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基因是怎样转入生物体的?

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 基因转入生物体是一个复杂的过程,自然界中基因的转移是发生在相同的生物种类或亲缘关系较近的物种之间的,如不同品种的水稻通过花粉的传播,将基因转入另一个水稻品种中。而随着技术的发展,人们已经可以把一个物种的基因通过基因工程技术转移到另一个物种中。首先人们通过分子生物学技术手段克隆到我们认为有价值的基因,并利用技术将其构建到一种称之为转化载体的工具上,然后通过植物转基因转化的方法(包括农杆菌介导转化法、基因枪法、花粉管通道法和核显微注射法等)转入我们想改变的生物体的染色体上。通过筛选和遗传稳定性测试,来鉴定这个基因是否转入了生物体并可以稳定遗传。然后通过对该生物性状的考察和安全性测试,决定这个生物是否具有商业生产的价值。

1.农杆菌介导转化法 农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌, 它能在自然条件下趋化性地感染大 多数双子叶植物的受伤部位, 并诱导产生冠瘿瘤或发状根。 根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞 中分别含有 Ti 质粒和 Ri 质粒,其上有一段 T-DNA,农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后, 可将 T-DNA 插入到植物基因组中。因此,农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。人们将目 的基因插入到经过改造的 T-DNA 区, 借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整 合,然后通过细胞和组织培养技术,再生出转基因植株。 农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中, 近年来, 农杆菌介导转化在一些单子叶植物 (尤其是水稻)中也得到了广泛应用。

2.基因枪介导转化法 利用火药爆炸或高压气体加速(这一加速设备被称为基因枪),将包裹了带目的基因的 DNA 溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中,然后通过细胞和组织培养技术,再 生出植株,选出其中转基因阳性植株即为转基因植株。与农杆菌转化相比,基因枪法转化的 一个主要优点是不受受体植物范围的限制。 而且其载体质粒的构建也相对简单, 因此也是目 前转基因研究中应用较为广泛的一种方法。

3.花粉管通道法 在授粉后向子房注射合目的基因的 DNA 溶液,利用植物在开花、受精过程中形成的花粉 管通道,将外源 DNA 导入受精卵细胞,并进一步地被整合到受体细胞的基因组中,随着受精 卵的发育而成为带转基因的新个体。该方法于 80 年代初期由我国学者周光宇提出,我国目 前推广面积最大的转基因抗虫棉就是用花粉管通道法培育出来的。 该法的最大优点是不依赖 组织培养人工再生植株,技术简单,不需要装备精良的实验室,常规育种工作者易于掌握。