植物转基因技术的现状和展望

《植物转基因技术的现状和展望》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、植物转基因技术的概况本文提要：本文浅显地介绍了植物转基因技术的概况和前景。具体包括：人们利用哪些基因改造植物？用什么装载这些基因？用植物的哪一部分接受这些基因？用什么方法使这些基因进入植物细胞？所产生的新植物对人是否安全？生物技术是20世纪70年代兴起的一门新技术，也称为生物工程，具体包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程。其中的基因工程，又称为转基因技术，它将一种生物的遗传物质片段取出来，再放到另一种生物中去，使后一种生物具备新的性状。前一种生物改造后一种生物的遗传物质称为目的基因。目的基因一般需要装到合适的载体上，才能进入后一种生物。前一种生物称

2、为供体，后一种生物称为受体。目的基因进入受体而使受体产生新性状的过程通常称为转化。　　用创造植物新类型的转基因技术，称为植物转基因技术，所产生的植物新类型称为转基因植物。以下简要介绍植物转基因技术的当前概况和前景。一、目的基因　　植物转基因技术应用的目的基因，分别从微生物、植物、动物甚至人类分离出来，目前国内外已经复制和鉴定的有100种以上。其中最常见的有种子贮藏蛋白基因、抗除草剂基因、抗病毒基因和抗虫基因等。6　　种子贮藏蛋白基因中，研究得较深入的有玉米、小麦的醇溶蛋白基因、水稻的谷蛋白基因、马铃薯的块茎蛋白基因等。导入这些基因可望提高某些植物的种子

3、蛋白质含量，或改善蛋白质的氨基酸组成。　　抗除草剂基因至少有三类。第一类能改变植物酶对除草剂的敏感性。例如avoA的突变基因，它合成的EPSP酶的脯氨酸被丝氨酸所取代，酶的活力不受影响，但是对非选择性除草剂草甘膦的结合力只有原来的25%，从而使植物对除草剂表现不敏感。第二类能解除除草剂对植物酶的抑制。例如Bar基因，能合成乙酰转移酶，解除选择性除草剂PPT对植物谷氨酰胺酶的抑制，避免植物细胞因为氨的积累而死亡。目前已将这个基因导入小麦、烟草、马铃薯、甜菜等作物，其中转基因马铃薯已进行大田试验并取得良好效果。第三类能补偿被除草剂破坏的植物酶。例如经过修饰

4、的EPSP酶基因，所表达的酶大幅度增加，以致草甘膦的浓度不足以破坏植物体内所有的EPSP酶，植物因此免于死亡。目前已将这种修饰过的基因导入烟草和矮牵牛，并产生了抗性。6　　抗病毒基因主要有这样几类。目前主要利用病毒蛋白外壳基因，导入这类基因获得了抗烟草花叶病毒的番茄，抗黄瓜花叶病毒的烟草和番茄，抗马铃薯X或Y病毒的马铃薯，抗苜蓿花叶病毒的苜蓿，抗大豆花叶病毒的大豆，抗番木瓜环斑病毒的番木瓜等，其中不少已进入大田试验。其次，还可利用反义RNA，也就是将病毒基因反向接在强启动子后面，所产生的大量反义RNA能封闭复制酶的结合位点，阻止病毒繁殖。但是这方面还需

5、要进一步研究，因为目前表达的反义RNA量还未达到所需要的水平。再其次，是期望利用抗体基因的产物，使病毒的复制酶失效，但是这类工作还处于试验阶段。　　抗虫基因主要有两类。一类是毒蛋白基因，例如苏云金杆菌的Bt基因，它所表达的晶体蛋白对鳞翅目和鞘翅目昆虫有毒杀作用。毒蛋白在昆虫消化道内经过蛋白酶激活后造成消化道损伤而导致昆虫死亡，对其他生物则没有任何危害。目前已将Bt基因导入烟草、番茄、马铃薯、棉花、玉米、大豆等，并取得明显效果。今后还需要研究如何提高毒蛋白表达量，研究在毒杀害虫的同时如何保护益虫等。另一类抗虫基因是蛋白酶抑制基因，它的产物能干扰害虫体内蛋

6、白酶的活性，阻碍对食物的消化而使害虫致死，杀虫作用广泛。这例如豇豆胰蛋白酶抑制剂基因（CPTI），已导入烟草等作物，并产生抗虫效果。　　植物转基因技术应用的目的基因，此外还有固氮基因，有抗菌作用的几丁质酶基因和毒肽基因，与抗盐碱关系密切的脯氨酸基因，与雄性不育有关的核酸酶基因，与果实成熟有关的ACC合成酶基因，甚至人类的干扰素基因，生长激素基因等等。虽然目前它们还处于试验阶段，但具有十分诱人的应用前景。二、载体6　　用于装载目的基因的载体，应用最多的是细菌中发现的质粒。它是一种小型环状DNA，被某种酶切开后能够装载具有目的基因的DNA片段。植物转基因技

7、术中应用最多的质粒是Ti质粒，它原本具有致瘤作用，但目前已经将它改造。过去认为这种质粒只能进入双子叶植物细胞；现在发现，在一定实验条件下它也能进入单子叶植物。　　为了便于在受体中检测到载体的存在，通常需要选用具有特殊遗传标记的质粒。目前植物转基因技术常用的遗传标记有以下几种。一种是抗生素的抗性基因，例如Cat基因可使植物细胞表现抗氯霉素。另一种是GUS基因，它可使植物细胞在X-gluc底物溶液中显示蓝色。还有一种是荧光素酶基因，可使植物细胞发出蓝绿色荧光。　　植物转基因技术还有一些可望利用的潜在质粒。例如Ri质粒，可以诱导植物细胞产生根，这个根的细胞能

8、分化形成植株。又例如酵母人工染色体，能装载巨大的DNA片段，已用于动物基因工程，可望不久的将来