目的基因专题知识.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,上节知识点回顾,抗植物病毒基因工程中惯用技术路线。,CP,基因抗病毒原理。,病毒卫星,RNA,。,缺点干扰颗粒。,目的基因专题知识,第1页,1.,植物抗真菌病害基因,植物防卫反应：,增强细胞壁结构：,富含羟脯氨酸糖蛋白和富含甘氨酸蛋白；木质素,诱导产生或激活抗菌物质：,硫堇，植物抗毒素，几丁质酶，,PR,蛋白,小麦锈病,梨黑星病,目的基因专题知识,第2页,1.1,几丁质酶基因,几丁质酶抑菌机制,植物病原真菌细胞壁主要成份之一是几丁质，几丁质酶经过破坏菌丝尖端新合成几丁质而抑制病原菌生长。病原真菌细胞壁中几丁质降解不但破坏细胞新物质沉积，使病原体死亡而且产生细胞壁碎片能够刺激寄主植物产生抗病反应。,几丁质酶属于,PR,蛋白，在植物中含量低，受病原菌诱导，没有病原特异性，是由宿主反应类型决定，在进化上相对保守。,目的基因专题知识,第3页,几丁质酶利用策略,直接应用，将酶直接施与农田，以保护植物免受土壤真菌侵染,将几丁质酶基因引入根围细菌，使该工程菌表示分泌几丁质酶,将基因导入植物，使转基因植物表示几丁质酶。,现在已经对许多微生物和植物几丁质酶基因进行了分离，克隆，测序和转化，转基因植株中几丁质酶增加，抗病性增加。,目的基因专题知识,第4页,1.2,植物抗毒素基因,植物抗毒素：,亦称植保素，是植物受侵染后产生一类低分子抗菌化合物，含有种属特异性。,现已判定植保素达,200,各种，以类黄酮与类萜类植保素研究最多。植保素产生速度、累积含量与植物抗病性有着亲密关系。,目的基因专题知识,第5页,1.3,过氧化物酶基因,苯丙烷代谢,是一条和各种生理功效亲密相关代谢路径。该路径产物在植物抗病反应中起着主要作用。,（,预防性抗菌物质、诱导性抗病物质、防御屏障,）,过氧化物酶催化苯基类丙烷醇脱氢聚合最终形成,木质素,，将该酶编码基因和,35s,开启子连接转入烟草，显著提升了,烟草对霜霉病,抗性。,目的基因专题知识,第6页,1.4 SAR,抗病基因,SAR,概念：,系统取得抗病系统，由病原侵染激发，可连续及对随即同种病原体甚至不一样种其它病原体侵染均能表现出系统性抗病性。,水杨酸（,SA,）：,一个信号分子，,SA,介导植物保护反应是因为一组复杂植物保护机制被,SA,激活所致。（,足够,SA,含量,+,有效信号感知和转导路径,）。,过氧化氢酶：,在病原菌与寄主识别反应早期就会积累过氧化氢酶是,SA,结合蛋白，该酶基因过表示能够增加马铃薯抵抗病原菌能力。,目的基因专题知识,第7页,2,.,抗植物细菌病害基因,全世界马铃薯每年因细菌病害减产,25%,，约,40,亿美元。,1845-1860,年,马铃薯晚疫病,造成爱尔兰饥荒。,1970,年,玉米大斑病,再次引发全球惊慌。,目的基因专题知识,第8页,2.1,病原菌本身抗性基因,原理：,将病原菌基因导入植物细胞，使其,过量表示,，或表示,失去原有功效,蛋白，或表示,失去原有时空性，,从而干扰病原菌正常生理代谢，以致寄主植物表现出抗性。,菜豆毒素,是菜豆假单胞菌中主要治病因子，作用机制是抑制,植物鸟氨酸氨甲酰基转移酶,（,OCTase,）,活性。菌体本身存在抗菜豆毒素,OCTase,，将编码该酶基因导入烟草后，取得烟草转基因植株在接种菜豆毒素后不表现系统病症。,目的基因专题知识,第9页,转黄瓜抗青枯病基因甜椒,转黄瓜抗青枯病基因马铃薯,目的基因专题知识,第10页,2.2,溶菌酶基因及其应用,溶菌酶（,lysozyme,）,存在于卵清、唾液等生物分泌液中，催化细菌细胞壁肽聚糖,N-,乙酰氨基葡糖与,N-,乙酰胞壁酸之间,1,，,4-,糖苷键水解酶。所以，该酶含有,抗菌、消炎、抗病毒,等作用。,目的基因专题知识,第11页,3.,抗非生物胁迫基因,胁迫：指对植物生存和生长不利各种环境原因总和。分为,生物胁迫,和,非生物胁迫,。,风、雨、雪、,声、磁、电,化学原因,盐类、离子、气体、除草剂等,辐射,红外光,可见光,紫外光,离子辐射,水,涝 干旱,温度,低温 高温,冷害 冻害,苏铁冻害,目的基因专题知识,第12页,农田杂草丛生,香蕉除草剂药害,农田杂草丛生,玉米除草剂药害,限制除草剂应用主要原因：除草剂药害,3.1,耐除草剂基因,目的基因专题知识,第13页,主要为转基因大豆、玉米、棉花、油菜，,5860,万,hm2,，约占全世界转基因作物,72%,目的基因专题知识,第14页,处理除草剂对农作物伤害路径,（二）育种,1.,杂交育种：,将野草植物除草剂抗性引入栽培品种中；,2.,遗传工程育种：,组培或细胞培养结合理化诱变,基因工程伎俩,（一）应用对农作物伤害小除草剂,耐除草剂基因工程策略：靶蛋白改造；引入酶系统,目的基因专题知识,第15页,3.1.1,靶蛋白抗性基因及其应用,（,1,）抗,EPSPS,抑制剂基因及其应用,EPSPS,：,草甘膦（,glyphosate,）是一个施用于叶片广谱、非选择性有机磷类除草剂。草甘膦特异性地抑制植物和细菌中,5,-,烯醇丙酮酰莽草酸,-3-,磷酸合酶,（,EPSPS,）活性。,EPSPS,是芳香族氨基酸合成路径中一个酶，对植物正常发育起着主要作用。,EPSPS,过量表示,EPSPS,靶蛋白突变,目的基因专题知识,第16页,（,2,）抗,ALS,抑制剂基因及其应用,ALS,：,乙酰乳酸合成酶。磺酰脲类除草剂经过抑制支链,氨基酸合成过程中一个关键酶,ALS,来表现其除草剂作用。植物中,ALS,对磺酰脲类除草剂抑制作用相当敏感。,ALS,靶点突变体在自然界普遍存在，,ALS,基因上许多位点能够产生突变体并赋予抗性。,将拟南芥中抗除草剂基因（,ALS,基因突变基因）导入烟草，转基因烟草对磺酰脲类除草剂敏感性下降了约,1000,倍。,3.1.1,靶蛋白抗性基因及其应用,目的基因专题知识,第17页,有许多不一样酶系统对除草剂有降解作用，这些酶系统存在于作物、杂草和微生物中。,降解抗性可能包括多于一个基因或物质参加，分离对除草剂有降解作用基因较困难。不过降解系统产生对除草剂,抗性专一性强、效率高、负效应小,。,3.1.2,除草剂降解和解毒基因及其应用,目的基因专题知识,第18页,（,1,）乙酰,CoA,转移酶基因及其应用,乙酰,CoA,转移酶含有使除草剂,草丁膦,失活作用。在,CoA,存在情况下，乙酰,CoA,转移酶催化乙酰,CoA,与草丁膦游离氨基酸结合，使,L-,草丁膦转变为乙酰,-L-,草丁膦，从而失去除草剂活性。,从链霉菌中分离到乙酰辅酶,A,转移酶基因（,bar,）转入烟草、马铃薯和番茄中，取得抗,Basta,植株，而且产量不受影响。,3.1.2,除草剂降解和解毒基因及其应用,目的基因专题知识,第19页,（,2,）超氧化物酶歧化酶基因,许多除草剂（百草枯）在植物体内产生活性氧并氧化植物细胞质膜而造成植物死亡。,把高效开启子控制下,SOD,基因导入植物，能够提升植物抗逆性。,3.1.2,除草剂降解和解毒基因及其应用,目的基因专题知识,第20页,降解或解毒策略能够作为修饰或过表示靶蛋白一个有价值替换方法。,解毒酶基因还可能赋予植物对各种除草剂耐性。,抑制植物对除草剂吸收和转运含有很大前景，不过还是一个构想。,目的基因专题知识,第21页,3.2,抗其它非生物胁迫基因,第一类基因编码产物是在植物抗性中直,接起保护作用蛋白质,。,1.,合成渗透调整物质关键酶类，,2.,含有解毒作用酶，,3.,保护生物大分子及膜结构蛋白，,4.,具保护作用蛋白酶，,5.,水通道蛋白。,第二类基因编码产物是在,信号转导和逆激基因表示过程中起调整作用,蛋白质因子。,1.,传递信号和调控基因表示转录因子，,2.,感应和转导胁迫信号蛋白激酶，,3.,与第二信使生成相关酶。,目的基因专题知识,第22页,3.2.1,渗透调整物质合成酶基因,渗透调整物质：,植物在高盐或干旱条件下，为了消除胁迫所造成伤害，维持渗透平衡和体内水分，在细胞中产生和积累一些小分子化合物。,氨基酸衍生物，脯氨酸、甜菜碱；糖类，海藻糖、果聚糖，多醇类。其中海藻糖、甜菜碱是次生代谢产物。,目的基因专题知识,第23页,3.2.2,保护生物大分子及膜结构蛋白质基因,（,1,）抗冻蛋白基因,抗冻蛋白（,antifreeze protein,，,AFP,）：指能降低冰点和降低冰晶生长速度蛋白质。,用鱼类,AFP,处理植物组织细胞，能够降低细胞冰晶生长，降低冰冻温度。,表示黄盖鲽,AFP,基因番茄和烟草转基因植株抗冻性增加。,荧光抗冻蛋白装饰冰晶体,目的基因专题知识,第24页,（,2,）胚胎发生后期富集蛋白基因,3.2.2,保护生物大分子及膜结构蛋白质基因,胚胎发生后期富集蛋白（,late embryo genesis abundant protein,，,LEA,）：,出现在胚发后期，随种子脱水成熟其含量增加，含有高度亲水性，是植物能够在水分亏缺时，保持膜系统及生物大分子免受破坏。,干旱、高盐或低温胁迫下，,lea,基因在各种植物营养器官也被诱导。将大麦,LEA,蛋白基因导入水稻取得转基因植物抗旱性和抗盐性显著提升。,目的基因专题知识,第25页,