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1、抗病/抗虫转基因植物的研究与应用论文.freel2(其中美国占66%,阿根廷占23%,加拿大、中国占4%,其他占1%),其中南非的转基因作物的种植面积较上一年增长近50%,中国增长40%,阿根廷增长15%,美国、加拿大增长近10%,发展非常迅速。1.1抗虫转基因抗虫转基因植物发展在我国已取得较大进展。根据转化所使用的基因类型将抗虫转基因植物发展过程分为2代:第1代以转入Bt杀虫晶体蛋白基因为主,产生许多转基因作物进入商品化生产;第2代以高虫蛋白基因为主,此代转基因植物大部分仍处在实验阶段,少数进入田间试验。抗虫转基因有3类2:第
2、1类是Bt杀虫蛋白基因,来自苏云金芽孢,杀虫毒性为伴孢晶白,对鳞翅目、双翅目、鞘翅目等昆虫有毒,现已转移Bt主要毒杀鳞翅目害虫,对人畜安全,主要转入棉花、玉米、马铃薯、胡桃、杨树、落叶松等植物。迄今Bt杀虫蛋白基因研究利用最广泛也最有潜力。第2类是从植物组织中分离主要为蛋白酶剂基因、淀粉酶剂基因、外源凝集素基因等。胶蛋白酶抑制剂基因抑制蛋白酶活性,干扰害虫消化作用而导致植物对虫害自卫反应,主要有丝氨酸类、半酸类、含金属类、天冬酰胺类,已从菜豆中分离氨酸类胰蛋白酶抑制剂基因并导入棉花、番茄、龙葵等植物。第3类是从动物体内分离,主要
3、是蜘蛛毒素、蝎毒素基因、昆虫几丁质酶基因等。1.2抗病转基因目前正在研究的抗病转基因也可分为3类3:第1类:植物病毒外壳蛋白基因。自从将烟草花叶病毒的外壳蛋白基因导入烟草中,发现转基因植株发病的时间明显延迟,或者症状明显减轻,通过导入植物病毒外壳蛋白基因来提高植物抗病毒能力的技术,已在多种植物病毒中进行试验,如转入马铃薯X病毒外壳蛋白基因的烟草植株,比普通植株大约迟20d发病;转入烟草花叶病毒和黄瓜花叶病毒外壳蛋白基因双价抗病转基因烟草,对TMV的防治效果高达100%,对CMV防治效果为70%,可以有效遏制花叶病毒浸染,提高烟草
4、产量和品质;将大麦黄矮病毒GPV株系外壳蛋白基因导入小麦,能获得抗病毒病转基因小麦。第2类:人工合成抗菌酞基因。中国农业科学院生物技术研究中心人工合成抗菌肽基因导入作物,育成抗青枯病转基因马铃薯,已获得国家专利,抗菌肽基因已供给国内外10多个研究单位进行抗水稻白叶枯病,花生、番茄青枯病,大白菜软腐病,柑橘溃疡病,桑树、桉树青枯病、根肿病等基因工程研究。第3类:几丁质酶和葡聚糖酶双价基因。中国农业科学院生物技术研究中心与作物所合作将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦,育成双价抗病转基因小麦,抗赤霉病、纹枯病和根腐病等真菌性病害。2
5、抗病、抗虫转基因技术与方法2.1载体介导法农杆菌介导法是目前双子叶植物基因转移的常用方法4。它是利用根癌农杆菌的质粒和发根农杆菌的质粒上的1段T-DNA区在农杆菌浸染植物形成肿瘤的过程中,T-DNA可以被转移到植物细胞并插入到染色体基因中,利用Ti质粒的这一天然的遗传转化特性,可将外源基因置换T-DNA中的非必需序列即可使外源基因整合到受体染色体而获得稳定的表达。农杆菌Ti质粒转化系统是目前研究最多、技法相对成熟的转化途径。但长期以来,用农杆菌导入的基因转移大多局限在双子叶植物范围内。近年来,用农杆菌转化单子叶植物才取得了突破,
6、自1993年以来,农杆菌介导的基因转化在重要的禾谷类作物上相继获得成功。农杆菌法有着明显的优势,表现为:转入的外源基因单拷贝或低拷贝数插入,并且先插入转系活性;转化效率高;转入的外源基因通常呈预期的孟德尔遗传,转化再生的植株通常是可育的,而且简单、有效。2.2病毒介导法病毒载体是最近新的一种用于植物转化的载体。植物病毒转基因是将外源基因插入到病毒基因组中,通过病植物细胞的感染而将外源基因导入植物细胞中。正在研究发展的植物病毒载体系统有3种:①RNA植物病毒载体系统,是以单链RNA为经反转录酶作用合成双链的CDNA,将其克隆粒或粘
7、粒载体上,把外源基因插入到病毒的A部分,通过体外转录,将带有外源基因的DNA感染并进入植物寄主细胞。②单链DNA病毒载体系统,是由单链环状DNA分子组上面存在成对的2个病毒颗粒,这种二连基因以把外源基因插入其中一种DNA上面而不影响另一种DNA基因组的复制。③双链DNA植物载体系统,是将其病毒基因组中对病毒繁殖的一段核苷酸序列去掉,换上一小段外源。用这样重组病毒载体感染植物细胞以获得外源基因转移,研究和应用主要集中在花椰菜花叶病毒,把二氢叶酸还原酶基因插入CAMV构建重组病毒载体浸染芜菁后,使芜菁产生氨甲喋抗性。但由于病毒载体的
8、容量有限,不能包装段的外源DNA基因组,寄主范围差,复制性差,转录和复制机理复杂,至今仍没有证据表明病毒是否可整合进植物细胞基因组中,目前病毒载体系统还未得到广泛使用。DNA直接导入法一般使用大肠杆菌的质粒作体,也可以直接用外源DNA导入植物细胞。直接导入法用的
