遗传转化实验词典

1.农杆菌是什么?

农杆菌(Agrobacterium tumefaciens,根癌农杆菌),是土壤细菌。

  • 天然特性:Ti 质粒上有一段TDNA(转移 DNA),可以把 TDNA 片段切割下来,插入到植物细胞的染色体 DNA 上。
  • 改造:把 Ti 质粒上面致癌基因删掉,保留 TDNA 左右边界;把我们的目的基因/ CRISPRCas9 载体放到 TDNA两个边界之间。
  • 实验逻辑:把重组质粒转入农杆菌,用农杆菌侵染植物材料;农杆菌就充当"搬运工",把 TDNA 内的目的基因送入植物细胞,整合进植物基因组,得到转基因植物。

注意:TDNA 只转移左右边界内部的序列;载体骨架(抗性基因、复制子等)一般不会进入植物。

2.T0、T1、T2、T3 代苗定义

T = Transformant,转基因世代;世代从农杆菌侵染后再生出来的第一代植株算起。

通俗记忆:

  • T0:组培直接长出来的小苗(初代再生苗)
  • T1:T0 结的种子种出来
  • T2:T1 结的种子种出来
  • T3:T2 结的种子种出来,稳定材料做实验

3.什么是愈伤组织(愈伤 callus)

植物细胞受伤后,脱分化,分裂形成一团无规则、薄壁、未分化的细胞团,叫愈伤组织。

  • 农杆菌侵染幼胚后,幼胚细胞被侵染,在培养基激素诱导下脱分化长出愈伤。
  • 抗性筛选培养基筛选:只有成功转入 TDNA(带抗性基因)的细胞才能存活增殖长出愈伤;没有转化的细胞会死去褐化。
  • 之后更换分化培养基,调整激素比例:愈伤再分化→长出芽、根,变成完整小苗(T0 苗)

两个概念区分:

脱分化:成熟细胞变回分裂旺盛的未分化细胞,长出愈伤。

再分化:愈伤细胞重新分化,长出芽、根,形成完整植株。

4.遗传转化整套培养基含义(玉米幼胚转化为例)

不同培养基,核心差别:基础盐 + 植物激素(2,4D、NAA、6BA) + 筛选抗生素。

PS:筛选标记基因(放在 TDNA 内部)

5.什么情况代表转基因/基因编辑成功?

  • TDNA 是否转入(转基因阳性);
  • CRISPR 是否把靶基因 DNA 序列敲除(即编辑突变阳性)。

(1)判断 TDNA(载体)成功转入植物

  • 表型初筛:再生愈伤、小苗可以在含筛选抗生素培养基上存活;阴性未转化材料全部褐化死亡。(仅初步鉴定!)
  • 分子 PCR 鉴定:提取T0/T1 代叶片 DNA,PCR 扩增 TDNA 内部特异片段(比如Cas9、潮霉素、bar),能扩增出预期大小条带,说明载体 TDNA 整合进基因组。
  • 注意:抗性存活≠一定转基因成功,会出现抗性逃逸细胞,必须 PCR 验证。

(2)CRISPRCas9 敲除突变成功

就算 TDNA 转入,Cas9 不一定成功切割目标基因,要做:

  • PCR 扩增靶基因位点,送 Sanger 测序;
  • 测序结果峰图出现插入/缺失、移码突变,造成提前终止密码子,蛋白功能失活,才算编辑成功突变株。

总结:

  • 只长抗性愈伤、小苗,没有 PCR 阳性→逃逸,不算转基因成功。
  • PCR 检测 TDNA 条带阳性:代表转基因植株。
  • CRISPR:PCR + 测序看到靶位点插入缺失,才是突变株。
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