棉花转基因技术研究
转基因技术在棉花育种上的应用
主要内容
抗虫基因工程 抗病基因工程 抗除草剂基因工程 抗逆境基因工程 纤维品质改良基因工程
转基因技术
转基因技术在棉花遗传改良中的 应用,包括棉花抗病、抗虫、抗除草 剂、抗逆以及品质改良等方面。
常规杂交育种技术在提高棉花 产量、抗病和纤维品质等方面取得 了一些进展,并获得了可观的经济效 益,但由于棉花产量与品质之间为遗 传负相关,单纯依靠常规育种技术在 较短时间内大幅度同步改良棉花纤 维品质与产量相当困难。
4 抗逆境基因工程
近年来,国内外围绕棉花抗盐性、抗 早衰等方面开展了一些研究,并取得了一 定进展。研究发现,抗氧化酶如谷胱甘肽 还原酶和超氧化物歧化酶的活性与逆境 胁迫关系密切。
虽然棉花抗逆基因工程获得了 一些进展,然而由于缺乏高抗的陆地 棉种质,再加上受诸多外界因素的影 响,其进展比较缓慢,还不能满足生 产的需求。
尽管转基因棉花育种已取得很大的成就, 仍存在着一些问题。主要表现在: 1)周期长。 2)转化效率低。 3)缺乏有重要应用价值的目的基因 4)抗黄萎病育种进展缓。 5)转基棉的安全性。
总 结
目前,科学工作者正在努力开发各种 切实可行的安全性转基因途径,主要内 容包括不使用标记基因的转基因体系、 标记基因的敲除、外源目的基因的组织 特异性表达和诱导性表达、转基因漂移 的防止等。此外,也应重视棉花抗逆(如 抗寒、抗旱、抗盐等)基因工程的研究。
蛋白酶抑制剂(PI)是自然界最为丰富 的蛋白之一,是一种天然的杀虫物质,与Bt 基因相比,由于其具有抗虫谱广,安全性高 和害虫不易产生抗性等优点而广泛用于抗 虫基因工程。 目前应用于棉花的PI基因主要是豇 豆胰蛋白酶抑制剂(Cp-Ti基因)和慈菇蛋 白质酶抑制剂(API基因)。
转基因抗虫棉
转基因抗虫棉的研究进展摘要：综述了转基因抗虫棉的研究进展，包括抗虫基因的研究、载体构建技术的研究、转化技术的研究及存在的问题等，并展望了转基因抗虫棉未来发展前景。
关键词：转基因抗虫棉花研究进展引言棉花生长周期长、虫害多，造成的损失非常严重。
据统计，在转基因抗虫棉商品化之前，全球每年用于防治棉花虫害的费用高达20亿美元，约占所有农作物防虫费用的四分之一。
[1]传统的化学农药防治棉铃虫不仅费用高，且已引发了棉虫的抗药性，同时化学杀虫剂的过量使用也带来了环境污染的问题，而转基因植物所产生的杀虫蛋白主要是通过抑制害虫消化等生理功能而达到抗虫的目的。
与施药防治棉田害虫相比，转基因技术具有较多优势：不会在土壤和地下水中造成残留；不会被雨水冲刷流失；对非靶标生物无毒性；保护作用无盲区；减少农药及用工投入[2]等。
雪花凝集素（Gulanthus nivalis agglutinin gene，GNA）是第一个转入重要作物、并对刺吸式口器害虫有抗性的基因，转GNA的水稻可降低害虫的存活率，阻止害虫的发育[3]。
另外烟草阴离子过氧化物酶[4]、昆虫几丁质酶基因[5]也被用于抗虫基因工程的研究。
迄今为止在棉花抗虫基因工程研究领域，最成功的例子是苏云金芽孢杆菌Bt杀虫基因的应用，其次是蛋白酶抑制剂基因。
另外，凝集素、α-淀粉酶抑制剂、胆固醇氧化酶等转基因抗虫植物的研究也取得了进展，所以利用基因工程技术培育转基因抗虫棉受到了各国的高度重视。
自1996年商品化种植转基因作物开始，全球转基因植物的种植面积已由1996年的170万hm2猛增到2008年的1.25亿hm2，增长了73倍，2008年全球市场价值已达75亿美元，约占全球商业种子市场的22%，其市场价值优势明显，转基因产业得到了蓬勃发展，尤其在发展中国家。
印度Bt棉2002年引入，连年种植面积快速增加，至2008年达760万hm2，产量翻番，曾经是全球棉花产量很低的国家，现已成为棉花出口国。
棉花转基因研究进展
棉花转基因研究进展Ξ刘冬青(山东省农业科学院棉花研究中心,山东济南250100) 摘 要:就棉花转Bt 基因、Bt +CPTI 双价基因、抗除草剂基因及品质改良基因等的研究进展进行了简要综述。
关键词:棉花;转基因;研究进展中图分类号:Q785 文献标识码:A 文章编号:1001-8581(2003)02-0039-04自1983年世界上第一例转基因植物烟草问世以来[1],抗虫、抗除草剂、抗病、抗逆及品质改良等转基因作物的研究与应用取得了很大进展。
据统计,至今全球转基因成功的植物已有35科120种植物[2],转基因作物的种植面积由1996年的170万hm 2猛增至2001年的5260万hm 2[3]。
在转基因棉花方面,国内外已先后育成抗虫、抗除草剂、品质改良等转基因棉花,2000年世界转基因棉花的种植面积高达530万hm 2[4]。
我国转基因棉花研究虽然起步较晚,但目前已取得了显著进展。
国内有关转基因棉花的报道多侧重于转Bt 基因抗虫棉,而转其他基因的报道相对较少。
现就棉花转基因的研究进展概述如下。
1 转Bt 基因抗虫棉1.1 转Bt 基因抗虫棉的抗虫机理1901年日本从病丝蚕幼虫中首次分离出苏云金芽孢杆菌(Bacillus thurigiensis )(简称Bt )基因。
利用生物技术将Bt 基因导入棉花植株后,外源Bt 基因可在棉花的每个细胞中合成一种叫做σ—内毒素的伴孢晶体,该晶体是一种蛋白晶体,完整的伴孢晶体并无毒性,但当被鳞翅目等敏感昆虫的幼虫吞食后,在其肠道碱性条件下,伴孢晶体能水解成毒性肽,并很快发生毒性。
当棉铃虫幼虫取食含有此蛋白的棉花组织后,会引起棉铃虫口腔和肠道麻痹,体液酸度失调,取食停止或减少,进而中肠系统迅速溃烂,肠壁细胞渐渐萎缩而导致中毒死亡或发育不良[5,6]。
1.2 转Bt 基因抗虫棉的研究与应用1987年,美国Agracetus 公司首次成功获得转Bt 基因的棉花植株,当时转Bt 基因棉的毒蛋白毒性较低,没有实际生产价值。
《2024年棉纤维发育相关基因的挖掘及优质转基因棉花的培育》范文
《棉纤维发育相关基因的挖掘及优质转基因棉花的培育》篇一一、引言棉花作为全球重要的天然纤维来源，其纤维发育的遗传机制一直是农业生物技术研究的热点。
近年来，随着分子生物学和基因工程技术的快速发展，挖掘与棉纤维发育相关的基因并应用于优质转基因棉花的培育，已成为棉花育种领域的重要研究方向。
本文将就棉纤维发育相关基因的挖掘及优质转基因棉花培育的进展进行综述。
二、棉纤维发育相关基因的挖掘1. 基因组学研究随着测序技术的发展，棉花基因组学研究取得了重要进展。
通过对棉花基因组进行深度测序和注释，研究者们发现了大量与纤维发育相关的基因。
这些基因涉及到纤维起始、伸长、成熟等各个阶段，为进一步研究棉纤维发育的遗传机制提供了基础。
2. 转录组学研究转录组学研究是挖掘与棉纤维发育相关基因的重要手段。
通过比较不同发育阶段、不同品质棉花品种的转录组数据，研究者们发现了一系列与纤维品质、产量等性状相关的基因。
这些基因的发掘为培育优质转基因棉花提供了重要的候选基因。
3. 分子标记辅助育种分子标记辅助育种是利用分子标记技术辅助选择具有优良性状个体的育种方法。
通过挖掘与棉纤维发育相关的分子标记，可以加快优质转基因棉花的选育进程。
目前，已有多项研究利用分子标记辅助育种技术成功选育出具有优良纤维品质的转基因棉花品种。
三、优质转基因棉花的培育1. 转基因技术转基因技术是培育优质转基因棉花的关键技术。
通过将与棉纤维发育相关的基因导入棉花中，可以改良棉花的纤维品质、抗病性、抗虫性等性状。
目前，已有多个转基因棉花品种通过转基因技术成功培育出来，并在生产上得到广泛应用。
2. 遗传转化体系遗传转化体系是转基因棉花培育的基础。
通过建立高效的遗传转化体系，可以提高转基因棉花的转化效率和品质。
目前，研究者们已经建立了多种遗传转化体系，包括农杆菌介导法、基因枪法、电激法等。
3. 品质鉴定与选育品质鉴定与选育是培育优质转基因棉花的重要环节。
通过对转基因棉花的纤维品质、抗病性、抗虫性等性状进行鉴定和选育，可以选出具有优良性状的转基因棉花品种。
我国第二代转基因棉花研究居国际领先水平
。
比一般棉花品种提高２ ％以上 ， ０ 在高产 、 优质品
种培 育方 面具有 非常 大 的应 用潜 力 。
徐 卫林说 ， 获得 ２０年 度 国家科 技 进步 一等 ０９ 奖 的“ 高效 短流程 嵌入 式 复合 纺纱技 术 ”可 以纺 ， 出 “ 细 的纱 ” 而 “ 洁 纺 ” 以 纺 出 “ 好 的 更 ， 柔 可 更
ＴＲＥＮＤＳ ０Ｆ Ｓ Ｉ Ｃ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ Ｔ
帝人于２ １年初在美国北方建立复合材 ０２ 我 国第 二 代转 基 因棉 花研 究 居 国 际领 先 该协议 ，
水 平
从转基 因生物新 品种培育重大专项棉花项 目 执行专家组会议上得到的消息 ， 我国第二代转 基因棉花研究总体跃居世界领先水平 ， 并拥有国 际发明专利等 自主知识产权 。 这是我 国继转基因 抗虫棉之后 ， 在这一高科技领域取得的又一项标
湖北省“ 柔洁纺” 技术领 跑国际
武汉纺织大学与襄阳际华３４ 公司６ ５２ 年合作
结硕果 “ 普适 性柔 顺光 洁纺 纱 技术及 其应 用 ”简 （ 称 “ 洁纺 ”项 目， 柔 ） 已于２ １年 ２ ０ ２ 月底 通 过 中 国纺
织工业联合会鉴定。 中国工程院院士姚穆领衔的
专家组 一致 评定 ，柔 洁纺 ”属 重大 原创 技术 ， “ 达
虫棉 品系杂交 、 分子聚合技术培育而成 ， 该棉花
材料 纤 维长 度 为３ ．毫米 ， 到优 质 棉标 准 。由 ２５ 达 中国农 业 科学 院棉 花研 究 所 与 复旦 大 学 合作 完 成 的优质 大铃转 Ｒ Ｍ 因棉 花种 质新 材料 ， Ｒ 基 单铃 重可 达７５ ， ．克 显著 高 于一 般棉 花 品种 ， 结 铃性 其
棉花转基因技术的研究及应用
棉花 的基 因组 中并 得 以表 达 ， 且外 源 Ｄ Ａ表 达 通 常 Ｎ 表现 出典 型 的 孟 德 尔 遗 传 规 律 。 由 于 Ｔ 质 粒 本 身 ｉ
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在棉 花 遗 传 转 化 体 系 中 ， 要 有 农 杆 菌 介 导 主
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关键词 ： 棉花 ； 遗传 转化 ； 究与应用 研
中 图 分 类 号 ：５２０ ￥６ ．１ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：００— ０ １２０ ） 刊 一 ０ １ ０ １０ ７ ９ （０６ 增 ０４ — ５
转基因双价抗虫棉的原理
转基因双价抗虫棉的原理今天来聊聊转基因双价抗虫棉的原理。
你看啊，就像我们在生活中总会想各种办法来防止害虫侵害我们心爱的东西一样，比如说我们为了防止米生虫会在米缸里放些花椒之类的东西。
那棉花也是这样啊，棉花可是非常容易被害虫盯上的，要是被害虫大规模地祸害，那棉农可就损失惨重了。
转基因双价抗虫棉，这里面的“双价”就是说它有两种武器来对抗害虫呢。
这就要说到植物昆虫之间斗争的故事了。
棉花最常见的害虫呢，就是棉铃虫等了。
而基因工程就像一个聪明的魔法师，通过转基因技术把能抗虫的基因转到棉花里面去。
打个比方啊，这个转基因双价抗虫棉就像是一个有超级保镖的城堡。
里面的这两种抗虫基因就好比两个特别厉害的保镖。
一个保镖呢是来自苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，简称Bt，这里啊，Bt就是一个比较专业的术语啦，它是一种很神奇的细菌，能产生一种对害虫特别厉害的毒素）中的Bt毒蛋白基因，这个毒蛋白对棉铃虫之类的害虫来说就像是致命的毒药。
害虫只要吃了含有这种Bt毒蛋白的棉花叶子啊，那肚子可就受不了，最后就一命呜呼了。
另一个基因武器也不简单，它就像另一种暗器。
不过老实说，我一开始也不是那么明白这个基因具体的作用机制。
但经过学习发现它也是一种可以增强棉花对害虫防御能力的基因。
有意思的是，这就像我们预料的那样，有了这两个基因的棉花啊，害虫就不敢轻易来犯了。
在棉农那里这可是非常实用的好东西。
以前农民伯伯要用好多农药去打虫子，不仅成本高，对环境也不好，就像我们生病一直吃抗生素，体内细菌慢慢就有抗药性了一样，害虫对农药也会慢慢有抗性。
但是转基因双价抗虫棉这种天然的抗虫能力就避免了这些问题。
不过啊，这也不是就完全没有注意事项了。
有人就担心这个转基因作物会不会影响其他生物之类的。
这就要进一步好好研究啦。
说到这里，你可能会问这种转基因技术还能用在哪些作物上呢？其实在其他很多作物改良上都可能可以用到类似的技术思路哦。
我自己感觉这个转基因技术就像打开了一扇新窗户，未来在农业生物安全等等方面都值得大家多思考多探讨呢。
棉花抗黄萎病转基因育种研究进展
棉花抗黄萎病转基因育种研究进展摘要：棉花（Gossypium hirsutum L.）黄萎病是棉花生长过程中最具毁灭性的病害之一。
国内外研究者运用各种育种手段培育出抗病品种，取得了一定的进展，但仍无应用于生产实践的高抗黄萎病陆地棉品种。
分析了抗病育种工作中存在的问题，综述了棉花抗黄萎病在转基因育种方面的研究进展，指出了利用转基因技术培育棉花抗病品种是目前防治黄萎病最有效而可行的方法。
关键词：棉花（Gossypium hirsutum L.）；抗黄萎病；转基因育种棉花（Gossypium hirsutum L.）产业是我国的支柱产业之一，为广大棉农每年带来400亿～600亿元的直接经济收入，为城镇提供近3 000万个就业岗位。
棉花生产的发展关系到国计民生，地位举足轻重。
在阻碍我国棉花生产可持续发展的诸多因素中，棉花黄萎病的危害是其主要因素之一。
1 棉花黄萎病的危害棉花黄萎病是世界毁灭性病害，病原菌为大丽轮枝菌（Verticillium dahlia Kleb），自从传入我国以来，危害逐年蔓延和加重。
1993年黄萎病暴发成灾，全国棉花发病面积270万hm2，遍及各主要产棉区[1，2]；2003年棉花黄萎病流行面积达320万hm2，造成2.3亿kg的皮棉产量损失[3]。
据中国农业科学院植物保护研究所的研究，7月下旬前发病平均减产高达66.9%，7月下旬后发病平均减产仍达20.3%。
早期遭受落叶型和急性萎焉型黄萎病危害时，容易造成棉株死亡导致绝收。
2 棉花抗黄萎病转基因育种的研究进展棉花黄萎病属土传维管束病害，病原菌寄主范围广，并存在明显的致病力分化现象，防治困难。
在综合防治措施中，化学防治很难奏效并易造成环境污染；生物防治技术虽然表现出良好的应用前景，但因生防因子专化性太强而制约了该技术的推广应用；对于重病田，不得不轮作倒茬，但仍不能彻底解决问题。
惟一经济、有效、环保的防治措施是使用抗病棉花新品种。
在国家的高度重视和大力支持下，棉花生产用种的品种改良得到长足发展，但从现有育成品种来看，仍不能满足棉花生产的现实需求，兼备丰产、优质、多抗、广适的棉花新品种极少，尤其是没有兼抗棉花黄萎病的新品种。
棉花转基因技术研究进展
农业生物技术课程论文题目：棉花转基因技术研究进展院（系）：农学院专业：农学班级：农学081姓名：秦绍龙学号：01108012成绩：完成日期：2011年5月25日棉花转基因技术研究进展摘要：近些年来，转基因技术被广泛应用于遗传育种中，尤其是在棉花遗传育种和基因改良方面取得了重大的突破，本文主要通过查阅参考文献，综合阐述了三大转基因技术手段及其在棉花抗虫、抗病、抗除草剂以及品质改良等方面的应用与最新进展，并对棉花转基因研究进展中存在的主要问题进行分析。
关键词：棉花；转基因；育种；外源基因；进展转基因技术又称外源基因导入技术, 它是通过采用农杆菌介导技术、花粉管通道技术与基因枪导入技术, 将外源基因导入受体作物的细胞，并得到整合与表达的一种现代高新育种技术。
在国家“863”项目的支持下，我国自20世纪80年代末开始棉花转基因育种技术研究与开发应用,该项技术在我国发展很快，也取得了一些重大的成就与技术突破。
在转基因技术的正确指引下，目前棉花转基因育种中已获得了大量转基因抗病、抗虫、抗除草剂等方面的优良抗性株系,并选育出了多个转基因抗病虫品种,这些品种在增强抗病虫性的同时，基本上延续了受体亲本原有的高产、优质的良好性状，但所选育的转基因棉花品种仍不同程度地存在种子活力低、前期生长发育偏慢、中期易发生茎枯病、后期易脱肥早衰、抗性范围窄且随生育进程强度下降等缺陷。
一、转基因棉花研究的概况自从1983年，人类首次获得转基因烟草、马铃薯以来，植物转基因技术在基础研究和应用开发中获得了显著进展，成功培育一批具有抗虫、抗病、耐除草剂和高产优质等外源优异性状的农作物新品种，对农业的生产方式和经济效益产生了深刻影响。
棉花是利用转基因技术进行遗传改良最为成功的作物之一，仅我国自主研制的CryA+CpTI双价抗虫等基因就已被转育到41个棉花品种中。
棉花作为主要的经济作物之一，对一个国家国民经济发展起到了举足轻重的作用，也曾一度被列入我国战略储备物资行列。
转基因抗虫棉的培育过程
转基因抗虫棉的培育过程随着全球人口的增长和农业需求的增加，农作物病虫害问题日益突出，传统农药防治手段面临着限制和挑战。
为了解决这一问题，科学家们研究出了转基因技术，通过转基因技术培育出抗虫棉，从而提高棉花产量和质量，降低农药使用量，减少环境污染。
转基因抗虫棉的培育过程主要包括以下几个步骤：1.选取抗虫基因：选择具有抗虫特性的基因作为转基因抗虫棉的材料。
这些基因可以通过自然产生的抗虫物质，在转基因抗虫棉中发挥相同的功能。
常用的抗虫基因包括Bt基因、Cry基因等。
2.构建转基因质粒：将选取的抗虫基因与转基因质粒载体进行连接。
转基因质粒是一种具有特定功能的DNA分子，可以将选取的基因导入到棉花细胞中。
常用的转基因质粒载体有pBI121、pCAMBIA1300等。
3.转化棉花胚性培养：将转基因质粒导入到棉花胚性组织中。
首先，通过切割幼嫩的棉花胚珠，得到碎片组织。
然后，将转基因质粒通过基因枪等手段导入到棉花胚性组织内。
转基因质粒会与棉花细胞的染色体融合，形成转基因组织。
4.再生植株培养：将转基因组织培养在含有适宜营养物质的培养基上进行培养。
转基因组织经过分裂和分化，最终发育为幼苗。
经过再生培养，可以得到许多转基因植株。
5.筛选抗虫转基因植株：通过PCR等分子生物学技术，筛选出带有抗虫基因的转基因棉花植株。
这些植株具有抗虫特性，可以抵抗常见的棉铃虫等害虫的攻击。
6.比较试验：将抗虫转基因植株与常规棉花品种进行比较试验。
比较试验包括生长特性、产量、纤维品质等方面的比较。
通过比较试验，可以评估抗虫转基因棉花的效果和优势。
7.田间试验：在田间条件下进行转基因抗虫棉的试验种植。
通过观察和分析抗虫转基因棉花在实际生长环境下的表现，可以更全面地评估其抗虫效果和农艺特性。
8.安全评估：进行对抗虫转基因棉花的安全评估，包括食品安全、环境影响等方面。
确保转基因抗虫棉花对人体和环境的影响符合安全标准。
9.市场推广：在安全评估通过后，将转基因抗虫棉花推广到市场。
bt转基因棉花抗虫原理
bt转基因棉花抗虫原理BT转基因棉花是目前世界上主流的转基因棉花品种之一，这种棉花经过基因工程改造，具有抗虫功能，可以防治棉铃虫和蓟马等害虫，从而提高棉花产量和质量。
但是，很多人对BT转基因棉花的作用原理却不是很了解，本文将深入讲解BT转基因棉花抗虫原理。
一、BT转基因棉花的简介BT转基因棉花是在一种名为Bacillus thuringiensis （BT）的细菌中，抽取了其一种自然的杀虫毒素基因，通过基因重组技术，将其植入到棉花的基因组中，从而使棉花本身具有抗虫功能。
这种转基因棉花品种在全球已经成功商业化，我国也引进了BT转基因棉花，成为了我国目前面积最大、抗虫效果最好的转基因棉花品种之一。
二、BT杀虫毒素作用原理BT杀虫毒素是细菌毒素的一种，其不同毒素对不同昆虫有不同的杀虫作用谱。
BT杀虫毒素的作用机制是，杀虫毒素中有一段富含降解成分的蛋白质，被吞噬后到达昆虫肠道，这些蛋白质会被肠道中的酸性环境分解成毒素刺激肠道上皮细胞，出现孔道，让肠道内细菌和毒素进入体腔，对昆虫造成中毒致死。
三、BT转基因棉花的抗虫机制BT转基因棉花具有抗虫功能的原理与BT杀虫毒素的作用机制有关。
转基因棉花植株含有BT杀虫毒素基因，能够在棉花生长中不断表达BT毒素；当害虫食用棉花，BT毒素会被肠道吸收并作用在其肠道细胞中，从而导致害虫死亡。
BT转基因棉花的抗虫机制与传统农药不同，传统农药主要是通过亲触或进食中毒方式杀虫，而BT转基因棉花是通过害虫食用棉花植株，再被BT毒素杀死，因此其对害虫的杀伤作用更直接、更高效。
同时，BT杀虫毒素作用机制是非常特异的，能够有针对性地对棉铃虫和蓟马等害虫进行杀伤，而对其他昆虫和人类则无任何影响，因此在使用BT转基因棉花时，无需担心对环境和人体安全产生危害。
四、BT转基因棉花的优势相比于传统的防治方法，BT转基因棉花能够降低农民使用农药的成本，避免对人体、环境以及耕地、农畜产品的污染；同时，其抗虫效果也更加持久，可以避免害虫的反复孳生和进化，保证棉花产量和质量稳定。
转基因技术及其在棉花育种中的应用
转基因技术在棉花育种中的应用杨金惠 812031001 作物领域 2012级摘要：棉花是一种重要的经济作物，在我国广泛种植。
培育转基因棉花被看作是解决产量和生态环境问题最根本和最有效的方式。
本文介绍了转基因棉花主要的研究方法，包括转化方法以及转入的基因等，并对转基因棉花的发展趋势作了相关探索。
此外，本文总结了转基因技术在棉花遗传改良中的应用，包括棉花抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆以及品质改良等方面的最新进展，并对棉花转基因研究中存在的主要问题和今后的研究与应用前景进行分析和展望。
关键词：转基因；棉花；育种1973 年美国科学家科恩等人第一次将两种不同的DNA 分子进行体外重组, 并且在大肠杆菌中表达以来, 基因工程技术发展飞速, 该技术正在极大地改变着地球生物固有的进化进程。
据不完全统计, 目前全球已有60 多种转基因园艺植物和大田作物相继问世, 其中转基因工程技术在棉花品种改良中的应用, 成效卓著。
自从1983年人类首次获得转基因烟草、马铃薯以来，植物重组DNA技术在基础研究和应用开发中获得了显著进展，培育成功一批具有抗虫、抗病、耐除草剂和高产优质等外源优异性状的农作物新品种，对农业的生产方式和经济效益产生了深刻影响。
棉花是利用转基因技术进行遗传改良最为成功的作物之一，仅我国自主研制的,CryA+CPTI双价抗虫等基因就已被转育到41个棉花品种中。
美国转基因抗虫棉大田种植已超过其棉田总面积的70%，澳大利亚和中国超过30%，全球转基因棉花种植面积达到680万公顷，占世界棉花种植面积的20%。
1.转基因技术棉花转基因技术是指将外源DNA通过物理、化学或生物学方法导入棉花细胞并得到整合和表达的过程。
在棉花遗传转化体系中，主要有农杆菌介导、花粉管通道和基因枪3种转化方法。
本研究拟对. 种方法的主要技术特点及研究和应用动态进行综述，旨为棉花分子育种提供参考。
1.1．农杆菌介导法1.1.1农杆菌转化技术的理论基础与棉花遗传转化有关的根癌农杆菌是一种土壤习居菌，在自然状态下能感染棉花等大多数双子叶植物营养器官的伤口，导致冠瘿瘤的发生。
转基因棉花灭虫的原理
转基因棉花灭虫的原理一、转基因棉花的制作
1. 选择具有抗虫基因的捕食性细菌,提取此基因。
2. 使用热坏血酸杆菌作为载体,构建重组质粒。
3. 将重组质粒导入棉花组织,利用农杆菌介导的基因转化。
4. 在选择性培养基上长出转基因植株,获得转Bt基因棉花。
二、Bt基因蛋白的作用
1. Bt基因来源于土壤芽孢杆菌,可编码生产Bt蛋白。
2. Bt蛋白可降解为δ内酰胺,对鳞翅目昆虫具有高毒性。
3. 棉花生产Bt蛋白,使叶子、茎、棉絮中都含有这种蛋白质。
三、转基因棉花抗虫的机制
1. 鳞翅目虫幼虫取食转基因棉叶、茎时,会摄入Bt蛋白。
2. Bt蛋白在虫肠道被激活,破坏肠道细胞,导致虫体死亡。
3. 转基因棉种植可大幅减少使用农药,有效控制虫害。
四、转Bt基因棉花的优点
1. 对目标害虫具有高letal效应,防治效果好。
2. 可大幅减少农药使用,减轻环境负担。
3. 对人畜安全,Bt蛋白不溶于水,不会残留。
4. 种植管理简便,产量和质量较高。
五、注意事项
1. 要监控目标害虫,防止抗药性的产生。
2. 避免影响到非目标生物,保护生态环境。
3. 制定科学合理的种植计划和技术措施。
4. 加强转基因棉监管,确保食品安全。
棉花转基因技术研究
（ ． ｉｅｈｏ ｇ ｅ ａｃ ｅｔ ， ｈ ｎｏ ｇＡ ａｅ ｙｏ ｃ ｎｅ；脚 Ｌ ｂｒｔｙｏ １ Ｂ ｔ ｎｌ ｙＲｓ ｒ Ｃｎ ｒ Ｓａ ｄ ｎ ｃｄｍ ｉ ｃ ｏｃ ｏ ｅ ｈ ｅ ｆＳ ｅ ｓ ａｏａ ｒ ｏ ｆ Ａｐｉ ｃｏｉｏｙｏ Ｓａ ｄｎ ｒ ｉ ｅ Ｊ ａ ５ ０４ Ｃ ｉ ｐ ｌｄＭｉ ｂ ｌ ｈ ｎ ｏｇＰｏ ｎ ，ｉ ｎ ２０ １ ， ｈｎ ｅ ｒ ｏｇ ｆ ｖ ｃ ｎ ａ； ２ Ｓｈ ｏ ｏ Ｓｉ ｃｓ Ｓ ａ ｄｎ ｎ ｅ ｉ ｃｎ ｌ ｙ Ｚｂ ５０ ９ Ｃ ｉ ） ． ｏｌ ｃ ｆ ｃ ｎｅ ，ｈ ｎｏ ｇＵ ｉ ｒｔ ｏ Ｔ ｈ ｏ ｇ ， ｉ ２５ ４ ， ｎ ｅ ｖ ｓｙｆ ｅ ｏ ｏ ｈ ａ
ｔｒ ｅ ｅ ｅ ， ｄ ｆｒｃ ｔｉ ｒｂ ｂ ｅ ｆ ｔｒ ｒ ａ ｇ ｔｇ ｎ ｓ ａ ｏ ｅ ａ ｔ ｐ ｏ ａ ｌ ｕ ｅ ｗｏｋ． ｎ ｓ ｓ ｕ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｔａ ｓ ｅ ｅ； ｏｔｎ； ｅ ｅｉ ｒｎ ｆｒ ｔｏ Ｂ ｙ ｒ ｓ：ｒ ｎ ｇ ｎ ｃ ｔｏ ｇ ｎ ｔ ｔａ ｓｏｍａｉｎ； ｔ ｃ
１ 引言
棉花是一种 以利用纤维为主的农作物。据估计 ， 棉花每年创造 的产值有 １ ０ ００ ８ ～２０ 亿美元， ０ 全世界有 １ 亿人 口以种植棉花为生ｎ。棉花同时又是一种非常容易感染病虫害 的农作物， ８ ］ 我国棉花每年因虫 害造成
的产 量损失 约 为 １％ ～１％ ， ０ ５ 而每年用 于棉 花 防治 的杀 虫剂 的剂 量约 占杀 虫剂使 用 总量 的 ２３］ ／ 。随着 生物 技术特 别是基 因工程 技术 的成熟 ， 们认识 到利 用转 基 因技术 改造 棉 花 ， 提高 棉花产 量 以及解 决 环境 问题 人 是
维普资讯
第 ２期
我国转基因棉花研究与展望
ｈ ｉ ｂ ｉ ｔ ｏ ｒ ， Ｃ ｐ Ｔ Ｉ ） 、 植物 凝集 素基 因 （ １ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ） 。 Ｂ ｔ 基 因 是 应 用 最 广 泛 的一 类 基 因 ， 对 棉 铃
＋
辽 宁 农 业 科 学
虫、 红铃 虫 、 玉 米螟 等害 虫 有较 高 的 抗性 ， Ｃ ｐ Ｔ Ｉ 基 因对夜 蛾 类 、 灰 翅 夜蛾 类 、 叶 甲类 、 天蛾 类 等 多类
．
关键词 ： 转基因技术 ； 棉花 ； 研 究 进 展
中 图分 类 号 ： ￥ ５ ６ ２ ． ０ ８ 文献 标 识 码 ： Ｂ
“ 转 基 因” 技术 的 巨 大 进 步 打 破 了物 种 之 间
组织 和器 官 ， 不 受 导 人 作 物 基 因 型 种 类 和 被 导 入
的界 限 ， 对 品种 的 抗性 、 品质 、 产量 等 性 状 进行 协 调改 良， 增 强 了人 类应 对 食 物 短缺 、 能源 匮 乏 、 环 境污 染 等一 系列 挑 战 的 能力 ， 已经 成 为 目前 农 业
增产 和 可持续 发展 的重 要手 段 。
作物 器官 的 限制 ， 但 缺点 是转 化 的可靠 性差 ， 整合 效率及 稳 定遗 传表 达效 率也 是最 低 的 。
１ ． ３ 花 粉管 导入 法原 理
受体作 物 自花 授 粉 后 ， 从珠孑 Ｌ 到胚 囊 的一 些
棉花转基因“喷花法＂应用条件优化的研究
的 。 实验 选 用 了 ５个 陆 地 棉 品 种 （ 系） 和 ２个 海 岛 棉 品 种 为 转 化 受体 材 料 ， 转 化 了 ２个 外 源 基 因 一
抗 虫（ ＋ ”） 和增 强纤 维品质基 因（ Ⅳ一
糖 ＋ ０ ． ５ ｇ ／ Ｌ ＭＥ Ｓ＋０ ． ０ ｌ ｍ ｇ ／ Ｌ ６ 一 Ｂ Ａ ＋２ ０ ０ １ ￣ ｌ ／ Ｌ表 面
Ｇ Ｋ ｓ ｕ １ ２和 Ｓ Ｇ Ｋ １ 。张燕红等 报道 以陆地棉花粉为 受体 ， 利用农杆菌真空渗透法将外源 Ｓ ｕ ｓ ｙ 基 因转入 新陆早 １ ９， 对 转化 因素作 了初 步 研究 。王省 芬 等 ＿ ３
８ ３ ０ ０ ９ １ ， 新来自乌鲁木齐 ； 新疆农业科 学院经济作 物研究所 ， ８ ３ ０ ０ ９ １ ， 新疆乌鲁木齐）
摘 要 针 对 目前 众 多的棉 花转 基 因方 法存在 转化 过程 复杂 、 成 本 高、 效 率 较低 等 问题 ， 实验 对转 基 因方 法 一“ 喷 花 法” 进 行 优化 ， 明确 了在 棉 花 育种
报 道 了影 响茎 尖分 生 组 织 基 因枪 转 化 率 的 因素 ， 还 对近 年来 在棉 花茎 尖分 生组 织遗 传转化 中的最新 动 态进 行 了综述 和 目前存 在 的问题 加 以讨 论 。各种 方 法 在 长期 使用 中表 现 出不 同的 优缺 点 ， 基 于其 基 因 转 化 的原 理尽 快寻 找一 种高效 、 快捷 、 实 用 的棉花 转 基 因方法 尤 为 重 要 。 目前 本 试 验 研 究 的 “ 喷花法 ” 其 来 源于 拟南 芥转 基 因中 的农 杆 菌 浸 花 法 ＿ ４ Ｊ ， 其 特 点： （ １ ） 不 受 宿 主 专 一 性 和 受 体 材 料基 因 型 等 的 限 制， 凡 是 有 花 序 的植 物 均 可 以 使 用 此 方 法 转 化 。
转基因抗虫棉的研究历程与展望
转基因抗虫棉的研究历程与展望转基因抗虫棉是指通过对棉花进行基因工程技术改造，使得棉花具备对虫害具有抗性的能力。
转基因抗虫棉的研究历程可以追溯到1990年代，自那时起，经过多年的努力，已经取得了显著的成果。
未来，转基因抗虫棉的研究将继续深入，以提高产量和质量，并降低对农药的依赖。
1990年代初期，研究人员首次尝试通过基因转移的方法在棉花中引入抗虫基因。
1996年，美国得克萨斯农工大学的研究人员成功地将一种叫做Bt杆菌的基因引入到棉花中，这种杆菌产生的一种名为Bt蛋白的毒素可以杀死多种寄生虫。
这种转基因抗虫棉成为了第一个商业化生产的转基因作物。
转基因抗虫棉的研究持续进行，不断改良和开发新的品种。
在过去的二十多年里，不仅有越来越多的转基因抗虫棉品种被研发出来，也有一些转基因抗虫棉面临了一些挑战。
一些害虫的抗性逐渐地增强，需要不断地研究新的抗虫基因，以应对害虫的演化。
未来，转基因抗虫棉的研究将着重于以下几个方面：首先，研究人员将继续改良已有的抗虫基因，并寻找其他有效的抗虫基因。
不同的虫害对不同的抗虫基因有不同的抵抗能力，因此，研究人员需要不断地寻找新的抗虫基因，提高抗虫能力。
其次，研究人员还将继续研究抗虫基因的作用机制。
对于抗虫基因的作用机制的深入了解，可以帮助研究人员更好地设计转基因抗虫棉品种，并提高其抗虫能力。
此外，研究人员将致力于解决可能出现的抗性问题。
害虫具有较高的繁殖能力和适应能力，可能会出现对其中一种抗虫基因的抗性。
因此，研究人员需要不断开发新的抗虫基因，并采用多基因组合的方式，以提高转基因抗虫棉品种对抗虫害的效果。
最后，转基因抗虫棉的研究还将注重减少对农药的依赖。
农药使用对环境和人类健康都会带来负面影响，而转基因抗虫棉的应用可以减少农药的使用。
未来，研究人员将努力提高转基因抗虫棉的抗虫能力，以减少或甚至消除对农药的需求。
总之，转基因抗虫棉的研究历程已经取得了显著的成果，但仍需继续深入研究。
运用克隆和转基因技术育成彩色棉花新品系种子
运用克隆和转基因技术育成彩色棉花新品系种子摘要彩色棉花是一种具有丰富色彩的棉花品种，吸引了广泛的注意。
本文介绍了运用克隆和转基因技术育成彩色棉花新品系种子的方法和过程，以及对该品种的研究意义和潜在应用。
引言棉花是世界上最重要的经济作物之一，其纤维被广泛用于纺织品制造。
传统的棉花品种主要以白色为主，而彩色棉花则具有丰富的色彩，可以为纺织品增添视觉效果。
本文介绍了一项运用克隆和转基因技术育成彩色棉花新品系种子的研究，以期推动棉花品种的多样化发展。
1. 克隆技术在彩色棉花育种中的应用在彩色棉花育种中，克隆技术被广泛应用于繁殖彩色棉花种子。
通过克隆技术，可以快速、大规模地复制彩色棉花种子，提高繁殖效率。
此外，克隆技术还可以有效避免品种间的杂交，确保彩色棉花新品系的稳定性。
2. 转基因技术在彩色棉花育种中的应用转基因技术是通过改变植物的基因组来引入新的性状或改良已有性状的技术。
在彩色棉花育种中，转基因技术被用来引入彩色基因，以实现彩色棉花的培育。
通过转基因技术，科研人员可以将来自其他植物或动物的彩色基因导入到棉花中，从而实现彩色棉花品系的培育。
3. 彩色棉花新品系种子的培育过程彩色棉花新品系种子的培育过程主要包括以下几个步骤：步骤1：收集彩色棉花材料在培育彩色棉花新品系种子之前，首先需要收集不同颜色的彩色棉花材料作为研究对象。
这些材料可以来自自然界的野生品种，也可以是已经培育出的彩色棉花品系。
步骤2：进行克隆繁殖收集到的彩色棉花材料通过克隆技术进行繁殖，以保持其遗传稳定性和纯度。
克隆繁殖可以通过离体培养、组织培养等方法来实现。
步骤3：应用转基因技术对克隆繁殖得到的彩色棉花材料进行基因分析，确定其基因组信息。
然后，通过转基因技术将彩色基因导入到目标棉花种子中。
步骤4：筛选和选育经过转基因处理后的种子进行筛选，以确定是否成功引入彩色基因。
同时，科研人员还可以根据需要选择具有目标性状的种子进行后续培育。
步骤5：测试和验证对筛选出的彩色棉花新品系进行测试和验证，评估其彩色性状的表现和稳定性。
棉花转基因育种研究现状与前景展望
ｌ 转抗 虫基 因
我 国棉 花 每 年 因 虫 害 造 成 的产 量 损 失 约 为 １ ％ ～ ０ １％ ， 国每年 用 于棉花 害虫 防治 的 杀虫 剂 用 量 占杀 虫 剂 ５ 全 总使 用 量 的 ２ ３ ， 仅造 成 经 济 的 重 大损 失 ， 造 成 了 ／ 不 还 环境 的污染 ， 基 因抗虫 棉 的培育 和推广 极 大地 改变 了这 转 种现 象 。我 国早 在 １９ ９ １年 就 已有 将 外 源 Ｂ 基 因 导人 棉 ｔ 株 中的报道 Ｌ ，９ ２年 郭 ｊ 堆 等 在 国 内首 先 人 工 合 成 １９ ２ Ｊ 三 了全 长 １２ ｂ ８ ４ ｐ的 Ｃ ｙＡ ｒｌ ｂ和 Ｃ ｙＡ ｒｌ ｃ融 合 的 Ｇ ＭＣ ｙ Ａ基 Ｆ ｒｌ 因 ， 于 １９ 并 ９ ３年 采 用农 杆 菌 介 导法 和 外 源基 因胚珠 直 接 注射法成 功导 入晋 棉 ７号 、 中棉 ｌ 、 ２ 泗棉 ３号 等主栽 品种 ， 获得 了高抗棉 铃虫 的转 基 因棉花 株系 ， 家和等 合 成 吴 的包含 ＣｙＡ ｒＩ ｃ和 Ａ Ｐ基 因双价抗 虫 基 因载体 ， 通过 农杆 菌 介 导转化 冀合 ３ １胚性 愈 伤组织 ， ６代筛 选后 培 育 出抗 ２ 经 棉铃 虫 ９ ％ 的纯合 品 系 ， ０ 且农 艺 性 状 均优 于 对 照 。此后 ，
关键词 ： 花 ； 棉 转基 因育 种 ； 状 与 前 景 现
中图 分 类 号￥ ６ ５２文献来自识码Ａ 文章编号
１０ ７ ３ （０ ０ ｌ ５ Ｏ ０７— ７ １ ２ １ ）５— ９一 ２
棉花是 我 国主要 的经 济作物 ， 国民经济 的发展 具有 对
种７ ０个 ， 转基 因抗虫 棉 的累计 推广 面积 已达 ０ ２ 亿 ｈ ．１ ｍ， 新增 产值超 过 ４ ０亿元 。 ４
转基因棉花环境安全性研究进展
转基因棉花环境安全性研究进展随着转基因技术的大力推广与发展．转基因产品在给人类带来巨大经济利益的同时．食品与环境安全的问题备受社会关注。
其中转基因棉花大面积种植尤为重要．利益与安全应该同步发展与推广才能得到人们认可。
2008年，全球共有10个国家（前5位包括：美国、阿根廷、巴西、印度、加拿大）增加种植了混合型转基因棉花，其中美国种植转基因棉花达78%：印度多数种植转Bt基因棉花，种植面积占印度种植棉花总面积的82%m。
种植的转基因棉花既是主要的纤维经济作物．同时也是仅次于大豆的重要油料和蛋白质作物．全球种植转基因棉花的面积为2100万hm2．位居种植转基因农作物物种的第3位，而国内种植转基因棉花的面积达到530万hm2。
北美地区和澳大利亚是种植转基因抗除草剂棉花面积最大的地区与国家，在2007年孟山都第二代抗草甘膦棉花在美国与澳大利亚种植面积达80×104 hm2。
抗除草剂有效解决棉花杂草的危害，并扩大除草剂施用范围，降低了除草费用．达到低投入和高产出的目的。
因此，在广泛种植转基因棉花过程及生产应用中存在风险随之产生，主要包括：抗除草剂棉花有成为杂草的可能：基因漂移威胁棉花近缘物种：转基因棉花的应用会加速害虫抗性进化：转基因棉花对非靶标有益生物的影响：转基因棉花对土壤生态环境的影响。
笔者旨在对转基因棉花的研究情况进行综述、讨论及展望。
1 种植转基因棉花的优势1.1 种植转Bt基因棉花对环境的影响首先．经过长时间种植转Bt基因棉花对环境影响较明显：棉田中的益虫增多，周围其他农田受益，整个农田生态系统呈良性发展态势。
Bt基因具有天然杀虫特性，能够杀死害虫中的蛋白质。
在国内主要防治棉铃虫．对其他害虫也有间接防治效果，在转基因棉花田中瓢虫、蜘蛛和草蛉等益虫的数量都出现上升．它们会捕食蚜虫等害虫，从而间接起到防治虫害的效果。
同时不仅是转基因棉花田受益，这些益虫还会进入邻近的大豆、花生、玉米等非转基因作物田．使整个地域的农田生态系统向有益方向发展。
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收稿日期:2008201215基金项目:国家“863”计划现代农业技术领域重大项目资助(编号2006AA10A211)。
作者简介:魏艳丽,(1978-)女,助理研究员,从事农业微生物研究。
3为通讯作者,E 2mail :yanght @文章编号:100224026(2008)0320038204棉花转基因技术研究魏艳丽1,黄玉杰1,李红梅1,孙红星1,2,杨合同1,23(1.山东省科学院中日友好生物技术研究中心,山东省应用微生物重点实验室,山东济南250014;2.山东理工大学,山东淄博255049)摘要:棉花是一种重要的经济作物,在我国广泛种植。
培育转基因棉花被看作是解决产量和生态环境问题最根本和最有效的方式。
本文介绍了转基因棉花主要的研究方法,包括转化方法以及转入的基因等,并对转基因棉花的发展趋势作了相关探索。
关键词:转基因;棉花;遗传转化;Bt中图分类号:S562.032 文献标识码:AA Survey of Cotton Transgene TechnologyWEI Y an 2li 1,H UANG Y u 2jie 1,LI H ong 2mei 1,S UN H ong 2xing 1,2,Y ANG He 2tong 1,23(1.Biotechnology Research Center ,Shandong Academy o f Sciences ;K ey Laboratory o fApplied Microbiology o f Shandong Province ,Jinan 250014,China ;2.School o f Life Sciences ,Shandong Univer sity o f Technology ,Zibo 255049,China )Abstract :C otton is one of im portant industrial crops ,and is widely planted in China.The cultivation oftransgenic cotton is considered the m ost efficient way of increasing yield and res olving environmentalproblems.We introduced three dominant approaches in the development of genetic cotton and s ome usefultarget genes ,and forecast its probable future w ork.K ey w ords :transgene ;cotton ;genetic trans formation ;Bt1 引言棉花是一种以利用纤维为主的农作物。
据估计,棉花每年创造的产值有1800～2000亿美元,全世界有18亿人口以种植棉花为生[1]。
棉花同时又是一种非常容易感染病虫害的农作物,我国棉花每年因虫害造成的产量损失约为10%～15%,而每年用于棉花防治的杀虫剂的剂量约占杀虫剂使用总量的2Π3[2]。
随着生物技术特别是基因工程技术的成熟,人们认识到利用转基因技术改造棉花,是提高棉花产量以及解决环境问题的根本途径。
1979年Price 和Smith 报道通过克劳茨基棉细胞悬浮培养得到胚状体[3],1986年,美国Agracetus 公司的第21卷 第3期2008年6月山东科学SH ANDONG SCIE NCE V ol.21 N o.3Jun.2008Umbeck 通过农杆菌介导法,在世界上首次成功的将Bt 基因导入了棉花,通过检测证明,该转基因棉花能抗鳞翅目幼虫,并能通过种子遗传[4]。
我国早在1991年就已有将外源Bt 基因导入棉株中的报道。
1992年我国首次人工合成了拥有自己知识产权的Cry I A 杀虫基因,并于1993年采用农杆菌介导法和外源基因胚珠直接注射法成功导入中棉所12、泗棉3号等主栽品种中,获得了高抗棉铃虫的转基因棉花株系[2]。
我国是目前世界上继美国之后拥有自主知识产权并研制成功转基因抗虫棉的第二个国家。
到2005年我国已有26个转基因抗虫棉品种通过国家审定,转基因抗虫棉种植面积超过我国棉花种植总面积的2Π3[5]。
2 转基因棉花技术目前,获得转基因棉花的方法主要有农杆菌介导法、基因枪法、花粉管导入法等。
2.1 农杆菌介导法1974年,Z aenen 等[6]从农杆菌中分离到T i 质粒(tum or inducing plasmid ),证明该质粒是农杆菌的肿瘤诱导因子。
农杆菌在侵染植物后,本身并不进入植物,而是将T i 质粒中的一段序列(T 2DNA )通过植物伤口注入到植物细胞中,进而随机整合到基因组中表达并随植物基因一起遗传。
农杆菌介导的植物转化系统是一种高效的外源蛋白转化系统,利用其能有效将长达150kb 的目的DNA 完整地导入植物中,具有转化率高,遗传稳定的优点,因此为大多数实验室所采用。
农杆菌转化的受体主要有愈伤组织、悬浮培养细胞、茎尖分生组织等。
由于棉花的组织培养再生率比较低,目前用于农杆菌侵染受体主要是棉花幼苗的下胚轴。
2004年,S.Leelavathi 等[7]在受到了转基因水稻方法发展的启发后,对农杆菌转化系统进行了改良。
传统的转化方式大都是用农杆菌转化棉花的一小段下胚轴或子叶,然后诱导愈伤组织;而他们则先诱导了愈伤组织,然后用农杆菌直接转化愈伤组织,获得了很好的效果,这种方法比传统方法更可靠、简便,试验周期更短,而且该方法也适用于多元转化。
我国对转基因棉花的研究开始于20世纪80年代。
吴霞等[8]对利用农杆菌介导转化中影响转基因棉花愈伤组织的诸多因素进行了研究,认为棉花的基因型与转化率有重要关系,提出了外植体的切割位置、受体与供体培养时间、菌液浓度等的最佳方案。
李燕娥等[9]对农杆菌介导法作了进一步探讨,建立了一套高效转化体系,使农杆菌介导法更简单化、具体化。
其改进的关键点主要在培养基配方和转基因再生株定植及转基因再生株检测等。
吕素莲等[6]以棉花种子无菌苗裸露的茎尖分生组织为受体,采用农杆菌介导法进行转化,获得了转基因棉花。
这种方法避开了植物组织或细胞培养,缩短了实验周期,但缺点也很明显,转化效率偏低,转化细胞直接分化成植株比较难。
2.2 基因枪法基因枪原理是使DNA 沉淀在微弹(钨粉、金粉)表面,利用火药爆炸、高压放电、或高压气体加速微弹,使其穿透植物细胞壁进入靶细胞,随后释放DNA 分子并随机整合到寄主的基因组内[10]。
郭余龙等[11]以川棉(Gossypium hir sutum )239胚性愈伤组织为受体,用基因枪轰击法导入外源基因,获得了经G US 组织染色和PCR 扩增鉴定的转基因植株。
基因枪法最大的特点就是不受受体基因型影响,但是容易形成多拷贝造成基因沉默或者容易形成嵌合体,且在棉花中的转化率仅为1%左右。
因此,此项技术应用的并不广泛,如何提高转化率是急需解决的问题之一。
2.3 花粉管导入法花粉管通道转基因技术最先是由我国科学家提出的。
由于棉花花器官的特殊构造和农杆菌转化受基因型的限制,国内有些研究机构采用花粉管通道技术培育转基因棉花。
一般利用微注射法、柱头滴加法、花粉匀浆法等导入外源基因。
选用成铃率高部位花,开花前1d 扎线,严格自交,开花后20～48h 对幼铃的子房注射外源DNA 。
注射前,摘去花瓣,抹平花柱,而后用微量加样器沿子房的纵轴方向垂直进针,DNA 用量和浓度因总DNA 或质粒DNA 而不同,总DNA 用量较多,每次注射1～20μL ,质粒DNA 用量较少,每次注射0.1～10μL 。
幼铃采用保铃剂(如NAA 、G A 等)进行保铃,提高转化效率还应考虑温度、湿度、阳光等环境条件93第2期魏艳丽,等:棉花转基因技术研究04山 东 科 学 2008年及操作技巧[12～14]李静等[15]通过对花粉管通道技术进行改进,将含有IPT基因的双元表达载体质粒pBG121导入了不同的陆地棉品种,获得了转基因植物,并且将转化率提高到了传统方法的两倍。
马盾等[16]总结出一套适合于新疆的实用操作方法。
使外源DNA通过花粉管通道导入技术得到了不断提高,据称,注射棉铃未落铃率平均达到25%以上,最高达到56%。
2.4 其他方法获得转基因棉花的方法还有很多,例如PEG介导法、脂质体介导法、超声波介导法、电激法、注射法、浸泡法等。
3 导入的外源基因随着基因工程技术的日趋成熟,已经获得了大量的具有抗虫害作用的转基因棉花。
目前针对棉花的转基因技术主要集中在抗虫、抗病、抗除草剂等有关基因的克隆与转化。
3.1 抗虫基因导致棉花减产的很大原因是由于虫害,目前导入棉花的抗虫基因主要有苏云金芽孢杆菌毒素蛋白基因(Bt)、蛋白酶抑制剂基因、外源凝集素基因等[2]。
转基因抗虫棉起步较早,技术也比较成熟,已经取得了很大的成功。
在我国,转基因抗虫棉的抗虫效果良好,推广面积正在逐年增大。
但是,在转基因抗虫棉被广泛种植的同时,由于选择压力,会使害虫对抗虫毒素产生耐受性,郭三堆[17]提出将不同杀虫机理的蛋白质导入同一受体,被认为能有效解决这一潜在的问题。
3.2 抗病基因棉花黄萎病是由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae K leb)引发的一种病害,严重影响了棉花的产量,在我国其危害日趋严重。
针对这种病害,人们已经分离纯化了几种生防菌进行防治。
李社增等[18]通过田间试验发现以枯草芽孢杆菌作为生防菌能有效的防治棉花黄萎病。
但是目前在防治棉花病害方面研究更多的还是利用转基因的方法,将一些抗病基因导入棉花,培育抗病植株。
几丁质酶和葡聚糖酶能降解病原菌细胞壁的主要成分———几丁质和葡聚糖,导致病原菌细胞破裂,生长受阻,不能继续侵染和为害农作物[19],特别是从生防菌木霉中分离出的几丁质酶CHIT42,被认为是较理想的抗病基因。
1998年,Matteo Lorito[20]将T. har zianum中编码42K D几丁质酶的基因,置于CaMV35S(花椰菜花椰病毒)启动子控制下,在烟草和马铃薯中表达,经检测在植物的叶部、颈部、根部和花部均发现了转基因蛋白,酶活检测表明,几丁质酶基因在转基因烟草和马铃薯中可以活跃表达,而且转基因酶的酶活性、pH值、温度及稳定性同纯化的Trichoderma内切几丁质酶相比,基本一致;对叶部病原菌抗性检测,5%～10%转基因烟草和马铃薯完全抑制Alternaria alternata,转基因烟草对Botrytis cinerea具有耐性,几乎对此病原菌免疫,1Π3马铃薯高抗Alternaria solani(病害减轻达85%),对土传病原菌抗性反应发现,水溶液中烟草幼苗和Rh izoctonia solani混合在一起,存活率达65%～80%。