转基因技术在水稻性状改良中的应用进展.doc

转基因技术在水稻性状改良中的应用进展 ? 随着分子生物学研究的不断发展，转基因技术在植物遗传育种和品种改良上得到了广泛应用。自20世纪人类首次获得可育的转基因水稻以来，转基因技术在水稻品种改良上得到了广泛应用。该文综述了近年来水稻转基因技术的发展、应用进程。 l水稻基因转化方法 基因转化的方法可分为2类：一是由载体介导的转化．主要的方法为农杆菌介导法；另一类是直接的基因转化，包括基因枪法、电击法、PEG法、脂质体转化法和花粉管通道法。近年来，应用较多的为农杆菌介导法和基因枪法。 1．1农杆菌介导法 农杆菌介导转化法是将外源基因插入农杆菌的质粒上，由载体将外源基因转移并整合到植物细胞基因组中去。农杆菌介导法在水稻上的遗传转化研究最早始于1986年，Baba等用PEG促进农杆菌原生质球与水稻原生质体融合的方法获得了水稻愈伤组织，但未获得转基因植株圈。随后。Raineri等(1990)用粳稻的成熟胚与农杆菌共同培养获得了转基因愈伤组织，Southern分析表明，T-DNA已整合入基因组中，但未再生出转基因植株。Chan等首次报道用农杆菌转化水稻根系外植体(1992)和未成熟幼胚(1993)得到可育转基因水稻，Southern blot分析表明。T-DNA上的基因可传递给后代。Hiei等(1994)利用“超级一二元载体”首次实现对粳稻的高频转化，得到大量转基因植株，使农杆菌介导转化水稻获得了突破圈。农杆菌介导法转化方法简单、转化效率高；再生植株可育率高；可转入较大片段外源DNA；转入基因的拷贝数少，大大降低了同源抑制产生的基因沉默机率。 1．2基因枪法 基因枪转化法是利用火药、高压气体或高压放电为动力，将包被有外源基因的颗粒通过基因枪高速轰击组织或细胞，使外源基因整合到细胞基因组内。基因枪转化的最大 优点是转化材料广泛，细胞、组织和器官均可用作转化而不受原生质体培养的限制，从而减小了对基因型的依赖性．这是它适用于水稻转化的主要原因。目前，水稻转化中应用较多的转化材料有幼胚、胚性愈伤组织以及胚性悬浮细胞。当前，基因枪法已成为水稻遗传转化的可靠途径。但基因枪法具有价格昂贵、转化频率偏低、导入的外源基因拷贝数高、在后代中容易丢失、对片段大的基因难以导入且嵌合体不易排除等缺点，需要进一步改进。 1．3其他水稻基因转化方法 PEG转化法是禾谷类作物转化中最早应用的方法之一。主要原理是利用化合物聚乙二醇(PEG)及高pH值条件诱导原生质体体外摄取外源DNA。原生质体作为受体具有群体数大、便于操作、DNA分子易于进入获得纯合转化子等优点，但原生质体培养难度大、再生频率低、周期长、不适合水稻转化研究。 电激法也是以原生质体为受体的转化方法旧。其原理是利用短暂的电场脉冲作用，使原生质体膜形成可逆的瞬间通道，使DNA进入细胞，其转化效率高于PEG法，但目前很少应用。 花粉管通道法是利用植物授粉后一段时间内。从珠孔到珠心之间有一条花粉管通道，外源基因可通过此管道进入胚囊并转化尚不具备正常壁的卵、合子或早期胚胎细胞，进而借助于天然的种胚系统形成转基因种胚。该方法机理尚不完全清楚，目前应用并不是很多。 2转基因技术在水稻上的应用 2．1抗除草剂转基因水稻 抗除草剂基因工程是生物技术的一个重要领域，目前，抗除草剂转基因作物种植面积占转基因作物种植面积的比重较大。Bar基因是抗除草剂基因之一，Christou等(1991)和Datta等(1992)将Bar基因转入水稻后，水稻可以抵抗大剂量的草丁磷。转抗除草剂基因的成功不仅解决了直播稻的化学除草问题，而且解决了杂交稻制种纯度的关键问题。 2．2抗虫转基因水稻 目前，应用于水稻抗虫性状改良的外源基因主要有苏云金杆菌杀虫结晶蛋白基因(Bt基因)、昆虫蛋白酶抑制剂(PI基因)和植物凝集素基因3种，其中Bt基因如crylA(b)、crylA(c)是当前应用最广泛的杀虫基因。Fujimoto等(1993)首次使用电激法将cry基因转入粳稻中，并发现转基因R2代幼苗抗虫性明显提高。戴正元等(2007)以携带crylA(b)基因的“克螟稻”为抗虫供体亲本，将目标基因转导到优良恢复系R6547、R818中，配制杂交稻组合表现良好的杂种优势水平旧。 2．3抗病转基因水稻 水稻抗病基因工程包括抗病毒、抗细菌和抗真菌基因工程。现在许多重要的抗病基因如CP(抗水稻条纹病毒)、Xa21(抗枯萎病)、Pib(抗稻瘟病)、CecropinB(抗菌肽基因)等基因已从植物或其他生物中分离克隆，并在水稻抗病转基因中作了大量研究，取得了显著成绩。Wang等(1999)将Pib基因导入日本晴，得到了抗稻瘟病转基因水稻，将天蚕抗菌肽B基因Cecropin B导入粳稻秀水11和中花11中，转基因水稻植株对水稻白叶枯病和细条病的抗性都出现了不同程度的提高。 2