转基因技术在小麦上应用

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1、转基因技术在小麦上的应用植物转基因技术是指利用重组技术、细胞DNA培养技术或种质系统转化技术将目的基因导人植物基因组，并能在后代中稳定遗传，同时赋予植物新的农艺性状，如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。常规育种常常受有性杂交亲和性的制约，而利用转基因技术可以打破物种界限、克服有性杂交障碍，快速有效地创造遗传变异，培育新品种、创造新类型，大大缩短新品种育成的时间。因此，随着现代生物技术的迅速发展，植物转基因技术也蓬勃发展。自1990年Frorrn报道了第一例可育的转基因玉米以来.短短十几年中,利用转基因的途径将外源基因导入玉米，培育出了一批抗虫、抗病、抗

2、除草剂、耐盐、抗旱、优质的玉米品种或优良种质。全世界已有17种转基因玉米被正式批准投入商品化，主要有抗虫玉米和抗除草剂玉米等。截止2007年，全世界转基因玉米种植面积已经达到3520万hm2，占世界玉米总面积的24%；占全球转基因作物总面积的31%。玉米转基因工程主要环节包括建立遗传转化受体系统、明确拟转化的目的基因、建立高效遗传转化体系等1.遗传转化的受体系统转基因技术的首要条件，是需要建立稳定、便捷和高效的遗传转化受体系统。早期基因导入技术发展不完善，玉米基因转化只能利用来源于胚性悬浮细胞的原生质体细胞作受体，缺点是分化再生植株费时，而且很大程度

3、上依赖于基因型，玉米转基因工程研究受到限制。随着基因枪法、农杆菌介导法、花粉管通道法等转基因技术的发展与应用，遗传转化受体系统也多种多样。有胚性悬浮培养细胞、幼胚、幼胚及成熟种子诱导愈伤组织和花粉培养获得的胚性培养物，还可直接利用花粉和卵细胞受精过程实现转基因（主要是花粉管导入法和子房注射法)。除此之外，分生组织、萌发的胚、叶基、芽分生组织也用来作为基因瞬时表达和稳定转化的外植体。1.1遗传转化的目的基因玉米转基因技术涉及的目的基因主要有报道基因、重要农艺性状的功能基因及近缘或远缘物种的部分或全部基因组。1.2报道基因DNA的转移和它在植物细胞中的表

4、达是相互关联的，在转化实验中利用报道基因来研究DNA导入效率及转化基因在细胞中的表达。早期研究中多使用的报道基因是氯霉素乙酰转移酶Cat基因，其检测繁琐费时，且需用放射性试剂。现在最常用的是由大肠杆菌UidA位点编码的β-葡糖苷酸酶gus基因，该基因可以通过组织化学染色或荧光技术快速检测，但检测后组织已被破坏死亡。一些非破坏性、检测灵敏的报道基因正被开发。用调节玉米花青素合成的R基因作报道基因，不需外加底物，合成的花青素清晰可见，很适于玉米的基因转化研究。从水母中得到的新的报道基因绿色荧光蛋白基因(SGFP-S65T)，在检测该基因表达时不致使细胞死

5、亡，不需要外加底物，而且还可用来检测体内的基因表达。荧光素酶基因(luc，lucferasegene)也被用于玉米基因转化的报道基因，检测灵敏度高，但需用的检测设备较为昂贵，对研究低水平表达的弱启动子受调控的方式时十分有利。1.3功能基因功能基因是导入玉米并在转基因植株中得到表达的基因。目前主要有抗虫基因、抗除草剂基因、抗病基因、改良玉米蛋白质基因、雄性不育基因、耐盐基因等。1.4抗虫基因目前主要利用的抗虫基因是苏云金杆菌的δ-内毒素基因(Bt)和植物来源的抗虫基因(如蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、凝集素基因)等。王国英等把Cry1A(b)基因

6、导入玉米，育成了稳定的抗虫玉米。1.5抗除草剂基因抗除草剂基因中以Bar基因应用最广而且最为成功。来源于吸水链霉素的bar基因被广泛用作玉米基因转化中的选择标记基因。除草剂抗性基因的利用不仅可作选择标记，同时还具有使玉米不受除草剂伤害而显著提高产量的功能。孟山都公司1996年最先注册了抗甘草膦(农达)玉米品种；BASF公司推出拿扑净的转基因玉米杂交种。1.6高蛋白质基因即外源种子或人工合成的高蛋白基因，利用转基因技术将其导入玉米，改良玉米的营养品质。如张秀君等将富含赖氨酸的马铃薯花粉特异水溶性蛋白的cDNA转入玉米，种子中赖氨酸含量可提高到10%以上

7、。Sun等育成的转基因玉米种子中赖氨酸含量提高了16%。中国农业大学育成的转基因玉米自交系，其蛋白质含量达到13.2%～17.2%。1.7雄性不育基因Mariani等将来自烟草花药绒毡层特异启动子TA29与核酸酶基因Barnase融合后转化玉米已成功获得雄性不育植株。刘大文等利用玉米花粉特异启动子Zml3启动核酸酶基因Bar-nase在玉米花粉中表达产生了部分不育的植株。1.8耐盐转基因耐盐转基因有近20种，目前应用的主要有以下几种：l－磷酸甘露醇脱氢酶基因(mtlD)、6-磷酸山梨醇脱氢酶基因(gutD)、6-磷酸海藻糖合成酶基因(otsA)、6-

8、磷酸海藻糖磷酸化酶基因(otsB)、甜菜碱醛脱氢酶基因(BADH)、脯氨酸合成酶基因(proA)等。刘岩等将