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1、植物基因工程,实例：外源蛋白马铃薯淀粉粒定位表达载体构建及转化,提 纲,研究背景,目的和意义,内容和技术路线,结 论,结 果,植物生物反应器: 利用植物这个系统,包括植物细胞、组织、器官,以及整株植物为工厂来生产具有商业价值的生物制品包括疫苗、药用蛋白、工业用酶等。 植物生物反应器潜在的优势: 生物活性高 安全性高 遗传的稳定性 成本低廉，使用方便，易于推广,研 究 背 景,抗乙肝番茄(西红柿) 蔬菜水果通过“基因手术”成为“天然药物”,用作种子生物反应器的玉米植株,植物生物应器在产业化运用中存在的困难： 1.外源蛋白表达量低。 2.需要下游分离技术的支持，生产成本高。 降低外源蛋白的分离成本
2、，同时提高表达量是实现植物生物反应器产业化的关键所在！ 解决的途径： 高活性特异表达的调控序列。 将外源基因定位表达于某个细胞器，如线粒体、叶绿体、淀粉体等。,Daniell等将霍乱毒素亚基（CTB）成功地导入到烟草的叶绿体基因组中表明有功能的低聚物达到了总可溶蛋白的31.1%。 江乐应用膜定位元件把外源基因锚定于液泡上。达总可溶性蛋白的47%。 Staub等将人的生长激素基因靶向定位在内质网中，其重组蛋白的表达水平提高了10-100倍。 Artsaenko等将ScFv抗体基因转入马铃薯,结果表达的ScFv在马铃薯块茎中达到可溶蛋白的2%。,定位于淀粉体中,淀粉体是贮藏组织中淀粉合成的场所。其
3、表现为形成团粒结构-淀粉粒。,马铃薯淀粉粒光镜下观测结果,马铃薯淀粉粒电镜下观测结果,淀粉粒由两类多聚葡萄糖组成，即直链淀粉和支链淀粉。,直链淀粉 由-1,4糖苷键连接而成的线性多聚糖,支链淀粉 由-1,4和-1,6糖苷键连接而成分支的多聚糖,淀粉生物合成途径：,AGPase:腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 SSS:可溶性淀粉合成酶; GBSS:与淀粉粒结合的淀粉合成酶 SBE:淀粉分支酶; DBE:淀粉去分支酶,GBSS（granule-bound starch synthase） 淀粉粒结合淀粉合成酶,GBSS有两个IsoformsGBSSI和GBSSII。 从1987-1995年：人们相继在
4、谷类作物、马铃薯、豌豆等突变体中发现随着GBSSI活性的下降或丧失，贮藏器官中直链淀粉合成量下降或根本不合成，由此说明GBSSI是唯一决定合成贮藏器官中直链淀粉的基因。,5,3,外显子,内含子,非编码区,TPG:转运肽编码序列,FC2AG:与淀粉粒特异性结合motif编码序列,ATG,TGA,块茎专一性启动子,TPG,FC2AG,GBSSI基因的结构示意图,TATA,G-box,CAAT box,转录起始点,马铃薯可作为高效的植物生物反应器！,目的和意义,目 的： 本研究旨在构建使外源基因特异表达于淀粉粒的植物表达载体，并转化于马铃薯体内表达，为减少外源蛋白的分离步骤和提高表达量奠定了基础。
5、意 义： 建立马铃薯植物生物反应器技术平台，使外源蛋白定位表达于马铃薯淀粉粒上，提高外源蛋白的表达量，降低其分离成本。,世界上第一种基因移植植物：含有抗生素类抗体的烟草,转基因抗虫水稻（绿色植株）与对照（黄色枯萎植株）,抗虫转基因水稻,利用转基因改良植物的品质,转基因油菜 油菜是人们食用油的主要来源之一。一般油菜籽的含油量约为40左右。通过转基因技术，培育出来的油菜籽，可以大大地提高它的出油率。而且油的纯度质量更好。,抗病转基因植物,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,其他抗逆转基因植物,转基因番茄 1994年，美国政府批准了他们研制成功抗干旱、早熟、保鲜的转基因番茄商品化之后，我国也相继成功培育出优
6、良品种的转基因番茄，以满足人们的需求。,转鱼抗寒蛋白基因的番茄,不会引起过敏的转基因大豆,提高观赏价值,只有想不到的，没有做不到的！,植物基因工程是以植物为受体的一种基因操作，即以分子生物学为理论基础，采用基因克隆、遗传转化，以及细胞、组织培养技术将外源基因转移并整合到受体植物的基因组中，并使其在后代植株中得以正确表达和稳定遗传，从而使受体获得新性状的技术体系。,上世纪40年代70年代初 分子生物学领域 理论上的三大发现和技术上的三大发明 对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。,1-DNA是遗传物质被证实,1944年，Avery O.T.肺炎双球菌转化实验,1953年，James Watson
7、 和Francis Crick提出了DNA的双螺旋模型。,以Nireberg等为代表的一批科学家确定了遗传信息以密码方式传递，每三个核苷酸组成一个密码子，代表一个氨基酸，到1966年，全部破译了64个密码子，并提出了遗传信息传递的“中心法则”。,Smith等分离并纯化了限制性核酸内切酶Hind II，1972年，Boyer等相继发现了coR I一类重要的限制性内切酶。,1967年，世界上五个实验室几乎同时发现DNA连接酶，特别是1970年Khorana等发现的T4 DNA连接酶具有更高的连接活性。,1970年，Baltimore等和Temin等各自发现了反转录酶，完善了中心法则，使真核基因的制备成为了可能。,1972年，美国Stanford大学的P. Berg等首次成功地实现了DNA的体外重组。,1973年，Stanford大学的Cohen等成功地利用体外重组实现了细菌间性状的转移。 这一年被定为基因工程诞生的元年。,植物基因工程的基本流程,下课啦!,
