作物抗除草剂基因工程与抗除草剂转基因小麦的研究进展(综述)

自从20世纪80年代开始研究转基因植物以来,小麦的遗传转化一直受到人们的关注。由于化学农药的应用对作物产生伤害,因此人们通过基因工程的方法来获得抗性作物。经过近20年的研究,抗除草剂转基因小麦的研究取得了很大的进展。本文对作物抗除草剂基因工程的研究情况作一概述,并重点介绍抗除草剂转基因小麦的研究进展和存在的主要问题。

油菜种源打破国外抗除草剂基因专利垄断

控制杂草危害是世界级作物生产难题,草害可使油菜籽产量减产50%以上。化学除草是控制农田杂草生长危害的有效手段,但一直以来,由于我国缺少抗除草剂油菜优异种质,无法培育抗性品种,致使油菜生产化学除草手段非常有限,草害严重影响油菜生产。

抗除草剂基因导入培矮64S实现杂交水稻制种机械化的初步研究

利用农杆菌介导的高效遗传转化技术 ,成功地将 Bar基因转入两系杂交稻的不育系培矮 6 4S。转基因植株具有明显的 Basta抗性 ,分子检测进一步证明 Bar基因已整合到水稻染色体上。模拟制种的成功 ,表明机械化制备杂交水稻种子是可行的。

谷子抗除草剂基因从栽培种向其近缘野生种漂移的研究

作物同种及栽培种与近缘野生种之间的基因漂移 (基因流 )是防范作物品种生物学混杂及评估转基因新种质田间释放后所产生的生态学效应的重要基础参数。本研究以显性抗除草剂 (拿捕净 )谷子种质作为花粉供体材料 ,以青狗尾草作为花粉受体材料进行了栽培种向其主要近缘野生种基因漂移的检测研究。研究结果表明 ,尽管一般认为谷子及其近缘野生种是自花授粉植物 ,栽培谷子的性状基因仍可向周围 60 m范围内的青狗尾草漂移 ,其基因流的频率随着距花粉供体中心距离的增加而递减 ,花粉供、受体植株相邻 0 .0 3m时基因流频率最高 ,平均达 1.14%,基因流锐减的陡坡发生在 0 .5 m以内 ,与花粉供体植株相距 2 0 m时基因流频率开始趋向于零 ,但某些方向 60 m时仍可检测到基因漂移。气候因素中影响基因流频率高低的主要因素是风 ,在本试验条件下顺、逆风基因漂移的频率相差 2倍多。

抗除草剂基因(BAR)转基因水稻的毒性试验

为了对抗除草剂基因 (BAR)转基因水稻进行安全性评价 ,对该样品进行了急性毒性试验、致突变试验及 30天喂养试验。结果大、小鼠经口 L D5 0 >2 1.5 g/ kg BW,无致突变作用 ,30天喂养试验 16、32、6 4g/kg BW各剂量组大鼠生长发育、体重、食物利用率、血常规、脏体比及病理组织学观察等指标与阴性对照组比差异均无显著性 ,无作用剂量为 6 4g/ kg BW。提示抗除草剂基因 (BAR)转基因水稻食用是安全的。

抗除草剂基因导入四倍体菘蓝

以CaMV 35S为启动子,将带有抗除草剂基因(bar基因)的pCAMBIA 3300植物双元表达载体,导入根癌农杆菌菌株EHA 105,作为基因工程菌转化四倍体菘蓝,选出5mg/L的草丁膦(ppt)为适宜的筛选压。筛选得到的抗性植株经PCR鉴定,结果表明bar基因已转移到四倍体菘蓝的基因组,从而建立了农杆菌介导的四倍体菘蓝的遗传转化系统,为利用基因工程进一步改良菘蓝品质奠定了基础。

农杆菌介导的抗除草剂基因Bar转入北方粳稻恢复系的研究

以2个北方粳型恢复系津稻162和津稻18为受体,经农杆菌EHA105/pDSBar1300转化,分别获得77和55个转植株。用0.25%浓度的Basta对转基因在T0代进行了涂布试验,其抗性植株率分别为92%和78%,对除草剂抗性转基因株系做PCR检测,均能扩增出400bp的Bar基因特异条带,证明外源基因已整合到水稻基因组中。对转基因T1代进行潮霉素抗性鉴定,大多数转基因株系表现为3∶1的分离比。

抗除草剂基因在黄瓜杂种纯度快速鉴定上的应用研究

黄瓜抗除草剂转基因T0植株经除草剂抗性筛选,连续2代自交获得T1和T2种子;分别对T1植株进行bar基因PCR检测和T2植株Southern杂交检测,证明bar基因已整合到黄瓜染色体上;以非转基因黄瓜为对照,摸索出田间抗性鉴定和室内种子抗性鉴定的除草剂临界浓度;从田间和室内筛选除草剂抗性纯合性转基因株系3个;以表现较好的2个抗性纯合转基因株系为父本,与非转基因母本杂交,获得F1种子,并在室内进行了杂交种纯度鉴定,鉴定效率达100％。建立了一套在种子发芽阶段或2片真叶期进行黄瓜杂交种纯度鉴定的新技术。

植物抗除草剂基因研究进展

自 2 0世纪 70年代重组DNA技术发展以来 ,植物基因工程取得了丰硕的成果。对抗除草剂草丁膦、草甘膦、黄酰脲类与咪唑酮类。

农作物抗除草剂基因工程

概述抗除草剂作物基因工程抗性基因的来源 ,产生抗性的机理 ,抗除草剂外源基因的导入方法 ,并对目前普遍关注的抗除草剂作物的安全性问题进行了讨论 ,提出了抗除草剂作物研究及开发中应注意的问题。

抗除草剂基因在粳稻恢复系中的基因枪转化及其在后代中的表达

利用基因枪法把抗除草剂基因bar基因导入粳稻恢复系超优一号,经PCR,PCR-southern杂交分析,证明外源基因已整合到水稻基因组中,且能稳定遗传;田间喷施除草剂抗性检测结果表明,bar基因在转基因恢复系及后代中均表达,表现抗除草剂,在恢复系与不育系所配制的杂交种中,高效表达,表现高抗除草剂;部分转基因植株T1代分离比符合孟德尔显性单基因的遗传规律,即3∶1规律,部分不符合。

植物抗除草剂基因研究进展

对抗除草剂基因的来源、抗除草剂作物的抗性机制及抗除草剂基因的应用进行了简要综述,并对抗除草剂基因和启动子选择的局限性及抗除草剂遗传转化中存在的问题进行了探讨。指出目前植物抗除草剂研究存在可转入的抗除草剂基因种类较少、获得抗性稳定表达的植株比较困难等问题。提出选择抗性基因时,应重点考虑以降解除草剂为抗性机制的基因以减少代谢负担、加强对多价基因转入的研究等策略。

用基因枪法将抗除草剂基因导入小麦栽培品种的研究

利用基因枪法将抗除草剂bar基因导入西南地区的 3个小麦栽培品种 ,共获得 7个转基因植株 ,转化频率在 0 .45 %～ 1 .2 %之间 ,转化周期缩短至 3个月左右。对抗性植株进行PCR和PCR_Southern杂交检测 ,初步确定bar基因已导入小麦基因组。做转基因植株叶片对除草剂PPT的抗性试验 ,有 4株呈抗性 ,3株呈部分抗性 ,表明bar基因已在小麦植株中得到表达。

抗除草剂基因基因枪法转化粳稻的研究

优化了粳稻的组织培养体系;通过Gus基因的瞬间表达研究,明确了以DNA金弹到靶细胞距离为9cm,轰击2次时,PDS1000/He基因枪法转化水稻胚性愈伤组织的效率最高。应用基因枪法将抗除草剂基因(bar)转入吉林省主栽的水稻品种长白8号中,获得了可育的转基因水稻植株。经过Gus基因的组织化学分析,PCR和Southern杂交检测,证明抗除草剂基因已整合到水稻基因组中得以表达,使水稻产生对除草剂的抗性。转基因水稻中发现一例基因沉默现象。

转抗除草剂基因油菜与5种十字花科杂草的基因流研究

通过荧光显微镜和人工杂交授粉结实情况的观察,研究了抗草甘膦甘蓝型油菜Q3(Brassica．napus L．)与5种十字花科杂草的杂交亲和性。结果表明,遏蓝菜(Thlaspi arvense L．)、荠菜[Capsella bursa-pastoris(L．)Medic]、碎米荠(Cardamine hirsuta L．)、风花菜[Rorippa palustris(L．)Besser](作母本)与Q3(作父本)杂交高度不亲和。荧光显微镜观察发现花粉管生长受阻,分别停滞在上述杂草的柱头表面或花柱上部1／3处；而野芥菜×Q3则表现出一定程度的亲和性,亲和指数为1.65。在大田邻近间隔种植和自然授粉条件下,Q3与遏蓝菜、荠菜、碎米荠和风花菜间的基因流频率为0,与野芥菜间的频率为0.86％。上述结果表明转抗除草剂基因油菜与十字花科杂草间存在不同程度的基因流,基因流频率与杂交亲和性高度相关。

农杆菌介导的抗除草剂基因转入两系杂交稻恢复系的研究

利用农杆菌水稻高效转化系统 ,成功地将外源BAR基因转入实用性两系杂交稻恢复系R187和秀水0 4,经过除草剂Basta田间涂布试验 ,其阳性率达到 90 %以上 .对转基因植株同步进行的PCR特异扩增和总DNASouthern检测结果也证实抗Basta的植株中含有BAR基因 .讨论了应用转BAR基因的方法提高两系杂交水稻制种纯度的条件 .图 2表 1参

蒙导授粉条件下转抗除草剂基因油菜与4种十字花科杂草间的基因流

根据苯胺蓝荧光法观察和混合花粉蒙导授粉的结实情况,并结合授粉后代植株的分子鉴定,研究了蒙导授粉条件下甘蓝型抗草甘磷油菜Q3与遏蓝菜(Thlaspi arvense L.)、荠菜[Capsellabursa-pastoris( L.)Medic]、碎米荠(Cardamine hirsuta L.)、风花菜[Rorippa palus-tris( L.)Besser]4种十字花科野生杂草间的基因流.结果表明,当遏蓝菜、荠菜、碎米荠、风花菜分别授以混合花粉(杂草花粉与Q3花粉)蒙导后,与各自的自交组合相比,混合花粉在受体植物柱头上的萌发表现出花粉粒大量黏合、萌发快、伸进花柱与子房的花粉管数量多等特点.各蒙导组合于授粉后24-48h均可观察到一部分花粉管已经通过珠孔进入胚珠,但所有蒙导授粉后代植株抗草甘膦基因的PCR检测均表现阴性.上述研究结果进一步说明了遏蓝菜、荠菜、碎米荠、风花菜(作母本)与Q3杂交高度不亲和,Q3的抗除草剂基因不能通过基因流转移到这4种杂草中.

转双价抗虫抗除草剂基因(Cry1Ac+EPSPS)棉与非转基因棉生物学特性差异的研究

以双价抗虫抗除草剂基因(Cry1Ac+EPSPS)棉为观察品种,非转基因棉赣棉11号为对照品种,进行了棉花生育性状、产量性状等的比较和评价研究。结果表明:与对照品种相比,双价抗虫抗除草剂基因棉在成铃至吐絮期株高增长显著(超速6.6～9.1 cm);在盛铃期之前成铃变缓极显著(少10.7个铃);花铃期至盛铃期果枝层生成慢显著(少1层);果枝角度变大极显著(大2.1°);主茎节距拉长极显著(长0.6 cm);叶色加深显著;衣分率降低极显著(低1.7%);籽指升高极显著(高1.77 g);纤维整齐度指数升高显著(高1.325%);纺纱均匀指数增加显著(增7.5);籽棉、皮棉、霜前籽棉、霜前皮棉均减产极显著。初步评价:双价抗虫抗除草剂基因棉的生育性状、产量性状较差,纤维纺纱性状较好,推广种植性较差。

不同预处理对小麦幼胚抗除草剂基因转化效率的影响

以小麦品种豫麦18号和豫麦34号作为供试材料,用基因枪介导法进行了抗除草剂基因的转化,研究了不同预培养时间和高渗处理对小麦幼胚转化效果的影响.结果表明,幼胚以诱导培养10～15d的转化效果最好;用0 4mol·L-1的甘露醇在轰击前6h和轰击后18h对10～15d预培养的幼胚进行处理,可明显提高转化效率.

抗除草剂基因在作物育种中的应用

抗除草剂作物尤其是转基因抗除草剂作物的开发,使田间防除杂草变得简便易行,并且降低除草成本,提高经济效益。对抗除草剂基因在作物育种中的应用现状进行了综述。