备课素材：目的基因导入植物受体细胞的方法--2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

目的基因导入植物受体细胞的方法 2019版高中生物学选择性必修三，对于目的基因导入植物细胞的方法，重点介绍了有农杆菌转化法： 但对花粉管通道法比较简略。 那么，目的基因导入植物细胞的方法有哪些？ 农杆菌介导基因转化： 转化原理: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,并且可以通过减速分裂稳定的遗传给后代，这一特性成为农杆菌介导法植物转基因的理论基础。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。 特点：操作简便、成本低、转化率高，广泛应用于双子叶植物的遗传转化。 基因枪转化： 转化原理：利用火药爆炸或高压气体加速，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。 特点：基因枪转化率差异很大，相对于农杆菌介导的转化率要低得多，而且基因枪转化成本高，嵌合体比率大，遗传稳定性差。它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。 花粉管通道法： 转化原理：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。 特点：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。 花粉管通道法是20世纪70年代末期在DNA片段杂交假设理论和对植物开花受精过程的解剖学及细胞学特征研究的基础上发展而来，适用于任何开花植物。 花粉管通道法是在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液，利用植物开花和受精过程中形成的花粉管通道将外源DNA导入受精卵细胞，然后进一步整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育，它通过转基因成为一个新个体；这种方法是由中国学者周光宇于20世纪80年代初提出的。 中国抗虫棉就是通过花粉管通道法培育出来的，优点是不依赖组织培育人工再生植株，技术简单，不需装备精良实验室，常规育种工作者易于掌握。 花粉管通道法的主要原理：授粉后，外源DNA可以沿着花粉管路径穿透，通过珠心进入胚囊，最终转化没有正常细胞壁的合子或早期胚胎细胞。 花粉管通道法的基本步骤：（1）目的基因的制备；（2）根据受体植物受精后，花粉管形成的情况和精卵细胞融合的时间，确定最佳时间，进行外源DNA导入。将外源基因或带有目的基因的DNA片段从柱头的切口处用微量注射器注射滴入，使外源DNA可以进入胚囊。在胚发育的初期，胚细胞无细胞壁，具有很强的分裂能力，并能从胚囊中吸取营养物质，这时外源DNA被吸入这些细胞，参与核的融合。使之能稳定地存在于合子或早期胚的细胞中并整合到染色体上。这样就可直接获得转基因的种子，选育出转基因的优良品种。；（3）转化种子及其后代的外源基因及其表达产物的分子检测。 花粉管通道法的优点主要有：操作简单，转化速度快，育种周期短；对受体植物种类无要求，有效利用自然生殖过程不需要对其进行后期的组织培养和再生，无需进行组培和再生。可适用于任何单双子叶植物；方法简单，易于操作。 花粉管通道法的缺点主要有：受环境及受体植物自身花期等条件的限制，需要充分了解受体植物开花受精的时间，因此需要很强的经验性，对某些农作物的操作难度较大；转化率低，结果的可重复性差，转基因植株后代中外源基因的稳定遗传性差。 例、我国科学家在进行抗虫棉的培育过程中独创了“花粉管通道法”，该方法有多种操作方式。下图表示花粉管通道法介导植物基因转移。下列相关说法错误的是（       ） A．相比于农杆菌转化法，花粉管通道法还适用于玉米等单子叶植物的转基因培育 B．相比于基因枪法和农杆菌转化法，花粉管通道法避免了植物组织培养这一操作 C．必须在雌蕊成熟时才能进行图中所示的处理方法 D．外源DNA不需要构建基因表达载体，就能借助花粉管通道进入受体细胞并表达 解析：农杆菌转化法适用于双子叶植物和裸子植物，相比于农杆菌转化法，花粉管通道法还适用于玉米等单子叶植物的转基因培育，A正确；相比于基因枪法和农杆菌转化法，花粉管通道法直接将目的基因导入受精卵，这避免了植物组织培养这一操作，B正确；必须在雌蕊成熟时才能进行图中所示的处理方法，C正确；利用花粉管通道法时，也要先构建基因表达载体，然后再借助花粉管通道进入受体细胞并表达，D错误。故答案为D。 学科网（北京）股份有限公司 $$