第六章-生物技术与农业-PPT课件.ppt

1、1.1.掌握植物细胞工程、基因工程和分子标记掌握植物细胞工程、基因工程和分子标记技术在植物育种中的应用。技术在植物育种中的应用。2.2.掌握动物转基因技术及动物胚胎工程技术掌握动物转基因技术及动物胚胎工程技术的原理及应用。的原理及应用。3.3.了解生物技术在动物生物反应器中的应用、了解生物技术在动物生物反应器中的应用、以及胚胎干细胞技术在养殖业中的应用。以及胚胎干细胞技术在养殖业中的应用。一、一、植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用二、二、植物基因工程的应用植物基因工程的应用三、三、分子标记及其在植物遗传育分子标记及其在植物遗传育种上的应用种上的应用植物细胞工程与植物育种植物细胞工程与植物快速

2、无性繁殖和脱毒 植物细胞工程与种质保存 植物细胞工程与植物次生代谢产物的生产 将植物单细胞培养在附加一定化学物将植物单细胞培养在附加一定化学物质的培养基上，采用生物化学的方法对植质的培养基上，采用生物化学的方法对植物细胞进行诱变，从细胞水平上大量筛选物细胞进行诱变，从细胞水平上大量筛选拟定目标的突变体拟定目标的突变体,然后通过愈伤组织培养然后通过愈伤组织培养和植株再生和植株再生,获得突变材料获得突变材料,进一步培育成品进一步培育成品种或作为育种的原始材料。种或作为育种的原始材料。1.1.改良农作物品质改良农作物品质2.2.抗病突变体筛选抗病突变体筛选3.3.抗盐突变体筛选抗盐突变体筛选4.4.

3、抗逆突变体筛选抗逆突变体筛选5.5.高光效突变体筛选高光效突变体筛选6.6.营养缺陷型突变体筛选营养缺陷型突变体筛选 培养组织和细胞生长周期短，培养组织和细胞生长周期短，可以在短时间内生产大量试管苗；可以在短时间内生产大量试管苗； 实验材料易于获得，它不受实验材料易于获得，它不受季节、地区的限制，可随需要而季节、地区的限制，可随需要而大量获得材料。大量获得材料。所选植株所选植株取带芽茎段取带芽茎段材料消毒材料消毒剪取单芽茎段剪取单芽茎段无菌试管苗无菌试管苗剪取单芽转接试管苗原种试管苗原种转接转接试管苗试管苗转接转接试管苗试管苗光培锻炼光培锻炼沙培锻炼沙培锻炼营养钵营养钵苗圃苗圃一年生商品苗一年

4、生商品苗商品试管苗商品试管苗移出移出 动物动物植物植物血清反应血清反应病毒感染病毒感染人工注射人工注射异体蛋白异体蛋白（抗原）（抗原）动物动物免疫球蛋白免疫球蛋白（抗体）（抗体）带该种病毒带该种病毒（抗原）（抗原） 植物汁液植物汁液对照血清对照血清抗血清抗血清叶绿体发生典型凝集现象叶绿体发生典型凝集现象预培养预培养冷处理冷处理降温冷冻及降温冷冻及超低温保存超低温保存解冻解冻再培养再培养(一一)利用植物细胞培养生产次生代谢产物利用植物细胞培养生产次生代谢产物的意义的意义(二二)利用植物组织细胞培养技术生产次生利用植物组织细胞培养技术生产次生代谢产物的方法代谢产物的方法 TMV外壳蛋白介导的抗性外

5、壳蛋白介导的抗性 利用植利用植物病毒外壳蛋白基因，培育抗病毒物病毒外壳蛋白基因，培育抗病毒的转基因植物。的转基因植物。病毒复制酶介导的抗病毒作用病毒复制酶介导的抗病毒作用 卫星卫星RNA介导的抗病毒作用介导的抗病毒作用(五五)改进农产品的品质改进农产品的品质(一一)遗传标记的概念遗传标记的概念(二二)分子标记的种类、基本原理与特点分子标记的种类、基本原理与特点(三三)分子标记在植物遗传育种研究上的分子标记在植物遗传育种研究上的应用应用 分子标记辅助选择（分子标记辅助选择（Molecular Marker Assisted Slection）：）：即是依据与目标基因紧密连锁的分子标即是依据与目标

6、基因紧密连锁的分子标记来对目标性状进行间接选择。记来对目标性状进行间接选择。 分子标记辅助选择的优点：分子标记辅助选择的优点：（1）对目标性状的选择不受基因表达和环境因素的）对目标性状的选择不受基因表达和环境因素的影响；影响；（2）可在早代和植株生长的任何阶段进行，大大缩）可在早代和植株生长的任何阶段进行，大大缩短育种年限；短育种年限；（3）在分离世代能够快速地鉴定植株的基因型，不）在分离世代能够快速地鉴定植株的基因型，不受基因显隐性的影响；受基因显隐性的影响；（4）可以打破目标基因与不利基因的连锁。）可以打破目标基因与不利基因的连锁。 通过检测远缘杂种或体细胞杂种中特通过检测远缘杂种或体细胞

7、杂种中特异性分子标记的有无，可以鉴定杂种的真异性分子标记的有无，可以鉴定杂种的真实性。实性。 通过建立品种（组合）的通过建立品种（组合）的DNA指纹图指纹图谱档案，用来鉴定品种（组合）纯度，为谱档案，用来鉴定品种（组合）纯度，为种子质量提供可靠资料，或用来保护品种种子质量提供可靠资料，或用来保护品种（组合）专利。（组合）专利。 一、一、动物转基因技术动物转基因技术三、三、胚胎工程胚胎工程四、动物四、动物生物反应器生物反应器 动物转基因技术是在基因工程、细胞工动物转基因技术是在基因工程、细胞工程和胚胎工程的基础上发展起来的。程和胚胎工程的基础上发展起来的。 转基因技术利用基因重组，打破动物的转基

8、因技术利用基因重组，打破动物的种间隔离，实现动物种间遗传物质的交换，种间隔离，实现动物种间遗传物质的交换，为动物性状的改良或新性状的获得提供了新为动物性状的改良或新性状的获得提供了新的方法。的方法。 l显微注射法显微注射法l病毒载体法病毒载体法l脂质体介导法脂质体介导法l精子介导法精子介导法l胚胎干细胞法胚胎干细胞法 用脂质体作为人工膜包裹用脂质体作为人工膜包裹DNA，以以此作载体将外源此作载体将外源DNA导入细胞导入细胞。 成熟的精子与外源成熟的精子与外源DNA共共育，精子有能力携带外源育，精子有能力携带外源DNA进入卵里，并使外源进入卵里，并使外源DNA整合整合到染色体。到染色体。 胚胎干

9、细胞是从早期胚胎的胚胎干细胞是从早期胚胎的内细胞团经体外培养建立起来的内细胞团经体外培养建立起来的多潜能细胞系。多潜能细胞系。 可作为基因载体导入早期受可作为基因载体导入早期受体细胞，整合到胚胎中参与发育，体细胞，整合到胚胎中参与发育，形成转基因的嵌合动物。形成转基因的嵌合动物。1. 转基因鱼：转基因金鱼、鲫鱼、鲤转基因鱼：转基因金鱼、鲫鱼、鲤鱼、泥鳅、鳟鱼、大马哈鱼、鲶鱼、鱼、泥鳅、鳟鱼、大马哈鱼、鲶鱼、罗非鱼等。罗非鱼等。2. 转基因家禽：转基因鸡转基因家禽：转基因鸡3. 转基因家畜：转基因猪、牛、羊、转基因家畜：转基因猪、牛、羊、兔等兔等1.1.构建分子遗传图谱和基因定位构建分子遗传图谱

10、和基因定位2.2.基因的监测、分离和克隆基因的监测、分离和克隆3.3.亲缘关系的分析亲缘关系的分析4. DNA标记辅助选种标记辅助选种5.5.性别诊断与控制性别诊断与控制6.6.突变分析突变分析（一）人工授精与精液的冷冻（一）人工授精与精液的冷冻保存技术保存技术（二）胚胎移植（二）胚胎移植 将一头良种母畜配种后的早期胚胎取出，移植到另一头同种的生理状态相同的母畜体内，使之继续发育成为新个体，又称受精卵移植。（三）体外胚胎生产（三）体外胚胎生产 将原来在输卵管进行的精卵结合生成胚将原来在输卵管进行的精卵结合生成胚胎的过程人为地改在体外进行。胎的过程人为地改在体外进行。意义：意义： 提供大量胚胎进

11、行商业性胚胎移植；提供大量胚胎进行商业性胚胎移植；为克隆胚胎提供核受体并进行胚胎切割前的为克隆胚胎提供核受体并进行胚胎切割前的体外早期培养以降低成本；为某些研究提供体外早期培养以降低成本；为某些研究提供大量知道准确发育时期的胚胎。大量知道准确发育时期的胚胎。过程：卵细胞体外成熟过程：卵细胞体外成熟 体外受精体外受精 胚胎培养胚胎培养（四）胚胎克隆（四）胚胎克隆胚胎分割：把二细胞至囊胚阶段的胚胎胚胎分割：把二细胞至囊胚阶段的胚胎一分为二都可以形成两个胚胎。一分为二都可以形成两个胚胎。细胞核移植：将胚胎细胞核经显微手术细胞核移植：将胚胎细胞核经显微手术和细胞融合的方法移植到去核的卵母细胞和细胞融合

12、的方法移植到去核的卵母细胞中，重组胚胎发育至产仔的过程。中，重组胚胎发育至产仔的过程。 （五）性别控制技术（五）性别控制技术 指人为地干预或操作，使动物按人们的意愿繁指人为地干预或操作，使动物按人们的意愿繁殖所需性别后代的技术。殖所需性别后代的技术。常用的性别控制与鉴定方法：常用的性别控制与鉴定方法：1.X精子与精子与Y精子的分离：根据两种精子在形态、比精子的分离：根据两种精子在形态、比重、活力、表面膜电荷等方面的差异，采用流式细重、活力、表面膜电荷等方面的差异，采用流式细胞分类法、沉降法、凝胶过滤法、电泳法、免疫学胞分类法、沉降法、凝胶过滤法、电泳法、免疫学方法等对家畜的精子进行分离。方法等对家畜的精子进行分离。2.2.胚胎性别鉴定：通过鉴定胚胎的性别，以控制出胚胎性别鉴定：通过鉴定胚胎的性别，以控制出生的比例。鉴定方法有细胞学、免疫学和分子生物生的比例。鉴定方法有细胞学、免疫学和分子生物学方法等。如学方法等。如DNA探针法和探针法和PCR扩增法，利用雄性扩增法，利用雄性染色体的染色体的DNA序列进行识别，具有快速准确的优点序列进行识别，具有快速准确的优点。1.乳腺生物反应器：用以生产药用蛋白质,如转人乳铁蛋白基因、转促细胞生成素的转基因牛、转抗胰蛋白酶的转基因羊等。2.其它生物反应器：如表达人的血红蛋白的转基因猪、表达免疫球蛋白的转基因鸡等。