基因工程應(yīng)用ppt課件(編輯修改稿)
2024-10-08 18:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 金桿菌毒蛋白 (Bt toxic protein) 、 殺蟲結(jié)晶蛋白 (insecticidal crystal protein,ICP) 、 δ內(nèi)毒素等。 ? 通過(guò)克隆技術(shù)確定 Bt基因位于 30~150MD大小不同的質(zhì)粒上 ,其中毒性區(qū)間位于該序列 N端29~607個(gè)編碼區(qū) ,C端有高度的保守性 ,對(duì)穩(wěn)定晶體蛋白結(jié)構(gòu)可能起著重要作用。 ? 殺蟲機(jī)理 :其中 ,應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要是 δ內(nèi)毒素 。已知 δ內(nèi)毒素為 130~160KD的多肽 ,在伴孢晶體內(nèi)是以原毒素的形式存在 ,經(jīng)體外堿解或在昆蟲腸道內(nèi)被蛋白酶水解成55~70KD或更小的多肽 ,與敏感昆蟲中腸道上皮紋緣細(xì)胞上的特異受體位點(diǎn)結(jié)合 ,并破壞紋緣膜細(xì)胞滲透壓平衡 ,使細(xì)胞裂解 ,殺死昆蟲。? 分類 :不同基因型殺蟲譜不同 ,毒蛋白的大小及形狀也不一樣。根據(jù)殺蟲譜的不同 ,將殺蟲基因分成六大類 ,統(tǒng)稱為 Cry基因 ,用羅馬數(shù)字 Ⅰ ， Ⅱ ， Ⅲ ，Ⅳ ， Ⅴ ， Ⅵ 等來(lái)命名 ,分別代表幾種殺蟲范圍。 ? 在煙草中進(jìn)行了在后代中刪除 Bt基因的實(shí)驗(yàn)， PCR鑒定證明轉(zhuǎn)基因煙草后代中 Bt基因已被刪除。? 對(duì)轉(zhuǎn)基因煙草進(jìn)行了生物抗蟲性試驗(yàn)，結(jié)果顯示 ,未含有 Bt基因的煙草棉鈴蟲不會(huì)被殺死，而含有 Bt基因的煙草則毒殺了棉鈴蟲。由中國(guó)農(nóng)科院生物工程中心開發(fā)的 Bt棉對(duì)棉鈴蟲有顯著的抗性。與對(duì)照相比減少農(nóng)藥用量 80％，并減少用工 150個(gè) /hm2， 以上兩者可使每公頃節(jié)省 1500元， Bt轉(zhuǎn)基因棉種深受棉農(nóng)的歡迎。? 其他來(lái)源于微生物的抗蟲基因 ? 來(lái)源于根癌農(nóng)桿菌的 異戊烯轉(zhuǎn)移酶 (IPT)基因 編碼細(xì)胞分裂素生物合成途徑中的一個(gè)關(guān)鍵酶 ,在煙草，番茄中表達(dá)后 ,可減少煙草夜蛾對(duì)葉片的損傷 ,并降低桃蚜的生存力。? 膽固醇對(duì)細(xì)胞膜的完整性和功能是必需的。來(lái)源于鏈霉菌類的 膽固醇氧化酶 對(duì)棉鈴象甲幼蟲有極高的毒性 ,并能延緩美洲煙草夜蛾的生長(zhǎng)。 來(lái)源于高等植物的抗蟲基因? 目前 ,從高等植物獲得的抗蟲物質(zhì)主要有兩大類 :? 一類是 動(dòng)物消化酶的抑制劑 (包括蛋白酶抑制劑和淀粉酶抑制劑 )。? 另一類是 植物凝集素 。? 蛋白酶抑制劑類抗蟲基因? 蛋白酶抑制劑 (PI)基因表達(dá) 的蛋白酶抑制劑是一類存在于許多植物的貯藏器官 (如種子和塊莖中 )的蛋白質(zhì) ,最早發(fā)現(xiàn)于 1938年 ,其含量高達(dá)總蛋白的 1%~10%。昆蟲體內(nèi)的蛋白酶負(fù)責(zé)食物中蛋白質(zhì)的消化 ,將蛋白酶抑制劑基因引入植物,即可通過(guò)影響昆蟲的消化作用而致昆蟲死亡 。? 優(yōu)點(diǎn)：具有抗蟲譜廣，對(duì)人畜無(wú)副作用及昆蟲不易產(chǎn)生耐受性等，是一類天然的抗蟲物質(zhì)。? 植物凝集素基因? 外源凝集素基因是一類糖結(jié)合蛋白 ,在自然界中分布十分廣泛 ,是植物防御系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。? 凝集素抗蟲的作用機(jī)制可能是在昆蟲腸腔部位與糖蛋白結(jié)合 ,降低膜透性 ,從而影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的正常吸收 ,同時(shí)誘發(fā)病灶 ,促進(jìn)消化道內(nèi)細(xì)菌繁殖 ,使昆蟲得病或引起拒食，生長(zhǎng)停滯甚至死亡 來(lái)源于動(dòng)物的抗蟲基因? 動(dòng)物來(lái)源的抗蟲基因主要有 4類 ,一是絲氨酸 (Ser)蛋白酶抑制劑基因 ,二是昆蟲毒素基因 ,三是幾丁質(zhì)酶基因 ,四是體激素基因。? 現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn) ,來(lái)源于哺乳動(dòng)物和煙草夜蛾的 Ser蛋白酶抑制劑是很有發(fā)展前景的抗蟲蛋白。而來(lái)源于蝎子，蜘蛛，胡蜂，螞蟻等捕食性動(dòng)物的昆蟲毒素基因編碼的蛋白分子量小 ,這些毒素一般都能專一性作用于昆蟲而對(duì)哺乳動(dòng)物無(wú)害或毒性很小 ,這些毒素基因也已開始應(yīng)用于基因工程 。 ? 利用基因工程改善棉纖維的方法主要有兩種基本途徑：? 一是增加或減少與某些棉纖維品質(zhì)相關(guān)的蛋白質(zhì)或酶的表達(dá)水平。這一途徑需要分離鑒定出與棉纖維相關(guān)的基因。目前的工作主要是試圖分離鑒定那些僅在或主要在纖維細(xì)胞內(nèi)表達(dá)基因。一般認(rèn)為在纖維細(xì)胞內(nèi)特意表達(dá)的基因可能對(duì)纖維發(fā)育起重要作用。? 二。從其他生物中選擇有潛力的基因，將其導(dǎo)入棉花，以提高棉纖維品質(zhì)。例如 PHB（ 聚羥基丁酸）是理化性質(zhì)類似聚丙烯的天然可降解的熱塑性化合物，許多細(xì)菌可產(chǎn)生該物質(zhì)，由于其天然可降解，所以不會(huì)產(chǎn)生污染。研究表明轉(zhuǎn)基因棉花纖維在彈性和強(qiáng)度上發(fā)生有益變化。 3. 提高外源抗蟲基因在植物體內(nèi)的表達(dá)? 無(wú)論是哪種來(lái)源的抗蟲基因用于基因工程首要考慮的問(wèn)題就是 提高其表達(dá)量 。一般來(lái)說(shuō) ,表達(dá)量越高 ,抗蟲效果就越好。? 導(dǎo)入的抗蟲基因翻譯水平不高是普遍存在的問(wèn)題 ,因此 ,如何提高外源抗蟲基因在植物體內(nèi)的表達(dá) ,是植物抗蟲基因工程的一個(gè)重要研究方向。為此 ,科研工作者已嘗試從幾條途徑來(lái)提高抗蟲基因的表達(dá)。? 1 .對(duì)非必需區(qū)段進(jìn)行缺失處理? 2 .基因改造? 3 .利用定位信號(hào)提高基因表達(dá)? 4 .利用基質(zhì)結(jié)合區(qū)提高基因表達(dá)? 5 .葉綠體轉(zhuǎn)化? 6 .改進(jìn) Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)化載體的啟動(dòng)子 Bt毒蛋白基因的修飾、改造及應(yīng)用? Bt基因含有較多的 AT堿基和 ATTTA重復(fù)序列。 AT富含區(qū)在高等植物中被認(rèn)為是不能表達(dá)的內(nèi)含子 ,ATTTA重復(fù)序列的 mRNA的穩(wěn)定性差 ,二者都不能在高等植物中編碼。此外 ,Bt基因中的偏愛密碼子與
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