油菜含油量及转基因研究进展

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1、油菜含油量及转基因研究进展姓名童晋学号82101051033专业作物遗传育种油菜是世界重要的油料作物，是仅次于大豆的第二大植物油脂来源，其种植面积和总产量在主要油料作物中占有相当大的比例。油菜是中国继稻、麦、玉米、大豆Z后的第5大作物，在农业生产上占有重要地位。系统育种和杂交育种是作物品质改良的基本手段，油菜脂肪酸品质改良的早期工作大多采用这些方法进行，并且取得了卓越成效。诱变育种方法针对单个目标性状的改良往往是有效的。植物脂肪酸代谢工程是通过向植物导入新的酶基因，或者促使已有的酶基因的超量表达

2、以及采用反义RNA和共抑制作用等降低内源酶基因的表达水平，从而达到控制脂肪酸合成过程的遗传操作工程。基于生物化学对脂肪酸代谢途径FI益透彻的了解和遗传操作技术不断成熟，使人们通过有目的地调控脂肪酸代谢过程以生产高价值的植物油脂成为现实。自从1985年获得第1例转基因甘蓝型油菜以来，人们越来越重视通过基因工程的方法改良油菜品种。油菜基因工程目前研究的重点主要放在转化的目的基因，再生体系的建立和遗传转化的方法（段英姿etal.,2003;吴晓亮and陶澜，2004）o转化的目的基因主要是品质改良基因

3、和抗性基因。再生体系的建立，主要有子叶、下胚轴为外植体的再生体系；原生质体再生体系；小池子再生体系。转化方法：牛物介质介导的遗传转化，目前应用的牛物介质主要是根癌农杆菌（Agrobacteritunaunefaciens）和发根农杆菌（Agrobacferiumrhizobitun）；PEG法；基因枪法；显微注射法；电激法。转化的目的基因的研究，是油菜基因工程研究的重点与难点。选择止确的基因进行正调控或者负调控，从而到达对含油量、脂肪组分、产量、生长性状、抗病、抗虫、抗逆等方面的改变，获得更具经

4、济价值的转基因作物，是当前的热点。截止2002年，转基因油菜种植面积为300万公顷，占全球油菜种植面积的12%,其屮加拿大转基因油菜种植面积已占油菜种植总面积的60%以上。目前用于油菜基因转化的方法以根癌农杆菌介导法为主，基因枪法、PEG法、激光微束穿刺法、显微注射法等也较为成功。用于转化的外植体主要有具柄子叶、叶片、下胚轴、茎切断、芽、花药、小砲子、原牛质体等。随着双低育种（低芥酸、低硫貳）、杂种优势利用育种研究的进展。已产生不少优良的杂交组合，采用基因转化技术将单个或有限的有益基因导人杂交组

5、合的恢复系。开辟了基因工程技术与杂种优势利用相结合的冇种新途径。油菜遗传转化体系已日趋完善，但作为一个成熟的实用性强的遗传转化体系应具备简单、快速、高效、重复型性好以及适用性广等条件。以上转化体系各有其优缺点，还需要进一步研究和完善。从近年来的研究进展来看，脂肪酸品质改良所设计的产品目标越来越精细，但所涉及的体系却越来越复杂。遗传操作技术的不断完善和信息技术的渗入，以及基因组研究工作的迅速发展，为设计更为复杂的产品提供了可能，也使得新产品的研究和开发周期大大缩短。1）对含油量调控途径及关键酶的研

6、究植物的代谢是一个复杂的网络，糖、蛋片质、脂类、核酸的合成与降解，相互影响（figure1）。因此，对一个主要的碳代谢途径进行调节，都有可能使其他代谢途径受到影响。想要提高脂肪的合成，可以通过对其他代谢的调节，从而使进入脂肪酸代谢的底物量发牛变化，最终改变植物内脂类的合成量。也可以育•接调节三脂酰甘油合成途径中的关键酶活性，来改变油脂的沉积。国内外研究较多的是通过调节磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶，影响三竣酸循环与糖代谢的走向，提高种子中的含油量。此外，直接调控脂肪酸合成，或者调控脂肪酸与甘油形成三脂酰

7、廿油的过程，也是值得注意的方法。确定油脂合成中的关键调控点，是提高种子含油量的关键。通过反向调节的方法，研究者尝试调节一些关键的基因的表达，来确定油脂合成代谢中的调控点,这些基因包括：乙酰辅酶A竣化酶1(Acetyl・CoAcarboxylase1,ACCasel),脂酰基一载体蛋白硫酯化酶基因B(fattyacyl-ACPthioesteraseBgeneFatB},plE2(编码质体丙酮酸脱氢酶复合物E2亚基)，以及酰基辅酶A氧化酶基因。但是,采用基因敲除的方法来研究种了灌浆期的关键酶活性表

8、达调控非常困难，因为一方面会导致胚胎致死，另一方面也难以消除潜在的母系影响。采用只在特定时期表达的特定启动子，可以部分解决致死性和母系影响的问题。同样，由于代谢是一个复杂的网络，物质代谢存在着众多的补偿途径，由此,某一代谢中单一位点进行调节，有可能被其他途径的补充作用而抵消，从而带来了代谢调控的不确定性。OPPPGYCOLYSS*FATTYACIDOXIDATIONFigure1・Thenetworkofmetabolism.Showthemainlymetabolicflux.二:齧±bSYN