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《植物源抗蟲基因在作物育種中的應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、山東農業(yè)科學ShandongAgriculturalSciences2007年第2期植物源抗蟲基因在作物育種中的應用123王鵬,趙強,劉蕾(1山東省農業(yè)科學院,山東濟南250100;2濟寧師范?？茖W校生物系,山東曲阜273155;3濟南市第三中學,山東濟南250100)摘要:利用基因工程培育抗蟲新品種是農作物害蟲防治的有效途徑,而植物源抗蟲基因的應用更是其中研究的熱點。本文就植物來源的蛋白酶抑制劑、凝集素、淀粉酶抑制劑等抗蟲基因在作物抗蟲基因工程中的應用、面臨的問題及應用前景進行了論述。關鍵詞:作物;抗蟲基因
2、;基因工程中圖分類號:Q789文獻標識號:A文章編號:1001-4942(2007)02-0016-06蟲害一直是影響作物品質和產量的重要因1植物蛋白酶抑制劑基因素。據報道,每年全球糧食總產量因害蟲造成的損失達14%,我國在采取基本的抗蟲措施情況該類基因的產物為植物蛋白酶抑制劑(Pro下,水稻、小麥和棉花每年因蟲害減產仍在10%、teinaseinhibitor,PI)。PI是一類能夠抑制蛋白20%和30%以上[1]。因此,對作物實行抗蟲育種水解酶活性的小分子蛋白或多肽,可與昆蟲消化道內的蛋白消化酶相結合,形成酶抑制劑復
3、合物勢在必行。長期以來,我國的抗蟲育種實踐活動(EI),從而阻斷或減弱蛋白酶對外源蛋白質的水主要可分為形態(tài)學抗蟲育種、生化抗蟲育種和基[2]解作用,導致蛋白質不能被正常消化;同時EI復因工程抗蟲育種3個階段。其中植物抗蟲基因合物能刺激昆蟲過量分泌消化酶,這一作用可使工程在短短十幾年中已取得了豐碩成果,抗蟲轉昆蟲產生厭食反應。這樣,由于昆蟲缺乏生活代基因棉花、玉米、馬鈴薯的商業(yè)化推廣證明了這項謝中所必需的一些氨基酸,必然會導致昆蟲發(fā)育[3]技術的實用性。不正?；蛩劳?。根據作用于酶的活性基團不同及目前,已經克隆得到的抗蟲基因有許多種,根其氨
4、基酸序列的同源性,可將植物中的PI分為四據它們的來源可分為三類:一類是從細菌中分離類:絲氨酸類(Ser),半胱氨酸類(Cys,巰基類),出來的抗蟲基因,主要是來自蘇云金桿菌(Bacil[4]天冬氨酸類(Asp)和金屬類,共10個族。其lusthuringiensis,Bt)毒蛋白基因,營養(yǎng)殺蟲蛋白中,絲氨酸類蛋白酶抑制劑與抗蟲關系最為密切,(Vegetativeinsecticidalprotein,Vip)基因等;二因為大多數昆蟲(如鱗翅目、直翅曰、雙翅目、膜翅類是從植物中分離出的抗蟲基因,主要為蛋白酶目、鞘翅目)腸道內的蛋白酶主要
5、是絲氨酸蛋白抑制劑基因、外源凝集素基因、淀粉酶抑制劑基因酶,而危害作物的昆蟲大多也集中在這些類群中。等;三類是從動物體內分離的毒素基因,主要有蝎其中,絲氨酸蛋白酶抑制劑又可以分為Bow毒素基因和蜘蛛毒素基因等。與其它兩種來源的man-Birk家族、Kunitz家族、PI-和PI-家[5]族等不同的類型。目前應用最多的是Bowman抗蟲基因相比,植物來源的抗蟲基因來自植物本-Birk家族的豇豆蛋白酶抑制劑(Cowpeatryp身,因此所轉化的轉基因植物更容易被人們所接sininhibitor,CpTI)基因和大豆Kunitz型胰蛋受
6、。其次,這類基因多具有更廣的抗蟲譜。作為白酶抑制劑(SKTI),而后者的抗蟲性明顯好于前作物抗蟲基因工程研究中的重要組成部分,植物[6]者。PI-和PI-這兩個家族蛋白酶抑制劑來源的抗蟲基因及其在作物基因育種中的應用日主要對鱗翅目昆蟲起作用,其中PI-蛋白酶抑益受到人們的重視。制劑的抗蟲性要優(yōu)于PI-。目前,水稻和玉米收稿日期:2006-12-0116的巰基蛋白酶抑制劑的cDNA都已被克隆,并推但成功的例子大都限于煙草:中國科學院遺傳研導出其氨基酸序列,其中水稻巰基蛋白酶抑制劑究所利用CaMV35S啟動子串聯因子調控的(Oryza
7、cystatin,OC)有兩種,OC和OC,玉CpTI基因轉化煙草,轉基因煙草中CpTI的表達米巰基蛋白酶抑制劑(Corncystatin,CC)和OC顯著提高,但是高效表達引發(fā)轉基因煙草白具有很高的同源性。巰基蛋白酶抑制劑和絲氨酸[11]化。與此同時,已有許多轉雙價植物蛋白酶抑蛋白酶抑制劑相比,它們沒有前導肽,分子內也沒制劑基因抗蟲植物成功的例子。Johnson[7]有二硫鍵,但二者在抗蟲譜上具有互補性。另(1989)[12]等則將PI-和PI-基因轉入煙草外巰基蛋白酶抑制劑由于其絲毫不影響哺乳動物中,使表達胰蛋白酶抑制劑及胰凝乳
8、蛋白酶抑制包括人類消化酶的活性,因而備受青睞。而有關劑的轉基因煙草植株獲得了對煙草天蛾的抗植物來源的金屬類蛋白酶抑制劑和天冬氨酸蛋白[12]性。在國內,CpTI基因和SKTI基因同時使酶抑制劑方面的研究報告
