抗除草剂抗旱转基因栽培稻材料创新与新品系选育

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1、抗除草剂抗旱转基因栽培稻材料创新与新品系选育第一章文献综述1转基因植物研究进展转基因技术为今天作物品质遗传改良育种提供了新的思路，新的技术。1983年世界上有了第一例转基因作物，今天植物基因工程发展迅速。植物基因转化技术日镜完善，主要有基因枪法，农杆菌介导法，除此之外还有花粉管通道法，电击法等等。目前，科学家己经分离出可以用于植物基因工程的100多个基因，这些基因包括抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆、改良作物品质、控制雄性不育、控制果实成熟等（闫新甫，2003;文平，2005;王关林和方宏筠，2009

2、)。同时，他们已经在200多种植物上实现了遗传转化，包括粮食作物（如水稻、小麦、玉米、高粱、马铃薯、甘薯等）、经济作物（如棉花、大豆、油菜、亚麻、向日葵等）、蔬菜（如番莉、黄瓜、芥菜、甘蓝、花椰菜、胡萝卜、琉子、生菜、弃菜等）、瓜果（如苹果、核桃、李、番木瓜、草莓、香蕉等）、牧草（如苜稽、白三叶草等）、花丼（如矮牵牛、菊花、香石竹等）及造林树种（如泡桐、杨树等）（闰新甫，2003；王关林和方宏筠，2009)。..2转抗除草剂相关基因研究进展抗除草剂基因是植物基因工程涉及较早的领域之一，也是研究较

3、为成功的领域之一。对除草剂作用机理和代谢途径的研究，为分离克隆抗除草剂相关基因提供了基础。目前，在所有的转化性状中，除草剂抗性所占的比例最大，截止1998年，转抗除草剂基因我国作物占全球转基因作物总面积的71.0%。我国的抗除草剂基因工程研究始于上世纪80年代，由中科院遗传所和中国农科院作物所合作获得了抗阿特拉津的转基因大豆；中国水稻所朱冰、黄大年等（1996)通过基因枪法将bar基因转入水稻植株获得了抗除草剂Basta的转基因作物；山西省农科院棉花研究所陈志贤等（1992，1994)将tfd基

4、因转化陆地棉获得了抗2，4-D丁醋的转基因棉花；上海交通大学农学院吴管忠等（2000)通过基因枪和农杆菌介导法获得了抗PPT的转基因水稻再生植株；浙江大学的陆玲鸿等（2014)通过农杆菌介导法获得了抗草甘膦的转基因大豆。2.1抗草丁碘基因工程草丁膦(phosphinothricin，PPT)是有机膦类除草剂，是非选择性、广谱除草剂Basta以及Liberty等的主要活性成分。草丁膦的作用机理为抑制谷氨酷胺合成酶（glutaminesynthetase,GS)的活性；GS是唯一能降解氨毒的酶，它可

5、以除去確酸还原、氨基酸降解和光呼吸释放的氣。草丁膦抑制GS后，可以导致细胞内氨的过量积累，引起植物中毒死亡。虽然草丁膦能抑制细菌、植物以及哺乳动物的GS，但是它无法进入哺乳动物的血液和脑组织，因此对哺乳动物是安全的（Tachibanae/a/.,1986；苏少泉，1993)目前使用的抗草丁膦解毒酶基因主要有两种，一种来自土壤吸水链霉菌Streptomyceshygroscopicus的bar基因（Thompson,1987;转基因后代、Peter转基因后代、AVP转基因后代，其初始后代种子分别由

6、法国国家农业研究中心分子遗传实验室和荷兰Leiden大学生物学院分子生物实验室提供。其中，EM品系选用受体材料为中作321,其插入子分别为：拟南芥的(编码突变的脯氨酸合成酶delta-pyrroline-5-carbo:xylatesynthetase,P5CS)(使谷氨酸激酶反馈抑制脯氨酸合成功能丧失，导致脯氨酸在细胞内过量合成而增强抗旱性）（EM1EM16)；拟南芥的基因（EM18~EM44)；与35S启动子相连接的酵母的TPS1(编码海藻糖-6-磷酸合酶Trehalose-6-phosph

7、atesynthase,TPS,TPSl)(EM45EM79)；与西红林干旱胁迫下表达的TAS14启动子相连接的酵母的IPiSi(编码海藻糖-6-磷酸合酶Trehalose-6-phosphatesynthase,TPS,TPSl)(EM80~EM137)；拟南芥的QAT(编码鸟氨酸-5-转氨酶基因ornithinedeltaaminotransferasegene,OAT)(EM13EM154)Peter品系选用的受体材料为日本晴，其插入子为大肠杆菌(编码异分支酸合成酶isochorismat

8、esynthase,ICS)基因和假单孢菌的(编码异分支酸丙酮酸盐裂解酶isochorismatepyruvatelyase>IPL)。AVP品系选用的受体材料为台北309(T309)，插入子为AVP1(编码拟南芥液泡iT焦磷酸酶Arabidopsisvacuolar-pyrophosphatase)。..结论培育抗除草剂、抗旱栽培稻品种对我国乃至全球发展直播稻生产，控制草害和节水省工具有重要意义。论文对抗灭生性商用除草剂草丁膦（Basta)的外源fcflr基因旱稻297、502等转基因旱