抗病-抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物的研究與應(yīng)用論文

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1、抗病/抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物的研究與應(yīng)用論文.freel2(其中美國(guó)占66%,阿根廷占23%,加拿大、中國(guó)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(zhǎng)近50%,中國(guó)增長(zhǎng)40%,阿根廷增長(zhǎng)15%,美國(guó)、加拿大增長(zhǎng)近10%,發(fā)展非常迅速。1.1抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物發(fā)展在我國(guó)已取得較大進(jìn)展。根據(jù)轉(zhuǎn)化所使用的基因類(lèi)型將抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物發(fā)展過(guò)程分為2代:第1代以轉(zhuǎn)入Bt殺蟲(chóng)晶體蛋白基因?yàn)橹?產(chǎn)生許多轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)入商品化生產(chǎn);第2代以高蟲(chóng)蛋白基因?yàn)橹?此代轉(zhuǎn)基因植物大部分仍處在實(shí)驗(yàn)階段,少數(shù)進(jìn)入田間試驗(yàn)?？瓜x(chóng)轉(zhuǎn)基因有3類(lèi)2:第

2、1類(lèi)是Bt殺蟲(chóng)蛋白基因,來(lái)自蘇云金芽孢,殺蟲(chóng)毒性為伴孢晶白,對(duì)鱗翅目、雙翅目、鞘翅目等昆蟲(chóng)有毒,現(xiàn)已轉(zhuǎn)移Bt主要毒殺鱗翅目害蟲(chóng),對(duì)人畜安全,主要轉(zhuǎn)入棉花、玉米、馬鈴薯、胡桃、楊樹(shù)、落葉松等植物。迄今Bt殺蟲(chóng)蛋白基因研究利用最廣泛也最有潛力。第2類(lèi)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(chóng)消化作用而導(dǎo)致植物對(duì)蟲(chóng)害自衛(wèi)反應(yīng),主要有絲氨酸類(lèi)、半酸類(lèi)、含金屬類(lèi)、天冬酰胺類(lèi),已從菜豆中分離氨酸類(lèi)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(lèi)是從動(dòng)物體內(nèi)分離,主要

3、是蜘蛛毒素、蝎毒素基因、昆蟲(chóng)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(lèi)3:第1類(lèi):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(shí)間明顯延遲,或者癥狀明顯減輕,通過(guò)導(dǎo)入植物病毒外殼蛋白基因來(lái)提高植物抗病毒能力的技術(shù),已在多種植物病毒中進(jìn)行試驗(yàn),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(jià)抗病轉(zhuǎn)基因煙草,對(duì)TMV的防治效果高達(dá)100%,對(duì)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(lèi):人工合成抗菌酞基因。中國(guó)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(guó)家專(zhuān)利,抗菌肽基因已供給國(guó)內(nèi)外10多個(gè)研究單位進(jìn)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(shù)、桉樹(shù)青枯病、根腫病等基因工程研究。第3類(lèi):幾丁質(zhì)酶和葡聚糖酶雙價(jià)基因。中國(guó)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(jià)基因?qū)胄←?育成雙價(jià)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(chóng)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(guò)程中,T-DNA可以被轉(zhuǎn)移到植物細(xì)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(dá)。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(duì)成熟的轉(zhuǎn)化途徑。但長(zhǎng)期以來(lái),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(lái),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(lái),農(nóng)桿菌介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)化在重要的禾谷類(lèi)作物上相繼獲得成功。農(nóng)桿菌法有著明顯的優(yōu)勢(shì),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?tīng)栠z傳,轉(zhuǎn)化再生的植株通常是可育的,而且簡(jiǎn)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(guò)病植物細(xì)胞的感染而將外源基因?qū)胫参锛?xì)胞中。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(guò)體外轉(zhuǎn)錄,將帶有外源基因的DNA感染并進(jìn)入植物寄主細(xì)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(duì)的2個(gè)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(duì)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(xì)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(jī)理復(fù)雜,至今仍沒(méi)有證據(jù)表明病毒是否可整合進(jìn)植物細(xì)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(xì)胞。直接導(dǎo)入法用的