沈劲松基因工程样本.doc
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1、资料内容仅供您学习参考,如有不当或者侵权,请联系改正或者删除。基因工程的发展前景及应用学院: 生科院 班级: 104 姓名: 沈劲松 学号: 10243336 等级: 摘要: 介绍了植物基因工程和动物基因工程的研究内容。植物基因工程在抗病虫害方面和动物基因在基因疫苗、 基因治疗和治疗的方法、 基因的调控、 基因调控的研究方法关键词: 基因工程 基因疫苗 抗病虫1.1 基因工程基因工程( genetic engineering) 又称基因拼接技术和DNA重组技术, 是以分子遗传学为理论基础, 以分子生物学和微生物学的现代方法为手段, 将不同来源的基因按预先设计的蓝图, 在体外构建杂种DNA分子,
2、 然后导入活细胞, 以改变生物原有的遗传特性、 获得新品种、 生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。1.1.2 基因工程的前景基因工程师指按照人们的意愿, 进行严格的设计, 并经过体外DNA重组和转基因等技术, 赋予生物以新的遗传特性, 从而创造出更符合人们需要的生物类型和生物产品。现状:基因工程自20世纪70年代兴起后, 在短短的40年间得到飞速的发展, 当前已成为生物开心的核心技术。基因工程在实际应用领域农牧业, 工业, 环境, 能源和医药卫生等。前景: 植物: 抗虫转基因, 抗病转基因等植物动物: 用于提高动物生长速度, 改进产品的品质, 药物( 单克隆抗体等
3、) 1.1.3 植物基因工程的含义及研究的主要内容植物基因工程是指植物在植物学领域的基因, 其只要研究的对象是植物。植物基因的研究始于20世纪70年代, 在基因突变和有性杂交研究的基础上拓宽植物可利用的基因库, 进行基因转移, 采用分子生物学和基因工程技术将外源基因有目的有计划的插入整合到事先准备好的受体植物中, 使其在后一植株中得以遗传和表示, 从而使受体植物获得新的性状, 培养出优良品种。植物基因工程不断发展, 当前以形成了一套较为成熟的植物基因转化技术, 构成了植物基因工程的研究内容, 主要内容包括一下几个方面: 目的基因的获取, 供植物基因转化的基因能够来自植物本身, 也能够来自微生物
4、和动物, 少数还能够人工合成, 一般以来自植物本身为主, 它有一些常见的技术: PCR技术 转做子示踪技术 基因组相减技术 染色体步查技术 目的基因的修饰 目的基因的转化到植物受体细胞的方法: 将目的基因与运载体结合, 实际上不同来源的DNA重组过程 直接转移法。聚乙二醇、 多聚赖氨酸、 多聚鸟氨酸等, 特别是聚乙二醇是常采用的协助基因转移的聚合物。点击法、 基因枪法是常见的方法。另外, 还有激光法、 微束穿孔法、 显微注射法、 脂质介导法等。 植物转化细胞的筛选和转基因植物细胞的组织培养。当前, 转化细胞与未转化细胞的区分及未转化细胞的淘汰常采用抗生素抗性基因和抗除草剂基因。即筛选标记基因和
5、筛选试剂, 为了实现有效的转化必须依据转化材料和方法选择合适的抗性基因和筛选试剂。 目的基因的表示和鉴定。1.1.4 植物基因工程在抗病虫害方面的应用据不完全统计,全世界农作物每年因病虫害造成的损失约占其总产量的37 % ,其中13 %是由虫害引起的 。植物虫害使全世界每年大约损失数千亿美元,美国在小菜蛾的防治上所耗费用达10 亿美元,作物产量损失为4000 多万T ,中国因虫害每年造成田间作物减产水稻达10 % ,小麦近20 % ,棉花则达30 %以上。当前,对农作物病虫害的防治主要依赖化学药物。化学药物对害虫的防治起到重要的作用,同时也有成本高、 污染环境、 易残留、 会毒害有益的昆虫及害
6、虫的天敌等弊端。基因工程的发展为培育抗病虫的作物提供了新的手段。利用基因工程手段培育抗病虫害作物品种可克服常规育种的不足: (1) 它不但利用存在于植物中的抗病虫基因,还能够利用某些动物、 微生物中的抗性基因,将其重组到植物染色体上,并使之在植物体内特定地遗传及表示,从而产生抗病虫害性状,因此基因资源非常丰富。(2) 培育出的抗病虫新品种可控制任何时期植物任何部位发生的病虫害。(3) 育种周期短、 成本低。(4) 利用基因工程培育抗病虫作物品种还具有不污染环境及抗病虫物质不易被环境因素所破坏的优点。当前,人们已发现并分离到了许多有用的抗虫基因,有的抗虫基因已导入植物体内而获得了转基因抗虫植物,
7、有的转基因抗虫作物进入了大田试验,展现出了美好的应用前景,转抗虫基因的烟草、 棉花在一些国家已进入商品化生产。已克隆得到的抗虫基因根据它们的来源可分为三类:第一类是从细菌中分离出来的抗虫基因,主要是苏云金杆菌杀虫结晶蛋白(Bt) 基因;第二类是从植物组织中分离出的抗虫基因,主要为蛋白酶抑制剂基因、 淀粉酶抑制剂基因、 外源凝集索基因等,其中应用最广泛的是豇豆胰蛋白酶抑制剂基因(CpTi) ;第三类是从动物体内分离的毒素基因,主要有蝎毒素基因和蜘蛛毒素基因等。1987 年比利时的Vacek 研究小组、 美国Monsanto 公司Fischhoff 等人报道了首例有关转Bt 基因烟草和番茄的研究结
8、果,此后Bt 基因相继被转入到棉花、 水稻、 玉米、 苹果和核桃等农作物中,是当前世界上应用最为广泛的生物杀虫剂。据粗略统计,当前已经有60 多种Bt 基因被报道。美国是育成世界上首例抗虫棉的国家,中国是继美国后育成抗虫转基因棉的第二个国家,育成的中国第一代单价抗虫棉,抗虫性90 %以上,减少用药60 %80 % ,增产30 %40 %。1992 年底中国农科院生物技术研究中心的郭三堆等人在国内首先人工合成了Bt 基因之后,又对豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTi) 基因进行了修饰,构建了同时带有这两种基因的双价杀虫基因高效植物表示载体,再经过花粉管通道转化技术导入中国不同棉花生产区的主栽品种,已获得
9、了数十个双价转基因抗虫棉株系。南京农业大学等单位培育出的转基因抗虫棉南抗3 号,具世界该种业领先水平。南抗3 号是中国”863”重点攻关科技项目,该品种具有较好的丰产性、 优质性和适应性,产量比国外基因棉种增产20 %以上。这一成果引起世界农业专家和跨国种业公司的强烈关注和震惊。许多国家都投入大量资金研究开发利用转基因抗虫农作物新品种。Bt 抗虫棉在美国、 澳大利亚、 南非和中国已被批准商业化释放 ;Bt 土豆在美国、 加拿大和日本实现了商业化;Bt玉米在美国、 加拿大、 阿根廷、 日本和欧共体也进入了市场。这些转基因作物能减少杀虫剂和农药的用量,降低杀虫剂和农药及其残留物对食物链、 水体造成
10、的污染,从而有利于保护生态环境。相信在不远的将来会有更多的转基因抗虫农作物新品种问世。抗病长期以来,植物病害的防治主要靠抗病育种和合理栽培管理。采用有性杂交的方式来获得抗病品种存在着各种局限性,因为抗性基因是受多基因控制,而且往往与一些不良基因连锁在一起,而基因工程则是在单个目的基因上进行,具有快速性和定向性。另外抗病品种存在选育时间长、 抗性容易退化等问题。1986 年美国科学家Beachy 将烟草花叶病毒(TMV) 外壳蛋白基因导入烟草获得了首例抗病毒转基因烟草。大田实验结果表明,在接种了TMV 以后,转基因植物只有约5 %的植株得病, ,而对照植株的发病率为99 %。在抗病毒基因工程中,
11、当前主要采用的方法是将病毒的外壳蛋白(CP) 基因导入植物,使番茄、 黄瓜、 南瓜、 甜椒等植物具有抗病性。1992 年美国国家科学院公布了Hayakawa 研究小组利用禾谷类作物抗病毒外蛋白技术获得成功。中国也获得了多种转基因抗病毒植物,如将合成的CMV 和TMV 外壳蛋白基因用Ti 质粒介导引入烟草良种NC89 ,得到了TMV/ CMV 的转基因烟草,并已获大面积推广。1999 年美国批准转基因抗病毒马铃薯、 西葫芦、 番木瓜品种进行生产后,中国也有转基因抗病毒烟草、 番茄和甜椒品种被批准商业化应用。荷兰的一家植物生物技术公司应用转基因技术培育出一种抗真菌草莓新品种,不但能减少草莓的病害,
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