植物基因工程育種植物基因工程育種1抗蟲轉基因植物抗蟲轉基因植物2抗病轉基因植物抗病轉基因植物3其他抗逆轉基因植物其他抗逆轉基因植物4

玉米是主要糧食之一，又可以提煉油脂，也可以用作食品和工業的原料以及作飼料，渾身是寶。人們稱它是含金的植物。如今培育出轉基因玉米，品質更好，產量更高。轉基因玉米

玉米是主要糧食之一，又可以提煉油脂，也可以用作食品5利用轉基因改良植物的品質利用轉基因改良植物的品質6轉基因牽牛花

我國科學工作者，用轉基因技術，可以轉變矮牽?；ǖ幕ㄉ?，使矮牽牛花的花色更加豐富多彩。轉基因牽?；?/p>

我國科學工作者，用轉基因技術，可以轉變矮牽牛7植物基因工程育種8世界上第一種基因移植作物是一種含有抗生素藥類抗體的煙草，1983年得以培植出來。世界上第一種基因移植作物是一種含有抗生素藥類抗體的煙草，199轉基因番茄

1994年，美國政府批準了他們研制成功抗干旱、早熟、保鮮的轉基因番茄商品化之后，我國也相繼成功培育出優良品種的轉基因番茄，以滿足人們的需求。

轉基因番茄

10轉基因甜椒

甜椒在栽培的過程中，容易受病毒的感染。我國科學工作者，采用轉基因技術，培育出抗病毒的甜椒。轉基因甜椒甜椒在栽培的過程中，容易受病毒的感染。我11轉基因油菜

油菜是人們食用油的主要來源之一。一般油菜籽的含油量約為40％左右。通過轉基因技術，培育出來的油菜籽，可以大大地提高它的出油率。而且油的純度質量更好。轉基因油菜12轉基因小麥

從植物體中分離出合成賴氨酸的基因，把這基因轉入小麥植株中，培育出轉基因小麥。用這種轉基因小麥制造出來的面粉，更適合用來烤面包，而且面粉中賴氨酸含量高，這種面包的營養價值高。

轉基因小麥13植物基因工程發展現狀植物基因工程發展現狀14植物基因工程的概念植物基因工程是以植物為受體的一種基因操作，即以分子生物學為理論基礎，采用基因克隆、遺傳轉化（根癌農桿菌Ti質粒介導法、基因槍法、原生質體介導法等），以及細胞、組織培養技術將外源基因轉移并整合到受體植物的基因組中，并使其在后代植株中得以正確表達和穩定遺傳，從而使受體獲得新性狀的技術體系。植物基因工程的概念植物基因工程是以植物為受體的一種基因操作，15轉基因植物的應用前景和理論意義通過將目的基因導入農作物、園藝、能源或其他經濟植物中，改變它們的遺傳特性，使植物免受病蟲的危害，或獲得抗除草劑的特性，或改變種子種淀粉、蛋白質的含量和組成、或改變花的形狀和顏色，或改變植物的育性和不親合性以及改變植物的抗逆性等。轉基因植物可作為一種生物反應器，生產藥用蛋白和植物次生代謝產物，或生產某些有機化合物。轉基因植物為人們研究某一基因功能及其再生長發育中的作用提供了強有力的工具。轉基因植物的應用前景和理論意義通過將目的基因導入農作物、園藝16國際轉基因作物發展現狀在1996年2004年間，全球轉基因植物的生產和利用超出了當初預料，基因作物主治面積增長了近48倍，從1996年的170萬公頃增加到2004年的8100萬公頃。再2004年全球轉基因作物種植面積仍有66%在工業化國家，但發展中國家轉基因作物的種植面積已逐年增加。國際轉基因作物發展現狀在1996年2004年間，全球轉基因植17國內轉基因作物發展現狀在某些領域達到了國際先進水平。2004年全國轉基因作物種植面積為370萬公頃，成為繼美國、阿根廷、加拿大、巴西之后的轉基因種植第五大國。國內轉基因作物發展現狀在某些領域達到了國際先進水平。200418迄今為迄今為止世界上共批準了12種作物、6大類性狀的48個轉基因品種進行商業化生產，其中包括水稻、玉米、馬鈴薯、小麥、黑麥、紅薯、大豆、豌豆、棉花、向日葵、油菜、亞麻、甜菜、甘草、卷心菜、番茄、生菜、胡蘿卜、黃瓜、蘆筍、苜蓿、草莓、木瓜、獼猴止世界上共批準了12種作物、6大類性狀的48個轉基因品種進行商業化生產，其中包括水稻、玉米、馬鈴薯、小麥、黑麥、紅薯、大豆、豌豆、棉花、向日葵、油菜、亞麻、甜菜、甘草、卷心菜、番茄、生菜、胡蘿卜、黃瓜、蘆筍、苜蓿、草莓、木瓜、獼猴迄今為止世界上共批準了12種作物、6大類性狀的48個轉基因品種進行商業化生產，其中包括水稻、玉米、馬鈴薯、小麥、黑麥、紅薯、大豆、豌豆、棉花、向日葵、油菜、亞麻、甜菜、甘草、卷心菜、番茄、生菜、胡蘿卜、黃瓜、蘆筍、苜蓿、草莓、木瓜、獼猴桃、越橘、茄子、梨、蘋果、葡萄等。迄今為迄今為止世界上共批準了12種作物、6大類性狀的48個19植物基因工程育種20植物基因工程所用目的基因1.抗植物蟲害基因2.抗植物病毒基因3.抗植物真菌病害基因4.抗植物細菌病害基因5.抗非生物脅迫基因6.提高作物產量、改良作物品質的基因7.改良植物其他性狀和雄性不育的基因8.植物醫藥基因工程植物基因工程所用目的基因1.抗植物蟲害基因21目的基因的分離與克隆方法1.基因芯片技術分離目的2.功能蛋白組技術分離目的基因3.定位克隆4.減法雜交5.mRNA差異顯示技術6.利用PCR法獲得基因，包括RT-PCR,錨定PCR,RACE等。7.人工合成短序列的目的基因目的基因的分離與克隆方法1.基因芯片技術分離目的22目的基因表達載體的構建目的基因表達載體的構建23基因工程的載體系統1、質粒載體2、噬菌體載體3、病毒載體基因工程的載體系統1、質粒載體24目的基因的轉化方法

■原生質體介導法

■基因槍法

■根癌農桿菌介導法

目的基因的轉化方法25一原生質體介導法概念：以原生質體為受體，借助于特定的化學或物理手段將外源ＤＮＡ直接導入植物細胞的方法。主要方法:1)PEG介導的基因轉化2)脂質體（liposome)介導的基因轉化3)電激法4)激光導入法5)顯微注射法一原生質體介導法概念：以原生質體為受體，借助于特261PEG介導的基因轉化原理：利用化學試劑，如聚乙二醇（PEG）聚烯醇(細胞促融劑)等，誘導原生質體攝取外源DNA分子，進入原生質體的外源DNA分子就有可能通過某種機制整合到基因組中，完成遺傳轉化過程。

案例：轉基因煙草1PEG介導的基因轉化原理：利用化學試劑，如聚乙二272脂質體介導基因轉化原理：利用脂類化學物質包裹外源DNA成球體,通過植物原生質體的吞噬或融合作用把包含外源DNA的脂質體轉入受體細胞。特點：轉化率高;操作繁瑣;技術性高。

2脂質體介導基因轉化原理：利用脂類化學物質包裹外源D283電激法介導基因轉化

原理：利用高壓電脈沖作用，在原生質體膜上“電激穿孔“，形成可逆的瞬間通道,從而促進外源DNA進入原生質體。特點：轉化率高；操作簡便；容易造成原生質體損傷。3電激法介導基因轉化29４顯微注射介導的基因轉化

原理：利用顯微注射儀將外源DNA直接注入受體的細胞質或細胞核，從而實現外源基因的轉移。優點：方法簡單、轉化率高；純物理方法，適用于各種植物和材料，無局限性；對受體細胞無毒害，有利于轉化細胞生長發育；培養過程無需特殊選擇系統。

４顯微注射介導的基因轉化

原理：利用顯微注射儀將外源DNA直30５激光微束介導的基因轉化原理：將激光引入光學顯微鏡聚焦成微米級的微束照射培養細胞，在細胞膜上形成能自我愈合的小孔，使加入細胞培養基里的外源DNA流入細胞，實現基因的轉移。優點：操作簡便；工作效率高；無宿主限制，適應于各種動植物；對受體細胞生命活動影響??；受體的類型廣泛；用于細胞器的基因轉化．５激光微束介導的基因轉化原理：將激光引入光學顯微鏡聚焦成微米316.花粉管導入法6.花粉管導入法32基因槍法（微彈轟擊法）工作原理：將外源DNA包被在微小的金?；蜴u粒表面，然后在高壓的作用下將微粒高速射入受體細胞或組織，微粒上的外源DNA進入細胞后，整合到植物染色體上并得到表達，從而實現外源基因的轉化。動力類型：火藥爆炸力；高壓氣體；高壓放電．

基因槍法（微彈轟擊法）工作原理：將外源DNA包被在微小的金粒33操作步驟（1）制備DNA微彈；

（2）準備靶外植體材料；

（3）DNA微彈轟擊；

（4）培養轟擊后的外植體．操作步驟（1）制備DNA微彈；34轉化率影響因素 金屬微粒金粉顆粒較鎢粒性質優良,但是價格昂貴.DNA沉淀輔助劑這些化合物對DNA在微粒上的黏附有重要作用,但對植物受體細胞也產生一定的傷害.DNA純度及濃度微彈速度植物材料內在因素轉化率影響因素 金屬微粒35根癌桿菌介導法根癌農桿菌廣泛親染雙子葉植物和裸子植物。根據根癌農桿菌誘導植物形成的根瘤中冠癭堿的不同可將根癌農桿菌分為章魚堿型、胭脂堿型和農桿堿型3種類型。在根癌農桿菌內有一個大的致瘤質粒，簡稱Ti質粒。根癌桿菌介導法根癌農桿菌廣泛親染雙子葉植物和裸子植物。根據根361Ti質粒的改造策略Ti質粒是植物基因工程的一種天然載體，但野生型Ti質粒直接作為植物基因工程載體存在著學多障礙：（1）質粒過大，造作困難（2）大型的Ti質粒有多個酶切位點（3）植物激素類的影響（4）Ti質粒中存在不起作用的序列（5）Ti質粒的局限性1Ti質粒的改造策略37為了使Ti質粒變成操作簡便且有效的外源基因轉移載體,必須對野生型的Ti質粒進行改造.植物轉基因有一元載體系統和二元載體系統,所以采取不同的改造策略.二元載體較一元載體的優點:構建比較方便;二元載體不會帶入大量的無用的多余的DNA序列.因為一元載體的T-DNA區中含中間載體,他們會隨同外源基因一起被轉入植物細胞中.為了使Ti質粒變成操作簡便且有效的外源基因轉移載體,必須對野382根癌農桿菌Ti質粒介導的基因轉化的分子機理6個步驟：1）農桿菌對受體的影響（2）農桿菌附著到植物受體細胞（3）誘導啟動毒性區基因表達（4）類似接合孔復合體的合成和裝配（5）T-DNA的加工和轉運（6）T-DNA的整合2根癌農桿菌Ti質粒介導的基因轉化的分子機理393。T-DNA轉移的影響因素（1）農桿菌菌株（2）農桿菌菌株高侵染活力的生長時期（3）基因活化的誘導物（4）外植體的類型和生理狀態（5）外植體的預培養（6）外植體的接種及共培養3。T-DNA轉移的影響因素40基因槍法與根癌農桿菌介導發的比較

(1)基因槍法——多拷貝整合概率高，外源基因默表達。農桿菌介導——低拷貝整合（多為單拷貝整合）轉化效率較高。(2）基因槍法——純物理轉化，不存在物種的限制。農桿菌介導——存在宿主范圍的局限性。

（3）基因槍法適于以細胞器為轉化目標的轉基因研究。基因槍法與根癌農桿菌介導發的比較41轉基因操作的受體系統1、高頻再生體系的建立愈傷組織再生系統直接分化再生系統原生質體再生系統胚狀體再生系統生殖細胞再生系統轉基因操作的受體系統1、高頻再生體系的建立422、抗生素敏感實驗抑制細菌生長殺死非轉化細胞3、農桿菌敏感實驗2、抗生素敏感實驗43轉化細胞的培養和轉基因植株的再生

恢復生長篩選培養植株再生轉化細胞的培養和轉基因植株的再生恢復生長44轉化子細胞的篩選當采用某種轉基因方法處理外植體后，通常外植體中僅僅只有幾個少數細胞獲得轉化，只有采取有效的轉化方法，才能提高準確地選擇到轉化細胞。一般情況下，轉化載體上除了帶有目的基因外，大多還攜帶選擇基因，以供轉化細胞篩選使用。轉化篩選細胞的方法主要有兩種：一是根據選擇基因的特點在篩選選擇培養基中加入能抑制非轉化細胞生長的有毒物質（轉化子細胞的篩選當采用某種轉基因方法處理外植體后，通常外植體45如抗生素、除草劑等），選擇基因通常為一種解毒基因，可以解除培養基中有害物質對細胞生長的抑制作用，這樣只有轉化細胞才能生長繁殖；另一種方式是，受體細胞為營養缺陷型細胞，在選擇性培養基中不能生殖，而選擇培養基可以補償這種缺陷，使轉化細胞在選擇性培養基上正常生長。如抗生素、除草劑等），選擇基因通常為一種解毒基因，可以46轉基因植物的鑒定遺傳鑒定表達鑒定表型分析鑒定利用報告基因Northern雜交Western雜交

直接鑒定DNA分子是否整合到基因組上。1）擴增目的片段；2）雜交信號鑒定。（Southern雜交）轉基因植物的鑒定遺傳鑒定利用報告基因直接鑒定DN47鑒定步驟：篩選鑒定（利用質粒上的選擇標記）報告基因鑒定（利用質粒上的報告基因）遺傳鑒定生長試驗

DNA鑒定-southernRNA鑒定-northern蛋白質鑒定-western鑒定步驟：DNA鑒定-southern48一、植物基因工程中的選擇基因植物基因工程中的基因主要是一類編碼可使抗生素或除草劑失活的蛋白酶基因。最常用的有新霉素抗性基因（neor）、慶大霉素抗性基因（gentr）、潮霉素磷酸轉移酶（HTP）基因（hpt）,以及膦絲菌素乙酰轉移酶基因（bar）等。一、植物基因工程中的選擇基因植物基因工程中的基因主要是一類編491、新霉素抗性基因（neor）新霉素抗性基因是從大腸桿菌轉座子Tn5中分離的，其對應失活的選擇試劑為卡那霉素、新霉素和G418?？敲顾?、新霉素可通過與核糖體小亞基結合抑制蛋白質的合成，G418可通過抑制80S核糖體的功能而阻斷真核細胞中的蛋白質合成。新霉素抗性基因可使選擇試劑磷酸化而失效。1、新霉素抗性基因（neor）502.慶大霉素抗性基因（gentr）該基因編碼一種乙酰轉移酶，屬抗生素標記基因，它通過對慶大霉素的乙?；蛊涫Щ?。

該選擇系統目前也有一定的應用，例如矮牛、煙草和番茄。2.慶大霉素抗性基因（gentr）該基因編碼一種乙酰轉移酶，513.潮霉素磷酸轉移酶（HTP）基因（hpt）潮霉素是一種很強的細胞抑制劑，對許多植物都有很強的毒性。潮霉素林酸轉移酶可通過對潮霉素磷酸化而使其失活。4.膦絲菌素乙酰轉移酶基因（bar）該基因是從吸水鏈霉菌中克隆的一種基因，其對應的選擇試劑為膦絲菌素（basta）,膦絲菌素可抑制谷氨酰胺合成酶的活性，從而導致非轉化細胞發生氨的致死性累積。3.潮霉素磷酸轉移酶（HTP）基因（hpt）52二、報告基因報告基因是指其編碼產物能夠被快速測定、常用于判斷外源基因是夠成功地導入體細胞，是否啟動表達的一類特殊用途的基因。它應用不依賴于外界選擇壓力的存在，這一點也是它與選擇基因的區別之處。二、報告基因報告基因是指其編碼產物能夠被快速測定、常用于判斷53理想報告基因的基本要求：1、受體細胞不粗在相應的內源等位基因的活性。2、它的產物是唯一的，且不會損害受體細胞。3、具有快速、廉價、靈敏、定量和可重復性的檢測特性。理想報告基因的基本要求：54目前最常用的報告基因有：?-葡萄糖苷酸酶基因（gus）氯霉素乙酰轉移酶基因3.熒光素酶基因目前最常用的報告基因有：55

?-葡萄糖苷酸酶基因（gus）gus基因編碼?-葡萄糖苷酸酶,存在于某些細菌體內，該酶是一種水解酶，能催化許多?-葡萄糖苷酸類物質的水解。絕大多數的植物細胞內不存在內源的GUS活性，許多細菌及真菌也缺乏內源GUS活性，因而gus基因被廣泛應用作轉基因植物、細菌和真菌的報告基因，尤其是在研究外源基因瞬時表達的轉化實驗中，gus基因應用最多。?-葡萄糖苷酸酶基因（gus）gus基因編碼?-葡萄糖56氯霉素乙酰轉移酶基因該基因來自大腸桿菌轉座子Tn9，它能夠催化乙?；鶊F從乙酰輔酶A轉移到氯霉素分子上，導致氯霉素分子發生乙酰化作用，從而使其失去活性。真核細胞中部含有氯霉素乙酰轉移酶基因，無該酶的內源活性，因而該基因可作為真核細胞轉化的選擇基因及報告基因。氯霉素乙酰轉移酶基因該基因來自大腸桿菌轉座子Tn9，它能夠催573.熒光素酶基因該基因有很多種，它可以催化熒光素發出熒光。熒光素是熒光素酶催化的底物總成，不同熒光素的化學結構有一定差異甚至完全不同。熒光素酶基因的活性檢測非常簡單，直接將被檢的材料進入加有熒光素和ATP的緩沖液中，置于暗室用肉眼直接觀察熒光，或覆蓋X-光膠片曝光，也也用熒光光度計定量檢測.3.熒光素酶基因該基因有很多種，它可以催化熒光素發出熒光。熒58轉化體的鑒定和證實的必要性為了驗證外源基因整合到染色體.我們采用PCR技術.Southern雜交技術.為了驗證外源基因是否表達.我們采用RT-PCR技術.Northern雜交技術.Western雜交技術.轉化體的鑒定和證實的必要性為了驗證外源基因整合到59PCR檢驗外源基因的整和在轉基因個體的檢測中,通過設計外源基因兩端的特異引物,采用PCR基因可以使外源基因得到大量擴增,然后通過瓊脂糖凝膠電泳檢測特意擴增帶的有無,從而判斷外源基因是否整合到受體植物的基因組.優點:由于對模板DNA的要求少,適合與轉基因體的早期檢測.缺點:容易受到外界因素的干擾.PCR檢驗外源基因的整和在轉基因個體的檢測中,通過設計外60Southern雜交檢測外源基因的整合原理:來源不同但具有互補序列的兩條多核苷酸鏈通過Waston-Crick堿基配對原則形成穩定的結構.其中一條被標記成為探針,探針與互補的核苷酸序列雜交,通過放射自顯影技術可以被檢測出來.雜交方式:Southern斑點雜交Southern印記雜交(最常用)Southern原位雜交Southern雜交檢測外源基因的整合原理:來源不同但具有互61R-T雜交檢測外源基因的整合適用范圍:外源基因在受體細胞是否轉錄的初步檢測.原理:以轉基因個體總RNA或mRNA為模板進行反轉錄,然后PCR擴增,如果可以獲得特意的cRNA擴增條帶,則表明外源基因實現了轉錄.優點:簡單快速對mRNA抽提的數量和質量都要求不高.R-T雜交檢測外源基因的整合適用范圍:外源基因在受體細胞是否62Northern雜交檢測外源基因的表達與Southern的不同是:固體膜上轉移固定的是總RNA或mRNA.探針與膜上RNA形成RNA-DNA雜交雙鏈.通過放射自顯影的強度可以判斷外源基因的表達水平.分類:斑點雜交(假陽性率高.不常用)印跡雜交(比較常用)Northern雜交檢測外源基因的表達與Southern的63Western雜交檢測外源基因表達的產物適用范圍:檢測外源基因在蛋白質水平上的表達.原理:從轉基因材料中提取總蛋白或者目的蛋白,經SDS聚丙稀酰胺凝膠電泳把蛋白質按分子大小分離,在轉移到固體膜上,然后加入特異抗體.膜上的目的蛋白與一抗結合,再加入帶標記的二抗,最后通過二抗上的標記物的性質進行檢測.Western雜交檢測外源基因表達的產物適用范圍:檢測外源基64植物遺傳轉化流程適宜外植體的選擇及再生體系的建立抗生素篩選壓的確定及農桿菌菌株的選擇遺傳轉化操作

載體介導的轉化方法DNA直接導入法種質系統法選擇培養轉基因植株鑒定獲得再生植株轉化質粒的構建轉基因植株的繁殖與應用利用報告基因Southern雜交Northern雜交Western雜交植物遺傳轉化流程適宜外植體的選擇及再生體系的建立抗生素篩選壓65植物基因工程研究的應用一抗性基因工程二植物品質改良基因工程三植物雜種優勢的利用四植物代謝工程植物基因工程研究的應用一抗性基因工程66一抗性基因工程研究最早、技術最為成熟、應用規模最大的植物轉基因技術1.抗蟲基因工程2.抗除草劑基因工程3.抗病基因工程4.抗逆基因工程一抗性基因工程67二植物代謝工程植物代謝工程的研究發展方向為正在開展的第二代植物基因工程。其中心是植物代謝工程.重點在于改良植物品質,增加營養,提高食物的醫療保健功能,或用做工業原料,增加農副產品的附加值.二植物代謝工程植物代謝工程的研究發展方向為正在開68三植物品質改良基因工程1蛋白質、碳水化合物和脂肪品質改良改良途徑:⑴將編碼廣泛氨基酸組成或高含硫氨基酸的種子儲藏蛋白基因導入植物;⑵將某些蛋白質亞基基因導入植物;⑶將與淀粉合成有關的基因導入植物;⑷將與脂類合成有關的基因導入植物.2果品的成熟品質改良果品的貨架存放期直接影響商業價值,人們可以通過這個技術來改變果品成熟后的品質.3觀賞園藝植物的品質改良三植物品質改良基因工程69

四植物雜種優勢的利用關鍵:選育穩定遺傳的雄性不育系及其保持系和恢復系傳統育種:在自然群體中鑒定.基因工程方法:采用特異性啟動子與RNA酶基因構建嵌合基因.四植物雜種優勢的利用70五、基因工程的安全性（一）安全問題的考慮工程菌株的處理轉基因植物的釋放轉基因產品的安全五、基因工程的安全性（一）安全問題的考慮711.轉基因作物本身成為雜草；2.轉基因作物使其親緣野生種成為雜草或超級雜草；3.轉基因作物可能產生新的病毒或疾??；4.轉基因作物對非目標生物的危險；5.轉基因作物作為外來種對新生境的入侵，使生物多樣性受到威脅；6.轉基因作物對生態系統及生態過程的影響；7.其它一些不可預計的風險。（二）轉基因植物的風險1.轉基因作物本身成為雜草；（二）轉基因植物的風險72（三）生物安全的管理法國為對遺傳修飾生物體(GMO)的評價和立法成立了兩個專門委員會。第一個是遺傳工程委員會，成立于1975年，任務集中于實驗室的重組DNA的研究；1986年又成立了生物分子工程委員會，它的任務是評價遺傳修飾生物體的大田試驗、釋放以及商品化過程的安全問題。（三）生物安全的管理法國為對遺傳修飾生物體(GMO)的評價和73進入90年代特別是1992年聯合國環境與發展大會的召開，更加促進了國際上對生物安全立法工作的重視，特別是大會由許多國家簽署的兩個綱領性文件《21世紀議程》和《生物多樣性公約》均在有關條款中提到了生物技術安全問題。

進入90年代特別是1992年聯合國環境與發展大會的召開，更加741993年，在原國家科學技術委員會領導下成立了國家生物遺傳工程安全委員會，由來自衛生部、農業部、輕工業部的專家組成，負責醫藥、農業和輕工業部門的生物安全。

目前，在中國負責生物安全的部門有國家環?？偩帧⒖萍疾俊⑥r業部、衛生部、國家醫藥管理局、中國科學院和教育部等。

1993年，在原國家科學技術委員會領導下成立了國家生物遺傳工751996年7月10日農業部頒布的《農業生物基因工程安全管理實施辦法》是一部較完善、較好的“實施辦法”。1996年7月10日農業部頒布的《農業生物基因工程安全管理實76農業轉基因生物安全管理條例中華人民共和國國務院令第304號《農業轉基因生物安全管理條例》已經2001年5月9日國務院第38次常務會議通過，現予公布，自公布之日起施行。

總理朱镕基

2001年5月23日農業轉基因生物安全管理條例77植物基因工程育種植物基因工程育種78抗蟲轉基因植物抗蟲轉基因植物79抗病轉基因植物抗病轉基因植物80其他抗逆轉基因植物其他抗逆轉基因植物81

玉米是主要糧食之一，又可以提煉油脂，也可以用作食品和工業的原料以及作飼料，渾身是寶。人們稱它是含金的植物。如今培育出轉基因玉米，品質更好，產量更高。轉基因玉米

玉米是主要糧食之一，又可以提煉油脂，也可以用作食品82利用轉基因改良植物的品質利用轉基因改良植物的品質83轉基因牽牛花

我國科學工作者，用轉基因技術，可以轉變矮牽牛花的花色，使矮牽?；ǖ幕ㄉ迂S富多彩。轉基因牽?；?/p>

我國科學工作者，用轉基因技術，可以轉變矮牽牛84植物基因工程育種85世界上第一種基因移植作物是一種含有抗生素藥類抗體的煙草，1983年得以培植出來。世界上第一種基因移植作物是一種含有抗生素藥類抗體的煙草，1986轉基因番茄

1994年，美國政府批準了他們研制成功抗干旱、早熟、保鮮的轉基因番茄商品化之后，我國也相繼成功培育出優良品種的轉基因番茄，以滿足人們的需求。

轉基因番茄

87轉基因甜椒

甜椒在栽培的過程中，容易受病毒的感染。我國科學工作者，采用轉基因技術，培育出抗病毒的甜椒。轉基因甜椒甜椒在栽培的過程中，容易受病毒的感染。我88轉基因油菜

油菜是人們食用油的主要來源之一。一般油菜籽的含油量約為40％左右。通過轉基因技術，培育出來的油菜籽，可以大大地提高它的出油率。而且油的純度質量更好。轉基因油菜89轉基因小麥

從植物體中分離出合成賴氨酸的基因，把這基因轉入小麥植株中，培育出轉基因小麥。用這種轉基因小麥制造出來的面粉，更適合用來烤面包，而且面粉中賴氨酸含量高，這種面包的營養價值高。

轉基因小麥90植物基因工程發展現狀植物基因工程發展現狀91植物基因工程的概念植物基因工程是以植物為受體的一種基因操作，即以分子生物學為理論基礎，采用基因克隆、遺傳轉化（根癌農桿菌Ti質粒介導法、基因槍法、原生質體介導法等），以及細胞、組織培養技術將外源基因轉移并整合到受體植物的基因組中，并使其在后代植株中得以正確表達和穩定遺傳，從而使受體獲得新性狀的技術體系。植物基因工程的概念植物基因工程是以植物為受體的一種基因操作，92轉基因植物的應用前景和理論意義通過將目的基因導入農作物、園藝、能源或其他經濟植物中，改變它們的遺傳特性，使植物免受病蟲的危害，或獲得抗除草劑的特性，或改變種子種淀粉、蛋白質的含量和組成、或改變花的形狀和顏色，或改變植物的育性和不親合性以及改變植物的抗逆性等。轉基因植物可作為一種生物反應器，生產藥用蛋白和植物次生代謝產物，或生產某些有機化合物。轉基因植物為人們研究某一基因功能及其再生長發育中的作用提供了強有力的工具。轉基因植物的應用前景和理論意義通過將目的基因導入農作物、園藝93國際轉基因作物發展現狀在1996年2004年間，全球轉基因植物的生產和利用超出了當初預料，基因作物主治面積增長了近48倍，從1996年的170萬公頃增加到2004年的8100萬公頃。再2004年全球轉基因作物種植面積仍有66%在工業化國家，但發展中國家轉基因作物的種植面積已逐年增加。國際轉基因作物發展現狀在1996年2004年間，全球轉基因植94國內轉基因作物發展現狀在某些領域達到了國際先進水平。2004年全國轉基因作物種植面積為370萬公頃，成為繼美國、阿根廷、加拿大、巴西之后的轉基因種植第五大國。國內轉基因作物發展現狀在某些領域達到了國際先進水平。200495迄今為迄今為止世界上共批準了12種作物、6大類性狀的48個轉基因品種進行商業化生產，其中包括水稻、玉米、馬鈴薯、小麥、黑麥、紅薯、大豆、豌豆、棉花、向日葵、油菜、亞麻、甜菜、甘草、卷心菜、番茄、生菜、胡蘿卜、黃瓜、蘆筍、苜蓿、草莓、木瓜、獼猴止世界上共批準了12種作物、6大類性狀的48個轉基因品種進行商業化生產，其中包括水稻、玉米、馬鈴薯、小麥、黑麥、紅薯、大豆、豌豆、棉花、向日葵、油菜、亞麻、甜菜、甘草、卷心菜、番茄、生菜、胡蘿卜、黃瓜、蘆筍、苜蓿、草莓、木瓜、獼猴迄今為止世界上共批準了12種作物、6大類性狀的48個轉基因品種進行商業化生產，其中包括水稻、玉米、馬鈴薯、小麥、黑麥、紅薯、大豆、豌豆、棉花、向日葵、油菜、亞麻、甜菜、甘草、卷心菜、番茄、生菜、胡蘿卜、黃瓜、蘆筍、苜蓿、草莓、木瓜、獼猴桃、越橘、茄子、梨、蘋果、葡萄等。迄今為迄今為止世界上共批準了12種作物、6大類性狀的48個96植物基因工程育種97植物基因工程所用目的基因1.抗植物蟲害基因2.抗植物病毒基因3.抗植物真菌病害基因4.抗植物細菌病害基因5.抗非生物脅迫基因6.提高作物產量、改良作物品質的基因7.改良植物其他性狀和雄性不育的基因8.植物醫藥基因工程植物基因工程所用目的基因1.抗植物蟲害基因98目的基因的分離與克隆方法1.基因芯片技術分離目的2.功能蛋白組技術分離目的基因3.定位克隆4.減法雜交5.mRNA差異顯示技術6.利用PCR法獲得基因，包括RT-PCR,錨定PCR,RACE等。7.人工合成短序列的目的基因目的基因的分離與克隆方法1.基因芯片技術分離目的99目的基因表達載體的構建目的基因表達載體的構建100基因工程的載體系統1、質粒載體2、噬菌體載體3、病毒載體基因工程的載體系統1、質粒載體101目的基因的轉化方法

■原生質體介導法

■基因槍法

■根癌農桿菌介導法

目的基因的轉化方法102一原生質體介導法概念：以原生質體為受體，借助于特定的化學或物理手段將外源ＤＮＡ直接導入植物細胞的方法。主要方法:1)PEG介導的基因轉化2)脂質體（liposome)介導的基因轉化3)電激法4)激光導入法5)顯微注射法一原生質體介導法概念：以原生質體為受體，借助于特1031PEG介導的基因轉化原理：利用化學試劑，如聚乙二醇（PEG）聚烯醇(細胞促融劑)等，誘導原生質體攝取外源DNA分子，進入原生質體的外源DNA分子就有可能通過某種機制整合到基因組中，完成遺傳轉化過程。

案例：轉基因煙草1PEG介導的基因轉化原理：利用化學試劑，如聚乙二1042脂質體介導基因轉化原理：利用脂類化學物質包裹外源DNA成球體,通過植物原生質體的吞噬或融合作用把包含外源DNA的脂質體轉入受體細胞。特點：轉化率高;操作繁瑣;技術性高。

2脂質體介導基因轉化原理：利用脂類化學物質包裹外源D1053電激法介導基因轉化

原理：利用高壓電脈沖作用，在原生質體膜上“電激穿孔“，形成可逆的瞬間通道,從而促進外源DNA進入原生質體。特點：轉化率高；操作簡便；容易造成原生質體損傷。3電激法介導基因轉化106４顯微注射介導的基因轉化

原理：利用顯微注射儀將外源DNA直接注入受體的細胞質或細胞核，從而實現外源基因的轉移。優點：方法簡單、轉化率高；純物理方法，適用于各種植物和材料，無局限性；對受體細胞無毒害，有利于轉化細胞生長發育；培養過程無需特殊選擇系統。

４顯微注射介導的基因轉化

原理：利用顯微注射儀將外源DNA直107５激光微束介導的基因轉化原理：將激光引入光學顯微鏡聚焦成微米級的微束照射培養細胞，在細胞膜上形成能自我愈合的小孔，使加入細胞培養基里的外源DNA流入細胞，實現基因的轉移。優點：操作簡便；工作效率高；無宿主限制，適應于各種動植物；對受體細胞生命活動影響?。皇荏w的類型廣泛；用于細胞器的基因轉化．５激光微束介導的基因轉化原理：將激光引入光學顯微鏡聚焦成微米1086.花粉管導入法6.花粉管導入法109基因槍法（微彈轟擊法）工作原理：將外源DNA包被在微小的金?；蜴u粒表面，然后在高壓的作用下將微粒高速射入受體細胞或組織，微粒上的外源DNA進入細胞后，整合到植物染色體上并得到表達，從而實現外源基因的轉化。動力類型：火藥爆炸力；高壓氣體；高壓放電．

基因槍法（微彈轟擊法）工作原理：將外源DNA包被在微小的金粒110操作步驟（1）制備DNA微彈；

（2）準備靶外植體材料；

（3）DNA微彈轟擊；

（4）培養轟擊后的外植體．操作步驟（1）制備DNA微彈；111轉化率影響因素 金屬微粒金粉顆粒較鎢粒性質優良,但是價格昂貴.DNA沉淀輔助劑這些化合物對DNA在微粒上的黏附有重要作用,但對植物受體細胞也產生一定的傷害.DNA純度及濃度微彈速度植物材料內在因素轉化率影響因素 金屬微粒112根癌桿菌介導法根癌農桿菌廣泛親染雙子葉植物和裸子植物。根據根癌農桿菌誘導植物形成的根瘤中冠癭堿的不同可將根癌農桿菌分為章魚堿型、胭脂堿型和農桿堿型3種類型。在根癌農桿菌內有一個大的致瘤質粒，簡稱Ti質粒。根癌桿菌介導法根癌農桿菌廣泛親染雙子葉植物和裸子植物。根據根1131Ti質粒的改造策略Ti質粒是植物基因工程的一種天然載體，但野生型Ti質粒直接作為植物基因工程載體存在著學多障礙：（1）質粒過大，造作困難（2）大型的Ti質粒有多個酶切位點（3）植物激素類的影響（4）Ti質粒中存在不起作用的序列（5）Ti質粒的局限性1Ti質粒的改造策略114為了使Ti質粒變成操作簡便且有效的外源基因轉移載體,必須對野生型的Ti質粒進行改造.植物轉基因有一元載體系統和二元載體系統,所以采取不同的改造策略.二元載體較一元載體的優點:構建比較方便;二元載體不會帶入大量的無用的多余的DNA序列.因為一元載體的T-DNA區中含中間載體,他們會隨同外源基因一起被轉入植物細胞中.為了使Ti質粒變成操作簡便且有效的外源基因轉移載體,必須對野1152根癌農桿菌Ti質粒介導的基因轉化的分子機理6個步驟：1）農桿菌對受體的影響（2）農桿菌附著到植物受體細胞（3）誘導啟動毒性區基因表達（4）類似接合孔復合體的合成和裝配（5）T-DNA的加工和轉運（6）T-DNA的整合2根癌農桿菌Ti質粒介導的基因轉化的分子機理1163。T-DNA轉移的影響因素（1）農桿菌菌株（2）農桿菌菌株高侵染活力的生長時期（3）基因活化的誘導物（4）外植體的類型和生理狀態（5）外植體的預培養（6）外植體的接種及共培養3。T-DNA轉移的影響因素117基因槍法與根癌農桿菌介導發的比較

(1)基因槍法——多拷貝整合概率高，外源基因默表達。農桿菌介導——低拷貝整合（多為單拷貝整合）轉化效率較高。(2）基因槍法——純物理轉化，不存在物種的限制。農桿菌介導——存在宿主范圍的局限性。

（3）基因槍法適于以細胞器為轉化目標的轉基因研究?；驑尫ㄅc根癌農桿菌介導發的比較118轉基因操作的受體系統1、高頻再生體系的建立愈傷組織再生系統直接分化再生系統原生質體再生系統胚狀體再生系統生殖細胞再生系統轉基因操作的受體系統1、高頻再生體系的建立1192、抗生素敏感實驗抑制細菌生長殺死非轉化細胞3、農桿菌敏感實驗2、抗生素敏感實驗120轉化細胞的培養和轉基因植株的再生

恢復生長篩選培養植株再生轉化細胞的培養和轉基因植株的再生恢復生長121轉化子細胞的篩選當采用某種轉基因方法處理外植體后，通常外植體中僅僅只有幾個少數細胞獲得轉化，只有采取有效的轉化方法，才能提高準確地選擇到轉化細胞。一般情況下，轉化載體上除了帶有目的基因外，大多還攜帶選擇基因，以供轉化細胞篩選使用。轉化篩選細胞的方法主要有兩種：一是根據選擇基因的特點在篩選選擇培養基中加入能抑制非轉化細胞生長的有毒物質（轉化子細胞的篩選當采用某種轉基因方法處理外植體后，通常外植體122如抗生素、除草劑等），選擇基因通常為一種解毒基因，可以解除培養基中有害物質對細胞生長的抑制作用，這樣只有轉化細胞才能生長繁殖；另一種方式是，受體細胞為營養缺陷型細胞，在選擇性培養基中不能生殖，而選擇培養基可以補償這種缺陷，使轉化細胞在選擇性培養基上正常生長。如抗生素、除草劑等），選擇基因通常為一種解毒基因，可以123轉基因植物的鑒定遺傳鑒定表達鑒定表型分析鑒定利用報告基因Northern雜交Western雜交

直接鑒定DNA分子是否整合到基因組上。1）擴增目的片段；2）雜交信號鑒定。（Southern雜交）轉基因植物的鑒定遺傳鑒定利用報告基因直接鑒定DN124鑒定步驟：篩選鑒定（利用質粒上的選擇標記）報告基因鑒定（利用質粒上的報告基因）遺傳鑒定生長試驗

DNA鑒定-southernRNA鑒定-northern蛋白質鑒定-western鑒定步驟：DNA鑒定-southern125一、植物基因工程中的選擇基因植物基因工程中的基因主要是一類編碼可使抗生素或除草劑失活的蛋白酶基因。最常用的有新霉素抗性基因（neor）、慶大霉素抗性基因（gentr）、潮霉素磷酸轉移酶（HTP）基因（hpt）,以及膦絲菌素乙酰轉移酶基因（bar）等。一、植物基因工程中的選擇基因植物基因工程中的基因主要是一類編1261、新霉素抗性基因（neor）新霉素抗性基因是從大腸桿菌轉座子Tn5中分離的，其對應失活的選擇試劑為卡那霉素、新霉素和G418?？敲顾?、新霉素可通過與核糖體小亞基結合抑制蛋白質的合成，G418可通過抑制80S核糖體的功能而阻斷真核細胞中的蛋白質合成。新霉素抗性基因可使選擇試劑磷酸化而失效。1、新霉素抗性基因（neor）1272.慶大霉素抗性基因（gentr）該基因編碼一種乙酰轉移酶，屬抗生素標記基因，它通過對慶大霉素的乙?；蛊涫Щ?。

該選擇系統目前也有一定的應用，例如矮牛、煙草和番茄。2.慶大霉素抗性基因（gentr）該基因編碼一種乙酰轉移酶，1283.潮霉素磷酸轉移酶（HTP）基因（hpt）潮霉素是一種很強的細胞抑制劑，對許多植物都有很強的毒性。潮霉素林酸轉移酶可通過對潮霉素磷酸化而使其失活。4.膦絲菌素乙酰轉移酶基因（bar）該基因是從吸水鏈霉菌中克隆的一種基因，其對應的選擇試劑為膦絲菌素（basta）,膦絲菌素可抑制谷氨酰胺合成酶的活性，從而導致非轉化細胞發生氨的致死性累積。3.潮霉素磷酸轉移酶（HTP）基因（hpt）129二、報告基因報告基因是指其編碼產物能夠被快速測定、常用于判斷外源基因是夠成功地導入體細胞，是否啟動表達的一類特殊用途的基因。它應用不依賴于外界選擇壓力的存在，這一點也是它與選擇基因的區別之處。二、報告基因報告基因是指其編碼產物能夠被快速測定、常用于判斷130理想報告基因的基本要求：1、受體細胞不粗在相應的內源等位基因的活性。2、它的產物是唯一的，且不會損害受體細胞。3、具有快速、廉價、靈敏、定量和可重復性的檢測特性。理想報告基因的基本要求：131目前最常用的報告基因有：?-葡萄糖苷酸酶基因（gus）氯霉素乙酰轉移酶基因3.熒光素酶基因目前最常用的報告基因有：132

?-葡萄糖苷酸酶基因（gus）gus基因編碼?-葡萄糖苷酸酶,存在于某些細菌體內，該酶是一種水解酶，能催化許多?-葡萄糖苷酸類物質的水解。絕大多數的植物細胞內不存在內源的GUS活性，許多細菌及真菌也缺乏內源GUS活性，因而gus基因被廣泛應用作轉基因植物、細菌和真菌的報告基因，尤其是在研究外源基因瞬時表達的轉化實驗中，gus基因應用最多。?-葡萄糖苷酸酶基因（gus）gus基因編碼?-葡萄糖133氯霉素乙酰轉移酶基因該基因來自大腸桿菌轉座子Tn9，它能夠催化乙?；鶊F從乙酰輔酶A轉移到氯霉素分子上，導致氯霉素分子發生乙酰化作用，從而使其失去活性。真核細胞中部含有氯霉素乙酰轉移酶基因，無該酶的內源活性，因而該基因可作為真核細胞轉化的選擇基因及報告基因。氯霉素乙酰轉移酶基因該基因來自大腸桿菌轉座子Tn9，它能夠催1343.熒光素酶基因該基因有很多種，它可以催化熒光素發出熒光。熒光素是熒光素酶催化的底物總成，不同熒光素的化學結構有一定差異甚至完全不同。熒光素酶基因的活性檢測非常簡單，直接將被檢的材料進入加有熒光素和ATP的緩沖液中，置于暗室用肉眼直接觀察熒光，或覆蓋X-光膠片曝光，也也用熒光光度計定量檢測.3.熒光素酶基因該基因有很多種，它可以催化熒光素發出熒光。熒135轉化體的鑒定和證實的必要性為了驗證外源基因整合到染色體.我們采用PCR技術.Southern雜交技術.為了驗證外源基因是否表達.我們采用RT-PCR技術.Northern雜交技術.Western雜交技術.轉化體的鑒定和證實的必要性為了驗證外源基因整合到136PCR檢驗外源基因的整和在轉基因個體的檢測中,通過設計外源基因兩端的特異引物,采用PCR基因可以使外源基因得到大量擴增,然后通過瓊脂糖凝膠電泳檢測特意擴增帶的有無,從而判斷外源基因是否整合到受體植物的基因組.優點:由于對模板DNA的要求少,適合與轉基因體的早期檢測.缺點:容易受到外界因素的干擾.PCR檢驗外源基因的整和在轉基因個體的檢測中,通過設計外137Southern雜交檢測外源基因的整合原理:來源不同但具有互補序列的兩條多核苷酸鏈通過Waston-Crick堿基配對原則形成穩定的結構.其中一條被標記成為探針,探針與互補的核苷酸序列雜交,通過放射自顯影技術可以被檢測出來.雜交方式:Southern斑點雜交Southern印記雜交(最常用)Southern原位雜交Southern雜交檢測外源基因的整合原理:來源不同但具有互138R-T雜交檢測外源基因的整合適用范圍:外源基因在受體細胞是否轉錄的初步檢測.原理:以轉基因個體總RNA或mRNA為模板進行反轉錄,然后PCR擴增,如果可以獲得特意的cRNA擴增條帶,則表明外源基因實現了轉錄.優點:簡單快速對mRNA抽提的數量和質量都要求不高.R-T雜交檢測外源基因的整合適用范圍:外源基因在受體細胞是否139Northern雜交檢測外源基因的表達與Southern的不同是:固體膜上轉移固定的是總RNA或mRNA.探針與膜上RNA形成RNA-DNA雜交雙鏈.通過放射自顯影的強度可以判斷外源