的效果。与传统作物育种技术相比，利用基因工程技术进行遗传育种有其自身的优势，一方面由于它可以将特定的抗性基因定向转移，因而成功率较高，可大大提高选择效率，在很大程度上避免了传统育种工作的盲目性；另一方面是其基因来源打破了种属的界限，除了植物基因以外，动物和微生物的抗性基因都可以作为外源基因转人植物基因组中，并获得表达。[6] 3．植物基因工程技术可以拓宽应用研究,扩大生产领域 随着转基因植物技术日益成熟,利用植物的生物反应器作用,进行贵重药品、人畜疫苗和精细化工等的生产,因具有成本低,竞争力强的吸引力,正在成为高技术及其产业化的新兴热门领域。现已成功地将干扰素、胰岛素、多肽抗体、人血清白蛋白等基因转给植物进行这些药物的生产。美国现已得到多肽抗体转基因烟草,美国还在通过转基因植物研制麻疹、乙肝、艾滋病等疫苗,甚至成功地获得了口服植物疫苗。现国际上正在出现研制营养药物的新思路。此外,现还大量进行用于塑料、染料、涂料、洗涤、香料、润滑剂等的转基因植物研究。据

植物分子生物学实验技术

植物分子生物学实验技术 班级：研122班 专业：作物生物技术 姓名：陕建国 学号：20122419 授课教师：红英老师

实验一：植物DNA和RNA提取方法的讨论 一、提取植物DNA和RNA的用处 提取植物组织的DNA和RNA，分析其序列，了解序列的排列顺序可以更好的从分子水平上进行研究，从分子水平上改良植物或者说农作物的一些性状、品质等。 （一）提取植物DNA的用处 DNA的提取在植物基因工程以及植物分子生物学研究中占有重要地位，DNA 的提取效率直接决定着后续实验的成败。另外，提取植物DNA在分子育种方面也有很重要的用处。（二）提取植物RNA的用处 提取RNA 可以进行 Northern 杂交、原位杂交、RT-PCR 以及 cDNA 文库构建等很多分子生物学实验。提取RNA也是进行基因表达分析及基因克隆等分子生物学研究的基础。 二、植物组织DNA的提取方法 提取植物DNA的试验原理： 脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）是一切生物细胞的重要组成成分，主要存在于细胞核中，盐溶法是提取DNA的常规技术之一。从细胞中分离得到的DNA是与蛋白质结合的DNA，其中还含有大量RNA，即核糖核蛋白。如何有效地将这两种核蛋白分开是技术的关键。DNA不溶于0.14mol/L 的NaCl溶液中，而RNA则能溶于0.14mol/L 的NaCl 溶液之中，利用这一性质就可以将二者从破碎细胞浆液中分开。制备过程中，细胞破碎的同时就有Dnase释放到提取液中，使DNA因被降解而影响得率，在提取缓冲液中加入适量的柠檬酸盐和EDTA，既可抑制酶的活性又可使蛋白质变性而与核酸分离，再加入阴离子去垢剂0.15％的SDS，经过2h搅拌，或用氯仿－异醇除去蛋白，通过离心使蛋白质沉淀而除去，得到的是含有核酸的上清液。然后用95％的预冷乙醇即可把DNA从除去蛋白质的提取液中沉淀出来。 （一）植物DNA的SDS提取法：（来自You are so late的新浪空间） 试验试剂： 1、研磨缓冲液：称取59.63gNaCl，13.25g柠檬酸三钠，37.2gEDTA－Na分别溶解后合并为一，用0.2mol/L 的NaOH调至pH7.0，并定容至1000ml。 2、10×SSC溶液：称取87.66gNaCl和44.12g柠檬酸三钠，分别溶解，一起定容至1000ml。 3、1×SSC溶液：用10×SSC溶液稀释10倍。 4、0.1×SSC溶液：用1×SSC溶液稀释10倍。 5、Rnase溶液：用0.14mol/LNaCl溶液配制成25mg/ml 的酶液，用1mol/L HCl，pH至5.0，使用前经80℃水浴处理5min（以破坏可能存在的Dnase）。 6 氯仿－异戊醇：按24ml氯仿和1ml异戊醇混合。 7、 5mol/L 高氯酸钠溶液：称取NaClO4．H2O7 0.23g，先加入少量蒸馏水溶解再容至100ml。 8、SDS（十二烷基硫酸钠）化学试剂的重结晶：将SDS放入无水酒精中达到饱和为止，然后在70～80℃的水浴中溶解，趁热过滤，冷却之后即将滤液放入冰箱，待结晶出现再置室温下凉干待用。 9、1mol／L HCl。 10、0.2mol/L NaOH。 11、二苯胺乙醛试剂：1.5g二苯胺溶于100ml冰醋酸中，添加1.5ml浓硫酸，装入棕色瓶，贮存暗处，使用时加0.1ml乙醛液［浓乙醛：H2O＝1：50（V／V）］。

第七章植物基因工程1-4

第八章植物基因工程 基因工程：在基因的水平上改造生物的技术体系，是指在体外对生物DNA进行剪切、加工，把不同亲本的DNA分子重新组合，并把它引入细胞中表达出具有新的遗传特性的生物这一过程。 植物基因工程：又称植物遗传转化/转基因，是将外源基因转移到植物细胞内，并稳定地整合、表达与遗传的技术。目的是改变植物性状，培育高产、优质high yield、抗逆新品种/系；或者利用转基因植物/细胞来生产外源基因的表达产物。 植物转基因研究的用途： 1）理论研究：如基因功能分析； 2）实践应用：如作物遗传改良。 基因工程的基本内容 1）目的基因的分离； 2）目的基因与载体连接； 3）重组分子转入寄主细胞并繁殖； 4）阳性克隆的筛选； 5）从阳性克隆中提取已扩增的目的基因； 6）目的基因克隆到表达载体，导入寄主细胞并表达。 植物基因工程的一般流程 目的基因的分离→表达载体的构建→植物遗传转化→转化体的筛选、鉴定与植株再生→转基因植物的分子检测→转基因植物的表型鉴定→转基因植物的遗传分析、田间试验 经遗传改良的生物, 统称： genetically modified organism (GMO)； Genetically engineered organism (GEO)。 转基因植物(transgenic plants), 又称： genetically modified plant (GMP)； genetically modified crop (GMC)。 第一节目的基因的分离 目的基因：已经或准备要分离、改造、扩增或表达的特定基因或DNA 片段，称为~。 可能是: 1）全长基因：外显子+内含子+转录启动区+终止区； 2）全长cDNA：UTR区+编码区（ORF）； 3）开放读框/编码区（ORF，CDS）；信使核糖核酸(mRNA)分子中能翻译成多肽的那部分序列。来自DNA分子中的外显子。 4）一个完整的操纵子或基因簇； 5）只含启动子或终止子等元件的DNA 片段。 1. 分离目的基因的策略/方法： 1) 基于已知/同源序列--分子杂交/筛库与PCR； cDNA文库和基因组文库 （1）构建基因组文库或cDNA文库； 基因组文库：将生物基因组DNA切割成一定大小的片段，与合适的载体连接并导入宿主细

基因工程的应用

基因工程技术的应用和前景 【摘要】基因工程问世以来短短的二十年，显示出了巨大的活力，今后基因工程将重点开展基因组学、基因工程药物、动植物生物反应器和环保等方面的研究，展望未来，基因工程的前景将是更加灿烂辉煌。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。【关键词】基因工程技术前景现状 随着基因工程技术的迅速发展，通过克隆或筛选出来的富基因，转到作物中进行表达，已取得很大的进展。由于基因工程运用DNA分子重组技术，能够按照人们预先的设计创造出许多新的遗传结合体，具有新奇遗传性状的新型产物，增强了人们改造动植物的主观能动性、预见性。而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用，对人口素质、环境保护等作出具大贡献。所以，各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的研究与开发应用，抢夺这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。我国基因工程技术尚落后于发达国家，更应当加速发展，切不可坐失良机。 但是，任何科学技术都是一把“双刃剑”，在给人类带来利益的同时，也会给人类带来一定的灾难。比如基因药物，它不仅能根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等，甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可随意加以改造；还有，克隆技术如果不加限制，任其自由发展，最终有可能导致人类的毁灭。还有，尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害，但不等于说转基因动植物就是十分安全的，毕竟这些东西还是新生事物，需要实践慢慢地检验。转基因生物和常规繁殖生长的品种一样，是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新性状，或消除原来的不利性状，但常规育种是通过自然选择，而且是近缘杂交，适者生存下来，不适者被淘汰掉。而转基因生物远远超出了近缘的范围，人们对可能出现的新组合、新性状会不会影响人类健康和环境，还缺乏知识和经验，按目前的科学水平还不能完全精确地预测。所以，我们要在抓住机遇，大力 1、植物基因工程成果丰硕 自1983年首次获得转基因烟草、马铃薯以来，短短十余年间，植物基因工程的研究和开发进展十分迅速。国际上获得转基因植株的植物已达100种以上，包括水稻、玉米、马铃薯等作物;棉花、大豆、油菜、亚麻、向日葵等经济作物;番茄、黄瓜、芥菜、甘蓝、花椰菜、胡萝卜、茄子、生菜、芹菜等蔬菜作物;首楷、白三叶草等牧草;苹果、核桃、李、木瓜、甜瓜、草荀等瓜果;短牵牛、菊花、香石竹、伽蓝菜等花卉以及杨树造林树种。转基因植物研究取得了令人鼓舞的突破性发展。十

高一生物从杂交育种到基因工程练习题及答案

高一生物从杂交育种到基因工程练习题及答案 一、单项选择题 1.对下列有关实例形成原理的解释，正确的是（） A.无子番茄的获得是利用了多倍体育种原理 B.培育无子西瓜利用了 单倍体育种原理 C.培育青霉素高产菌株是利用了基因突变原理 D.“多利”羊获得是利用了杂交育种原理解析无子番茄是利用生 长素促进果实发育的原理，用一定浓度的生长素处理未受粉的番茄子房获得的。无子西瓜则是利用染色体变异的原理培育出的三倍体西瓜。“多利”羊是利用细胞核移植技术培育出的克隆羊，与杂交育种无关。答案 C 2.用纯种的高秆（D）抗锈病（T）小麦与矮秆（d）易染锈病（t）小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，下列有关此育种 方法的叙述中，正确的是（）高秆抗锈病×矮秆易染锈病 F1 雄 配子幼苗选出符合生产要求的品种 A.过程①的作用原理为染色体 变异 B.过程③必须经过受精作用 C.过程④必须使用生长素处理幼 苗 D.此育种方法可选出符合生产要求的品种占1/4 解析图示为单 倍体育种，过程①原理为基因重组；③是将花药培养为幼苗，属于 植物组织培养；④过程应该用一定浓度的秋水仙素处理幼苗。答案：D 3.（2009?浙江理综，3）下列关于基因工程的叙述，错误的是 ( ) A.目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物 B.限制性核酸内 切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶 C.人胰岛素原基因在大肠杆 菌中表达的胰岛素原无生物活性 D.载体上的抗性基因有利于筛选含 重组DNA的细胞和促进目的基因的表达解析基因工程中目的基因 和受体细胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才有生物活性；载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基 因的表达。所以D错误。答案：D 4.（2008?全国理综Ⅰ，4）已知某种限制性核酸内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点,如下图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断,则 会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA 分子,若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断,则从理论上讲,经该酶酶切后,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片