抗病-抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的研究與應(yīng)用論文

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1、抗病/抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的研究與應(yīng)用論文.freel2(其中美國占66%,阿根廷占23%,加拿大、中國占4%,其他占1%),其中南非的轉(zhuǎn)基因作物的種植面積較上一年增長近50%,中國增長40%,阿根廷增長15%,美國、加拿大增長近10%,發(fā)展非常迅速。1.1抗蟲轉(zhuǎn)基因抗蟲轉(zhuǎn)基因植物發(fā)展在我國已取得較大進展。根據(jù)轉(zhuǎn)化所使用的基因類型將抗蟲轉(zhuǎn)基因植物發(fā)展過程分為2代:第1代以轉(zhuǎn)入Bt殺蟲晶體蛋白基因為主,產(chǎn)生許多轉(zhuǎn)基因作物進入商品化生產(chǎn);第2代以高蟲蛋白基因為主,此代轉(zhuǎn)基因植物大部分仍處在實驗階段,少數(shù)進入田間試驗?？瓜x轉(zhuǎn)基因有3類2:第

2、1類是Bt殺蟲蛋白基因,來自蘇云金芽孢,殺蟲毒性為伴孢晶白,對鱗翅目、雙翅目、鞘翅目等昆蟲有毒,現(xiàn)已轉(zhuǎn)移Bt主要毒殺鱗翅目害蟲,對人畜安全,主要轉(zhuǎn)入棉花、玉米、馬鈴薯、胡桃、楊樹、落葉松等植物。迄今Bt殺蟲蛋白基因研究利用最廣泛也最有潛力。第2類是從植物組織中分離主要為蛋白酶劑基因、淀粉酶劑基因、外源凝集素基因等。膠蛋白酶抑制劑基因抑制蛋白酶活性,干擾害蟲消化作用而導(dǎo)致植物對蟲害自衛(wèi)反應(yīng),主要有絲氨酸類、半酸類、含金屬類、天冬酰胺類,已從菜豆中分離氨酸類胰蛋白酶抑制劑基因并導(dǎo)入棉花、番茄、龍葵等植物。第3類是從動物體內(nèi)分離,主要

3、是蜘蛛毒素、蝎毒素基因、昆蟲幾丁質(zhì)酶基因等。1.2抗病轉(zhuǎn)基因目前正在研究的抗病轉(zhuǎn)基因也可分為3類3:第1類:植物病毒外殼蛋白基因。自從將煙草花葉病毒的外殼蛋白基因?qū)霟煵葜?發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株發(fā)病的時間明顯延遲,或者癥狀明顯減輕,通過導(dǎo)入植物病毒外殼蛋白基因來提高植物抗病毒能力的技術(shù),已在多種植物病毒中進行試驗,如轉(zhuǎn)入馬鈴薯X病毒外殼蛋白基因的煙草植株,比普通植株大約遲20d發(fā)病;轉(zhuǎn)入煙草花葉病毒和黃瓜花葉病毒外殼蛋白基因雙價抗病轉(zhuǎn)基因煙草,對TMV的防治效果高達100%,對CMV防治效果為70%,可以有效遏制花葉病毒浸染,提高煙草

4、產(chǎn)量和品質(zhì);將大麥黃矮病毒GPV株系外殼蛋白基因?qū)胄←?能獲得抗病毒病轉(zhuǎn)基因小麥。第2類:人工合成抗菌酞基因。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心人工合成抗菌肽基因?qū)胱魑?育成抗青枯病轉(zhuǎn)基因馬鈴薯,已獲得國家專利,抗菌肽基因已供給國內(nèi)外10多個研究單位進行抗水稻白葉枯病,花生、番茄青枯病,大白菜軟腐病,柑橘潰瘍病,桑樹、桉樹青枯病、根腫病等基因工程研究。第3類:幾丁質(zhì)酶和葡聚糖酶雙價基因。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心與作物所合作將幾丁質(zhì)酶和葡聚糖酶雙價基因?qū)胄←?育成雙價抗病轉(zhuǎn)基因小麥,抗赤霉病、紋枯病和根腐病等真菌性病害。2

5、抗病、抗蟲轉(zhuǎn)基因技術(shù)與方法2.1載體介導(dǎo)法農(nóng)桿菌介導(dǎo)法是目前雙子葉植物基因轉(zhuǎn)移的常用方法4。它是利用根癌農(nóng)桿菌的質(zhì)粒和發(fā)根農(nóng)桿菌的質(zhì)粒上的1段T-DNA區(qū)在農(nóng)桿菌浸染植物形成腫瘤的過程中,T-DNA可以被轉(zhuǎn)移到植物細胞并插入到染色體基因中,利用Ti質(zhì)粒的這一天然的遺傳轉(zhuǎn)化特性,可將外源基因置換T-DNA中的非必需序列即可使外源基因整合到受體染色體而獲得穩(wěn)定的表達。農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是目前研究最多、技法相對成熟的轉(zhuǎn)化途徑。但長期以來,用農(nóng)桿菌導(dǎo)入的基因轉(zhuǎn)移大多局限在雙子葉植物范圍內(nèi)。近年來,用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化單子葉植物才取得了突破,

6、自1993年以來,農(nóng)桿菌介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)化在重要的禾谷類作物上相繼獲得成功。農(nóng)桿菌法有著明顯的優(yōu)勢,表現(xiàn)為:轉(zhuǎn)入的外源基因單拷貝或低拷貝數(shù)插入,并且先插入轉(zhuǎn)系活性;轉(zhuǎn)化效率高;轉(zhuǎn)入的外源基因通常呈預(yù)期的孟德爾遺傳,轉(zhuǎn)化再生的植株通常是可育的,而且簡單、有效。2.2病毒介導(dǎo)法病毒載體是最近新的一種用于植物轉(zhuǎn)化的載體。植物病毒轉(zhuǎn)基因是將外源基因插入到病毒基因組中,通過病植物細胞的感染而將外源基因?qū)胫参锛毎?。正在研究發(fā)展的植物病毒載體系統(tǒng)有3種:①RNA植物病毒載體系統(tǒng),是以單鏈RNA為經(jīng)反轉(zhuǎn)錄酶作用合成雙鏈的CDNA,將其克隆?；蛘?/p>

7、粒載體上,把外源基因插入到病毒的A部分,通過體外轉(zhuǎn)錄,將帶有外源基因的DNA感染并進入植物寄主細胞。②單鏈DNA病毒載體系統(tǒng),是由單鏈環(huán)狀DNA分子組上面存在成對的2個病毒顆粒,這種二連基因以把外源基因插入其中一種DNA上面而不影響另一種DNA基因組的復(fù)制。③雙鏈DNA植物載體系統(tǒng),是將其病毒基因組中對病毒繁殖的一段核苷酸序列去掉,換上一小段外源。用這樣重組病毒載體感染植物細胞以獲得外源基因轉(zhuǎn)移,研究和應(yīng)用主要集中在花椰菜花葉病毒,把二氫葉酸還原酶基因插入CAMV構(gòu)建重組病毒載體浸染蕪菁后,使蕪菁產(chǎn)生氨甲喋抗性。但由于病毒載體的

8、容量有限,不能包裝段的外源DNA基因組,寄主范圍差,復(fù)制性差,轉(zhuǎn)錄和復(fù)制機理復(fù)雜,至今仍沒有證據(jù)表明病毒是否可整合進植物細胞基因組中,目前病毒載體系統(tǒng)還未得到廣泛使用。DNA直接導(dǎo)入法一般使用大腸桿菌的質(zhì)粒作體,也可以直接用外源DNA導(dǎo)入植物細胞。直接導(dǎo)入法用的