详细介绍了转基因技术的特点和原理

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转基因植物是指利用重组DNA技术将克隆的优良目的基因整合到植物的基因组中,下面我们一起来看看转基因技术的特点和原理详情介绍。

详细介绍了转基因技术的特点和原理

转基因技术和传统育种技术有两个重要的区别:

第一,传统技术只能在生物物种中的个体间转移基因,而转基因技术转移的基因不受生物间亲缘关系的限制。

其次,传统的杂交选择技术一般都是在生物个体层面进行,操作对象是整个基因组,转移了大量基因,无法准确操作选择某个基因,对后代的性能预测性差。然而,转基因技术通常操作和转移功能明确且对后代表现有准确预期的明确基因。因此,转基因技术是传统技术的发展和补充。将它们紧密结合可以相得益彰,大大提高动植物品种改良的效率。

农杆菌介导的转化过程

农杆菌是一种天然的植物遗传转化系统。根癌农杆菌和发根农杆菌的细胞分别含有Ti质粒和Ri质粒,其上有一段T(www.isoyu.com原创版权)-DNA。根癌农杆菌通过感染植物伤口进入细胞后,可以将T-DNA插入植物基因组。人们将目的基因插入修饰的T-DNA区域,通过农杆菌感染将外源基因转移整合到植物细胞中,然后通过细胞和组织培养技术再生转基因植物。最初,农杆菌介导的转化仅用于双子叶植物。近年来,农杆菌介导的转化也已广泛应用于一些单子叶植物,尤其是水稻。

基因枪介导的转化

利用火药爆炸或高压气体加速(这种加速设备称为基因枪),将包裹有带有目的基因的DNA溶液的高速子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使植物再生,选出转基因阳性植物作为转基因植物。它的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相对简单,因此也是目前转基因研究中广泛使用的方法。

花粉管通道法

授粉后,将含有目的基因的DNA溶液注入卵巢,利用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,进一步整合到受体细胞的基因组中,随着受精卵的发育成为具有转基因的新个体。这种方法最大的优点是不依靠组织培养人工再生植株,而且技术简单,不需要装备精良的实验室,易于常规育种者掌握。

转基因动物技术

转基因动物是指通过实验导入的方式,在染色体基因中稳定整合表达外源基因的一类动物。

转基因动物技术包括:

原核显微注射

也称DNA显微注射法,通过显微操作器将外源基因直接注射到受精卵中,将外源基因整合到DNA中,开发转基因动物。这种方法的特点是外源基因导入整合效率高,不需要载体就可以直接转移目的基因,目的基因长度可达100Kb。可以直接获得纯系,实验周期短。但需要昂贵精密的仪器,技术操作难度大。而且外源基因的整合位点和整合拷贝数无法控制,容易导致宿主动物基因组的插入突变,引起相应的性状改变甚至死亡。

逆转录病毒载体法

是指将目的基因重组到逆转录病毒载体中,制成高浓度的病毒颗粒,在着床前或着床后人工感染胚胎,或直接将胚胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞孵育达到感染的目的,通过病毒将外源目的基因插入宿主基因组DNA。优点:不需要重新排列,可以在整合点整合转移基因的单个拷贝;当胚胎置于高浓度病毒容器中,或与感染细胞体外共培养,或显微注射入鸡囊胚时,整合逆转录病毒的DNA胚胎率高。缺点是:需要产生带有转基因的逆转录病毒;插入逆转录病毒的基因有一定的大小限制;获得的转基因家畜嵌合性很高,需要进行广泛的杂交才能建立转基因品系。

胚胎干细胞介导法

将基因导入胚胎干细胞,然后将转基因胚胎干细胞注入动物囊胚,可参与宿主的胚胎形成,形成嵌合体,直至达到种系嵌合。它的优点是在胚胎干细胞植入胚胎前,可以在体外选择特定的基因型,转染外源DNA后,可以克隆胚胎干细胞,然后筛选含有整合外源DNA的细胞进行细胞融合,从而获得许多遗传上相同的转基因动物。缺点是许多嵌合转基因动物的生殖细胞中不含转基因。目前,胚胎干细胞介导法在小鼠中的应用已经成熟,但在大型动物中应用较晚。

精子介导法

精子介导的基因转移是精子经过适当处理后携带外源基因的能力。然后,发情的雌性动物用携带外源基因的精子受精。雌性动物所生的后代中,一定比例的动物是整合了外源基因的转基因动物。优点:第一,它的成本很低,只有显微注射成本的1/10。其次,因为它不涉及动物的治疗,所以可以用生产牛或羊来进行实验,以确保每个实验的成功。

核移植转基因方法

体细胞核移植是一种转基因技术。该方法首先在培养基中培养外源基因和供体细胞,将外源基因整合到供体细胞中;然后,将供体细胞的细胞核移植到受体细胞即去核卵母细胞中,形成重构胚;然后将重建的胚胎移植到假孕母亲体内,妊娠分娩后获得转基因克隆动物。

体细胞核移植法

首先将该基因导入体外培养的体细胞中,通过筛选获得转基因细胞。然后,将转基因体细胞核移植到无细胞核的卵细胞中,产生重构胚。将重建的胚胎移植到母亲体内后,产生的后代是100%转基因动物。