基因工程论文
“贵力翊”通过精心收集，向本站投稿了12篇基因工程论文，下面小编为大家带来整理后的基因工程论文，希望大家能够受用!
篇1：基因工程论文
基因工程论文
基因工程论文：浅谈基因工程在农业生产中的应用
摘要:基因工程在农业生产上已经被十分广泛地应用。基因技术的突破,使科学家们得以传统育种专家难以想象的方式,改良动植物,大大提高了经济效益。
关键词:基因;应用
基因在农业生产上的应用已经非常广泛,但其中的道理未必广为人知。那么所谓基因到底是什么呢?它是控制生物性状的基本单位,记录着生物生殖繁衍的遗传信息。并且通过修改基因能改变一个有机体的部分或全部特征。它的作用主要是以转基因技术和基因克隆技为核心。通过它们改良动植物的品种,从而大大提高经济效益。那么下面我们就谈谈它们是怎样为人类服务的呢?
一、转基因技术
转基因技术就是按照人们预先设计的生物蓝图,把所需要的基因从一种生物的细胞提取出来,在体外进行“外科手术”,然后把所需要的基因导入另一种生物的细胞中,从而有目的地改造生物的遗传特性,创造出符合人类需要的新品种。转基因技术能培养出多种快速生长的转基因鱼、转基因羊、产奶量高的转基因牛等,还能培育出抗旱、抗涝、抗盐碱、抗枯萎病和抗除草剂的转基因作物,还培育出抗虫作物,科学家将杀虫基因转入植物体内后,植物体内就能合成霉素蛋白,产生这种霉素蛋白基因的作物有烟草、马铃薯、番茄、棉花和水稻等,其中效益最大的是抗虫棉。
二、基因克隆技术
“多莉的诞生”意味着人类可以利用动物的一个组织细胞,像翻录磁带或复印文件一样,大量生产出相同的生命体。利用它可以拯救濒临灭迹的物种,或是复制一些优良品种等等。然而在进一步细想克隆,却也着实让人深虑。首先,若是无节制地“复制”某种物种,就会打破自然界的生态平衡,破坏优胜劣汰的自然法则,给自然界带来了混乱。其次,从理论上说“克隆”哺乳动物的成功,即为“克隆”人类准备了前提条件,再经过技术的不断改善,毫无疑问,不久以后就能“克隆”出人。对此杭州大学生命科学院院长、浙江省生物工程学会副理事长黄纯农教授认为,不必过分担心。他说,当前“克隆”技术还有完善的过程,暂时达不到大量“复制”人的地步。再者各地已相继制定了法令,为“克隆”人进行限制。当然,“克隆”技术的.产生,归根到底是利大于弊,它将被广泛应用于人类,前景灿烂,方兴未艾。科学的进步和人的观念的变化,是无法阻止的。
三、应用基因技术的优点
从前面可以看出,基因技术的突破,是科学家得以用传统育种专家难以想象的方式改良动植物品种,其优点是显而易见的。第一,可降低生产成本。一个品种的基因加入另一种基因,会使该品种特性发生变化,具备原品种所不具备的因子,从而增强了抗病、抗杂草或抗虫害能力。由此可减少植物农药和除草剂的用量,降低种植成本。并且动物死亡率明显降低,从而提高养殖业的经济效益。第二,可提高动植物产量。一种动植物的基因改良后,更容易适应环境,能更有效抵御各种灾害的袭击,并使产量更高。第三,转基因技术可以使开发动植物的时间大为缩短。利用传统的育种方法,需要七、八年时间才能培育出一个新的品种,而基因工程技术培育出一种全新的动植物品种,时间可缩短一半。因此,有专家认为,不出多少年,转基因技术将改变世界。第四,转基因技术还可根据人们的需要,赋予农作物新的特性。例如可以使农作物自己释放出杀虫剂,可以使农作物在旱地或盐碱地上生长,或者生产出营养更为丰富的食品。科学家还利用转基因技术,开发能够生产防病的疫苗和食品的农作物。
总之,基因技术虽然说是有利,也有弊,但是毕竟利大于弊,因此被广泛应用。并且科学家们还在继续深入研究它,努力更好地、更多地、更快地为人民服务。我们大家也要争取加入其中啊。
篇2：基因工程的论文
摘要：综述转基因技能在进步农作物抗生物/非生物钳制中的才能，以及在改善农作物遗传质量等方面的效果，并提出了做好安全监管作业的建议，使转基因技能为人类带来更多福祉。
关键词：农作物；转基因技能；农业开展
农业转基因技能就是打破不同物种间天然杂交的屏障，将高产、抗钳制、高养分质量等已知功用的基因使用分子生物学技能搬运到意图农作物体内，使其在原有遗传基础上取得新的功用特性，来进步农作物的抗钳制才能或某种养分成分的含量，然后取得新的农作物品种，进一步能满意人类的需要。自从首例转基因作物于1983年面世以来，近年来农作物转基因已取得了蓬勃的开展，截止转基因农作物在全球栽培面积已达1.81亿hm2。现在转基因技能已渗透到农业生产的方方面面，如使用转基因技能进步植物的抗逆性、抗病虫灾等才能，关于农业转基因技能而言能够说已经进入以抢占技能制高点与经济增长点为目标的战略机遇期，已渗透到农业生产的方方面面。
1转基因技能促进作物抗病虫灾效果
经过分子生物学技能取得抗病虫灾基因再使用转基因技能导入到农作物的体内，使意图作物表现出相应的抗病虫灾的特性。早在19就从染病的家蚕体液中别离出一种对部分鳞翅目（Lepidoptera）昆虫幼虫具有毒杀效果的苏云金芽孢杆菌，即现在所说的Bt。Bt在芽胞构成过程中，可产生具有杀虫效果的晶体蛋白（即δ-内毒素，δ-endotoxins），将编码这种蛋白的基因转入农作物将对鳞翅目、双翅目、鞘翅目等多种昆虫的幼虫以及无脊椎动物有特异的毒杀效果，这是关于使用转基因技能来进步农作物抗病虫灾的最早来源。现在选用转基因技能来进步植物的抗病虫灾才能已延伸到了烟草、棉花及水稻当中，并取得了不错的成果，如英国已将豇豆种子中的胰蛋白酶按捺剂基因（即产物为胰蛋白酶按捺剂）转入烟草，经过引起多种昆虫消化不良，到达抗虫效果。使用转基因技能来进步农作物的抗病性源于1986年美国将烟草花叶病毒（TMV）的病毒外壳蛋白基因转入烟草，然后使转基因烟草及其后代表现出对TMV的抗性。现在主要选用反义RNA技能或转基因技能使农作物取得抗病性，现已经过分子生物学技能已克隆取得了多种与抗病的相关基因：如水稻矮缩病毒的外壳蛋白基因[1]、抗黄萎病的枯萎几丁质酶基因[2]，研讨证实这些基因可直接或间接进步转基因系作物对病害钳制的耐受性。
2转基因技能进步植物抗非生物钳制效果
农作物在成长发育过程中不可避免地会受到外界环境的影响，如盐碱、旱高温、低温等非生物钳制。这些非生物钳制会引起作物体内发生一系列的生理生化反响，如常表现为植物成长代谢的可逆性按捺，但严重时则会导致整株植物死亡。近年来我国在耐盐基因工程研讨方面已取得了较大进展，已克隆到了山菠菜碱脱氢酶、脯氨酸合成酶等与耐盐相关的酶的基因，将这些基因转入作物体内，可进步植物细胞的渗透压，然后可增强作物的抗盐才能，现在经过遗传转化取得的耐盐转基因烟草、草莓和苜蓿等植物已进入田间试验阶段[3]。别的，经过转基因技能进步作物抗除草剂才能可直接节约经过化学方法来控制杂草的开支，据估计美国每年用在除草剂上的开支约为50亿美元。抗除草剂转基因作物的研讨和推行一直以来都是转基因范畴的研讨热门，现在全球已成功开发并商业化的'抗除草剂转基因作物主要有玉米、水稻、大豆、烟草、甜菜、棉花等，部分作物已开始大面积栽培，如玉米、大豆、棉花等。抗除草剂转基因作物在～间对全球转基因作物增长的贡献最大，占一切转基因作物栽培面积的69%。
3转基因技能改善作物遗传质量
优质农作物一直以来都是全人类寻求的目标，转基因技能能够协助人类将这一目标变为现实。经过转基因技能改善作物的遗传质量多数是将能合成特定产物的基因转入植物体内，使其种子或其他储藏器官如块茎、块根等中蛋白质含量、氨基酸组成、多糖化合物组成等得到改善。现在已开展了异源蛋白基因的搬运和表达、同源蛋白基因的过量表达以及添加游离的必需氨基酸的含量等改善作物蛋白质养分价值的分子生物学方法。如将高赖氨酸蛋白基因引进小麦能使其种子中蛋白质及其赖氨酸的比例都进步10%以上[4]；将什曼原虫的蝶呤还原酶（PRT1）转入拟南芥和烟草中能在必定程度上进步植物叶酸的含量[5]；华中农大和中科院植物研讨所已别离取得了延迟老练的转基因西红柿，储藏时间长达1～2个月，乃至80d以上[6]，能降低西红柿在运送、储藏时的经济损失；别的现在已取得富含叶酸、维生素C和高花青素的西红柿等。
4结语
综上所述，转基因技能极大促进了农业生产的开展，为解决全球不断增长的粮食需求和保证农业可持续开展发挥了重要效果。由ISAAA的计算陈述可知，至经过栽培转基因作物添加的农作物产量价值达982亿美元，节约土地1.087亿hm2，杀虫剂使用削减4.73亿kg，有效维护了生态环境和生物多样性[7]，所以很多学者宣布“回转误国”之声。本文经过分析转基因技能在农业生产中运用发现，转基因技能在作物改善上已表现出比惯例育种和诱变育种的优势，的确能够为人类创造更多收益。不过现在关于转基因农作物是否对人体存在损害依然没有一个清晰的答案，因而不能以偏概全对待转基因农作物。为了确保安全，可开发和应用安全符号基因以削减大众对抗性符号基因或许带来的潜在损害的担扰；一起要进一步开发新技能尽或许削减转基因技能所存在的不如意的当地，如可选用叶绿体基因工程，该技能在安全、高效转基因方面有突出表现[8-9]，能将外源基因精确、高效地插入。现在叶绿体转基因已在拟南芥[10]、烟草[11]、马铃薯[12]等作物中取得了成功。当然在做好安全作业的一起，要分类别对待转基因技能。对能够显著进步作物优良遗传质量和农艺性状的、人类不需要直接食用的且已取得安全证书的转基因作物的栽培可扩大；而关于需要直接食用的转基因作物则应当审慎监管，毕竟转基因作物或许是一把双刃剑，在为大众带来巨大收益和回报的一起，也有或许对生命安全存在着潜在危险。为了让全球农业栽培者取得更大收益，转基因作物的开展和推行就要在相关部门的监管和支持下做到更透明可控，为社会开展和人类健康带来更大的福祉。
参考文献
[1]李胜，刘慧君，陈章良，等.水稻矮缩病毒外壳蛋白基因S8在昆虫细胞中的表达[J].微生物学报，，41（2）:162-166.
[2]夏启玉，王宇光，孙建波，等.一株拮抗香蕉枯萎病的内生细菌的别离及其几丁质酶基因信号肽的分泌活性分析[J].我国生物工程杂志，，30（9）：24-30.
[3]魏玉清，许兴.植物转基因技能及其应用[J].宁夏农林科技，（4）：41-44.
[4]孙晓波，房瑞，余桂红，等.转高赖氨酸含量基因（Cflr）小麦植株的取得及种子中蛋白质和赖氨酸的含量分析[J].江苏农业学报，2010（16）:1162-1169.
[5]鹿晔，刘晓宁，姜凌，等.过表达蝶呤还原酶PTR1基因促进植物叶酸合成的研讨[J].我国农业科技导报，（14）：49-56.
[6]Herrera-EstrellaL，VandenBroeckG，MaenhantR，etal.Light-inducibleandchloroplast-associatedexpressionofachimaericgeneintroducedintoNicotianatobacumusingaTi-plasmidvector[J].Nature，1984，310:115-120.
[7]JamesC.Globalstatusofcommercializedbiotech/GMcrops:2012[J].InternationalServicefortheAcquisitionofAgri-biotechApplications，，ISAAABriefNo.44.
[8]StaubJM，CarciaB，GravesJG，etal.High-yieldproductionofahumantherapeuticproteinintobaccochloroplasts[J].NatBiotech，，18:333-338.
[9]黎昊雁，王玮.新一代转基因植物研讨进展[J].我国生物工程志，2003，23（6）:22-26.
[10]SikdarSR，SerinoG，ChaudhuriS，MaligaP.Plastidtransformationinarabidopsisthaliana[J].PlantCellRep，1998，18:20-24.
[11]SvabZ，HajdukiewiczP，MaligaP.Stabletransformationofplastidsinhigherplants[J].ProcNatlAcadSciUSA，1990，87:8526-5830.
[12]SidorovVA，KastenD，PangSZ，etal.Stablechloroplasttransformationinpotato:useofgreenfluorescentproteinasaplastidmarker[J].PlantJ，，19（2）:209-216.
篇3：基因工程相关研究参考论文
基因工程相关研究参考论文
首先获得需要生产的蛋白质药物的目的基因，然后选择合适的运载体(多以病毒)并与运载体结合形成重组DNA分子，再将重组DNA分子转入受体生物(动物或植物)内，从而得到生物反应器。
(3)实例：动物乳腺生物反应器。
操作大致过程为：获取目的基因→ 构建基因表达载体→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达)。
因为动物所有的体细胞都是由受精卵发育成的，故其乳腺细胞中含有重组基因并进行选择性表达，产生出抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要的医药产品。
4．蛋白质工程(prtein engineering)
(1)概念：利用基因工程的技术，对天然蛋白质进行改造，以便获得具有理想生物学功能的蛋白质。
蛋白质工程可以创造新的、自然界不存在的蛋白质分子。
目前，蛋白质工程主要是改造现有的蛋白质，通过修改蛋白质中的氨基酸序列来改进蛋白质的结构和构象，提高蛋白质的活性、稳定性和产率。
也可以利用基因工程改造蛋白质。如下方法：
预期蛋白质功能→设计预期的.蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。
(2)与基因工程的关系
蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，是第二代基因工程。
基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，产生本不能产生的蛋白质，从而产生新性状。原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
蛋白质工程的目的：生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的蛋白质。
二、基因工程的未来
基因工程是一种新鲜的事物，也是一把“双刃剑”，人们对此会有不同的看法。只要科学地、合理地加以利用，相信基因工程一定会使我们的生活更美好。
纲举目张理清结构
基因工程的研究在动植物育种、人类疾病防治及生态保护方面取得了一定的成就，但科学家永不放弃研究，又致力于新的尝试，努力使基因工程为人类提供更大的帮助。
突破难点化解疑点
1．分析说明基因工程应用研究的实质。
探究发现：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以生产它本不能生产的蛋白质，进而表现出新的性状。
基因工程可以发生在不同植物之间、不同动物之间以及微生物与动植物之间。目的基因位于微生物体内，可以转基因至植物或动物体内，如植物的抗性基因大多于细菌或病毒；目的基因位于动物体内，如动物的生长激素基因、胰岛素基因等可转移至细菌中大量生产；当然在植物与植物之间、动物与动物之间更容易发生。
不同的生物甚至亲缘关系比较远的生物之所以能发生基因重组，是由于各种生物基因的结构基本相同，在遗传上共用一套遗传密码。
我的发现
2．蛋白质工程与基因工程有何关系？
探究发现：简单地讲，蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构和生物活力的作用机制之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至于创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程在诞生之日起就与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。蛋白质工程则更进一步根据分子设计的方案，通过对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对其所编码的蛋白质的改造，它的产品已不再是天然的蛋白质，而是经过改造的，具有了人类所需要的优点的蛋白质。天然蛋白质都是通过漫长的进化过程自然选择而来的，而蛋白质工程对天然蛋白质的改造，好比是在实验室里加快了的进化过程，期望能更快、更有效地为人类的需要服务。
基因工程是遵循中心法则，从DNA→RNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。
蛋白质工程是直接改造天然蛋白质或按照以下思路进行：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。
篇4：基因工程的论文
有关基因工程的论文
有关基因工程的论文
摘要：综述转基因技术在提高农作物抗生物/非生物胁迫中的能力，以及在改良农作物遗传品质等方面的作用，并提出了做好安全监管工作的建议，使转基因技术为人类带来更多福祉。
关键词：农作物；转基因技术；农业发展
农业转基因技术就是打破不同物种间天然杂交的屏障，将高产、抗胁迫、高营养品质等已知功能的基因利用分子生物学技术转移到目的农作物体内，使其在原有遗传基础上获得新的功能特性，来提高农作物的抗胁迫能力或某种营养成分的含量，从而获得新的农作物品种，进一步能满足人类的需要。自从首例转基因作物于1983年问世以来，近年来农作物转基因已获得了蓬勃的发展，截止转基因农作物在全球种植面积已达1.81亿hm2。目前转基因技术已渗透到农业生产的方方面面，如利用转基因技术提高植物的抗逆性、抗病虫害等能力，对于农业转基因技术而言可以说已经进入以抢占技术制高点与经济增长点为目标的战略机遇期，已渗透到农业生产的方方面面。
1转基因技术促进作物抗病虫害作用
通过分子生物学技术获得抗病虫害基因再利用转基因技术导入到农作物的体内，使目的作物表现出相应的抗病虫害的特性。早在19就从染病的家蚕体液中分离出一种对部分鳞翅目（Lepidoptera）昆虫幼虫具有毒杀作用的苏云金芽孢杆菌，即现在所说的Bt。Bt在芽胞形成过程中，可产生具有杀虫作用的晶体蛋白（即δ-内毒素，δ-endotoxins），将编码这种蛋白的基因转入农作物将对鳞翅目、双翅目、鞘翅目等多种昆虫的幼虫以及无脊椎动物有特异的毒杀作用，这是关于利用转基因技术来提高农作物抗病虫害的最早起源。目前采用转基因技术来提高植物的抗病虫害能力已延伸到了烟草、棉花及水稻当中，并取得了不错的成果，如英国已将豇豆种子中的胰蛋白酶抑制剂基因（即产物为胰蛋白酶抑制剂）转入烟草，通过引起多种昆虫消化不良，达到抗虫作用。利用转基因技术来提高农作物的抗病性源于1986年美国将烟草花叶病毒（TMV）的病毒外壳蛋白基因转入烟草，从而使转基因烟草及其后代表现出对TMV的抗性。目前主要采用反义RNA技术或转基因技术使农作物获得抗病性，现已通过分子生物学技术已克隆获得了多种与抗病的.相关基因：如水稻矮缩病毒的外壳蛋白基因[1]、抗黄萎病的枯萎几丁质酶基因[2]，研究证实这些基因可直接或间接提高转基因系作物对病害胁迫的耐受性。
2转基因技术提高植物抗非生物胁迫作用
农作物在生长发育过程中不可避免地会受到外界环境的影响，如盐碱、旱高温、低温等非生物胁迫。这些非生物胁迫会引起作物体内发生一系列的生理生化反应，如常表现为植物生长代谢的可逆性抑制，但严重时则会导致整株植物死亡。近年来我国在耐盐基因工程研究方面已取得了较大进展，已克隆到了山菠菜碱脱氢酶、脯氨酸合成酶等与耐盐相关的酶的基因，将这些基因转入作物体内，可提高植物细胞的渗透压，从而可增强作物的抗盐能力，目前通过遗传转化获得的耐盐转基因烟草、草莓和苜蓿等植物已进入田间试验阶段[3]。另外，通过转基因技术提高作物抗除草剂能力可直接节省通过化学方法来控制杂草的开支，据估计美国每年用在除草剂上的开支约为50亿美元。抗除草剂转基因作物的研究和推广一直以来都是转基因领域的研究热点，目前全球已成功开发并商业化的抗除草剂转基因作物主要有玉米、水稻、大豆、烟草、甜菜、棉花等，部分作物已开始大面积种植，如玉米、大豆、棉花等。抗除草剂转基因作物在～间对全球转基因作物增长的贡献最大，占所有转基因作物种植面积的69%。
3转基因技术改良作物遗传品质
优质农作物一直以来都是全人类追求的目标，转基因技术可以帮助人类将这一目标变为现实。通过转基因技术改良作物的遗传品质多数是将能合成特定产物的基因转入植物体内，使其种子或其他贮藏器官如块茎、块根等中蛋白质含量、氨基酸组成、多糖化合物组成等得到改进。目前已发展了异源蛋白基因的转移和表达、同源蛋白基因的过量表达以及增加游离的必需氨基酸的含量等改良作物蛋白质营养价值的分子生物学方法。如将高赖氨酸蛋白基因引入小麦能使其种子中蛋白质及其赖氨酸的比例都提高10%以上[4]；将什曼原虫的蝶呤还原酶（PRT1）转入拟南芥和烟草中能在一定程度上提高植物叶酸的含量[5]；华中农大和中科院植物研究所已分别获得了延迟成熟的转基因番茄，储藏时间长达1～2个月，甚至80d以上[6]，能降低番茄在运输、储藏时的经济损失；另外目前已获得富含叶酸、维生素C和高花青素的西红柿等。
4结语
综上所述，转基因技术极大促进了农业生产的发展，为解决全球不断增长的粮食需求和保障农业可持续发展发挥了重要作用。由ISAAA的统计报告可知，至通过种植转基因作物增加的农作物产量价值达982亿美元，节省土地1.087亿hm2，杀虫剂使用减少4.73亿kg，有效保护了生态环境和生物多样性[7]，所以众多学者发出“反转误国”之声。本文通过分析转基因技术在农业生产中运用发现，转基因技术在作物改良上已表现出比常规育种和诱变育种的优势，的确能够为人类创造更多收益。不过目前关于转基因农作物是否对人体存在危害仍然没有一个明确的答案，因此不能以偏概全对待转基因农作物。为了确保安全，可开发和应用安全标记基因以减少公众对抗性标记基因可能带来的潜在危害的担扰；同时要进一步开发新技术尽可能减少转基因技术所存在的不如意的地方，如可采用叶绿体基因工程，该技术在安全、高效转基因方面有突出表现[8-9]，能将外源基因准确、高效地插入。目前叶绿体转基因已在拟南芥[10]、烟草[11]、马铃薯[12]等作物中获得了成功。当然在做好安全工作的同时，要分类别对待转基因技术。对能够显著提高作物优良遗传品质和农艺性状的、人类不需要直接食用的且已获得安全证书的转基因作物的种植可扩大；而对于需要直接食用的转基因作物则应当审慎监管，毕竟转基因作物可能是一把双刃剑，在为公众带来巨大收益和回报的同时，也有可能对生命安全存在着潜在危险。为了让全球农业种植者获得更大收益，转基因作物的发展和推广就要在相关部门的监管和支持下做到更透明可控，为社会发展和人类健康带来更大的福祉。
参考文献
[1]李胜，刘慧君，陈章良，等.水稻矮缩病毒外壳蛋白基因S8在昆虫细胞中的表达[J].微生物学报，，41（2）:162-166.
[2]夏启玉，王宇光，孙建波，等.一株拮抗香蕉枯萎病的内生细菌的分离及其几丁质酶基因信号肽的分泌活性分析[J].中国生物工程杂志，，30（9）：24-30.
[3]魏玉清，许兴.植物转基因技术及其应用[J].宁夏农林科技，（4）：41-44.
[4]孙晓波，房瑞，余桂红，等.转高赖氨酸含量基因（Cflr）小麦植株的获得及种子中蛋白质和赖氨酸的含量分析[J].江苏农业学报，2010（16）:1162-1169.
[5]鹿晔，刘晓宁，姜凌，等.过表达蝶呤还原酶PTR1基因促进植物叶酸合成的研究[J].中国农业科技导报，（14）：49-56.
[6]Herrera-EstrellaL，VandenBroeckG，MaenhantR，etal.Light-inducibleandchloroplast-associatedexpressionofachimaericgeneintroducedintoNicotianatobacumusingaTi-plasmidvector[J].Nature，1984，310:115-120.
[7]JamesC.Globalstatusofcommercializedbiotech/GMcrops:2012[J].InternationalServicefortheAcquisitionofAgri-biotechApplications，，ISAAABriefNo.44.
[8]StaubJM，CarciaB，GravesJG，etal.High-yieldproductionofahumantherapeuticproteinintobaccochloroplasts[J].NatBiotech，，18:333-338.
[9]黎昊雁，王玮.新一代转基因植物研究进展[J].中国生物工程志，2003，23（6）:22-26.
[10]SikdarSR，SerinoG，ChaudhuriS，MaligaP.Plastidtransformationinarabidopsisthaliana[J].PlantCellRep，1998，18:20-24.
[11]SvabZ，HajdukiewiczP，MaligaP.Stabletransformationofplastidsinhigherplants[J].ProcNatlAcadSciUSA，1990，87:8526-5830.
[12]SidorovVA，KastenD，PangSZ，etal.Stablechloroplasttransformationinpotato:useofgreenfluorescentproteinasaplastidmarker[J].PlantJ，，19（2）:209-216.
篇5：基因工程的应用论文
基因工程的应用论文
知识目标：
①举例说出基因工程在农牧业、医药、环境保护等领域的应用；
②关注转基因生物和转基因食品的安全性；
2.能力目标：
①通过辩论前准备，提高搜集资料、筛选信息的能力；
②通过辩论，训练思维能力，口语表达能力，增强合作意识；
3.态度与情感价值观目标：
①了解目前转基因生物与转基因食品现状，同时客观对待基因工程技术及其产物；
②建立科学、严谨、为人类谋福利的主体科学思想；
③注重养成尊重他人、待人有礼的品德。
在例举基因工程各种应用的基础上，重点引导学生举行辩论赛的方式讨论基因工程应用的利与弊。布置学生搜集相关资料，采取思考、分析、想象、推断和辩论相结合的方法，探讨基因工程的利与弊。对于这个问题，教师不必刻意将学生的争论引向一致的结论，辩论的过程本身就是对学生思维的训练，能够给予学生不少启发。
最后，教师应该强调科学技术是一把双刃剑，既可以为人类造福，有可能造成一些负面影响，所以，大家在看待转基因生物与食品问题上，一方面我们要看到它有利的一面，另一方面尽可能地避免有害的一面。身为现代公民，应该时刻关注科学技术的发展和影响。
提问：什么是基因工程？
动画分i演示基因工程四步骤：
1、提取目的基因；
2、目的基因与运载体结合；
3、将目的基因导入受体细胞；
4、目的基因的检测与鉴定。
设计意图：复习所学内容，唤起学生记忆。理解，分析各步骤之间的关系。同时在脑海中形成完整的基因工程流程吸引学生注意力。
a、简要地介绍基因工程在农业、食品、医药、环境保护等领域的应用；
b、观看视频：市民对转基因生物和食品的态度，过渡到学生辩论；
c、学生辩论：转基因生物与食品出现是利大于弊，还是弊大于利。
设计意图：训练学生的思维能力，口语表达能力，培养学生合作意识。有利于增加学生和学生之间、学生与老师之间的交流，取长补短，共同提高。
a、评选一位最佳辩手；
b、教师评述本场辩论赛。设计意图：鼓励辩手，肯定辩手们的努力
总结：大家看待转基因生物与食品问题，一方面要看到它有利一面，另一方面尽可能避免有害的一面。身为现代公民，应该时刻关注科学技术的发展和影响。
1、基因工程中涉及很多抽象的分子生物学的技术，运用分i动画演示、DNA的剪切和拼接的`模拟实验，让学生对整个基因工程操作过程形成正确认识很有必要；
2、以学生辩论赛的形式普及转基因生物与食品利与弊问题，学生的个人能力也得到了提高 ，主要有几点：
①有利于参赛选手能力的提高。首先，在赛前准备时，学生会通过多种途径查找材料，学会了多角度思考问；学生查找信息的能力，思维的深刻性、论证性和敏捷性都得到了提高；其次，语言表达更具艺术性。第三，知识结构更完备。
②有利于班级凝聚力的增强。辩论不仅是个人才华的展示，一个优秀的团体能够脱颖而出离不开四人小团体的默契，更离不开大集体班级同学的支持。比赛让他们走得更近，更像一家人；
③有利于增加学生和学生之间、学生与老师之间的交流。辩论赛不仅设有陈述观点环节、提问应答环节、自由辩论环节、总结称词环节，还设有观众互动环节。在辩论赛中，辩手与辩手之间、观众与辩手之间、观众与观众之间、评委与辩手之间，大家相互交流，取L补短，共同提高；
3、课堂教学的设计思路，教材内容的适当调整，教学手段的多样化等方面体现了特色创新教育、体现了素质教育，在教学过程中从多个角度渗透德育教育；
4、在课堂中，可以感受到学生辩论的激情，正反方都踊跃表达自己的观点。同时，也能了解学生的思维与知识面与老师不同的地方，在整个辩论过程中，老师也了解了不少关于转基因生物与食品出现是利大于弊，还是弊大于利的知识，增长了见识，更进一步了解了转基因生物和转基因食品的安全性问题，课堂要组织有序，紧张活泼，有张有弛，能够做到教学相长、师生受益，教学效果较显著。
篇6：基因工程制药的研究论文
基因工程在生物制药领域的主要应用是基因工程制药。基因工程制药是指人们按照一定的医学目标，将特定的外源基因导入宿主的基因组成，由宿主产生特定蛋白药物的一种制药方式。
1基因操作技术
1.1基因大分子分离技术基因大分子分离技术实际上是指基因组DNA和质粒（plasmidDNA）的分离。基因组DNA分离的方法主要有PCR扩增技术、Southern杂交等。其中，基因文库是建立在DNA重组基础上的，它不同于基因克隆和基因库，主要是指将某种重组的DNA序列在某宿主体内进行克隆增值。质粒分离的方法主要包括酸酚法、质粒DNA释放法和去污裂解法等。质粒通常被用作基因工程中的表达载体或克隆载体。
1.2技术PCR技术是一种在细胞外模拟DNA复制过程的核酸扩增技术。PCR技术可以分为定量PCR技术和定性PCR技术。定量PCR技术是以实时PCR为代表，其基本原理是将荧光标记分子引入PCR反应体系中，以此实现对反应过程中每一时刻的荧光信号积累的实时检测，并计算PCR的产物量，或借助标准曲线法实现对初始模板量的计算。PCR技术分为反转录PCR、反向PCR、锚定PCR和多重PCR。反转录PCR（RT-PCR）是一种利用极少量的mRNA来构建庞大数量的cDNA文库的方法。
1.3基因芯片技术基因芯片实际上是生物芯片中的一种。该技术主要包括样品的制备、核酸方阵的构建和杂交、杂交图谱的检测和读出。根据用途的不同，又可以将基因芯片技术分为诊断芯片技术、测序芯片技术和表达谱芯片技术。其中，表达谱芯片技术作为一种应用最广泛的技术，它不仅可以用于药物的研究和筛选，还可以应用于分析基因的供能和探讨疾病的发生机制等方面。就该技术的具体应用而言，它主要包括以下两方面：①确定药靶基因。将正常的人体细胞与病变或异常的细胞作对比，并找出其中的差异，从而确定药靶基因。②实时监测药物治疗前后的基因状态。
检测基因表达有三方面的作用：①通过监测基因用药前后的基因表达状况，可以了解药物作用的机理及其对细胞的影响。②可以实现对药物毒理的研究。③有助于药物筛选。
1.4外源基因导入技术外源基因导入技术是将合成的新型基因导入宿主细胞中，然后通过基因在宿主体内的表达，由宿主产出有关的蛋白质药物。根据宿主细胞类型的不同，可以将基因的表达分为真核细胞表达系统和原核细胞表达系统。外源基因在宿主细胞内表达时，通常会将一个目的蛋白的基因与一个报告蛋白的基因相互融合，即形成融合蛋白，从而用于蛋白的纯化和检测。常用的报告蛋白有硫氧还蛋白、谷胱甘肽S-转移酶和β-半乳糖苷酶等。
2基因工程药物
2.1抗生素类传统的抗生素类药物是通过微生物发酵或化学合成手段实现的，其生产效率低，成本较高，不适合大规模生产。利用基因技术可以实现对生产抗生素类药物菌种的基因改造，使生产菌种的活性增强，生产产品的目的性增强、表达水平提高，从而在降低生产水平的前提下大量生产抗生素类药物。例如，我国王以光利用基因工程（基因重组技术）改造了螺旋霉素产生菌，大大提高了丙酰螺旋霉素的产量。
2.2活性多肽类活性多肽类在人体内的含量比较低，但是，其却在人体代谢过程中发挥着重要的调节作用，比如激素等。这些物质同样可以作为医学药物来治疗有关物质失衡（过多或过少）所造成的各类疾病。这类物质通常产于各类动物的脏器，成本较高，生产也比较复杂，无法大批量生产。但是，基因工程的诞生为其实施提供了一定的可能性，通过基因重组技术可以使某些微生物产生特定的活性多肽类物质。例如，可以将胰岛基因导入大肠杆菌中，由大肠杆菌生产胰岛素；也可以将生长基因导入酵母菌中，量化生产生长基因，将生长素用于临床治疗。
除了上述两种基因工程药物之外，还有细胞免疫调节因子、疫苗和基因治疗产品等多种基因工程药物。这些药物都极大地弥补了制药领域的不足，给人们的健康带来了巨大的帮助。
3结束语
综上所述，基因工程在生物制药领域发挥着至关重要的作用。它不仅可以为临床疾病的治疗提供大批量的生物药物，还可以有效地诊断和预防当下一些棘手的疾病，比如艾滋病、遗传病和癌症等。因此，为了促进我国生物制药领域的进一步发展，有关方面的研究人员要不断学习基因工程方面的知识，并要将其切实应用到生物制药中。
篇7：基因工程制药的研究论文
基因工程制药是随着DNA重组技术的发展而发展的。基因工程技术(Geneticengineering)是现代生物技术的核心,其快速发展,使得融入了包括医学、生物学、化学和物理学等多学科最新研究成果的生物制药也已成为近些年来发展虽快的高新技术产业之一。不断研制成功并投放市场的生物技术药品和诊断试剂在为人们诊病、治病的同时,更给人们带来了攻克和治愈各种疑难疾病的希望。基因工程制药已经成为利用现代生物技术生产的最重要的产品,并成为衡量一个国家现代生物技术发展水平的一个最重要的标志,生物制药已成为制药业中发展最快和技术含量最高的领域[1]。从1982年第一个新生物技术药物基因重组人胰岛素上市至今,生物制药产业只有20余年历史,约有100余种产品,但这些产品在治疗肾性贫血、白细胞减少、癌症、器官移植排斥、类风湿关节炎、糖尿病、矮小症、心肌梗死、乙肝、丙肝、多发性硬皮病、不孕症、粘多糖病、法布莱氏病、囊性纤维化、血友病、银屑病和脓毒症等,在很多领域特别是疑难病症上,起到了传统化学药物难以达到的作用。本文简要介绍以基因工程蛋白质药物为主的基因工程制药的概况。
1基因工程产业化过程中存在的问题
1.1重复投资，缺乏创新90年代以来涉及基因工程药物的企业大量涌起，但大多是仿制，很少拥有独立知识产权的药品。基因工程制药企业往往是多家生产一种产品，造成不良竞争，企业也得不到合理的利润，故对产品的研发投入更不上，很难进入良性发展轨道。
1.2开发能力落后我国在生物技术“上游”已与国外差距缩小，但“下游”技术仍有很大差距，如工艺设备、分析仪器主要依赖进口。又如高产率的分离纯化处理工艺，蛋白产品的稳定性及制剂的配方，高质量的控制鉴别和测试，执行GMP的操作规范等方法，都与国际水平存在差距。
1.3融资困难，资金不足基因工程制药产业是高科技产业，具有高投入，高风险的特点，目前其资金的主要来源还是银行贷款。这种单一的融资渠道，使的企业资金不足，很难拥有竞争力。
2增强生物基因制药产业价值的发展思路
通过上述分析，我们可以了解到，生物基因制药产业的产业链发展不完善，产业化水平较低。基于网络效应与互补性理论对生物基因制药产业的分析，本文提出以下增强生物基因制药产业价值的发展思路。
2.1加快技术创新与技术互补提高产业化水平由于一种生物基因药物的从研发到上市一般情况下需要5-的时间，而药品的专利期为，在基因药物的研发期间，需要投入大量的成本，而且成功率较小，风险较大，因此制药公司都努力使企业的研发成本降到最低，为了达到这种效果，制药公司可以和学校进行产学研结合，技术互补，联合协作，形成战略联盟，加快药物的开发进程，使药物尽快上市，实现产品价值。
2.2采取多种互补营销形式，做大企业规模目前生物基因制药企业大部分为中小型企业，生产规模和经济效益无法与国内外大公司抗衡，面对这种现状，要采取一定措施，进行优势资源互补，扶持现有优势企业做大做强。采取市场互补性营销方案，通过重点医药企业相互合作，实现市场的发展和繁荣。加大吸引外资力度，与国际跨国公司进行战略联盟，依靠其雄厚的资金和先进的管理经验，提升研发技术水平，提高产品质量和竞争力[2]。利用资源互补，加大对医药工业园的支持力度，吸引产业链中各环节强势企业进驻医药产业，调整生物基因制药产业结构，发挥医药工业园的聚集作用和集群效应，加速基因制药产业链的孵化与构建，以增强生物基因制药产业价值创造能力。
2.3加大R&D的投入,建立科研成果快速转化的机制是否具有研究、开发能力是衡量医药企业竞争力的重要因素。,药品知识产权保护是我们面临的严峻问题。因此,鼓励技术创新,加大R&D的投入,提高科研开发人员的积极性,建立一支具有较强实力的药物创新、研发队伍显得非常紧迫。在研发方面,应注重与世界各地的高科技人才的合作,借助外脑,进行虚拟研发;在政府的支持与投入下,与科研机构合作,扩大资金、技术实力,集中优势资源,建立多学科参与、多部门合作的创新体系;建立科研成果转化机制,缩短药品开发周期,提高开发效率,形成一种集产、学、研、商和风险投资为一体多赢的`研究与开发局面。美国、德国政府立法规定企业每年R&D投入不能低于年销售额的3%,且用于R&D的费用均免征税收[3]。我国也应颁布类似的法令和优惠政策,强制并鼓励企业创新。
2.4制定人才发展战略,加大人力资源的开发利用力度能否吸收和培养科技人才,推进企业的技术进步和产品升级,是企业保持核心竞争力并立于不败之地的关键。据报道,我国加入WTO后的第一个星期里,国外大型公司在北京中关村就挖走了大量国内企业优秀人才。现代市场的竞争,实质上是人才的竞争[4]。因此,企业必须树立以人为本、人才至上的观念,建立人才激励机制,制定人才发展战略,广招贤才,引进具有国际先进管理经验的人才和系列项目,以提高企业的核心竞争力。
2.5建立风险投资机制国外的大量实践证明,风险投资是解决高技术产品商品化、产业化过程中资金困难的有效途径。当前,我国应营造良好的国际风险投资环境,鼓励风险投资,吸收国外风险投资家进入我国市场,利用风险投资促进基因工程产业化发展,从而建立具有国际竞争力的企业集团。同时,我国应尽快建立适合我国高科技产业发展的融资体制,解决资金瓶颈问题,使我国的高科技产业发展步入快车道。
2.6加大对高新技术企业的优惠政策利用税收、信贷、土地资源等政策性优惠,提高企业的创新能力和规模化生产能力,提高其市场竞争力。加强对国家一类新药的市场保护机制,将国家一类新药自动列入国家基本用药目录,优先考虑国家一类新药的各地招标和进入地方/医保用药目录,为我国创新药品的市场发展提供较好的生存条件,鼓励企业的产品创新。
近两年,我国科技部生物工程中心组织力量对全国400多家单位和几十家生物技术企业做过一次调查,在咨询了300多位海内外专家的基础上,置定了21世纪初的生物技术发展战略。我国采取的措施主要是立足创新、集成应用、需求向导和重点突破的战略[5]。集成应用一方面集成现有成熟技术,另一方面是多学科、多领域的集成。要实现这一宏伟的战略目标,除制定具体对策外,要走官、产、学、研、资相结合的道路。先建小企业,慢慢发展壮大。力争在今后10到之内,我国生物技术产业的整体水平,尤其是基因制药水平能步入世界发达国家行列,而且生物技术产业能够成为国民经济的支柱产业之一。让我们共同努力,刻苦工作,迎接具有中国特色的生物技术产业的新纪元。
篇8：基因工程实验课程教学优化探析论文
基因工程实验课程教学优化探析论文
摘要：基因工程实验课是动物生物技术、动物医学等专业学生必修的基础课，对相关专业的专业课学习具有重要的指导意义。在该课程的教学实践中，笔者通过对实验教学设备更新、实验教学理念转变、实验考核方法改革、师资队伍强化、教学与科研实验、毕业设计相结合等手段，丰富了基因工程实验课的教学形式。实行课程改革后，全面提升了学生对基因工程实验技术的认识程度，增加了学生的学习兴趣，培养了学生实验设计、分析及解决问题的能力，为学生毕业设计和申请大学生开放性、创新性实验提供了良好的实验技术保障。
关键词：基因工程； 实验技术； 教学； 改革； 仪器管理； 考核体系； 教学效果； 实践
基因工程（genetic engineering） 也称遗传工程，是现代生物技术的核心技术，也是理论与技术并进的新兴学科。基因工程又称基因拼接技术或DNA重组技术，是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译、表达的复杂操作。它是生物工程的一个重要分支，与酶工程、细胞工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。
我国教学改革研究的着眼点和重要任务是在实验课的教学中进一步吸引学生主动学习，激发学生独立思考的兴趣，培养创新意识[1].传统的实验教学方法存在知识结构老化、课堂教学内容更新较少以及学生学习被动等问题，已不能满足培养学生综合素质能力的要求； 因此，有必要针对这些不足进行改革，推动基因工程实验技术的实验教学质量的提高。笔者充分利用了教育部高校设备建设专项资金的投入，进行仪器设备的更新，同时改革实验教学内容、完善考核体系、加强师资队伍的培训、基因工程实验技术教学与科研实践及毕业设计相结合等措施，充分调动了学生的学习热情，培养了学生的创新能力和分析问题及解决问题的能力。
1更新仪器设备配置，强化仪器管理水平
基因工程实验是本校动物生物技术、动物科学、实验动物及动物医学专业必修的基础课，为了使基因工程实验更好地顺利开展，达到培养学生实验技能的目的，加强实验室建设，加大实验资金投入是极其必要的。为此，在学校和学院领导的大力支持下，利用教育部高校设备建设专项资金和学校实验建设经费，购置了ABI实时定量PCR、BIO - RAD凝胶成像系统、Tiangen DNA定量仪、博日PCR仪、DYCP - 35型电泳仪、Finnpipette移液器、Biofuge型低温高速离心机、SW - CJ - 1A型超净工作台、DYCP - 31型水平电泳槽、HSZ - Q型恒温振荡器等仪器设备，为实验的顺利开展提供了必要的硬件保障。
鉴于仪器设备价格昂贵，操作复杂，实验开始前制订了仪器简明操作手册，组织学生进行观摩学习，重点讲解仪器原理、相关理论知识、操作方法、注意事项、仪器维护与保养等，并利用提前准备好的样品进行仪器模拟操作演示，使学生充分掌握仪器的操作方法； 同时指定实验组长做好仪器使用记录的登记，确保仪器的正常运转。
2打好实验基础，树立“先入为主”的理念
大学生的特点是好奇心很强，思维活跃，甚至是“异想天开”,但基本实验技能训练相对欠缺[2].而基因工程实验具有取样操作严格、试剂需要量少、各组分加入量要精确等特点； 因此，在开展实验之前需要对学生进行基本技能的培训，包括如何选取组织样品、移液器的正确使用方法、实验试剂的配制及实验材料的高压灭菌、试剂的正确加入方法和顺序、样品的振荡方法及混匀程度等。通过反复训练，使学生更好地掌握药品的性能与用途、操作注意事项，也锻炼了学生分析问题、解决问题的能力，确保学生在后续的正式实验中，能够准确无误地开展相关的实验内容。
3优化实验教学内容，完善实验考核体系
3. 1实验教材的编写
目前，在售的基因工程实验指导用书很多，但真正适合本科生基因工程实验的却很少。大部分存在实验内容过多，可操作性不强，实验内容过于陈旧，相对于先进的基因工程理论存在滞后现象，无法满足培养学生现代化生物学实验技能的需求； 因此，编写一本切实可行的实验教材是极为重要的。为此，学院组织经验丰富的教授、讲师及相关实验技术人员，紧贴科学发展前沿，结合学院教学、科研实际，共同编写了《基因工程实验技术》指导用书，并由吉林大学出版社公开出版发行。新的实验教材，将基因工程新理论、新技术、新方法引入到具体的实验中，加大了设计性、综合性实验的比例，体现了学院的专业特点及办学特色，是一本内容丰富、适合本科实验教学的优秀教材，得到了学生们的一致认可。
3. 2改革教学内容，突出专业特色
基因工程是建立在遗传学、微生物学、生物化学、细胞生物学及分子生物学的基本原理和知识的基础之上的应用性科学。开设基因工程实验要求学生有扎实的上述课程实验基础。通过对基因工程实验的学习，使本科生熟练掌握DNA重组的方法，并能进行自主设计实验，完成对特定基因进行克隆及分析。由于实验具有连续性、周期长的特点，笔者采取实习周的方式授课，计划学时数为48学时。具体实验内容见表1.
学生通过学习基因工程实验各环节相关的理论知识及实验方法，掌握了常用DNA操作及基因重组技术方法，而且对基因工程原理有更深入的'理解，提高了科学研究和实验操作能力。
3. 3健全考核体系，提高教学效果
客观、有效、真实、公正的实验考核体系不仅能提高学生对实验的重视程度，也能增强学生探索知识的积极性，调动学生的学习热情和主人翁意识，从而大大提高实验教学的效果，达到培养新世纪生物学人才的目的。为此，本课程的考核采取多元化评价模式，考核内容主要包括以下三部分。
3. 3. 1平时成绩考核 （ 共45%） 包括实验态度（10%）、实验室常识（5%）、实验技能的掌握（10%）和实验报告（20%） 等方面。实验态度（10分） ,主要考察学生的出勤情况、预习情况、对实验课的重视程度、对实验室仪器设备的爱护及与其他人合作等。采取扣分制，例如无故迟到一次扣3分； 无故旷课一次扣10分； 扣分超过10分后从其他项目的分值里扣除。学期中安排一次实验室常识考试，考试的分值为5分。实验技能的掌握（10分） ,主要考察学生对基本实验技能的理解和掌握，采取扣分制。实验报告由教师根据学生上交的实验报告的规范性、分析及讨论的合理性等进行打分，累计20分。
3. 3. 2学 生 的 独 立 实 验 设 计 和 实 践 过 程 考 核（25%） 注重学生的创新性思维和独立分析、解决问题等能力的提高。包括： 设计思想、方案及设计报告（10%） ; 实验操作能力（5%） ,考察学生对自己设计的 实 验 具 体 实 施 能 力； 实 验 结 果、分 析 报 告（10%） ,考察学生在实验实施过程中对出现的问题进行分析和解决的能力，是否能达到预期结果及结果的分析报告。
3. 3. 3考试 （30%） 对实验室常识、实验设计、实验方法、实验原理等进行考试。
4加强师资队伍建设与培养，提高教师业务素质
实验教师的结构组成和业务水平直接影响到实验课的实施及效果。近年来，分子生物学的飞速发展，赋予了基因工程理论与实践更多的内涵，这就要求实验教师有丰富的理论知识和操作技能。实验教师除了掌握分子生物学常用的实验技术，如：PCR技术、RT - PCR技术、基因克隆与表达技术、文库构建、实时定量PCR技术等，还应积极参与科研工作，申请国家级及省级课题，在科研中不断学习，充实自己的知识结构，了解本学科领域的发展前沿、新技术、新方法，提高实验教学能力，从而更好地完成教书育人的使命。同时，积极发挥实验室资源和师资特长，鼓励实验技术人员和优秀的硕/博士人员参与到实验教学中，充分发挥年轻人的传帮带作用[3],调动学生学习的兴趣和主动性，提高实验教学的质量和水平。
5实验教学与科研、毕业设计相结合
积极 将 教 师 成 熟 的 科 研 成 果 转 化 到 实 验 中去[4 - 5],促进实验教学内容改革，保证实验内容的新颖性、前沿性，也能增强学生的创新意识及思维。同时，以教师的科研课题为依托，开设第二实践课堂，向学生展示科研项目研究的过程，包括课题整体思想、实验方案的设计、项目实施、数据处理与分析、问题解决、结果讨论等，为开设吉林大学大学生开放性、创新性实验打下良好的基础。学生在完成课堂内基因工程实验和课堂外相关的创新性、开放性实验的同时，已能掌握一整套比较完整的基因工程实验技术，加深了对理论知识的系统了解，从而为毕业论文的设计、实验实施、论文撰写及答辩等奠定了坚实的基础。
6小结
通过对实验室硬件更新、实验内容及考核方法改革、强化师资队伍建设等手段，基因工程实验课取得了明显的教学效果，全面提升了学生对基因工程实验技术的认识程度，激发了学生的学习兴趣，培养了学生实验设计、独立思考、协作互助、分析问题及解决问题的能力，树立了正确的科研态度，提高了学生的综合素质，基因工程实验教学改革得到了学生们的一致好评。
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篇9：基因工程在林木抗寒中的应用研究论文
基因工程在林木抗寒中的应用研究论文
摘要：文章综述了基因工程在林木抗寒方面的研究进展， 包括结构基因、顺式作用元件、转录因子和转基因技术。
关键词：基因工程； 林木； 抗寒；
逆境会伤害植物， 严重时会导致死亡。当温度下降到0℃以下时， 植物体内发生冰冻， 因而受伤甚至死亡， 这种现象称为冻害。树木在生长期中如遇到温度的突然变化， 会打乱植物生理进程的程序而造成伤害， 迄今为止， 尚没有解决低温冻害的根本办法。随着基因工程的发展， 在树木的抗寒性研究方面取得了进展。本文就结构基因、顺式作用元件、转录因子和转基因技术在林木抗寒中的应用与研究进展进行了阐述， 以期为林木抗寒相关研究提供参考。
1 结构基因
结构基因是一类编码蛋白质的基因， 大多数真核生物的基因是不连续基因。所谓不连续基因就是指基因的编码序列在DNA分子上是不连续的， 被非编码序列所隔开。编码的序列称为外显子， 是一个基因表达为多肽链的部分；非编码序列称为内含子， 又称插入序列。内含子只转录， 在前mRNA时被剪切掉。一些抗寒相关的结构基因， 通过转录形成RNA， 再通过翻译形成相关的蛋白质， 进而表现出抗寒的特性。， 李春霞从胡萝卜中克隆得到抗冻蛋白基因， 并转入山杨， 得到转基因植株后经PCR检测获得1株卡那霉素的转基因株系， 结果表明目的基因AFP基因已被整合进山杨基因组中[1]。， Benedict等将拟南芥抗寒相关基因CBF1基因转化到杨树基因组中， 并证明该基因的成功表达可提高杨树的抗寒性。
2 顺式作用元件
顺式作用元件， 位于结构基因的旁侧， 包括启动子、增强子、应答元件。它是转录因子的结合位点， 并通过这种结合进而调控下游基因转录， 确保转录的精确起始和转录效率。目前此方面在林木中研究较少， 相对滞后。此外， Li等[2]研究表明不同基因启动子对抗逆基因的表达作用不同， 其中cor15基因启动子要弱于cor15b基因启动子对抗逆基因表达活性的影响， 此外还发现这种影响不仅与顺式作用元件种类有关， 也与其数量密切相关。Khurana等[3]发现CCAAT—box和HSEs作为小分子热激蛋白sHSP26启动子中重要的热激元件在表达调控中起了决定性的作用。
3 转录因子
转录因子即能够结合在基因上游的特异核苷酸序列上的蛋白质， 并能调控该基因的转录。转录因子可以调控核糖核酸聚合酶 （RNA聚合酶， 或叫RNA合成酶） 与DNA模板的结合。同时在与该基因上游的启动子区域结合的同时， 转录因子还可以与其他一些转录因子形成转录因子复合体， 进一步影响基因的转录， 进而影响蛋白质的合成。， 罗梦雪等[4]从麻疯树基因组中克隆到一个CBF2基因 （命名为JcCBDF2） 。运用生物信息学的分析手段对该基因序列及其编码的'蛋白质序列进行了分析， 结果表明， JcCBDF2蛋白中不止包含AP2/EREBP保守的结合结构域， 还具有CBF转录因子特征序列。实时荧光定量结果显示基因主要在麻疯树叶片内转录表达， 对低温胁迫极其敏感， 初步研究表明基因是低温诱导型转录因子。赵天田， 王贵禧， 梁丽松等[5]根据平榛花芽转录本高通量测序的结果， 采用RACE—PCR技术克隆到平榛S4OQ基因， 并对基因进行实时荧光定量表达分析， 表明：平榛雌花芽中的表达量最高， 随后表达量逐渐下降， 在不同器官中的表达具有差异性， 雄花序中表达量最高。杨杞， 白肖飞， 高阳等[6]以沙冬青为试验材料， 利用RT—PCR和RACE技术克隆了沙冬青CBF/DREB1基因cDNA序列， 并对其进行了序列分析， 运用生物信息学预测其编码的氨基酸序列具有CBF家族基因特有的AP2结构域。为进一步研究植物抗逆和获得抗性基因提供了新的候选基因。
4 其他
4。1 小G蛋白基因
小G蛋白分子量约为20—30KD具有GTP酶活性， 在多种细胞反应中起开关作用。当小G蛋白与GTP结合时成为活化形式， 作用于下游分子并将其活化。当GTP水解成为GDP时， 小G蛋白恢复为非活化状态。黄亚成等[7]从橡胶树胶乳cDNA文库中克隆1个小G蛋白的基因全长， 进行了聚类和表达分析， 采用实时荧光定量的方法研究该基因低温处理下的表达水平。结果显示4℃低温胁迫下该基因在橡胶树幼苗根中的表达明显受诱导且在胁迫初期表达最强， 后又有所下降， 为进一步研究该基因的功能奠定了基础。
4。2 microRNA
microRNA （或miRNA） 是指参与转录后基因的表达调控， 由内源基因编码的非编码单链RNA分子， 长度约为22个核苷酸。目前， 关于MicroR—NA的调控机理还不太清楚。， 张译云[8]以毛白杨为材料， 进行不同时间段 （0、8、14、20h） 的低温胁迫 （4℃） 处理， 分别提取小片段RNAs （<200nt） ， 利用实时定量PCR技术研究毛白杨在低温胁迫后12种miRNAs的差异表达规律。结果显示， miRNAs的表达在低温胁迫下有显着变化， 且呈现动态反应。在低温胁迫下， 大部分miRNAs的表达受到抑制。miR168a、miR169ac、miR394a—3p、miR530a的表达量在各个时间段显着下调。表明， miRNAs在调控毛白杨对低温胁迫的反应中起着重要作用。20， 张译云以毛白杨为试材， 通过构建microRNA的cDNA文库， 经高通量测序获得144个保守microRNA和29个新microRNA， 并用生物信息学方法预测了新microRNA的101个靶基因， 且这些靶基因均与植物生长或逆境胁迫密切相关。该研究对进一步探讨microRNA在毛白杨经低温胁迫后的调控机制具有重要意义。
5 林木抗寒展望
目前， 抗寒性研究是林业抗逆性研究中重要一项， 并已深化到基因水平。虽然转基因技术存在一定的争议而且植物抗寒性状作为质量性状多受多基因控制， 抗寒分子机制相对复杂， 目前对这方面的研究仍不够透彻， 经基因转化获得的抗寒性植株还有很大的盲目性。但利用转基因技术增加林木抗寒性， 并不涉及食品安全问题， 同时一些寒冷胁迫应答基因已陆续被鉴定， 很多关键基因已通过转基因技术成功提高了林木的抗寒性。近年来， 在大数据时代的潮流中， 基因芯片、转录组等高通量生物技术的成功应用进一步加快了抗寒相关候选基因的鉴定， 因此运用基因工程技术改善植物抗寒性将拥有越来越好的前景。
参考文献
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篇10：浅谈基因工程在番茄抗旱方面的作用论文
浅谈基因工程在番茄抗旱方面的作用论文
摘要：番茄抗旱性是由许多微效基因座和数百个影响干旱形态和生理反应的基因控制的, 阐明番茄抗旱的分子机制、开发分子标记辅助选择将有助于加速培育具有抗旱性的番茄新品种。本文概述了番茄抗旱分子机制的研究进展、番茄在干旱条件下的形态特征变化和抗旱育种, 重点阐述了番茄抗旱性基因工程改良方面的研究进展, 为进一步应用现代生物技术进行植物抗旱性基因工程改良和分子标记辅助选择育种提供方法和思路。
关键词：番茄; 抗旱; 育种; 基因工程; 综述;
中国人口众多, 农业生产所用的淡水资源十分匮乏, 人均仅有2 200 m3, 是全球人均淡水资源最贫乏的国家之一 (王海波, ) 。干旱缺水在众多非生物胁迫中是最具破坏性的, 同时也是限制作物产量和品质的一个重要影响因素 (Tuberosa&Salvi, ) 。其中生殖生长期受干旱影响最大, 在生殖阶段干旱胁迫可以直接导致作物的产量损失大于50% (Boyer, 1982) 。
干旱胁迫通常伴随着热胁迫或其他胁迫, 植物使用多种策略来响应干旱胁迫并且通过多种信号级联和渗透调节等形态和生理改变以适应干旱。Levitt (1981) 认为, 植物适应干旱的机理可分为避旱、御旱和耐旱, 并且将御旱性和耐旱性统称为抗旱性。避旱即植物在干旱来临之前加速发芽, 缩短生命周期以避免干旱胁迫;御旱即植物在干旱初期, 胁迫尚不严重时, 通过改变地上部和根系性状以减少水分损失, 维持较高的水势, 以应对干旱胁迫;耐旱即植物演变出一系列的缓解机制如积累渗透保护剂, 防止细胞内水分散失;产生胁迫感应信号, 抗氧化剂和活性氧 (ROS) 清除剂;降低光合酶活性以降低光合作用等生理生化反应, 在严重干旱胁迫下维持细胞结构的稳定性。尽管已经有一些策略能够提高植物的抗旱性, 但由于抗旱性状的生理和遗传复杂性, 在改善抗旱性或开发抗旱品种方面进展缓慢。
番茄 (Solanum lycopersicum L.) 是全世界栽培最广泛的蔬菜作物之一, 全球番茄产量达到1.6亿t, 其中超过30%产自中国 (联合国粮农组织,同时, 番茄也是植物科学研究的重要模式植物之一。番茄原产地在南美洲热带地区, 属于需水量较多的一种蔬菜作物, 环境胁迫中干旱胁迫是限制番茄产量和品质的主要制约因素 (柏成寿和陆帼一, 1991) 。因此选育抗旱性强的番茄品种是重要的育种目标。目前, 主要通过常规育种、生物技术或两者结合的方法改良植物的抗旱性。近年来, 诸多学者围绕着番茄抗旱性做了大量颇具价值的研究工作, 为番茄抗旱性的改良奠定了基础。
1 干旱对番茄形态特征的影响
1.1 干旱对番茄根系的影响
根系发育直接受环境因素的影响, 拥有一个健壮的根系对于提高作物的抗旱性非常重要。最具代表性的智利番茄 (S.chilense) 生长在世界上最干旱的地区, 其发达的根系能够促进植株吸收深层土壤的水分 (Chetelat et al., ) 。Champoux等 (1995) 认为, 水稻根系厚度、根系表面积、每分蘖根干质量、最大根深度和根/茎比均与田间抗旱性呈正相关。杨再强等 发现, 在干旱胁迫时土壤中番茄的浅层根系会减少, 根系深扎、根表面积增加, 然而随着干旱胁迫的加剧, 植物正常的生长机制遭到破坏, 导致根长、根表面积和根尖数等降低, 根系的正常生长受到显着抑制。
1.2 干旱对番茄叶片的影响
水分胁迫或其他逆境信号会诱导多种离子进出保卫细胞, 造成保卫细胞内成分发生变化, 从而导致保卫细胞形态改变, 造成气孔关闭、卷叶、植物的蒸腾速率降低, 与植物抗旱性有关的叶片性状包括叶片形状 (卷叶) 、角质层、气孔密度、气孔孔径、叶片渗透调节等。
Kadioglua等 (2012) 发现, 水稻、玉米、小麦和高粱等作物的叶片适度卷曲可以改变植物叶片结构, 增强光合作用, 通过减少水分蒸发流失延迟衰老并增加冠层光透射。当干旱胁迫严重时, 通过诱导并加速植物叶片的衰老来减少绿叶面积, 从而减少蒸腾和水分的消耗 (安玉艳和梁宗锁, 2012) 。但是在作物生产中, 干旱胁迫引起的叶片衰老, 导致干旱解除后作物冠层面积的减少和光合同化能力的降低, 进而引起整株早衰并最终导致作物产量和品质的下降 (Rivero et al., ) 。
气孔在控制植物蒸腾失水、降低叶片表面的高温、吸收CO2进行光合作用以及促进植物生长方面扮演着极其重要的角色 (Damour et al., 2010) 。番茄气孔大部分集中于叶片下表皮, 叶片下表皮的气孔密度远远大于上表皮;随着土壤水分亏缺强度的增加, 叶片上表皮气孔密度逐渐增大, 而下表皮气孔密度呈现先减小后增大的趋势 (刘朝霞, 2016) 。潘那利番茄 (S.pennellii) 叶片表皮具有较多气孔, 可吸收和利用空气中的水分, 并且叶片上有丰富的蜡质, 可以降低干旱情况下的水分丧失, 对干旱胁迫具有明显的耐受性 (Chetelat et al., 2009) 。
2 番茄抗旱性育种的研究进展
种质资源是育种的基础。由于番茄是一种严格的自花授粉植物, 经过长期的驯化和选育, 番茄的遗传背景逐渐变窄 (Rick, 1986) 。因此, 通过广泛的育种策略丰富番茄的种质资源对番茄育种极其重要。研究人员正努力通过常规育种技术、分子辅助育种和转基因技术等育种方法获得抗旱性强的番茄品种。
2.1 番茄抗旱性基因工程改良研究进展
转基因技术能够打破物种界限、克服生殖障碍, 把重要的抗旱基因整合到品种中, 能够快速、有效地改良作物的抗旱性。植物为了适应干旱胁迫, 进化出多个调节不同干旱响应基因的互作信号传递链, 这些干旱响应基因用于产生在干旱条件下起作用以增强植物抗性的蛋白质, 如转录因子 (TF) 、酶、分子伴侣和其他功能性蛋白等。目前, 已经有很多基因通过超量或抑制表达来检测基因在植物抗旱中的作用, 并且取得了很大的进展, 这些在抗旱中有功能的基因不但可以直接改良植物的抗旱性, 也可以开发标记, 为分子标记辅助选择 (MAS) 育种奠定基础。
2.1.1 抗旱相关转录因子
植物碱性亮氨酸拉链蛋白 (b ZIP) 、干旱响应元件结合蛋白 (DREB) 、NAC和锌指 (Zinc finger) 蛋白等编码多种TF家族成员, 能够提高植物抗旱性 (Yamaguchi-Shinozaki&Shinozaki, 2006;Ariel et al., 2007;Ciftci-Yilmaz&Mittler, ;Fang et al., 2008) , 这些TF基因的异位表达或抑制可能激活多种胁迫耐旱机制。
植物的b ZIP转录因子能通过参与脱落酸 (ABA) 信号转导途径, 调控植物对干旱胁迫的反应。Orellana等 (2010) 研究Sl AREB1在番茄中的功能作用时, 将Sl AREB1基因在番茄中超量表达, 转基因番茄植株显着提高了对干旱和高盐胁迫的耐受性, 同时大规模基因表达分析显示Sl AREB1能够上调与高盐、干旱和氧化应激相关基因的表达。
一些DREB/CBF基因在ABA独立的干旱响应过程中起重要作用, 并且通过分离和鉴定该家族的很多成员发现, 它们能够改良植物的抗旱性。首先在拟南芥中发现DREB (包括两个亚类:DREB1和DREB2) 在干旱胁迫中起作用 (Liu et al., ) 。将拟南芥的At CBF1转录因子在rd29A启动子的控制下, 在番茄中异源表达, 能够显着提高转基因番茄植株对干旱胁迫的耐受性, 并且植株正常生长 (Singh et al., 2011) 。然而Li等 (2012) 研究发现, 当SIDREB基因在番茄中超量表达时, 由于合成赤霉素的关键基因下调表达, 导致转基因番茄叶片扩大和节间伸长受到限制, 从而造成矮小的表型, 由此提高了转基因番茄的抗旱性。
NAC由NAM、ATAF和CUC组成, 属于植物特有的TF家族, 番茄中共有102条NAC蛋白, 这个家族的部分基因参与植株对病原体、病毒感染和环境刺激的反应 (Souer et al., ;Nuruzzaman et al., 2013) 。Liu等 (2014) 研究发现, 将NAC转录因子Sl SRN1沉默能够增加转基因番茄对生物胁迫的敏感性, 如因灰葡萄孢菌、丁香假单胞菌而感染疾病, 但会提高转基因番茄对氧化、高盐、干旱胁迫的耐受性。Sl NAC4调控干旱和高盐的相关基因表达, 在番茄抗旱过程中起着很重要的作用 (Zhu et al., 2014) 。由此, NAC蛋白可以作为功能基因资源, 用于改善植物对生物和非生物胁迫的耐受性 (Nakashima et al., 2012;Puranik et al., 2012) 。
其他转录因子, 如乙烯响应因子 (ERF) 不仅能够促进植物种子萌发、果实成熟、器官脱落、病原体反应和衰老, 还能够参与植物胁迫反应 (Narayana, 1991) ;并且其他研究还证明, ERF的TF家族参与植物胁迫反应 (Lorenzo et al., ) 。Klay等 (2014) 研究发现, 属于番茄ERF家族的转录因子Sl-ERF.B.3基因在干旱以及盐分胁迫下被下调表达, 但有趣的是低温、高温胁迫会诱导其表达。超量表达1个番茄的WRKY转录因子Sl WRKY39, 显着提高了番茄的抗旱能力 (Sun et al., ) 。番茄的1个SR/CAMTA转录因子Sl SR1和Sl SR3L负向调控番茄的抗病能力, 但是正向调控番茄的抗旱性 (Li et al., 2014a) 。
2.1.2 氧化调控相关基因
活性氧 (ROS) 会导致脂质过氧化、蛋白质和核酸的变性等, 可通过抑制ROS积累以减轻干旱胁迫, ROS的清除是由一系列酶和非酶抗氧化剂以及有机化合物完成的 (Gill&Tuteja, 2010) 。
过氧化氢酶 (CAT) 是一种抗氧化酶, 属于ROS清除剂, 负责将H2O2分解成水和氧气, 以维持植株体内活性氧的平衡。将源自大肠杆菌的过氧化氢酶 (cat E) 基因引入番茄的叶绿体后, 转基因株系对过氧化氢具有更高的亲和性, 并且转基因番茄中cat E基因过表达不仅能够提高因冷胁迫或干旱胁迫而引起的氧化损伤的耐受性, 还能够提高由除草剂百草枯引起的氧化应激的耐受性 (Mohamed et al., 2003) 。
在高等植物中, 超氧化物歧化酶 (SOD) 作为抗氧化酶和ROS的清除剂, 负责催化超氧自由基产生的O2和H2O2。在植物细胞中根据酶的活性位点上具有不同的金属 (Fe2+、Mn2+和Cu2+) , 以及它们在亚细胞定位中不同的位置 (细胞质、线粒体、过氧化物酶体和叶绿体) , 将其分为几种SOD异构体 (Wang et al., 2007;Aydin et al., 2014) 。如Mn SOD基因在番茄植株中的`过表达能提高对高盐和干旱胁迫的抗性, 且降低了电解质的渗透率, 这意味着Mn SOD能够降低活性氧对转基因番茄的损伤 (Wang et al., 2007) 。
葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 (G6PDH) 在戊糖磷酸途径中首先氧化葡萄糖-6-磷酸 (G6P) , 是该反应的限速酶, 并且能够产生大量的NADPH。G6PDH活性增强能够为抗氧化系统提供NADPH, 以去除过量的ROS, 保护细胞膜的稳定性 (Santo et al., 2012) 。G6PDH启动子中具有不同的ABA响应元件, 其表达部分是由于ABA的诱导 (Cardi et al., 2011) 。G6PDH在干旱条件下与ABA合成相关的NCED, ABA信号转导因子PP2C, 参与脯氨酸合成的P5CS, 参与ROS清除的抗坏血酸过氧化物酶 (APX) 等其他干旱相关基因均在番茄的应激反应中呈现显着上调和活性增强, 并且在干旱条件下呈现持续增长的状态 (Landi et al., 2016) 。综上所述, 干旱诱导ABA合成和信号传导, 特异性激活ABA应答基因, G6PDH则被特异地诱导, 以此满足清除系统 (例如APX) 增加引起的增加还原剂的需求, 从而调节和稳定ROS的增量, 进而提高了植物的抗旱性 (Landi et al., 2016) 。
2.1.3 信号传导相关基因
当细胞壁首先感知非生物胁迫后会激活涉及不同胁迫基因的信号转导 (Oliveira et al., 2014) 。转录后蛋白修饰如蛋白磷酸化/去磷酸化, 蛋白降解/修饰和第二信使的感应如Ca2+, 它们在胁迫信号传导和调节中发挥重要作用。一些TF和干旱响应蛋白需要通过被磷酸化/去磷酸化或修饰等翻译后调节以获得活性, 例如编码丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) 、编码CIPK蛋白激酶的基因、编码钙依赖蛋白激酶 (CDPK或CPK) 和编码蔗糖非酵解型蛋白激酶钙依赖蛋白激酶 (Sn RK) 等的基因都在干旱胁迫信号传导和调节途径中起作用。MAPK在耐受胁迫相关的信号网络中起关键作用 (Huang et al., 2012) 。将植物暴露于各种非生物胁迫条件下时, MAPK参与ABA的调节过程 (Hirayama&Shinozaki, 2007) , Li等 (2013) 使用VIGS方法发现Sp MPK1、Sp MPK2和Sp MPK3基因通过影响ABA-H2O2途径影响H2O2的产生和气孔的运动来增强番茄的耐旱性。超表达Sl MPK7的转基因番茄会积累较少的ROS、更多的脯氨酸和可溶性糖以及诱导胁迫响应基因表达, 提高转基因番茄对非生物胁迫的耐受性 (Yu et al., 2016) 。CIPK和CDPK是两种类型的Ca2+-敏感蛋白激酶, 据报道Md SOS2L1 (源自苹果的CIPK激酶) 能够增加番茄和苹果中抗氧化代谢物的水平(Hu et al., 2016) 。Sn RK是广泛存在于植物中的一类Ser/Thr类蛋白激酶, 在植物抗逆生理过程中具有重要的作用, 例如在番茄中抑制表达Sl Sn RK2.1、Sl Sn RK2.2显着提高了转基因番茄对渗透胁迫的耐受性以及对氧化胁迫的耐受性, 番茄的耐盐性和耐旱性明显增强 (Yang et al., 2015) 。
2.2 番茄抗旱性常规育种的研究进展
番茄抗旱性的常规育种主要采用大规模回交策略获得集亲本优良性状于一体的新品种, 获得超越亲本的杂交后代或者由基因互作产生亲本不具备的新性状类型, 开发具有改良抗旱性和具有高产潜力的新品种 (Slabbert et al., ) 。许多研究表明, 野生番茄及其近缘野生种中含有丰富的耐旱基因, 将这些携带优良耐旱基因的野生番茄与普通栽培种番茄杂交, 可以将双亲的优良性状整合到一起, 从而育成耐旱性强的番茄材料或新品种。例如耐旱野生番茄S.pennellii和普通栽培种番茄S.lycopersicum cv.M82进行杂交, 杂交后代与M82进行回交, 在干旱条件下后代的产量显着高于亲本 (Gur&Zamir, 2004) 。
由于常规育种是通过植株的表型性状来推测抗旱性的基因型, 而抗旱性是由多个小的微效基因座控制, 且遗传多样性, 遗传力低, 抗旱性相关性状的基因型-环境相互作用水平较高, 所以番茄抗旱育种中常规育种的进展仍然相当缓慢。随着现代生物技术的迅速发展, 人们开始利用分子生物学手段进行植物抗旱性分子改良研究。在利用基因工程改良番茄抗旱性的同时, 分子标记辅助选择 (MAS) 技术也应用到改良作物抗旱育种实践中。采用MAS技术能够追踪调控抗旱性状的遗传位点, 免去多年的大量田间测试工作, 提高选择效率, 同时高分辨率的遗传图谱和物理图谱建成之后, 就可以通过图位克隆技术分离抗旱相关基因, 研究抗旱基因的功能。同样, 标记辅助回交 (MABC) 的策略可以将抗旱供体基因型的主要数量性状基因座 (QTL) 渗入高产但不抗旱或干旱敏感的受体亲本中, 以提高植物的抗旱性。
3 展望
番茄营养丰富, 风味独特, 深受人们的喜爱。近年来我国番茄栽培面积不断增加, 尤其是设施栽培。但是农业水资源匮乏是限制番茄生产的重要因素之一, 因此, 科学合理地进行番茄生产是众多研究人员的目标。
在自然条件下, 干旱胁迫的时节、强度和持续时间是高度动态和不可预测的, 这使得抗旱性研究复杂化。因此, 如果条件允许, 在评估抗旱时应与其他主要的非生物胁迫如高温和高盐联系起来, 因为干旱胁迫经常伴随高温胁迫的发生, 并且植物在响应这些胁迫时会在多种水平上发生交互作用。
通过转基因的方法已经分离和鉴定了许多与作物抗旱性相关的基因。然而, 检测这些基因对番茄抗旱性的影响主要在温室、小盆中或仅在幼苗期间进行, 只有少数在田间检测。由于田间干旱胁迫的复杂性, 那些温室中对改良抗旱性有效的基因在用于育种程序之前必须在田间进行进一步评估。并且一些基因对作物正常生长或增产潜力会有负面影响, 例如植物在遭遇不利的环境时, 植株变得矮小, 减少能量或水分的流失以适应逆境。所以在番茄抗旱育种过程中, 在明确基因功能的基础上, 还需要建立科学的抗旱评价体系。目前, 利用现代分子生物学和MAS结合的方法进行育种, 是提高番茄抗旱性的有效途径。
基因组编辑也是一种精准、高效的基因工程方法。其中CRISPR/Cas (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein) 系统只需合成1个sg RNA就能实现对基因的特异性修饰, 操作简单。利用此系统将番茄的Sl MAPK3基因进行定点敲除, 番茄表现对干旱高度敏感 (Wang et al., ) 。尽管关于基因编辑技术在番茄抗旱性方面的报道并不多, 但番茄具有高效的转化方法、二倍体基因组、高质量的基因组序列以及极高的经济价值, 在众多双子叶植物中是CRISPR/Cas9基因编辑技术的理想候选者 (Brooks et al., 2014) , 并且基因编辑技术能够定向修饰基因, 能够获得不含转基因痕迹的后代, 操作方便。因此基因编辑技术在改良番茄性状、提高抗旱性方面极具潜力。
参考文献
[1]安玉艳, 梁宗锁.2012.植物应对干旱胁迫的阶段性策略.应用生态学报, 23 (10) :2907-2915.
[2]柏成寿, 陆帼一.1991.水分胁迫对番茄幼苗生长影响的研究.园艺学报, 18 (4) :340-344.
[3]刘朝霞.2016.土壤干旱胁迫对番茄根系生长、气孔特性及保护酶活性的影响[硕士论文].南京:南京信息工程大学.
[4]王海波.2011.海水淡化用p H及电导率在线检测系统研究[硕士论文].杭州:杭州电子科技大学.
[5]杨再强, 邱译萱, 刘朝霞, 陈艳秋, 谭文.2016.土壤水分胁迫对设施番茄根系及地上部生长的影响.生态学报, 36 (3) :748-757.
篇11：基因工程疫苗在动物疾病防治中的作用分析论文
基因工程疫苗在动物疾病防治中的作用分析论文
摘要：随着传染性疾病范围的逐渐扩大和种类的逐渐增多， 动物面临着日益严峻的生命威胁， 而通过不同途径进行传播的传染性疾病也会危害人类的健康。在这种情况下， 对动物疾病的防治工作显得重要而紧迫。基因工程疫苗作为一种先进的现代生物方法， 与传统疫苗相比， 有了更高的稳定性和安全性， 这种新兴的治疗技术势必会对动物疾病的防治带来显着的效果。基于此， 从三个方面来探讨基因工程疫苗在动物疾病防治中的运用， 希望对以后动物疾病防治工作的开展有所借鉴意义。
关键词：基因工程； 疫苗； 动物疾病； 防治；
疫苗接种在防治动物和人类的传染性疾病中发挥了重要作用， 其运作机制是通过向体内注射由病原微生物加工而来的自动免疫制剂， 从而对这种病原菌产生免疫作用。据统计， 免疫接种每年能避免200万~300万例因白喉、破伤风和麻疹导致的死亡， 可见疫苗接种在对传染性疾病的防治影响之大。基因工程疫苗的出现无疑会成为一种极富潜力的`新型疫苗， 进一步带动疫苗技术的发展。
1 基因工程疫苗的分类
1。1 亚单位疫苗
亚单位疫苗又被称为重组或生物合成亚单位疫苗， 它是一种合成基因产物， 通过基因工程方法重组微生物中的抗原肽短基因和质粒等载体， 从而生成大量的保护性肽段， 再加入相应量的佐剂， 即研制成亚单位疫苗。但由于疫苗内所含的抗原很少， 达不到对疾病的防治效果， 所以还需要借助单一蛋白质抗原分子对疫苗进行免疫反应诱导。亚单位疫苗有三大类， 即细菌性疫苗、病毒性疫苗和激素疫苗， 其中细菌性亚单位疫苗包括大肠杆菌、炭疽和链球菌等；病毒性亚单位疫苗包括狂犬病、乙肝和口蹄疫等[1]。在亚单位疫苗的研制过程中， 有两点需要注意：一是要明确免疫活性抗原DNA的编码；二是要匹配表达系统与基因产物。此类疫苗没有感染性， 所以相比其他疫苗免疫效力并不强， 但其很环保， 不会对生态环境有危害， 并且可以鉴别多种感染病毒， 对动物和人类的安全来说比较实用。
1。2 活载体疫苗
活载体疫苗是通过将抗原基因携带到一些不会致病的病毒或者细菌上， 从而产生相应的免疫能力， 再将这种具有免疫能力的抗原基因接种到动物身上， 使之达到防治疾病的效果。相比其他疫苗， 该疫苗有以下几种优点：它能消灭活疫苗， 弥补疫苗的免疫缺陷；研制程度相对简单， 且研制成本较低；免疫效果好、持续时间长、用量少；有利于检测和鉴别流行病。它也有比较明显的缺陷：可能会出现毒力反强的现象；个别没有种痘病毒疫苗的动物会染病；在二次疫苗注射时会发生排斥现象。
2 基因工程疫苗在运用过程中的特点
2。1 动物基因工程疫苗的优势
与传统的疫苗不同， 基因工程疫苗利用生物技术在将病原体的免疫保护作用存留下来的基础上， 消除了无效和致病的病原体成分， 这样便加强了疫苗的安全性和有效性；基因工程疫苗可以批量生产， 这大大缩短了疫苗的生产时间， 并且生产成本非常低；基因工程疫苗还可以通过检测病源蛋白抗体， 看出感染动物和免疫动物的差别；通过活载体可以形成多价联合疫苗， 起到“一针防多病”的效果。
2。2 运用过程中存在的问题
虽然基因工程疫苗的运用带来了可观的效果， 但它并不完善， 会出现一些安全上、免疫力上的问题， 基因工程疫苗在运用过程中主要有以下几个问题：基因工程疫苗虽然在安全问题上已有了很大的改善， 其毒力反强的可能性也降到了很小， 但这些问题并没有得到彻底消除和解决， 在安全问题上， DNA重组技术是否会对生物有一定的安全隐患， 还有待研究；在DNA重组技术上， 基因的稳定性和免疫原性等问题有待更深入的临床测试， 并且要考虑动物遗传背景和个体差异性；在免疫程序的制定上， 需要注意动物母源抗体和免疫效力等问题。
3 基因工程疫苗的具体应用
3。1 亚单位疫苗
亚单位疫苗的研制出现引起了许多动物疾控中心的重视， 不同种类的亚单位疫苗在应用之前都进行了相应的实验， 结果表明这种疫苗在动物疾病的防治上有着重要的作用， 由上海生物工程中心研发的仔猪大肠埃希菌k88、k99双颊基因工程灭活疫苗， 由宁夏大学研发的羔羊、犊牛大肠埃希菌基因工程灭活疫苗， 这两种亚单位疫苗对于动物幼崽腹泻问题都有重要的防治效果[3]。
3。2 活载体疫苗
活载体疫苗在对动物疾控上应用十分广泛， 它有着一针防多病的功效。常见的活载体病毒有痘苗病毒、禽痘病毒、火鸡疱疹病毒等。通过国家相关部门长期的疫苗研究工作， 目前研制的活载体疫苗正是一针多防， 以H5亚型禽流感病毒HA与NA基因的重组禽痘病毒疫苗r FPV—HA—NA为主， 也含有对禽流感病毒H5N1和H7H1的抵抗因素， 并且能防治痘病毒的感染。
4 结语
基因工程疫苗有多种类型， 而每种类型都有相应的优势和劣势， 会产生不同的效果， 因此各地的疾控中心和相关部门要认清动物疾病的特点， 全面了解和掌握各类疫苗的优缺点， 合理地匹配， 从而达到理想的防治效果。基因工程疫苗作为一种新型防治技术目前还没有得到广阔的发展空间， 但就目前的生物技术来说， 它在与传统疫苗的相比， 有一针治多病、研制程序简化、可大规模生产等诸多优势， 可见它在动物疾控上的应用已经成为不可逆转的趋势。但它在安全、DNA重组技术、存在毒力反强等诸多方面的不完善也值得引起相关部门的重视， 对其不断完全完善， 从而确保其安全性和有效性。
参考文献
[1]宁志军。基因工程疫苗在动物疾病防治中的应用[J]。甘肃畜牧兽医， 2016 （9） ：24—25。
[2]王寿富。基因工程疫苗在动物疾病防治中的应用[J]。北京农业， （33） ：169—170。
[3]丁国婵。基因工程疫苗在动物疾病防治中的应用[J]。当代畜牧， （18） ：41。
篇12：本科生基因工程实验技能培养的改革与实践论文
关于本科生基因工程实验技能培养的改革与实践论文
摘 要：以分子生物学为基础的基因工程技术是21世纪重要的生命科学技术之一,对这一技术的学习和掌握是非常重要的。但由于基因工程技术的飞速发展,现代的基因工程实验教学将不能适应时代要求,存在的问题逐渐显现,如资金投入少、知识结构老化、课堂教学内容更新少及学习被动等等。
关键词：基因工程
21世纪是生命科学的世纪，分子生物学作为最前沿的生命科学，主要从分子程度研讨生命活动的现象与实质，如DNA的复制、基因的表达与调控、遗传与变异等。随着分子生物学研讨的深化与开展，除了在分子程度上理解生命的特征外，在分子程度停止更有效的生物学研讨以及在分子程度停止物种改造是生物学界共同关怀并非常注重的问题，在这种状况下，基因工程应运而生。基因工程是生命科学的前沿，它的开展带动了以其为中心的生物技术体系的开展，并且已成为当今生命科学研讨范畴中最具生命力最引人瞩目的前沿学科之一。基因工程技术作为生物学的前沿技术，在社会消费生活中发挥着越来越重要的作用，随之而来的是此方面人才的短缺，迫切需求在相关高校加大生物技术人才特别是基因工程技术人才的培育力度。基因工程技术的开展一日千里，基因工程课程内容冗杂、笼统，如何能在有限的课时里让学生既能学习到基因工程必备的'理论学问和技术手腕，又能把基因工程技术最新的研讨成果给学生加以引见成为当前基因工程教学亟待处理的问题。在当前教育体制下，深化教学内容、改动教学办法以进步教学效率成为处理此问题的独一途径。鉴于此，我们参考其他高校的经历，同时分离本校教学实践对基因工程教学内容、手腕、办法及考核方式停止了探究式变革，希望能在有限的课时里让学生对基因工程技术有一个全面的认识和深化的了解，为以后的进修打下良好的根底。
一、教学内容变革
（一）精选教学内容
基因工程课程为我校生物技术专业的中心课程，所选的教材是孙明主编的《基因工程》。基因工程课程和分子生物学、细胞生物学、基因操作原理等课程内容存在一定反复。例如PCR技术、基因表达调控在分子生物学中作为重点内容讲授，那么在基因工程中就不用占用较多的课堂时间来解说，能够经过发问的方式让同窗们停止回忆即可。
（二）调整教材体系
《基因工程》教材众多，内容丰厚多彩，各有偏重。在选择教材时，我们分离本校学生为中央院校的本科生，专业根底相对单薄等特性，教材选择力争全面、完善、粗浅易懂，即可以把基因工程技术的精华传授给学生又不至于给学生带来很大的学习压力，因而选择以孙明主编的《基因工程》（科学出版社，2002版）为主，同时为使学生在较短的时间内控制相关学问，教学内容经过优化设计，使之更具条理性。我们力争将基因工程课程笼统的理论用长篇大论的言语加以精炼，同时尽可能的为学生提供进入实验室的条件，使他们能在实验室中对基因工程技术有一个直观的认识。
（三）紧跟学科开展前沿，更新教学内容
基因工程技术的开展一日千里，不时有新技术呈现，教材内容的更新远远跟不上技术的更新。为了使学生可以全方位的理解基因工程范畴的最新技术，我们不能仅仅局限于教材内容，而是在教材教学的同时将最前沿的基因工程技术交叉进来，开阔学生视野，扩展其学问面，塑造他们的批判肉体的创新才能。
二、教学手腕变革
基因工程是一门根底性很强的学科，课程内容信息量大、更新速度快、笼统复杂，请求教员在教学过程中必需具有前瞻性和创始肉体，努力使教学跟上学科的开展进程，向学生传授教材以外的新学问、新技术、新办法，培育学生的独立考虑和勇于探究肉体，为学生继续进修打下良好的根底。传统的教学手腕，照本宣科，只能使学生得到一些理性认识，无法得到直接的体验，不能激起学习兴味，加以内容晦涩难懂，久之学生就容易对本课程产生厌倦心理，学生学着很累，教师教起来更累。这就需求教员在基因工程教学过程中勇于开辟创新，不拘泥于传统的教学手腕，擅长采用新型的教学方式，以激起学生的学习兴味、较好地控制整个学问体系为最终目的。
传统板书教学持续至今，有其突出的优点，比方板书在黑板上保存时间较长，便于学生总结归结、温习稳固，板书书写灵敏互动，有利于捕捉课堂闪现的灵感等等。但是传统板书在方式上比拟单一，不能声情并茂。另外，板书教学教员占主导位置，学生只是被动的“填鸭式”承受，兴味索然。
另外，基因工程课程自身有许多传统的板书无法停止描绘的实验内容等，这就使得传统的板书教学无法单独适用在本课程教学过程中。
为了激起学生的学习兴味，近几年，某些有条件的高校开设了基因工程的双语课程，不只很好的调动了学生的学习积极性，同时使学生在本科阶段就可以控制专业外语，十分有利于学生以后在第一时间快速阅读外文文献，以便疾速控制和理解基因工程的开展动态，我们自创这种教学形式，努力在基因工程课程教学中尝试双语教学，很好的锻炼了学生的专业英语听说才能。
多媒体教学是补偿传统板书教学呆板、灵敏性差的利器。运用形象、直观的多媒体技术能够创设出一个生动有趣的教学情境，以其共同的形、声、景扣动学生的心弦，化无声为有声，化静为动，使学生进入一种喜闻乐见的、生动生动的学习气氛，从而使学消费生极大的学习兴味。此外，多媒体教学还具有增加教学容量，进步教学效率、进步教学质量、培育学生笼统思想才能等优点。多媒体教学是对传统教学方式的一种推翻，其自身也不可防止的存在一些缺陷，比方容易产生虚有其表，不能紧扣教学内容，过于轻视学生的主体和教员的主导作用等。我们在基因工程教学过程中，将传统的板书教学和多媒体教学有机分离，互相交叉，有效的激起学生的学习动力，同时又将学生的主要精神放在课程内容的学习上，获得了良好的教学效果。
三、教学办法变革
“填鸭式”教学方式沿用至今，已远远不能顺应当前学生的思想特性。必需真正转变以课堂、教材为中心的传统形式，采用新型的任务驱动、项目导向等有利于进步学生创新才能、表达才能与批判肉体的教学形式。此外，基因工程课程属学科开展快，内容丰厚、笼统，学生难以了解，要想使其全面控制相关的专业根底学问，变革教学办法是十分必要的，在教学过程中综合运用多种教学办法，是教育教学变革的重要内容。
（一）启示式教学
单纯的教师在台上讲，学生在下面听，加之基因工程内容难以了解，很容易使学消费生厌倦心理。我们自创前人经历，在课堂教学中交叉启示性的问题。从学生的实践动身，采用多种方式，以启示学生的思想为中心，调动学生的学习主动性和积极性，促使他们生动生动地学习。
（二）研讨式教学
基因工程技术开展疾速，在其开展过程中呈现了一些伦理问题，比方克隆动物、转基因动物等的呈现。我们在基因工程教学过程中将这些与本课程相关的热点问题引入课堂，引导学生考虑并停止分组讨论，提出本人的见解，对某些不分歧的观念停止争辩。经过这种方式，激起了学生的科学思想和批判认识，同时培育学生的团队工作才能、团队协作肉体以及表达才能与应变才能。
（三）开放阅读式教学
分离基因工程课程更新速度快的特性，引导学生经过网上阅读、图书馆借阅等方式理解本课程最新研讨动态，不但激起他们的学习兴味，同时培育他们查阅材料的才能，为未来的进修和工作打下良好的根底。
四、变革考核方式
为了引导学生树立正确的学习态度，树立良好的学习习气，在《基因工程》课程考核中，我们采用了平常成果和卷面成果相分离的方式，平常作业、考勤、发言等成果占40%，期末卷面成果占60%，充沛调动了学生的学习积极性。这种多元考核法注重过程型学习才能的培育，克制了学生突击温习应对考试带来的弊端，真实客观地反映出学生的学习效果，使考核办法具有科学性、合理性。
期末考试也不只仅拘泥于传统方式，而是采用规范化统一考试和论文法相分离的方式。规范化统一考试采用闭卷方式，课程小组统一流水阅卷。题型主要包括名词解释、填空题、选择题、判别题、计算题、简答题、阐述题、综合剖析题等，主、客观题各占一定比例。普通客观题所占比例较大。论文规律是以闭卷方式出2—5道论文题，学生能够提早准备一些资料，写在一张白纸上，不能将相关书籍及材料带入考场，请求在两个小时内做出论文。
总之，为了使学生全面控制基因工程课程相关理论和技术，理解最新的研讨动态，我们在教学内容、办法及考核方式等停止了全面的变革和深化探究，力图培育学生的批判认识、科研思想及创新才能，为未来的读研及走上工作岗位打下良好的根底。“路漫漫兮修远，吾将上下而求索。”基因工程教学的胜利非一朝一夕可以培养，我们将不时探究，力争完善。
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