淺談轉(zhuǎn)基因?qū)I(yè)技術(shù)在農(nóng)作物抗蟲(chóng)研究上的應(yīng)用

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1、·生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用論文·題目：淺談轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)作物抗蟲(chóng)研究上的應(yīng)用論文提綱一、國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展1.1國(guó)外的研究情況1.2我國(guó)的研究現(xiàn)狀二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)作物抗蟲(chóng)研究上的應(yīng)用2.1.蘇云金桿菌毒蛋白基因2.1.1概述2.1.2機(jī)理及應(yīng)用2.2植物凝集素基因2.2.1概述2.2.2機(jī)理及應(yīng)用2.3蛋白酶抑制劑基因2.3.1概述2.3.2機(jī)理及應(yīng)用三、結(jié)論與展望3.1結(jié)論3.2展望淺談轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)作物抗蟲(chóng)研究上的應(yīng)用【摘要】隨著轉(zhuǎn)基因植物商品化進(jìn)程的不斷加深，轉(zhuǎn)基因植物的發(fā)展前景也越來(lái)越來(lái)起人們的關(guān)注，本文筆者于植物抗蟲(chóng)基因工程在國(guó)內(nèi)外的進(jìn)展情況的基礎(chǔ)上，就轉(zhuǎn)基

2、因技術(shù)在農(nóng)作物抗蟲(chóng)研究上的應(yīng)用進(jìn)行探討研究?！娟P(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)基因技術(shù)抗蟲(chóng)機(jī)理基因蟲(chóng)害嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，制約農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。長(zhǎng)期以來(lái)人們普遍采用化學(xué)殺蟲(chóng)劑來(lái)控制害蟲(chóng)，但隨著時(shí)間的推移尤其是化學(xué)農(nóng)藥的大量、不合理的使用，帶來(lái)了如農(nóng)藥殘留、害蟲(chóng)產(chǎn)生抗藥性、殺滅天敵等自然生態(tài)平衡被破壞、環(huán)境污染的嚴(yán)重問(wèn)題。利用植物抗蟲(chóng)基岡工程培育的抗蟲(chóng)作物，可以避免害蟲(chóng)危害，還具有成本低、保護(hù)全、特異性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，從而倍受關(guān)注，成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)生物工程研究的一個(gè)熱點(diǎn)。植物抗蟲(chóng)基因工程是植物基因工程中最為重要的研究?jī)?nèi)容之一。自從l987年比利時(shí)植物遺傳所的Vaeck等AYI首

3、先報(bào)道了外源抗蟲(chóng)基閣轉(zhuǎn)入炯草，隨后Barton等和美國(guó)孟山都公司的Fishhoff等人也都報(bào)道了他們獲得抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因煙草和番茄植株的研究，由此開(kāi)創(chuàng)了植物抗蟲(chóng)育種的新領(lǐng)域。目前已有多種植物抗蟲(chóng)基因在煙草、水稻、玉米、棉花、馬鈴薯等多種作物上獲得了轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植株，有的已申請(qǐng)到田間釋放和商品化生產(chǎn)。本文筆者于植物抗蟲(chóng)基因工程在國(guó)內(nèi)外的進(jìn)展情況的基礎(chǔ)上，就轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)作物抗蟲(chóng)研究上的應(yīng)用進(jìn)行探討研究。一、國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展1.1國(guó)外的研究情況1987年比利時(shí)科學(xué)家首次成功地將Bt毒蛋白基因?qū)藷煵菀詠?lái)，轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物的研究日新月異、碩果累累。迄今為止，得到的抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物種類(lèi)

4、已達(dá)25種以上，有的已進(jìn)入商品化生產(chǎn)[1]。根據(jù)它們的來(lái)源，已克隆得到的抗蟲(chóng)基因可分為三類(lèi)：第一類(lèi)是從細(xì)菌中分離出來(lái)的抗蟲(chóng)基因，主要是蘇云金桿菌殺蟲(chóng)結(jié)晶蛋白(Bt)基因；第二類(lèi)是從植物組織中分離出的抗蟲(chóng)基因，主要為蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、外源凝集素基因(Lec)等，應(yīng)用最廣泛的是豇豆胰蛋白酶抑制劑基因(CpTI)；第三類(lèi)是從動(dòng)物體內(nèi)分離的毒素基因，主要有蝎毒素基因和蜘蛛毒素基因等[2]。1.2我國(guó)的研究現(xiàn)狀在報(bào)道了首例有關(guān)轉(zhuǎn)Bt基因煙草和番茄的研究后，Bt基因被相繼轉(zhuǎn)入到棉花、水稻、玉米、蘋(píng)果和核桃等作物中，目前已經(jīng)有6O多種Bt基因被報(bào)道。美國(guó)用農(nóng)桿菌

5、介導(dǎo)法將Bt基因?qū)霘ぷ衙?，育成世界上首例抗蟲(chóng)棉，棉鈴蟲(chóng)為害率下降5O。1996年美國(guó)Bt基因抗蟲(chóng)棉種植面積72萬(wàn)hm，約占總植棉面積14％[3]。我國(guó)是繼美國(guó)后育成抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因棉的第二個(gè)國(guó)家，育成中國(guó)第一代單價(jià)抗蟲(chóng)棉的抗蟲(chóng)性在9O以上，減少用藥6O～8O％，增產(chǎn)3O％～4O[4]。1992年底中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究中心的郭三堆等[5]人在國(guó)內(nèi)首先人工合成了Bt基因之后，又對(duì)豇豆胰蛋白酶抑制劑(Cp—TI)基因進(jìn)行了修飾，構(gòu)建了同時(shí)帶有這兩種基因的雙價(jià)殺蟲(chóng)基因高效植物表達(dá)載體，再通過(guò)花粉管通道轉(zhuǎn)化技術(shù)導(dǎo)入我國(guó)不同棉花生產(chǎn)區(qū)的主栽品種，已獲得了數(shù)十個(gè)雙價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉株系

6、。雙價(jià)抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因棉花研制成功并大面積進(jìn)入田間試驗(yàn)，目前在國(guó)外尚未見(jiàn)報(bào)道，標(biāo)志著我國(guó)在抗蟲(chóng)棉的研究方面已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)作物抗蟲(chóng)研究上的應(yīng)用2.1.蘇云金桿菌毒蛋白基因2.1.1概述蘇云金芽孢桿菌(研)晶體蛋白基因，克隆于蘇云金芽孢桿菌。蘇云金芽孢桿菌(Bacillusthuringiensis)是一種革蘭氏陽(yáng)性菌，分類(lèi)上屬原核生物，細(xì)菌綱，芽孢桿菌科，芽孢桿菌屬，廣泛存在于土壤、塵埃、水域、沙漠、植被、昆蟲(chóng)尸體中。Bt殺蟲(chóng)晶體蛋白是蘇云金芽孢桿菌在芽孢形成過(guò)程中產(chǎn)生的。德國(guó)科學(xué)家Berliner最早從患病地中海螟中分離到了這種芽孢桿菌，并命名為

7、“Bacillusthuringiensisn.sp.’’。蘇云金芽孢桿菌可產(chǎn)生對(duì)鱗翅目(Lepidopterans)、鞘翅目(Coleopterans)和雙翅目(Dipterans)等作物害蟲(chóng)有毒性的伴孢結(jié)晶蛋白質(zhì)(KoziclMGetal，1993)。由于Bt殺蟲(chóng)蛋白對(duì)不同的昆蟲(chóng)具有很強(qiáng)的專(zhuān)一性和高度選擇性，對(duì)植物、人畜無(wú)害。據(jù)統(tǒng)計(jì)已有60多種Bt基因被報(bào)道，根據(jù)它們的殺蟲(chóng)范圍和基因序列的同源性可大致分為六大類(lèi)，即Cryl、cry2、Cry3、Cry4、Cry5和Cyt，每一類(lèi)又包含有不同的亞基，前五類(lèi)稱(chēng)為晶體蛋白基因家族(CrystalProteinCod