分子育种分子育种:运用分子生物学技术,通过直接手段或间接手段选育新品种的途径。
基因工程与育种?
分子标记辅助育种?
基因工程与育种
基因工程的概念与 作用
植物基因工程的方法与步骤?
基因工程的安全性评价?
基因工程的作用
抗病基因工程,
抗虫基因工程,
抗除草剂基因工程,
抗逆境基因工程,
提高果实耐贮性和切花寿命基因工程,
提高产量和改良品质基因工程,
植物基因工程的方法与步骤
目的基因的分离和克隆?
目的(外源)基因的导入?
转基因植株的鉴定?
目的基因的分离和克隆
鸟枪法
mRNA分离法
转座子标签法及 T-DNA插入突变法
基因图谱的克隆法目的(外源)基因的导入
农杆菌介导的遗传转化
DNA理化转移方法?
种质系统转化法
微激光束法
病毒载体法
DNA理化转移方法
化学刺激质粒入原生质体
电融合法
微注射
基因枪法
超声波处理法
碳化硅纤维介导 DNA转移法
电泳法转基因植株的鉴定
外源基因整合的鉴定
外源基因转录水平的鉴定
外源基因表达蛋白的检测
报告基因的酶法检测基因工程的安全性评价
安全性评价的意义,
安全性评价与控制措施,
申报与审批制度,
分子标记辅助育种
分子标记的种类及其原理和方法
RFLP标记
RAPD标记
AFLP标记
SSR标记
分子标记辅助育种的应用分子标记辅助育种的应用
分子标记与育种亲本选择
分子标记与育种过程监测和个体的鉴定
分子标记与品种鉴定安全性评价的意义
生物安全是生物技术从技术研究、开发、生产到实际应用整个过程中的安全性问题。生物安全性评价就是要对生物技术(主要指基因工程)活动本身及其产品,可能对人类和环境的不利影响及其步确定性和风险性进行科学评估,并采取必要的措施加以管理和控制,使之降低到可接受的程度,以保障人类的健康和环境的安全。
分子标记与育种亲本选择
在育种过程中,如何将基因型选择与表现型选择有机结合,从而提高选择的效率,是进一步加快新品种选育进程的关键。如果找到与目标性状共分离或至少是紧密连锁(遗传图距 <1cm) 的分子标记,根据标记的分析检测就可以初步确定那些是含有该目标基因的植株,从而避免因环境、
人工接种以及安全等带来的不利麻烦。
分子标记与育种过程监测和个体的鉴定
MAS应用于回交育种则可以大大提高选择的效率,
加快预选活的进程。
其一,可以快速有效地选择含有目标基因地单株。
其二,可以有效地选择基因福建发生较换地重组个体。
其三,可以快速恢复轮回亲本基因组成。
杂交、回交和自交等育种过程就是优良基因的导入和遗传重组的过程,分子标记辅助选择技术为有益基因的聚合提供了强有力的工具。
分子标记与品种鉴定
分子标记辅助选择在对获得的品种、品系、
种子纯度鉴定上具有重要意义。
在基因水平上的品种鉴定和种子纯度检验无组织器官特异型,不受环境的影响,主准确度高、重复性好。特别是以种子为材料直接提取 DNA方法的成功,使得 DNA分子标记技术在该领域的应用前景更加广阔。
此外,分子标记还可应用于雄性不育、自交不亲和、春化反应、不良性状。
外源基因整合的鉴定
证明外源基因在植物染色体上整合的最可靠的方法是 DNA Southen杂交,只有经过分子杂交鉴定过的植物才可以称为转基因植物。
PCR-Southen杂交是一种近年来开始检测外源具有整合的方法。其首先对被检测材料进行外源基因的 PCR扩增,然后再用目的基因的同源探针与扩增的特性性条带进行杂交。
此外,PFLP及 PAPD技术也可用于鉴定外源基因的整合。
外源基因转录水平的鉴定
基因表达检测分为两个水:即转录水平上对特性 mRNA的检测和翻译水平上对特异蛋白质的检测。转录水平上的检测主要方法是 Northern杂交,它是以 DNA或 RNA
为探针,检测 RNA链。类似 Southern杂交也包括斑点杂交和印迹。
也可用 RT-PCR方法检测外源 DNA再植物体内的转录水平。
外源基因表达蛋白的检测
外源基因翻译表达的蛋白的检测方法有生化反应检测法、免疫学检测法和生物学活性的检测的三种。
生化反应检测法主要通过酶反应来检测。
免疫学检测法是通过目的蛋白(抗原)与其抗体的特异性结合进行检测,具体方法有 Westen杂交、酶联免疫吸附法( ELISA)
及免疫沉淀法。
报告基因的酶法检测
一般来说,检测外源基因是否转化成功,
首先是对报告基因进行检测,必要时再进行目的基因的检测。报告基因的检测也是采用上述三种方法。通过对酶活性的分析,
可对基因表达水平进行定量或定位分析。
同样,报告基因亦可进行 DNA杂交分析或
PCR扩增分析。
抗病基因工程
植物病原有病毒、细菌、真菌,在植物抗病基因工程中,
抗病基因工程研究进展最快。
抗病毒基因工程途径中,向植物导入病毒外壳蛋白基因是最为常用的方法,植物表达的外壳蛋白可产生类似自然界病毒间的交叉保护现象。另外还有利用转移病毒的反义 RNA,卫星 RNA,病毒复制酶基因和核酶基因,
以及利用植物本身编码的抗病毒基因如核糖体失活蛋白基因等也有获得成功的报道。
对于细菌性病害,其途径之一就是将病原菌基因导入植物细胞,使其过量表达,或表达失去原有功能的蛋白,或表达失去原有的时空性,从而干扰病原菌的正常生理代谢,使寄主植株表现出抗性。
杀菌肽可破坏细菌细胞膜,改变细胞细胞内渗透压,细胞内容物尤其使 K+的外渗,导致细菌死亡。
控制真菌病害的的关键,取决于对植物与病原真菌相互作用的分子机理的理解,目前已知植物范围反应主要表现在诱导产生或激活抗菌物质和增强胞壁结构两方面,
因此抗真菌病害基因工程转移从这两方面着手。
抗逆境基因工程
脯氨酸、甜菜碱葡萄糖等一些小分子化合物与植物忍受环境胁迫的能力有关,如果将与脯氨酸或甜菜碱合成有关的酶的基因克隆后转入植物,有可能提高作物对干旱和盐胁迫的抗性。现在这些已有应用。
提高果树耐贮性和切花寿命基因工程
通过基因工程延迟果实成熟和衰老过程主要使从改变果实细胞壁降解酶活性和抑制成熟激素乙烯的生成两个方面来实现。
提高产量和改良品质基因工程
在提高产量方面,主要使提高光合作用效率和固氮效率,以及与杂种优势相关的植物雄性不育有关的基因克隆与应用。
在品种改良方面主要集中在种子及其他贮藏器官中蛋白质的含量及其氨基酸组成、
淀粉和其他多糖化合物以及脂类物质的组成等三个方面。
抗虫基因工程
苏云金芽孢杆菌( Bt) 制剂长期以来用于多种虫害的生物防治,因其产生的原毒素 -伴孢晶体毒蛋白可在昆虫幼虫肠道的水解酶作用下转化成小分子的毒素多肽而对多种昆虫有很强的毒杀作用。
除 Bt毒蛋白外,人们也在探索其他的抗虫基因,
比较成功的是利用植物的蛋白酶抑制剂。
抗除草剂基因工程
化学除草剂在显得农业中起着重要的作用,新的除草剂也不断出现,作为一个理想的除草剂,必须具有高效、广普的杀草能力,而且对作物及人、
畜无害,在土壤中的残留期要短,还不能增加太多的农业成本。通过基因工程技术来提高除草剂的选择以及对作物的安全性,无疑具有重要的意义。
安全性评价与控制措施
生物安全评价与控制,通常根据所涉及受体生物安全等级、操作的基因安全等级、两者结合的产生遗传工程体的安全等级(主要根据其对人和环境的危险大小以及可能造成的后果)设定不同的安全水平。某一生物安全水平实际由生物技术机构根据实践、技术和设施等方面机械确认。
申报与审批制度
从事基因工程工作的阿单位,应当依据遗传工程产品适用性质和安全等级,分类分级进行申报,经审批同意后方可能进行。凡在我国境内从事基因工程工作的都要履行申报手续。
农业部的《实施办法》规定农业基因工程工作为实验室研究、中间试验、环境释放和商品化生产。