植物抗线虫基因工程研究

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1、植物抗线虫基因工程研究【摘要】在世界范围内，普遍存在着一种植物病原物——植物寄生线虫，而且它的种类比较复杂，对环境的适应能力极强，这样就给全世界的农业生产造成了巨大的损失。经过大量科学的实验研究发现，大多数的植物寄生线虫具有各自的寄生策略，可以把各自的根细胞分化成供自身生长、发育和繁殖的取食结构，给植物寄生线虫的防治工作带来了很大的困难。目前，我国已经对寄生线虫和植物之间的互相作用机制进行了大量的研究工作，并且我国对分子遗传技术的掌握逐渐走向成熟。就目前我国的科技发展水平看，在防治植物线虫时一般采用喷洒杀线虫的药物、轮作、加大抗性品种的应用等技术，但是，这些措施还

2、存在一定的局限性，不能从根本上防治植物线虫。所以，对植物线虫的防治工作，尤其是对利用基因工程策略研究已经成为我们的热点话题。本文主要深入的探讨了植物抗线虫基因工程在分子抗病育种中的应用以及对未来植物抗线虫的研究进展。　　【关键词】植物寄生线虫;基因工程;抗线虫基因;展望　　　　简介：依米努尔·斯迪克江（1988.2.8—），女，维吾尔族，新疆伊宁人，就读于西北民族大学生命科学与工程学院。　　　　0.前言　　植物寄生线虫不仅寄生在植物上的范围较大，而且破坏性极强，给防治工作带来较大的困难，给农业的发展带来一定的阻碍，据估算，大约给农业带来上千亿的损失。目前，受经济发

3、展的约束，对于植物线虫的防止工作主要依赖于植物线虫杀线虫药物，但是这种药物对植物线虫的治疗效果较差，而且对环境造成一定的污染。目前，我国对分子遗传技术的掌握逐渐走向成熟，采用基因工程的方法来防治线虫。因为利用基因的方法不仅治疗周期短，而且效率高，抗虫害效果好等优点，已经成为我国受关注的策略。而利用抗性基因和应用外源蛋白策略来抑制寄生线虫的生长，并且也对植物抗线虫未来的发展做出了研究。　　1.植物抗线虫基因工程的应用　　对于防治植物寄生线虫常利用基因工程上的抗病品种，因为这样不仅成本低，而且又可以对环境起到保护作用。这种抗线虫基因主要存在于野生作物。基因工程技术不仅

4、改良作物，而且也可以加速育种进程，克隆抗线虫基因可以提高植物对线虫的抗性。　　1.1Mi基因的抗性反应　　Mi抗性基因是最重要的一类抗性基因，对主要的三种根结线虫和最少两种不同门类的动物都有抗性，而能同时抗三种不同生物的基因存在于马铃薯蛀虫和甘薯粉虱中。在表现形式和水平上Mi抗性基因都对根结线虫和取食韧皮部害虫抗性出现很大的差别。有些线虫的抗性植物在植物萌发后才会产生，同时也包含线虫入侵植物后发生的过敏反应；而马铃薯蛀虫和甘薯粉虱的抗性要在植物长到一定程度后才会表现出来，在这过程中不会出现过敏反应。　　1.2R基因的转基因表达　　经过研究发现，有些R基因在某些植物

5、上转基因表达，产生了对植物寄生线虫的抗性。例如;番茄的R基因转移到了茄子上，这样就会使茄子也获得了线虫抗性基因；把辣椒中的R基因转移到了番茄上使番茄也产生了对植物寄生线虫的抗性。经过多年的研究工作，得出结论：亲缘物种近的转基因的成功率高。但是，有些R基因在亲缘植物种内由于受功能分类学的限制，结果导致不会产生抗性。尽管抗性能被转移到亲缘物种内，但是克服功能分类学的限制却是一个难题。即使在种内，受遗传和基因的特点的影响，表现出来的R基因的抗性也是不同的。在研究中我们发现，操控转基因表达的特异启动子的资源是很缺少的。　　2.在植物抗线虫基因工程中应用外源蛋白策略　　应用

6、外源蛋白策略其实指的是利用植物自身体内的抗病相关基因，抑制线虫生长使植物体内获得对线虫的抗性。蛋白酶抑制剂、抗体、BT蛋白等都是主要的外源蛋白。　　2.1蛋白酶抑制剂　　植物体内实验已经得到了证明，甘薯丝氨酸蛋白酶在甜菜基因中可以表达，可以抑制雌性甜菜包囊线虫的生长。在体外，将自然部分和转基因的抗性叠加在一起，能够对马铃薯线虫起到抗性作用。现如今，人们已经认识到转基因表达的蛋白酶抑制剂是比较安全的。　　2.2抗体　　在最初的研究中发现，植物的抗体具有抑制病毒和细菌生长的作用，继而又发现了植物抗体或者是基因片段对线虫有了抗性作用。线虫都是靠自身的分泌物来形成巨型细胞

7、来生存，而植物体内的抗体能够识别线虫的分泌物，并且二者相互作用，消灭线虫继续生存。由于抗体积累在内质X表面上，把抗原注入到植物细胞的细胞质内，所以，抗原和抗体结合的几率较小。经过研究发现，植物体内产生的抗体可以抑制线虫的继续穿透和运动能力。抗体抗性特点是具有专一性和局限性，几乎不会出现较差抗性。　　2.3BT蛋白　　BT蛋白是具有杀虫作用的晶体蛋白，不仅不会对人和动物等产生有害作用，而且更不会污染到环境。BT作物已经得到了大面积的种植，也是最有效的生物杀虫剂。经过实验已经证实，取两组实验，一组是番茄的正常植株，另一组是转入番茄植株体内BT蛋白，两组植株同时接种根结

8、线虫，结果