植物转基因研究进展?

在国家“863”高技术研究发展计划和国家科技攻关计划的支持下,我国转基因植物的研究开发取得了显著进展,部分研究达到了国际先进水平。据国家生物技术学会1996统计,我国转基因植物有47种,涉及基因103种。近年来,已有近20种转基因植物进入田间试验或环境释放阶段。到1999年底,我国已开发出5种转基因植物,经农业部批准商业化生产,分别是抗虫棉、变色矮牵牛、晚熟番茄、抗病毒甜椒和番茄。

1,植物抗虫基因工程

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合成并转化了植物的Bt基因,获得了高抗棉铃虫的转基因棉花品种和品系。此外,中国农科院棉花所、南京农业大学、山西省农科院也以转基因抗虫棉为亲本,育成了一批抗虫能力在80%以上、产量比主栽品种高15%的转基因抗虫杂交棉组合。我国具有自主知识产权的抗虫棉的选育和大规模推广应用,标志着我国转基因植物研究开始进入产业化发展阶段。

为了有效控制水稻害虫的危害,中国农业科学院生物技术研究所和华中农业大学成功获得了转Bt基因杂交水稻,对二化螟、二化螟和稻纵卷叶螟的毒杀效果达到95%。浙江农业大学(现并入浙江大学)也已成功将Bt基因导入早稻品种。目前,抗螟虫转基因水稻已进入环境释放阶段。中科院遗传所研制成功的转CpTI基因抗虫水稻也分别获准在北京、福建、山西进入中试和环境释放。此外,中国农业大学研发的抗玉米螟转基因玉米、复旦大学遗传研究所研发的抗褐虱转基因水稻、中国科学院微生物研究所和中国林科院林业研究所研发的抗虫转基因杨树也进入了环境释放阶段。

2.抗病基因工程

中国农业科学院生物技术研究所成功合成并转化了家蚕抗菌肽基因,并将其导入我国马铃薯主栽品种Milla,获得I ∽ III级抗病性提高的转基因品系,已获农业部批准在四川省环境释放。目前已向国内10多家研究单位提供抗菌肽基因,用于水稻白叶枯病、马铃薯软腐病、花生番茄青枯病、大白菜软腐病、柑橘溃疡病、桑树和桉树青枯病、樱桃根肿病等细菌性病害的基因工程研究。

白叶枯病也是危害水稻生产的最严重的病害之一。中国农业科学院生物技术研究所与国外合作研制成功的抗白叶枯病XA 21基因水稻明恢63品系已分别在安徽省和海南省试种。华中农业大学和中科院遗传所研发的Xa21基因抗白叶枯病转基因水稻也分别进入中试阶段。

真菌病也是一种严重影响农作物产量的疾病。中国农业科学院生物技术研究所与中国科学院上海植物生理研究所合作,从植物中成功克隆并改造了几丁质酶基因和葡萄糖氧化酶基因。通过花粉管通道法将这两个基因导入棉花,获得了抗黄萎病、枯萎病和枯萎病的转基因棉花。这些菌株在苗圃中表现良好,现已进入中试阶段。

中国的抗病毒基因工程也取得了良好的进展。北京大学克隆了烟草花叶病毒TMV、黄瓜花叶病毒CMV、马铃薯X病毒等中国株系,水稻矮缩病毒外壳蛋白基因。成功培育的抗黄瓜花叶病毒甜椒和番茄已分别在云南和福建进行中试或释放到环境中。中国农科院油料研究所培育的抗条纹叶枯病转基因花生、北京农科院蔬菜研究中心培育的抗芜菁花叶病毒白菜、新疆农科院核技术生物技术获得的抗黄瓜花叶病毒转基因甜瓜,都已分别进入中试。此外,我国一些研究单位还获得了抗环斑病毒(PRSV)的番木瓜、抗黄矮病的小麦和抗黄花叶病毒的基因工程植株。

3.植物抗逆基因工程

我国在耐盐基因工程方面取得了一些进展。脯氨酸合成酶(proA)、菠菜碱脱氢酶(BADH)、甘露醇磷酸脱氢酶(mtl)和山梨醇磷酸脱氢酶(gutD)等耐盐基因相继被克隆。通过遗传转化获得了耐盐65,438+0%的苜蓿、耐盐0.8%的草莓和耐盐2%的烟草。这些转基因植物中国科学院遗传研究所将BADH基因导入水稻,获得的转基因水稻耐盐性高,能在盐田结果。

4.植物品质改良的基因工程。

北京大学将编码必需氨基酸的基因转入马铃薯中,获得了必需氨基酸含量高的马铃薯品系。这些菌株已经在内蒙古种植,准备进入中试开发。中国农业大学成功将高赖氨酸基因导入玉米,获得的转基因玉米赖氨酸含量比对照高10%。

在控制植物发育的基因工程中,成熟技术延缓了成熟番茄的研究。华中农业大学和中科院植物所分别获得了这种转基因扇子,贮藏时间可延长1∽2个月,有的可达80天以上。1997农业部基因工程安全委员会已经批准这种耐储藏番茄进行商业化生产。中国农业大学利用反义基因技术培育的耐储藏番茄新品种已经被释放到环境中。

北京大学成功将花青素代谢相关的查尔酮合酶基因导入花卉植物矮牵牛。转基因矮牵牛的颜色表现出自然界中没有的变化,这提高了花的观赏价值。转基因兰花和非洲菊的研究正在进行中。

5.植物叶绿体基因工程

中国农业科学院生物技术研究所是国内较早开展植物叶绿体遗传转化研究的单位。1996建立了烟草叶绿体遗传转化体系,成功将Bt基因导入烟草叶绿体,转基因植株杀虫效果显著。他们还将固氮酶基因(nifH和nifM)、抗药基因(bar基因)和绿色荧光蛋白(GFP)引入烟草叶绿体。

6.植物生物反应器

利用转基因植物作为生物反应器生产药用蛋白的研究越来越受到各国的重视,利用转基因植物生产口服疫苗是研究和探索的热点之一。中国农科院生物技术研究所的研究人员将乙肝病毒表面抗原基因导入土豆和西红柿,喂养小鼠,检测出高保护性抗体,浓度足以保护人类。该研究所还探索了利用植物叶绿体作为生物反应器来生产药用蛋白质。目前,HCV抗原基因已被导入衣藻叶绿体中。利用转基因植物生产口服疫苗可以大大降低疫苗的生产成本,在发展中国家有较好的发展前景。