第四章植物生物技術

第四章植物生物技術 • 組織培養(tissues culture) • 將植物體的部分細胞、組織、器官等在無菌狀態下從母體分離，使之成為一株新植物 • 應用於種苗繁殖與育種 • 無菌播種、無病毒健康植物苗、原生質體體細胞雜交、建立種原基因庫 • 常用方法 • 誘導莖頂或腋芽增殖 • 誘導組織形成體胚，體胚發育成植株 • 誘導組織形成癒傷組織，再分化成芽體株

基因轉殖植物(generically modified crops, GM crops) • 將外來DNA殖入植物體內，使植物體表現外來基因的功能 • 應用於農作物、花卉 • 進行植物基因轉殖常用的方法 • 農桿菌法 • 農桿菌(Agrobacterium, G-) 中的根瘤農桿菌(感染雙子葉植物) • 植物在莖部或傷口會產生冠癭腫瘤 • Ti質體(tumor-in ducing plasmid)之 T DNA可嵌物植物基因體中 • 冠癭鹼合成酶誘發冠癭腫瘤產生，可利用其他基因取代之

冠癭腫瘤 參考資料：microbewiki.kenyon.edu/index.php/Agrobacterium

Ti質體圖譜 參考資料：http://www.bios.net/daisy/AgroTran/1051/version/default/part/ImageData/data

植物基因轉殖流程圖

轉基因作物培養方式 資料來源： www.dyu.edu.tw

植物基因轉殖的方法二 • 脂質體導入法: 脂質體+原生質體 • 基因槍導入法: • 電穿孔法: • 聚乙二醇媒介基因移轉法 (polyethylene glycol, PEG) • (+2價) DNA 共沉澱 • 減低電荷相斥 • 激原生質體胞飲作用

基因轉殖植物的應用 • 主要轉殖於經濟作物：大豆、玉米、棉花、油菜、蕃茄、煙草、馬鈴薯、水稻…… • 抗蟲基因-蘇力菌(Bacillus thyringiensis) 殺蟲結晶蛋白質基因(Bt基因) • 蘇力菌孢子被昆蟲食用，於腸道中釋放出殺蟲結晶蛋白質，轉化成毒素破壞使腸細胞，蟲子因無法進食而死亡 • 抗病基因: • 抗病毒：弱病毒(外殼蛋白coat protein, CP) • 細菌：活化溶菌酶基因 • 真菌：增加幾丁質和葡聚糖水解酶表現

轉Bt基因作物 實驗組對照組資料來源http://www.agbioforum.org

轉基因木瓜一 對照組實驗組資料來源http://www.agbioforum.org

轉基因木瓜二 對照組實驗組資料來源http://www.agbioforum.org

抗逆境基因 • 抗旱: 調節滲透壓蛋白質 • 高鹽: 調節滲透壓蛋白質 • 溫度: 抗凍基因(降低冰點、減緩冰晶生成速度) • 提高農作物產量與質量基因 • C4導入C3 提高光合作用效率 • 質量: 降低膽固醇、防止動脈硬化不飽合脂肪酸-鏈長度 • 黃金米 • 轉殖胡蘿蔔素基因到稻米中 • 高鐵質米 • 甜甜米-澱粉與蛋白質含量較高

黃金米 含胡蘿蔔素一般白米富含鐵質資料來源http://www.agbioforum.org

生長更快速的基因 • 阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana) • 基因體小，模式植物 • 促進細胞分裂之基因 • 轉殖於煙草中

ついに青い薔薇が発表されました（2004/6/30） 2004年日本啤酒大廠三得利和澳洲生物科技公司，成功的栽培出全球首見的『藍色玫瑰花』特殊染色的藍玫瑰 www.interq.or.jp/mars/rosier/30bluerose.jpg

紫黑色鬱金香 終極目標為黑色鬱金香 http://www.jinx.idv.tw/albums/album35/Black_Tulip.jpg

抗殺草劑基因 • 雜草 VS 農作物 • 抑制植物代謝 • 轉殖細菌的抗殺草劑基因 • 基因轉殖植物可能衍生的問題 • 品種單純化 • 威脅其他農作物生長 • 影響遺傳的多樣性 • 改變植物生態 • 抗藥基因的轉移 • 基因轉殖作物的安全性

4-3生物防治在農業方面的應用 • 生物防治(biological control) • 利用自然天敵來抑制或預防疫病蟲害之發生 • 萬物相生相剋-『以彼之道還施彼身』 • 生物防治的方法或機制 • 抑制土壤病原菌的存活 • 加入鏈臭假單胞菌Pseudomonas putida產生鐵離子嵌合物(siderophore)，使鐮胞菌 Fusarium oxysporum無法利用鐵離子 • 利用微生物產生抗生素或毒素抑制病原菌存活（抗生作用） • 促進植物的生長/誘導植物產生抗性

拮抗生物防治 • 木材腐朽菌(Peniophora gigantea) 防止異擔子菌類(Heterobasidion annosum)對林木的感染 • 低病原性煙草嵌紋病毒(tobacco mosaic virus, TMV)，防治高病原性 TMV對植物的感染危害 • 農桿菌(Agrobacterium radiobacter)處裡寄主植物根尖，可以防治腫瘤細菌(Agrobacterium tumefasciens)的感染 • 假單胞螢光細菌對小麥根腐病的防治 • 木黴菌防治草皮病害及蔬菜灰黴病等病 • 細胞壁分解酵素防治技術 • 幾丁質、葡聚糖、甘露糖蛋白分解酵素基因- 抑制真菌生長 • 轉殖到作物中增強轉基因作物抗真菌病害 • 微寄生(microparasitism)：真菌寄生於另一真菌之現象稱之 • 木黴菌Trichoderma spp.可產生抗生物質，抑制其他真菌生長

第四章植物生物技術