转基因植物的研究

时间:2018-03-03 10:08:58 生物科学毕业论文 我要投稿

转基因植物的研究

  转基因植物(Transgene plants)是拥有来自其他物种基因的植物。该基因变化过程可以来自不同物种之间的杂交,但今天该名词更多的特指那些在实验室里通过重组DNA技术人工插入其他物种基因以创造出拥有新特性的植物。

转基因植物的研究

  摘要:转基因技术在21世纪得到最为广泛的应用,它是基于基因工程的一种基因“嫁接”技术,将目的基因从动物、植物、甚至微生物中分离出来,然后通过“手术”将目的基因“嫁接”到植物的基因组中。完成基因“嫁接”手术的植物将表现出与以往不同的各种性状,例如,抗虫性、抗病性、抗倒伏、抗盐碱等。随着科学技术的不断发展,转基因技术在现代农业中的使用更加广泛,在上世纪八十年代转基因植物试验成功之后,全世界共有35科,共计120多种植物成功实现了转基因。

  关键词:转基因;基因“嫁接”;基因工程

  转基因技术是20世纪后期生物科技中最重大的突破,转基因植物的出现又一次推动了农业革命。基于转基因技术而出现的转基因大豆、转基因玉米、转基因花生等已经实现了产业化,成为人们日常生活中的重要组成部分。以转基因大豆、玉米为例,截止到2012年,全球转基因大豆种植面积已达8086万公顷,转基因玉米的种植面积已达5590万公顷。转基因植物充分利用了不同基因中的抗虫、抗除草剂等性状,提高了转基因植物对环境的适应能力。

  转基因植物的直接受益者是广大种植业人员,植物的抗虫、抗药、抗倒伏等性状得到较大程度的提高。然而,经过研究发现,转基因植物同样可以应用于生产与人类生活更加紧密的食品、药品,以及化工原料等。

  一、转基因水稻

  不同种类植物的光合作用效率存在不同,玉米等C4植物对太阳光的有效利用率就远远大于水稻、小麦等C3植物。影响水稻等植物光合作用效率的关键就是PEPC――磷酸烯醇丙酮酸羧化酶,CA4植物通过自身的CO2压缩功能,在CO2浓度较低的情况下,也能够较高效率的进行光合作用。所以,玉米等C4植物中的这一性状将直接改变水稻光合作用较低的情况,然而,通过常规杂交育种手段很难达成该目标,转基因技术为其提供了新的方向。

  二、转基因大豆

  转基因大豆是在常规大豆基因的基础上,添加了其它植物基因形成的大豆新品种,美国杜邦公司所培养的转基因大豆品种就是通过改变大豆抗营养因子水平而实现的。不仅如此,杜邦公司还研发出了油品质更好的转基因大豆品种,该转基因大豆能够直接用于生产更加健康的单不饱和脂肪酸。

  三、转基因马铃薯

  马铃薯的致命缺陷是抗病性较差,布宜诺斯艾利斯遗传工程与分子生物学研究所通过转基因手段培育出多个马铃薯新品种,每一个新品种都拥有良好的抗病性,并且,通过脓杆菌介导法培育的抗Erwinia细菌病的马铃薯新品种已经在智力和巴西进行种植试验。

  四、转基因木薯

  木薯是仅次于水稻和玉米的'世界第三大粮食作物,它是非洲地区的重要粮食作物之一,也是该地区人口的重要食物之一。然而,木薯自身的抗病性较差导致木薯产量较低,无法为缓解非洲地区粮食危机做出贡献。在国际热带农业和生物技术实验室(ILTAB)、国际热带农业研究中心(CITA)和木薯生物技术网络的共同努力下,利用转基因技术提高木薯的抗病害能力,培育出抗病性强、产量高的木薯新品种,对缓解非洲地区粮食危机有着较为深远的意义。

  五、转基因甘薯

  在1998年举行的第二届国际农业生物技术大会上,美国科学家Prakash博士报告了利用转基因技术改良甘薯蛋白含量及品质方面的进展。他们将人工合成的富含人体必需氨基酸的贮藏蛋白基因整合到甘薯基因组后,两个转基因品系的贮藏蛋白含量比对照增加2.5-5倍,而且产量也略有增加。

  六、转基因棕榈

  油棕榈主要分布于马来西亚、印度尼西亚和中非地区,是世界的主要油料植物之一,其产油量比大豆、油菜等高8-10倍。两年前,马来西亚棕搁研究所(PORIM)已成功地利用基因枪法将抗除草剂基因导入到棕榈中,并获得了转基因幼苗。

  七、转基因香蕉

  目前,香蕉的转基因研究主要集中于提高抗病性和可食疫苗上。最近,比利时科学家在前人的研究基础上,已将编码抗Mycosphaerella fijiensis(香蕉最严重的真菌病害)的基因整合到香蕉的基因组中,预计不久即可育成首例抗病转基因香蕉品系(Moffat,1999)。

  近年来,我国的转基因植物研究和产业化进程中的主要成果有:

  (1)植物抗虫基因工程。为了解决我国棉花生产受棉铃虫严重危害的问题,在国家“863”计划的支持下,中国农业科学院生物技术研究所成功地人工合成和改造了Bt基因,并与江苏省农科院和山西省农科院等单位合作将Bt基因转入到我国长江、黄河流域的棉花主栽品种,获得了高抗棉铃虫的转基因棉花品种和品系。拥有我国自主知识产权的抗虫棉花的育成和大面积推广应用,标志着我国转基因植物研究开始进入产业化发展阶段。

  (2)抗病基因工程。中国农业科学院生物技术研究所已成功地人工合成和改造了来自天蚕蛾的抗菌肽基因,并导入我国马铃薯主栽品种米拉,获得抗病性提高I∽Ⅲ级的抗青枯病的转基因株系,现已经农业部批准在四川省进行环境释放。

  (3)植物抗逆基因工程。我国在抗盐基因工程上已取得了一些进展,先后克隆了脯氨酸合成酶(proA),山菠菜碱脱氢酶(BADH),磷酸甘露醇脱氢酶(mtl)及磷酸山梨醇脱氢酶(gutD)等与耐盐相关基因,通过遗传转化获得了而1%NACL的苜蓿、耐0.8%NACL的草莓及耐2%NACL的烟草,这些转基因植物已进入田间试验阶段。中国科学院遗传所将BADH基因导入水稻,获得的转基因水稻有交较高的耐盐性,并能在盐田中结实。

  (4)植物叶绿体基因工程。中国农业科学院生物技术研究所在国内较早开始进行植物叶绿体遗传转化研究。1996年建立了烟草叶绿体遗传转化体系,并成功地将Bt基因导入烟草叶绿体中,转基因植物杀虫效果显著]。他们还将固氮酶基因(nifH和nifM)、抗剂基因(bar基因)和绿色荧光蛋白(GFP)基因导入了烟草叶绿体。

  参考文献

  [1]王进忠,孙淑玲,杨宝东.转Bt基因植物的研究与应用前景[J].北京农学院学报,2002(03).

  [2]王仁祥,雷秉乾.农业转基因生物的应用概况与安全性争论[J].湖南农业大学学报(社会科学版),2002(03).