2011年高考数学试题(文科)(全国卷)

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论文题目香石竹抗性育种黄秀秀【摘要】近年来以延长香石竹瓶插寿命为目标的分子育种研究已取得较大进展,对其色、香和形等其他重要性状的分子育种也已经起步,而有关香石竹抗性的分子育种有待进一步开拓。结合传统抗性育种及花卉基因工程的发展情况，综述了近年来国内外香石竹分子抗性育种的研究进展和成果,简要评述了香石竹分子抗性育种研究中存在的问题并展望其应用前景。【关键词】香石竹基因工程抗性育种香石竹(DianthuscaryophyllusL)又名康乃馨,为石竹科石竹属多年生草本植物,是当代世界最主要的切花品种之一。其生产面积和销售量列切花品种之首,全球生产总面积已达8700多hm2。香石竹起源于南欧、希腊、法国到地中海一带。我国原产的中国石竹(DianthuschinensisL.)也具有较高的观赏价值,是现代切花香石竹的主要亲本之一。我国香石竹栽培开始于20世纪初,已有80多年的历史,但作为大规模切花生产是80年代初才在上海开始,香石竹育种工作刚刚起步。目前主要产地有上海、云南、广州等地。香石竹是世界四大切花之一。传统育种方法在香石竹品种烟花中发挥了巨大的作用，但仍存在一些问题尤其是抗病性差（如香石竹叶斑病又名茎腐病、斑点病，为世界性病害。很多栽植石竹的地方都有发生。20世纪80年代初，上海一些花圃种植的香石竹因此病大批致死，几乎无花可收，损失惨重。上海、深圳、广州、昆明、贵阳、北京、成都、乌鲁木齐发生此病都较为严重），难以用传统育种方法解决。而日益成熟的基因工程育种则具有极大的发展潜力，为改良和创造抗性花卉品种提供了快捷途径，是目前花卉育种的有效手段之一。一、传统抗性育种（一）选择抗性育种6 选择抗性育种是指从野生或栽培群体中选择符合育种目标即符合抗性要求的变异单株，进而培育新品种。但自然选择的频率很低，因而必须注意从大群体中选择，且效率不高。（二）杂交抗性育种杂交方法是培育花卉新品种最常用最有效的方法之一，通过杂交可以综合双亲的优良性状，克服亲本的缺点，获得具有杂种优势的抗性新品种（系）。杂交包括品种间杂交、种间杂交、甚至属间或科间杂交，以品种间杂交为主。但是，杂交育种有远缘杂交不亲和的局限性。（三）诱变抗性育种诱变抗性育种是通过辐射诱变（用于花卉辐射诱变的射线主要有÷射线、ل射线、â射线、م射线、中子流、电子束等，但目前使用最多、成果最丰富的是Co-م射线。用于花卉辐射诱变材料多种多样，如愈伤组织、根芽、枝条、植株、种子、盆栽苗等）、化学诱变（即用化学诱变剂处理花卉组织）、航天诱变（在距离地球20～40km的高空进行各种农作物的飞行搭载处理），使其产生突变再从中筛选出符合育种目标及符合抗性要求的单株。不过，诱变育种的突变有很多不确定性，即目的性不明确且突变率不高。二、花卉基因抗性育种（一）花卉基因育种（1）花卉基因育种概念花卉基因工程育种是指不经过有性过程，克隆一些特有性状的基因，并通过生物、物理和化学等方法，将外源基因（ＤＮＡ）导入受体花卉细胞，通过组织培养育出转基因花卉的生物技术，包括以下几方面内容。①目的基因分离；②寻找或构建克隆载体；③重组载体导入花卉受体细胞，并整合到寄主染色体的基因组上；④使带有重组载体ＤＮＡ的植物细胞或组织，再生成形态正常的健康可育的花卉植株；⑤在理想情况下，使这些花卉能够通过有性过程，将外源目的基因持续地传给后代。（2）花卉基因育种优点6 随着经济发展和人们生活水平提高，对花卉质量要求越来越高。传统杂交育种技术在新品种选育方面做出了巨大贡献,但存在杂交育种时间长、杂交难以引入亲缘性较远种的优良种质、引入某一或某些优良性状时往往伴随一些不良的性状引入等缺点。基因工程技术发展和应用为花卉新品种培育提供了一套全新思路。与传统育种相比，花卉基因工程育种有如下优点：①在基因水平上改造植物，更具精确性；②能够定向修饰花卉某个或某些性状而保留其他性状，提高育种的目的性和可操作性；通过引入外来基因扩大基因库，从而培育出新型的花卉品种；③能够创新种质，打破物种间交流的界限，为花卉的定向育种提供更先进的技术保障；④育种周期短，效率高。定向修饰花卉某个或某些性状而保持其它性状不变的优点;通过引入外来基因可以扩大基因库(傅荣昭等,1995);转基因花卉容易被公众接受;因此,基因工程技术在花卉品种改良和新品种选育方面的应用倍受关注,取得了显著的进展。（3）国内外花卉基因工程育种的应用花卉基因工程育种重点集中在花色、花香、花型、株形、花期和抗性等性状的改良上。花卉基因工程研究国外开展得很早，并取得了令人瞩目的成就。自1983基因植物问世以来，转基因技术得到了迅速的发展。我国的花卉基因工程育种刚刚起步，尚处于探索阶段。（二）花卉抗性基因工程抗性育种也是花卉育种的一个重要方面。花卉抗性基因工程包括抗冻、抗病毒、抗虫、抗病菌、抗旱、抗盐碱、抗除草剂等等。（1）抗冻基因工程在研究植物反应低温的信息处理过程中，6 美国学者Ｔｈｏｍａｓｈｏｗ发现，调节蛋白（如各种反式作用因子等）在与低温反应有关的基因表达调控中起着重要作用。将转录因子ＧＢＦ１基因导入拟南芥［Ａｒａ－ｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ（Ｌｉｎｎ）Ｈｅｙｎｈ］转录因子ＧＢＦ（Ｃ－ＣＯＲ基因中的Ｃ－重复序列识别重复序列结合因子）与结合，ＣＢＦ１能够作为ＣＯＲ蛋白（低温调节蛋白）表达的开关，诱导了一系列ＣＯＲ蛋白的表达，使未经过低温驯化的植株产生很高的抗冻力。１９８７年，Ｄａｖｉｅｓ等将抗冻蛋白（ＡＦＰ）基因整合在Ｔｉ质粒上，用叶盘法转郁金香（ＴｕｌｉｐａｇｅｓｎｅｒｉａｎａＬｉｎｎ），获得一定的抗冻力的植株。ＣＢＦ１基因导入植物，提高植物抗冻力，对研究其他多基因性状（如固氮作用）有一定的借鉴意义。国内一些研究机构已着手将ＣＢＦ１基因导入重要的经济作物和名贵花卉。（2）花卉抗病毒基因工程烟草花叶病毒衣壳蛋白基因的导入可以增强植物对烟草花叶病毒、黄瓜花叶病毒和苜蓿花叶病毒的抗性。Ｍａｒｃｈａｎｔ等将几丁质酶基因转入现代月季（ＲｏｓａｈｙｂｒｉｄａＬｉｎｎ）中，使转基因植株黑斑病的发生率大大降低。Ｔａｋａｔｓｕ等将水稻几丁质酶基因导入菊花品种Ｙａｍａｂｉｋｏ中，获得抗灰霉病（ＢｏｔｒｙｔｉｓｃｉｎｅｒｅａＰｒｅｓｏｏｎｅｘＦｒｉｅｓ）的转化植株。Ｄｏｌｇｏｖ等将苏云金杆菌（ＢａｃｉｌｌｕｓｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓＢｅｒｌｉｎｅｒ，Ｂｔ）中的δ内毒素基因导入再生能力很强的菊花品种中，获得转化植株，在不喷施化学药剂的情况下，植株表现出对扁虱（Ｗｅｂｔｉｃｋ）的抗性。Ｂｏｒｎｈｏｌｍ和ＷｈｉｔｅＨａｒｒｉｃｏｍｅＹｅｐｅｓ等将编码番茄斑萎病毒和花生环斑病毒外壳蛋白的基因导入菊花品种Ｐｏｌａｒｉｓ、ＧｏｌｓｅｎＰｏｌａｒｉｓ、Ｉｒｉｄｏｎ中，分别获得了转基因植物。（3）花卉抗虫基因工程1987年，比利时科学家获得第一例基因杀虫烟草，近些年在花卉中也转化成功。Ｂｔ基因的转化使花卉增强了对鳞翅目害虫幼虫及食草害虫的抗性。但Ｂｔ毒蛋白对同翅害虫无效。Ｗｏｒｄｒａｇｅｎ等以离体叶片为材料将Ｂｔ基因转入到菊花品种Ｐａｒｌｉａｍｅｎｔ，获得了抗虫植株。6 （4）其他抗性基因工程科学家在花卉抗病菌、抗旱、抗盐碱、抗除草剂等基因工程方面的研究也取得了一定进展。在花卉的转基因育种中，Ｈｏｓｈｉｎｏ等为了探讨抗除草剂的金鱼草（ＡｎｔｉｒｈｉｎｕｍｍａｊｕｓＬ．）遗传转化体系的建立，将除草剂抗性标记基因ｂａｒ基因用根癌农杆菌法转入了金鱼草中，并获得了转化植株，同时还观察到植株性状的改变。（5）花卉抗性基因工程中存在的主要问题有目前花卉抗性基因工程由于研究难度大还处于起步阶段。花卉基因工程中存在的主要问题有①分离鉴定到的目的基因少，许多重要性状的基因尚未分离出来，导致新品种培育受限；②有关基因对性状的控制研究不够，这主要是由于许多性状都由多基因决定，受制于特异表达启动子的获得；③受体系统转化频率低，基因型依赖性强；④外源基因的插入具有随机性，尤其通过农杆菌介导的Ｔ－ＤＮＡ整合不稳定，植株后代遗传不稳定，而且有可能影响其他代谢；⑤操作方法不够简便；⑥转基因花卉生物安全性方面仍有不少问题和困难；⑦重要花卉高密度遗传图谱构建尚不多见，花卉重要的代谢调控机理有待进一步阐明；三、香石竹抗性基因工程目前,香石竹抗性基因工程见于报道的研究成果不多。Yu和Bae将香石竹斑驳病毒(CarMV)外壳蛋白基因转化到香石竹三个品种中,经PCR和Southern杂交分析,CP基因整合到香石竹基因组中,多数转基因植株均可正常生长。我国的花卉工作者也成功获得了提纯的香石竹叶脉斑驳病毒外壳蛋白基因cDNA,并测定了序列,初步确定了该基因,为利用生物技术培育香石竹奠定了基础。林荣呈等通过农杆菌介导法将npt基因导人香石竹品种,经PCR和Southern杂交分析,证实外源基因已整合到植物基因组中。6 花卉抗性育种是现代花卉育种研究的新热点,而香石竹的病害和虫害都非常严重,因此,利用基因工程技术对其抗性进行改良是一项十分迫切的任务。随着花卉抗性基因工程的全面发展香石竹的抗性育种也会一起步入一个崭新的台阶。并且香石竹仅供观赏而非食用，不会进入到食物链中,基本上不存在食用安全问题,相对易被批准应用。因此香石竹分子抗性育种前程似锦。【参考文献】：［1］抗性基因工程育种邓定辉湖南省湘潭农业学校2000/09［2］香石竹分子育种研究进展李鹏黑龙江农业科学2008/05［3］观赏植物花色的分子设计韩科厅分子植物育种2008/01［4］花卉育种技术研究进展林小苹漳州职业技术学院学报2007/10［5］香石竹植株再生及基因工程研究进展余义勋植物学通报2006/01［6］大花香石竹新品种柏斌中国花卉园艺2005/20［7］花卉分子育种研究进展薛淮中国生物工程杂志2002/02［8］基因工程在花卉育种中的应用研究进展李灿江西农业学报2011/06［9］植物基因工程及其在观赏植物育种中的应用刘晓红太原科技2005/S2［10］基因工程在花卉育种中的应用进展黄春琼2006/04［11］花卉品质改良研究进展贾彩红生命科学研究2005/S2［12］基因工程在花卉遗传改良中的应用研究滕年军植物学通报2002/056