基因工程论文范文(精选3篇)

基因工程论文篇1

论文摘要基因工程在植物花色改良中正发挥着越来越来重要的作用，综述了植物花色苷基因工程所采用的方法和策略，包括花色苷生物合成基因的分离克隆、基因的遗传转化和基因工程改良的基本策略。

利用基因工程改良花色是花卉分子育种的重要手段，不再受植物亲缘关系的限制，花色改良的效果通过目测和少量辅助手段即可判断[1]。花色苷是植物次生代谢过程中产生的黄酮类物质，它是花色素与糖以糖苷键结合而成的一类化合物，广泛存在于植物各组织细胞的细胞液中，使植物呈现从红、紫到蓝等的不同颜色[2]。花色苷的生物合成途径是被最为广泛而深入研究的植物次生代谢途径，特别在主要模式植物中，已经有了清楚的认识[3]。许多花色苷生物合成途径中的关键酶基因和调节基因均已经从不同植物中克隆到[3，4]。转基因花卉主要用于观赏，易被公众接受，具有传统育种手段难以比拟的优越性，必将给花色改良带来革命性的影响，已成为当前花卉育种研究的热点。

1花色苷生物合成基因的分离和克隆

植物花色苷基因工程改良遵循一般植物基因工程规律，了解特定色素生物合成途径、克隆关键酶的基因是植物花色基因工程改良理论依据和前提。首先是花色苷生物合成途径基因的克隆，第1个被分离的花色苷合成酶基因是CHS基因，它是从欧芹（Petroselinumcnispum）悬浮细胞用差异杂交分离到的[5]；以后利用转座子标签、PCR扩增、异源杂交、差异cDNA克隆、电子克隆、蛋白质纯化与差异筛选等方法分离克隆到了多个花色苷生物合成相关基因。花色苷的生物合成是从莽草酸代谢途径合成苯丙氨酸和脂肪酸合成代谢合成丙二酰CoA开始，经苯丙烷类途径合成[6]。根据基因对花色苷生物合成的作用可分为结构基因和调节基因[7]。结构基因直接编码花色苷生物合成途径中的生物合成酶类，如PAL、4CL、CHS、CHI、F3H、DFR、F3′H、F3′5′H、ANS、3GT等基因；另一类是调节基因，它们调控花色苷生物合成基因的表达强度和模式，同时控制花色苷在时空上的变化，如AN1、AN2、JAFl3和AN11等[8]。

2基因遗传转化的方法

基因转化的主要方法有农杆菌介导法[9]、基因枪法[10]、花粉管导入法[11]、化学试剂诱导法[12]和电穿孔法[13]等。

农杆菌介导的基因转化方法是迄今最可靠、最有效的转化方法。现在的转基因再生植物中，80%以上是用这种方法获得的，主要有叶盘转化法、整株感染法和原生质体转化法[14]。

基因枪法又称微弹轰击法，是由康乃尔大学Sanford等[10]建立的基因导入方法，其基本原理是利用亚精胺、聚乙二醇的粘附作用将外源DNA包被在微小的金粒或钨粒表面，然后在高压的作用下微粒被高速射入受体细胞或组织。

花粉管通道法最早由周光宇提出[11]，其基本原则是利用开花植物授粉后形成的花粉管通道使外源DNA沿着花粉管进入胚囊，转化尚不具备正常细胞壁的卵、合子或早期胚胎细胞的方法。

化学诱导法[12]的主要原理就是聚乙二醇、多聚-L-鸟氨酸、磷酸钙在pH值较高的条件下诱导原生质体摄取外源DNA分子。

电穿孔法又称电激法，首先由Neumann提出[13]，是在高压电脉冲作用下，在新鲜分离的原生质体的质膜上形成可逆性的瞬间通道，从而发生外源DNA的摄取。

此外，还有脂质体转化法、低能离子束法、病毒载体转化法、转座子介导法和浸泡法等。

3花色苷基因工程改良的基本策略

花色苷合成由多个代谢步骤、多基因决定，所以利用基因工程改造花色苷一个重要策略就是还原法，即欲修饰某个性状时，先要明确决定该性状的特异生化物质，然后对形成该生化物质的代谢途径进行基因工程操作。具体就是分析催化各反应步骤的酶、编码这些酶的基因及其表达调控[15]。多步骤的代谢途径有限速步骤，而限速步骤对整个代谢途径起着决定性作用，所以对限速步骤的遗传操作往往是还原法的重要突破口。增强某种关键酶的表达，往往可使花色苷合成途径朝生成其催化产物的方向进行；而抑制该酶的表达，则会使反应朝合成途径的另一分支进行，导致另一种产物的积累[16]。

3.1反义抑制法

利用基因工程技术进行花色苷修饰的常用方法是反义抑制法，首先明确决定花色苷的特异生化物质，然后分析该生化物质代谢途径中催化各反应步骤的酶，克隆编码这些酶的基因，反向转入到目的植株中，外源DNA转录产物与内源的互补mRNA结合，而抑制目的植株中这些生化物质的合成[17]。利用该技术已在矮牵牛[17，18]、菊花[19-21]等几种观赏植物中进行成功了花色修饰。

3.2共抑制法

共抑制法，又称正义抑制法，即正向导入1个或几个内源基因的额外拷贝，反而抑制该内源基因转录产物mRNA的积累，进而抑制该内源基因的表达[22，23]。该技术在矮牵牛[24]、菊花[19]、蓝猪耳[25]等花卉的花色修饰方面已取得成功。

3.3导入调节基因

如果植物已具色素合成结构基因，只是因为组织特异性或缺乏调节基因表达产物的激活而不表达时，导入调节基因并使之适当表达可活化特定的结构基因，改变花色。如Quattrocchio等[26]将系列花色苷合成的调节基因转入矮牵牛，获得红色的愈伤组织和粉红色花色的转化株。Kim[27]将玉米C1基因通过农杆菌介导转入烟草，使株花瓣变狭长，颜色显著变浅。

3.4导入新的外源基因

Meyer等[28]首次将源自玉米的编码DQR的A1基因导入矮牵牛白花突变体中，产生了开砖红色花的矮牵牛。1992年澳大利亚CalgenePacific公司与日本Sundory公司合作向蔷薇中导入F3′5′H基因获得成功，同年该公司在矮牵牛中导入该基因获得蓝色矮牵牛[29]。此外，在花色基因工程操作中，也可以导入调节基因以增强或减弱原有代谢产物表达，或导入其他与花成色作用有关的基因，如pH基因、辅助色素基因、细胞形状基因等，也可以同时导入与某种花色有关的多种基因。

4植物花色苷基因工程改良的安全性

植物花色色素属次生代谢产物，与植物防御系统相关。因此，基因工程改良花色可能妨碍植物的生存。同时，无法预测外源基因在转基因植株遗传背景中会产生的作用和后果[1]，在环境安全性方面存在潜在的威胁，如转基因花卉杂草化、产生对人类有害的代谢物、因基因漂流而污染环境、给传统的传粉者带来困惑等。

5参考文献

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基因工程论文篇2

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。:

基因工程论文篇3

目前，部分高等院校因为考核评价制度体系不合理而影响教学质量的现象仍然存在。教师按照理论与考试大纲，编写教学内容，从头讲到尾，学生被动地接受知识，缺乏自主思考的空间。评价教学质量时，考试方式是单纯文字性的笔试。更严重的是，在考试前一阶段，部分学生要求缩小复习范围，只针对考试进行复习，结果出现学生“高分低能”的现象。这种教育的终极目的只是考试，而不是育人，教育的过程主要围绕考试而展开。而高等教育作为一种专业教育，要求学生既要有先前的基础教育做铺垫，同时又要具备本专业特殊的知识、思维和实践能力［2］。我国长期的应试训练已使学生形成了定势思维，面对大学专业教育，学生死记硬背文字描述，没有根本理解所学内容，考试时生搬硬套一些现象或理论。因为教师评价教学质量的手段是考试，所以教师按照传统的考试方式设计试卷，题型为名词解释、填空、选择题、问答题。对于学生来讲，只要名词解释和问答题都全部会背，基本即可过关。最终导致学生只会考试而解决不了任何问题。

生物技术是一门实验性、实践性很强的学科，它是以现代生命科学为基础，根据工程学原理，按预先设计改造生物体或加工生物体生产产品为人类服务的一门技术科学。由于生物技术重在生物科技的基础研究应用和开发，生物技术专业教育的发展与生物技术产业的发展密不可分，人才培养具有突出的实践性特点［3］。课程是体现教育教学理念的重要载体，是创新性人才培养的重要途径。目前，被认可的科学合理的生物技术专业必修课课程体系主要包括基因工程、细胞工程、发酵工程、生化分离工程等。其中，基因工程是在整个生物工程系统中，既衔接专业基础课如遗传学、分子生物学、微生物学，又衍伸到细胞工程、发酵工程、生化分离工程等。所以，对于大学生物技术专业的学生来讲，学好基因工程这门专业必修课就显得十分重要。基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，其内容涉及分子遗传学、生物化学、细胞生物学、微生物学及分子生物学等学科相关理论基础及其实验技术手段［4］，课程内容繁多、概念抽象、理论性和技术性强。因此，在有限的课时内，让学生理解和掌握基因工程相关的内容确实有难度。但是，基因工程作为大学生物技术专业的一门重要专业课，本课程的教学质量将直接关系到学生的专业素质和创新能力。

构建合理且科学的评价体系来评价学生是否掌握了大学阶段应该掌握的基因工程知识是提高基因工程教学质量的重要突破口。由于基因工程内容涉及面广、概念抽象、理论性和技术性强，在实际的教学工作中要提高教学质量会有一些困难。我认为，对基因工程课程的教学环节进行局部改革，可以起到调动学生学习积极性、提高教学质量的作用。而改革内容之一就是改革基因工程课程的考核方式。目前，通用的方式是试卷分数满分100分，占总评的90%，实验成绩占10%。从试卷题型的分布看，考试一般采用名词解释、填空题、选择题和问答题四种题型。而从分值的分布看，一般名词解释占15%—20%，问答题占30%—40%。结果，一些学生为了及格，死记硬背各种概念、现象和答案。更有甚者，有些学生在考前一周突击背诵，也能将名词解释和问答题的分值内容基本背诵下来。这样的教学局面，导致学生的学习思维受到严重束缚，课堂气氛呆板，学生学习兴趣不高，动手实践能力极差。

如何对基因工程课程的考核方式进行改革呢？根据基因工程课程的特点，设置全方位、多环节的考核环节，提高考核动手能力的分值，将有助于提高基因工程的教学质量。首先，降低笔试的比重。课程的总评成绩可以分为平时成绩和卷面成绩两部分，其中平时成绩占35%，卷面成绩占65%。平时成绩包括课堂提问、实验报告的书写及实验结果、实验考试、一篇小论文等。在教学过程中，根据相应的教学方式给学生打分，如本专业的小论文、课堂提问等都可以作为学生的平时成绩，在平时就严格要求，在卷面成绩出来前就要求完成。为了提高学生动手实践能力和实践性教学的质量，把实验考试也列入平时成绩，同时对实验结果严格要求，从而使学生在基因工程实验中重视每次的实验结果。实验考试时，教师直接将每次实验过程中出现的错误或者由于没有真正理解实验原理而导致实验结果不理想等情况作为参考，设置笔试和动手考查两种模式同时进行来了解学生对实验内容掌握的程度、操作动作是否规范等。其次，提高笔试卷面题型的多样性，提高主观题的分值。期末试卷成绩占65％，在理论课试卷命题时，加重主观题的比重，减少客观命题的分值，增加设计题型，如设计今后的毕业论文，或者要求学生写出某一研究课题的设计方案和技术路线，考核学生综合运用知识分析问题和解决问题的能力。比如，以往在考查学生对载体的特征的掌握情况时，可能在问答题中就设计一题目为：“请描述表达载体的特征有哪些？”这样的考查方式简单，只要背诵了教材上的介绍内容，很轻松就能回答。但是，如果将此题目换成一个表达载体的图谱，叫学生描述该表达载体的特征，就更能考查学生是否真正地掌握了表达载体的特征并能否灵活应用。又如，主观题中可叫学生自己设计一种基因工程产品的设计工艺。看似题目很简单，却要求掌握很多综合性的知识，只会死记硬背的学生因为没掌握各个知识点，根本不能完整地回答这个问题。最后，重视学生上交的本专业的小论文。我三年来尝试将学生的小论文作为平时成绩的一部分，结果发现不同的学生根据自己的兴趣爱好和好奇心从不同的角度撰写小论文，有些学生甚至能够写出十分专业的综述性文章，对学生的专业素质具有十分明显的提高作用。

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