第六章生命科學與農業一、糧食危機挑戰社會文明“民以食為天，食以糧為先”糧食安全是國際社會永恒關注的焦點之一。能源危機、人口增長、環境污染嚴重和自然災害等一系列復雜問題的負面影響波及到全球各個角落。（一）糧食安全的概念1996年11月，第二次世界糧食大會通過的《羅馬宣言》和行動計劃，又對“糧食安全”的作了表述：“只有所有人在任何時候都有能夠在物質上和經濟上獲得足夠、安全和富有營養的糧食，來滿足其積極和健康生活膳食需要和食物喜好時，才實現了糧食安全。”（二）糧食安全的含義1、要有效供給(有充足的糧食)；2、是要有效需求(有充分獲得糧食的能力)；3、是要保證此二者的可靠性。已被聯合國、世界銀行等多個國際機構和、科研人員所普遍認同和采用。糧食安全的本質糧食安全是指一個國家滿足糧食需求以及抵御可能出現的各種不測事件的能力。決定性因素是糧食生產及消費的能力和水平，同時和國家經濟發展水平及外貿狀況有著密切的聯系。（三）糧食安全的衡量標準：FAO給出的糧食安全衡量標準：①是糧食生產上的安全，國家糧食的自給率必須達到95%以上；②是糧食消費上的安全，年人均糧食達400公斤以上（500公斤）；③是糧食儲備或糧食庫存應該達到本年度糧食消費的18%，而14%是警戒線，低于14%為糧食緊急狀態。（四）中國糧食安全的5個主要指標：①糧食庫存安全系數：穩定在20～25%左右為宜。糧食年末庫存量保持在1000～1250億公斤；②糧食產量波動系數：糧食產量年波動幅度應穩定在2%左右。糧食常年生產能力應該保證在4850億公斤以上；③糧食外貿依存系數：保持在5%左右，可在適度范圍內提高；（四）中國的糧食安全5個主要指標：④人均年糧食占有量：保持在385～400公斤（低于FAO的標準）。研究表明，人均糧食370公斤就能夠基本滿足目前的食品消費需要。但是FAO認為，隨著居民收入增加和糧食貿易進一步發展，2006～2015年全球人均糧食消費量將繼續提高。因此，人均400公斤僅可以作為國家調控糧食安全的基本參考線；⑤貧困人口糧食安全的最低要求：保證溫飽（人體最低熱量攝入標準為每人每天2100大卡，其中糧食每人每年220公斤）。（五）我國糧食和食品安全面臨的嚴峻挑戰消費需求呈剛性增長耕地數量逐年減少水資源短缺矛盾凸現供需區域性矛盾突出品種結構性矛盾加劇種糧比較效益偏低全球糧食供求偏緊二、糧食安全呼喚農業革命1、人類農業活動的三大發展階段：2、發展現代農業甚至后現代農業3、生態農業是現代農業發展的制高點1、、人人類類農農業業活活動動的的三三大大發發展展階階段段：：第一一個個階階段段是是原原始始農農業業階階段段，，持持續續了了大大約約7000年年，，是是刀刀耕耕火火種種的的原原始始操操作作，，主主要要是是熟熟荒荒、、撂撂荒荒，，基基本本只只有有種種和和收收兩兩個個環環節節。。特點點在在于于只只取取不不給給，，土土地地營營養養平平衡衡完完全全靠靠自自然然植植被被的的自自我我恢恢復復；；1、、人人類類農農業業活活動動的的三三大大發發展展階階段段：：第二二個個階階段段是是自自給給自自足足的的傳傳統統農農業業階階段段。。持續續了了近近3000年年，，主主要要是是以以人人力力、、畜畜力力為為動動力力，，以以人人糞糞尿尿、、動動物物糞糞便便、、綠綠肥肥等等有有機機肥肥為為土土地地提提供供營營養養；；采采用用間間作作、、輪輪作作、、套套作作等等方方式式來來充充分分利利用用土土地地資資源源進進行行農農業業生生產產。。注意意到到了了保保持持地地力力常常新新和和順順應應自自然然規規律律、、天天時時地地利利來來進進行行農農業業生生產產。。但是是由由于于以以人人畜畜力力為為主主，，勞勞動動生生產產低低效效；；對對自自然然的的依依附附狀狀態態不不能能得得到到改改善善；；難難以以在在較較大大規規模模上上合合理理充充分分利利用用自自然然資資源源以以及及進進行行林林、、牧牧、、農農、、漁漁的的綜綜合合生生產產。。1、、人人類類農農業業活活動動的的三三大大發發展展階階段段：：第三三個個階階段段是是19世世紀紀40年年代代開開始始的的集集約約化化生生產產。。歷時時約約150多多年年至至今今，，鼎鼎盛盛于于20世世紀紀60年年代代。。其特特點點是是以以機機械械化化、、水水利利化化、、化化學學化化和和電電氣氣化化來來進進行行農農業業生生產產；；直直接接和和間間接接依依賴賴石石化化能能源源；；農農業業勞勞動動生生產產率率大大大大提提高高；；土土地地生生產產率率和和農農產產品品商商品品率率提提高高（（在在美美國國，，1％％的的人人種種糧糧））。。問題題在在于于：：高高輸輸入入、、高高能能耗耗，，加加劇劇世世界界能能源源危危機機；；機機械械化化耕耕作作與與不不合合理理的的種種植植導導致致嚴嚴重重的的土土壤壤流流失失；；化化肥肥和和農農藥藥用用量量上上升升，，但但大大部部分分進進入入了了環環境境，，引引起起嚴嚴重重環環境境污污染染；；單單一一種種植植使使生生態態失失衡衡，，引引發發大大規規模模病病蟲蟲害害；；人人工工創創造造的的高高產產品品種種廣廣泛泛取取代代了了各各地地農農畜畜品品種種的的多多樣樣性性，，使使后后者者的的基基因因快快速速滅滅絕絕。。2、、發發展展現現代代農農業業內涵涵是是以以統統籌籌城城鄉鄉社社會會發發展展為為基基本本前前提提，，以以““以以工工哺哺農農””的的制制度度變變革革為為保保障障，，以以市市場場驅驅動動為為基基本本動動力力，，用用:現代代工工業業裝裝備備農農業業、、現代代科科技技改改造造農農業業、、現代代管管理理方方法法管管理理農農業業、、健全的社社會化服服務體系系服務農農業，實現農業業技術升升級、結結構轉型型和制度度變遷，，使農業業成為現現代產業業部門的的一個重重要組成成部分和和支撐農農村社會會繁榮穩穩定的產產業基礎礎。現代農業業發展與與傳統農農業的區區別：現代農業業是以現現代科技技為支撐撐的創新新農業，，廣泛采采用以現現代科學學技術為為基礎的的工具和和方法，，并隨現現代科學學技術的的發展不不斷改造造升級，，同時農農業技術術的發展展也促使使農業管管理體制制、經營營機制、、生產方方式、營營銷方式式等不斷斷創新。。徹底改改變了傳傳統經驗驗農業技技術長期期停滯不不變的局局面。3、生態態農業是是現代農農業發展展的制高高點生態農業業是指在在經濟和和環境協協調發展展原則下下，總結結吸收各各種農業業生產方方式的成成功經驗驗，按生生態學、、生態經經濟學原原理，應應用系統統工程方方法建立立和發展展起來的的農業體體系。生態農業業一般具具有8個個原則：：①戰略略性：用農業發發展的長長遠眼光光來制定定自己的的生態農農業戰略略；②地域域性：按照自己己的地域域特色和和特有農農業品種種來設計計能發揮揮當地優優勢的生生態農業業模式；；③多樣樣性：注重品種種和栽種種的多樣樣性，利利于物質質和能量量的充分分利用和和減少病病蟲害；；④整體體性：注重農、、林、牧牧、副、、漁、工工、商、、運輸等等方面整整體發展展；生態農業業一般具具有8個個原則：：⑤協調性性：注重林、、田、水水、草等等與經濟濟、技術術、生態態環境有有機配合合；⑥層次次性：利用生物物界的食食物鏈關關系來設設計農業業生產模模式，由由此獲得得多方面面收益；；⑦高效效性：重視提高高植物中中儲存的的太陽能能的轉換換率，充充分合理理利用其其它自然然資源；；⑧持續續性：重視保護護資源和和合理利利用資源源，提高高資源利利用率，，使資源源利用具具有持久久性。三色生態態農業綠色農業業是指傳統統的種植植業，以以水、土土和陽光光為基礎礎。綠色農業業的發展展方向是是利用生生態農業業技術和和可持續續發展技技術發展展生產，，實現高高效的物物質能量量循環和和生產資資料的加加工和轉轉換，保保持環境境、生態態與經濟濟的協調調發展。。三色生態態農業藍色農業業以海洋為為基礎，，是對海海洋和浮浮游生物物等資源源進行綜綜合利用用的特色色農業，，重點就就是海洋洋和海水水的養殖殖業。海洋資源源是世界界上最豐豐富的資資源，積積極開發發利用海海洋資源源將是保保持農業業可持續續性發展展的重要要舉措。。海洋占地地球表面面的71％，是是地球巨巨大的生生物資源源寶庫。。人們已已不懷疑疑，蔚藍藍無際的的海洋將將是21世紀人人類的第第二糧倉倉。中國有18000多km大陸陸海岸線線，近海海水深在在200m以內內的大陸陸架至少少有約1.47億hm，超過過陸地耕耕地總面面積。三色生態態農業白色農業業是指微生生物農業業以及酶酶工程等等等，是是以基因因工程等等高科技技發展微微生物的的資源工工程農業業。它通過優優化配置置微生物物資源，，利用微微生物堅堅韌的繁繁殖生產產能力，，在工廠廠化條件件下生產產植物、、動物所所必需的的營養品品和保健健品。因為生產產過程非非常嚴格格，分子子操作常常在白色色的小試試管中而而且操作作者穿著著白色的的衣服，，所以形形象地稱稱之為““白色農農業”。。4、雜交交稻或是是解決糧糧食危機機關鍵雜交優勢勢利用是是選育高高產優質質新品種種的最有有效最成成熟的方方法之一一，它在在未來選選育新品品種工作作中仍將將起重要要作用。。雜交優勢勢的利用用最為成成功的是是中國的的雜交稻稻。雜交水稻稻70年年代育成成并應用用于生產產以來，，種植面面積逐年年擴大，，產量持持續增長長。種植植面積發發展到3億多畝畝，平均均畝產500公公斤以上上，最高高畝產達達1000公斤斤。農業的出路何何在？鄧小平同志明明確指出：““將來農業問問題的出路，，最終要由生生物工程來解解決，要靠尖尖端技術”。。錢學森院士提提出：“21世紀30年年代，人類社社會將進入第第六次產業革革命，即現代代生物科學技技術革命，主主戰場在大農農業”；諾貝爾獎獲得得者美藉華人人科學家李遠遠哲說：“人人類經歷了工工業化和信息息化兩次產業業革命之后，，下個世紀的的科技增長點點應是生物技技術”。三、分子育種種武裝現代農農業雜交育種已經經給農業帶來來了巨大的革革命，下一場場革命就進入入分子水平了了。目前最新的育育種技術是有有“白色革命命”之稱的分分子育種技術術。植物分子育種種技術為物種種間和屬間甚甚至科間遠緣緣遺傳物質的的導入和交換換，進而為快快速培育高產產、多抗和優優質的新品種種提供有效的的育種途徑。。1、分子育種種廣義的分子育育種①外源DNA導入植物的的技術：即將帶有目的的性狀的基因因的供體總DNA片段導導人植物，篩篩選獲得目的的性狀表達的的后代，培育育新品種；②植物基因工工程技術：即將目的基因因分離出來，，在體外構建建重組分子再再導人植物細細胞，然后通通過離體培養養并篩選獲得得目的基因表表達的植株，，培育新品種種。狹義的分子育育種指的是第第一個層次。。降低植物油中中的飽和脂肪肪酸的含量①增加3-酮酯酰ACP合成酶ⅡⅡ的水平，因因為這種酶是是植物脂肪酸酸合成過程中中的一種極其其重要的關鍵鍵酶，它負責責不飽和脂肪肪酸的形成；；②減少酯-ACP-硫硫酯酶的活性性，這種酶是是植物脂肪酸酸合成過程中中的另一種極極其重要的關關鍵酶，它負負責飽和脂肪肪酸的形成；；③增加具有有把飽和脂肪肪酸轉變為不不飽和脂肪酸酸功能的膜結結合脫飽和酶酶水平。植物抗病蟲害害基因工程殺蟲結晶蛋白白（Bt）基基因作用原理：蘇云金桿菌（（革蘭氏陰性性菌）→形成成芽孢，產生生伴孢晶體→→獲取Bt基因→基因操操作，轉移到到受體植物→→轉基因植物物中Bt基因因表達，產生生殺蟲結晶蛋蛋白→昆蟲食食用，殺蟲蛋蛋白進入昆蟲蟲消化道→殺殺蟲蛋白經過過多步驟活化化，成為毒性性多肽分子，，這種分子不不會受到其他他蛋白酶（如如胰蛋白酶））等的破壞→→與腸道上皮皮細胞的特異異性結合蛋白白結合→合于于細胞膜上→→細胞膜產生生孔道→滲透透平衡被破壞壞、細胞破裂裂→昆蟲逐漸漸停止進食→→最終導致死死亡。植物抗病蟲害害基因工程蛋白酶抑制劑劑基因蛋白酶抑制劑劑與昆蟲消化化道內的蛋白白消化酶相接接合，形成酶酶-抑制劑復復合物，從而而阻斷或減弱弱昆蟲自身的的蛋白酶對于于蛋白質的水水解作用，導導致昆蟲吸收收的蛋白質不不能被正常消消化，同時使使昆蟲產生厭厭食反應。對于人畜，蛋蛋白抑制劑在在胃中的酸性性條件下，被被胃中的胃蛋蛋白酶分解，，所以這類轉轉基因植物對對于人畜是無無害的。這類類抗蟲基因已已經被轉到水水稻、油菜、、白薯、蘋果果、楊樹等植植物。植物凝集素基基因植物凝集素的的抗蟲原理在在于：當被昆昆蟲取食后，，外源凝集素素在昆蟲的消消化道中與腸腸道圍食膜上上的糖蛋白結結合，從而影影響營養的吸吸收。同時外外源凝集素還還可能在昆蟲蟲的消化道內內誘發病灶，，促進消化道道中細菌的繁繁殖。這些作作用對害蟲都都起到危害作作用，從而達達到殺蟲目的的。已成功的導入入煙草和萵苣苣。植物抗病蟲害害基因工程植物抗病蟲害害基因工程殺菌肽基因最初的殺菌肽肽是從天蠶中中分離出來的的一種抗菌化化合物，一般般是堿性蛋白白，可以在原原核生物細胞胞膜上形成巨巨大的時間性性和電壓依賴賴性的離子通通道，致使細細胞內外滲透透壓改變，細細胞內容物尤尤其是鉀離子子大量滲出，，細菌因此死死亡。植物抗除草劑劑基因工程通過基因工程程的方法，把把對除草劑的的抗性或耐性性引入到栽培培種中。利用這個基因因，已經獲得得了耐除草劑劑的轉基因煙煙草、轉基因因馬鈴薯、轉轉基因番茄等等。抗凍蛋白基因因抗凍蛋白（antifreezeprotein，AFP）是指具具有降低冰點點和減少冰晶晶生長速度的的蛋白質，抗抗凍蛋白基因因可以作為轉轉基因植物的的目的基因。。抗凍效果較好好的有北美黃黃蓋鰈AFP、海渡鴨AFP、大洋洋條鱈AFP。把這些基基因改裝后，，轉入番茄，，獲得了抗凍凍性之后，可可以大大地延延長番茄的保保鮮期和儲藏藏期。改變過時成熟熟期的基因工工程利用基因工程程還可以改變變許多重要經經濟作物如番番茄、香蕉、、草莓、柑橘橘、葡萄、蘋蘋果、菠蘿、、西瓜等的成成熟期，從而而推后或提前前上市。在成熟過程中中，乙烯是非非常重要的。。乙烯形成的過過程中有一個個重要的酶就就是乙烯形成成酶（EFE），利用基基因技術，將將這個酶活性性抑制或者是是將乙烯形成成酶基因的表表達抑制，就就可以達到預預期的目的，，使果實成熟熟延遲。通過過這樣的基因因工程我們就就可能吃到熟熟而不敗的瓜瓜果了。植物基因工程程轉基因植物1983年培培植基因移植植作物成功世界上第一種種基因移植作作物是一種含含有抗生素藥藥類抗體的煙煙草，1983年得以培培植出來1994年，，美國政府批批準了他們研研制成功抗干干旱、早熟、、保鮮的轉基基因番茄商品品化之后，我我國也相繼成成功培育出優優良品種的轉轉基因番茄，，以滿足人們們的需求。轉基因番茄轉基因甜椒甜椒在栽培的的過程中，容容易受病毒的的感染。我國國科學工作者者，采用轉基基因技術，培培育出抗病毒毒的甜椒。轉基因油菜油菜是人們食食用油的主要要來源之一。。一般油菜籽籽的含油量約約為40％左左右。通過轉轉基因技術，，培育出來的的油菜籽，可可以大大地提提高它的出油油率。而且油油的純度質量量更好。轉基因玉米玉米是主要糧糧食之一，又又可以提煉油油脂，也可以以用作食品和和工業的原料料以及作飼料料，渾身是寶寶。人們稱它它是含金的植植物。如今培培育出轉基因因玉米，品質質更好，產量量更高轉基因牽牛牛花我國科學工工作者，用用轉基因技技術，可以以轉變矮牽牽牛花的花花色，使矮矮牽牛花的的花色更加加豐富多彩彩。轉基因小麥麥從植物體中中分離出合合成賴氨酸酸的基因，，把這基因因轉入小麥麥植株中，，培育出轉轉基因小麥麥。用這種種轉基因小小麥制造出出來的面粉粉，更適合合用來烤面面包，而且且面粉中賴賴氨酸含量量高，這種種面包的營營養價值高高植物基因工工程的發展展現狀植物基因工工程方法轉化子細胞胞的篩選轉化體的鑒鑒定與證明明植物基因工工程研究的的應用和展展望植物基因工工程的概念念植物基因工工程是以植植物為受體體的一種基基因操作，，即以分子子生物學為為理論基礎礎，采用基基因克隆、、遺傳轉化化（根癌農農桿菌Ti質粒介導導法、基基因槍法、、原生質體體介導，法法等），以以及細胞、、組織培養養技術將外外源基因轉轉移并整合合到受體植植物的基因因組中并使使其在后代代植株中得得以正確表表達和穩定定遺傳，從從而使受體體獲得新性性狀的技術術體系。轉基因植物物的應用前前景和理論論意義改變它們的的遺傳特性性，使植物物免受病蟲蟲的危害，，或獲得抗抗除草劑的的特性，或或改變種子子種淀粉、、蛋白質的的含量和組組成、或改改變花的形形狀和顏色色，或改變變植物的育育性和不親親合性以及及改變植物物的抗逆性性等。轉基因植物物可作為一一種生物反反應器，生生產藥用蛋蛋白和植物物次生代謝謝產物，或或生產某些些有機化合合物。轉基因植物物為人們研研究某一基基因功能及及其在生長長發育中的的作用提供供了強有力力的工具。。國際轉基因因作物發展展現狀在1996年2004年間，，全球轉基基因植物的的生產和利利用超出了了當初預料料，基因作作物種植面面積增長了了近48倍倍，從1996年的170萬公頃頃增加到2004年年的8100萬公頃頃。在2004年全球轉轉基因作物物種植面積積仍有66%在工業業化國家，，但發展中中國家轉基基因作物的的種植面積積已逐年增增加。國內內轉轉基基因因作作物物發發展展現現狀狀在某某些些領領域域達達到到了了國國際際先先進進水水平平。。2004年年全全國國轉轉基基因因作作物物種種植植面面積積為為370萬萬公公頃頃，，成成為為繼繼美美國國、、阿阿根根廷廷、、加加拿拿大大、、巴巴西西之之后后的的轉轉基基因因植植物物種種植植第第五五大大國國。。二、、植植物物基基因因工工程程方方法法原生質體介導法基因槍法根癌農桿菌介導法一原原生生質質體體介介導導法法概念念：：以以原原生生質質體體為為受受體體，，借借助助于于特特定定的的化化學學或或物物理理手手段段將將外外源源ＤＤＮＮＡＡ直直接接導導入入植植物物細細胞胞的的方方法法。。主要要方方法法:1)PEG介介導導的的基基因因轉轉化化2)脂脂質質體體介介導導的的基基因因轉轉化化3)電電激激法法4)激激光光導導入入法法5)顯顯微微注注射射法法1PEG介介導導的的基基因因轉轉化化原理理：：利用用化化學學試試劑劑，，如如聚聚乙乙二二醇醇（（PEG））聚聚乙乙烯烯醇醇(細細胞胞促促融融劑劑)等等，，誘誘導導原原生生質質體體攝攝取取外外源源DNA分分子子，，進進入入原原生生質質體體的的外外源源DNA分分子子就就有有可可能能通通過過某某種種機機制制整整合合到到基基因因組組中中，，完完成成遺遺傳傳轉轉化化過過程程。。案例例：：轉基基因因煙煙草草2脂脂質質體體介介導導基基因因轉轉化化原理理：：利用用脂脂類類化化學學物物質質包包裹裹外外源源DNA成成球球體體,通通過過植植物物原原生生質質體體的的吞吞噬噬或或融融合合作作用用把把包包含含外外源源DNA的的脂脂質質體體轉轉入入受受體體細細胞胞。。特點點：：轉轉化化率率高高;操作作繁繁瑣瑣;技術術性性高高。。3電電激激法法介介導導基基因因轉轉化化原理理：：利用用高高壓壓電電脈脈沖沖作作用用，，在在原原生生質質體體膜膜上上““電電激激穿穿孔孔““，，形形成成可可逆逆的的瞬瞬間間通通道道,從從而而促促進進外外源源DNA進進入入原原生生質質體體。。特點點：：轉化化率率高高；；操作作簡簡便便；；容易易造造成成原原生生質質體體損損傷傷。。４顯顯微微注注射射介介導導的的基基因因轉轉化化原理理：：利用用顯顯微微注注射射儀儀將將外外源源DNA直直接接注注入入受受體體的的細細胞胞質質或或細細胞胞核核，，從從而而實實現現外外源源基基因因的的轉轉移移。。優點：：方法簡簡單、、轉化化率高高；純純物理理方法法，適適用于于各種種植物物和材材料，，無局局限性性；對對受體體細胞胞無毒毒害，，有利利于轉轉化細細胞生生長發發育；；培養養過程程無需需特殊殊選擇擇系統統。５激光光微束束介導導的基基因轉轉化原理：：將激光光引入入光學學顯微微鏡聚聚焦成成微米米級的的微束束照照射培培養細細胞，，在細細胞膜膜上形形成能能自我我愈合合的小小孔，，使加加入細細胞培培養基基里的的外源源DNA流流入細細胞，，實現現基因因的轉轉移。。優點：：操作作簡便便；工作效效率高高；無宿主主限制制，適適應于于各種種動植植物；；對受體體細胞胞生命命活動動影響響小；；受體的的類型型廣泛泛；用于細細胞器器的基基因轉轉化．．二基基因因槍法法（微微彈轟轟擊法法）工作原原理：：將外外源DNA包被被在微微小的的金粒粒或鎢鎢粒表表面，，然后后在高高壓的的作用用下將將微粒粒高速速射入入受體體細胞胞或組組織，，微粒粒上的的外源源DNA進進入細細胞后后，整整合到到植物物染色色體上上并得得到表表達，，從而而實現現外源源基因因的轉轉化。。動力類類型：：火藥藥爆炸炸力；；高壓氣氣體；；高壓放放電．．操作步步驟（1））制備備DNA微微彈；；（2））準備備靶外外植體體材料料；（3））DNA微彈彈轟擊擊；（4））培培養轟轟擊后后的外外植體體．轉化率率影響響因素素金屬微微粒金金粉顆顆粒較較鎢粒粒性質質優良良,但但是價價格昂昂貴.DNA沉淀淀輔助助劑這這些化化合物物對DNA在微微粒上上的黏黏附有有重要要作用用,但但對植植物受受體細細胞也也產生生一定定的傷傷害.DNA純度度及濃濃度微彈速速度植物材材料內內在因因素三、根根癌桿桿菌介介導法法根癌農農桿菌菌廣泛泛侵染染雙子子葉植植物和和裸子子植物物。根據根根癌農農桿菌菌誘導導植物物形成成的根根瘤中中冠癭癭堿的的不同同可將將根癌癌農桿桿菌分分為章章魚堿堿型、、胭脂脂堿型型、農農桿菌菌素堿堿和農農桿堿堿型4種類類型。。在根癌癌農桿桿菌內內有一一個大大的致致瘤質質粒，，簡稱稱Ti質粒粒。冠癭瘤瘤植物與與人一一樣，，可以以產生生各種種各樣樣的瘤瘤和癌癌。其其中一一類瘤瘤被叫叫作癭癭，癭癭的種種類很很多。。引起起癭的的因素素有：：受傷傷、昆昆蟲、、病毒毒、細細菌和和特定定的基基因組組織表表達等等。人人們最最感興興趣的的癭是是冠癭癭瘤。。1.1.1冠癭癭瘤的的起因因：由根癌癌農桿桿菌對對植物物的侵侵染而而引起起。1.1.2冠癭癭瘤的的侵染染過程程細細菌菌通過過傷口口進入入植物物，在在基因因水平平上轉轉化植植物。。細菌菌DNA中中的編編碼基基因在在植物物細胞胞中表表達，，刺激激植物物細胞胞不受受控制制的分分裂，，形成成瘤。。冠癭瘤瘤上：電電鏡鏡下的的根癌癌農桿桿菌下：冠冠癭癭瘤冠癭瘤瘤的一一般生生物學學特性性45℃℃殺死死侵染染植物物的根根癌農農桿菌菌，植植物組組織仍仍然能能形成成癌。。把瘤瘤組織織培養養在不不加生生長素素和細細胞分分裂素素的培培養基基上，，能夠夠無限限止的的分裂裂和生生長。。根癌農農桿菌菌轉化化植物物細胞胞的能能力是是因為為它含含有一一個叫叫作Ti（（tumor-inducing）的的質粒粒（Tiplasmid））。Ti質質粒Ti質質粒是是根癌癌農桿桿菌染染色體體外的的遺傳傳物質質，為為雙股共共價閉閉合環環狀DNA分子子，其分分子量量為95～～156××106D，，約有有200kb。Ti質質粒Ti質質粒是是植物物基因因工程程的一一種天天然載載體，，但野野生型型Ti質粒粒直接接作為為植物物基因因工程程載體體存在在著許許多障障礙：：（1））質質粒過過大，，造作作困難難（2））大型型的Ti質質粒有有多個個酶切切位點點（3））植物物激素素類的的影響響（4））Ti質粒粒中存存在不不起作作用的的序列列（5））Ti質粒粒的局局限性性因此，，必須須對野野生型型的Ti質質粒粒進行行改造造后才才能作作為轉轉基因因植物物的載載體。。基因槍槍法與與根癌癌農桿桿菌介介導發發的比比較(1)基基因槍槍法:多拷貝貝整合合概率率高，，外源源基因因默表表達。。農桿菌菌介導導:低拷貝貝整合合（多多為單單拷貝貝整合合）轉轉化效效率較較高。。(2））基因因槍法法:純物理理轉化化，不不存在在物種種的限限制。。農桿菌菌介導導:存存在宿宿主范范圍的的局限限性。。（3））基因因槍法法適于于以細細胞器器為轉轉化目目標的的轉基基因研研究。。三、轉轉化化子細細胞的的篩選選當采用用某種種轉基基因方方法處處理外外植體體后，，通常常外植植體中中僅僅僅只有有幾個個少數數細胞胞獲得得轉化化，只只有采采取有有效的的轉化化方法法，才才能提提高準準確地地選擇擇到轉轉化細細胞。。一般情情況下下，轉轉化載載體上上除了了帶有有目的的基因因外，，大多多還攜攜帶選選擇基基因，，以供供轉化化細胞胞篩選選使用用。轉轉化篩篩選細細胞的的方法法主要要有兩兩種：：選擇基基因的的特點點一是根根據選選擇基基因的的特點點在篩篩選選選擇培培養基基中加加入能能抑制制非轉轉化細細胞生生長的的有毒毒物質質.如抗生生素、、除草草劑等等，選選擇基基因通通常為為一種種解毒毒基因因，可可以解解除培培養基基中有有害物物質對對細胞胞生長長的抑抑制作作用，，這樣樣只有有轉化化細胞胞才能能生長長繁殖殖；另一種種方式式是，，受體體細胞胞為營營養缺缺陷型型細胞胞，在在選擇擇性培培養基基中不不能生生殖，，而選選擇培培養基基可以以補償償這種種缺陷陷，使使轉化化細胞胞在選選擇性性培養養基上上正常常生長長。一、植植物基基因工工程中中的選選擇基基因植物基基因工工程中中的基基因主主要是是一類類編碼碼可使使抗生生素或或除草草劑失失活的的蛋白白酶基基因。。最常用用的有有：新霉素素抗性性基因因（neor）、慶大霉霉素抗抗性基基因（（gentr）、潮霉素素磷酸酸轉移移酶（（HTP））基因因（hpt））膦絲菌菌素乙乙酰轉轉移酶酶基因因（bar）等等。二、報報告基基因報告基基因是是指其其編碼碼產物物能夠夠被快快速測測定、、常用用于判判斷外外源基基因是是夠成成功地地導入入體細細胞，，是否否啟動動表達達的一一類特特殊用用途的的基因因。它應用用不依依賴于于外界界選擇擇壓力力的存存在，，這一一點也也是它它與選選擇基基因的的區別別之處處。理想報報告基基因的的基本本要求求1、受受體細細胞不不存在在相應應的內內源等等位基基因的的活性性。2、它它的產產物是是唯一一的，，且不不會損損害受受體細細胞。。3、具具有快快速、、廉價價、靈靈敏、、定量量和可可重復復性的的檢測測特性性。目前最最常用用的報報告基基因?-葡萄糖苷酸酶基因（gus）氯霉素乙酰轉移酶基因熒光素酶基因四、轉轉化體體的鑒鑒定和和證實實轉化體體的鑒鑒定和和證實實的必必要性性為了驗驗證外外源基基因整整合到到染色色體。。常采用用PCR技技術、、Southern雜雜交技技術.為了驗驗證外外源基基因是是否表表達。。常采用用RT-PCR技術術、Northern雜雜交技技術、、Western雜雜交技技術。。PCR檢驗驗外源源基因因的整整和在轉基基因個個體的的檢測測中,通過過設計計外源源基因因兩端端的特特異引引物,采用用PCR基基因可可以使使外源源基因因得到到大量量擴增增,然然后通