个人介绍
植物基因操纵原理与方法 甘银波
专业大类: 生物学
专业: 植物学

本系列介绍了DNA凝胶电泳的原理和方法、植物DNA的提取和定量、植物DNA纯度的鉴定、PCR技术的原理和方法、限制性内切酶的分类和作用特点。用人工的方法,从不同生物中提取外源基因片段及载体DNA,经过体外切割、拼接和重组,然后采取某种方法,把重组后的带有外源基因的载体DNA引入植物细胞,并使其在植物细胞内进行复制和表达,以达到预期的改变受体植物细胞遗传特性的目的。此种过程即称为植物基因工程。

教师团队

甘银波 教授

单位:浙江大学

部门:农业与生物技术学院

职位:教授

植物基因工程

用人工的方法,从不同生物中提取外源基因片段及载体DNA,经过体外切割、拼接和重组,然后采取某种方法,把重组后的带有外源基因的载体DNA引入植物细胞,并使其在植物细胞内进行复制和表达,以达到预期的改变受体植物细胞遗传特性的目的。此种过程即称为植物基因工程。已知土壤中的根癌农杆菌的Ti质粒和发根农杆菌(A。rhizogenes)的Ri质粒是转移外源基因片段的理想载体DNA。目的基因的Ti质粒或Ri质粒的重组体通过细菌或微粒枪射法,能转移到多数双子叶植物体内,并便受体植物表现出目的基因所控制的遗传特性。利用上述方法,目前已培养出一批具有抗虫、抗病毒或抗除草剂特性的作物“工程株”;但重组体进入水稻、小麦、玉米等单子叶植物还有困难,尚须加紧研究。

植物基因工程的新进展

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;苜蓿、白三叶草等牧草;苹果、核桃、李、木瓜、甜瓜、草莓等瓜果;矮牵牛、菊花、香石竹、伽蓝菜等花卉;以霸占杨树等造林树种。应该说转基因植物研究取得了令人鼓舞的突破性进展。  

但是,以往的工作重点多在容易做的模式植物上,从而使烟草、马铃薯、番茄、矮牵牛、拟南芥菜等植物的分子生物学和转基因技术发展很快。近年内以实用为目标的研究数目大大增加,在国外,主要的种子公司和一些小公司竞相开发重组 D NA技术,用于重要作物的商业应用,将研究机构和大学首创的原理和科技用于开发,导致植物基因工程向重要粮食和豆科作物遗传改良的实用化目标迈进。   

在1988年以前,重要谷类作物和豆科作物的转化十分困难,只是在一种生物技术的新工具--“基因枪”研制成功以后,才使得这些作物的转基因不但成为可能,而且常常可以做到不依赖于品种或基因型。基因枪是用火药爆炸、电容放电或高压气体作为加速的动力,发射直径仅1微米左右的金属颗粒。微粒表面用优选的基因包覆,高速射入植物细胞,并在细胞内表达产生有活性的基因产物,从而达到改良品种的目的。  

最初大豆基因工程的重点放在原生质体和胚性悬浮细胞的再生上,但进展很慢,获得转基因大豆是一个很大的难题。基因枪的出现,使大豆转基因成为现实,实际上目前大豆已成为许多难转化作物的模式作物。在1988至1990年仅两年时,建立了可实用的大豆转化体系,这是目前唯一的不依赖于基因型的大豆转化方法。抗除草剂 B astar和Roundup的基因也已转入大豆,并在过去三年中连续进行了田间试验,预期不久将可商业化,这将是豆科作物基因工程商业化应用的一个里程碑。大豆基因工程今后的目标可包括蛋白质和油脂成分的修饰、抗虫、抗病毒及其他病害抗性等。

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