转基因技术在油菜育种中的应用
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收稿日期: 2005-11-15 作者简介: 黎 妮( 1981—) , 女, 湖南常德人, 硕士研究生。
月桂树( Umbel lular ia cali f or ni a ) 的种子中分离出酰 基-ACP 硫激酶 Cdna, 转入canola 油菜中, 结果使油菜 种子中脂肪酸合成到12 碳时就从ACP 上释放下来, 最 终得到了种子中含有 40% 月桂酸的转基因油菜。美国 Calgene 公司[ 40] 的研究人员将存在于加利福尼亚月桂 树中阻止脂肪酸合成过程碳链( C12) 继续延长的硫脂 酶基因( 12∶0-ACPt hioesf er ase) 导入油菜, 获得可以 合成50% 以上月桂酸的转基因油菜; 将可可( Coco nut ) 植物中能将月桂酸放在甘油三酯 2 号位置上的酰基转 移酶( L P AAT ) 基因与 12∶0-ACP 硫脂酶基因同时导 入 油菜, 获得了月桂酸含量高达 70% 的转基因油菜。 1999 年高月桂酸转基因油菜已经进入商业化生产。
草甘膦是 1974 年美国孟山都( Mo nsant o ) 公司注 册登记的有机磷除草剂, 是一种非选择性的广谱、高效 除草剂。它的作用机理是特异性地抑制植物和细菌中 莽草酸羟基乙烯转移酶( EPSPS) 的活性, 因其杀草的 广谱、高效、低毒、易分解、低残留和对环境相对安全等 优点得到广泛应用。利用生物工程技术和方法对编码 EPSPS 酶的基因进行克隆、测序和比较研究, 获得抗 草甘 膦的突变基因[ 22] 。主 要有 g ox , cp A -EP SP S 和 ar oA 等, 将上述基因导入油菜, 可使油菜获得对草甘 膦的抗性[ 38] 。1985 年, Co mai[ 41] 将鼠伤寒沙门氏菌的 ar oA 突变基因转移到烟草上, 首次获得抗草甘膦的转 基因植物。目前, 加拿大等国家已登记发放了大批抗草 甘 膦油菜品种, 如 RT 73( 1995 年) , Quest ( 1996 年) , L G3295 ( 1995 年) , Hysyn101RR ( 1997 年) , 45A 50 ( 1998 年) , 45A51 ( 1998 年) , SWArr ow ( 1998 年 ) , 2CT 7076( 1999 年) , P R5374( 2000 年) 等等[ 22] 。
将臭鼻杆菌( K l ebsi ell a p enmoni ae ssp. o zaenae) 来源的 B x n 基因导入油菜, 使进入油菜植株内的溴苯 腈转化为 3, 5-二溴-4-基苯甲酸和氨, 从而失去除草活 性[ 39 ] 。钟容等[ 25] 把 B x n 基因导入油菜的下胚轴和子 叶, 获得了抗溴苯腈的转基因油菜。
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CROP RESEARCH 2005( 5)
转基因技术在油菜育种中的应用
黎 妮, 李
( 湖南农业大学 油料作物研究所, 长沙, 410128)
摘 要: 转基因油菜是近年来转基因研究很有成效的作物之 一, 而且取得了重要进展。从转基因油菜在杂种优势利用、品质 改良、抗除草剂、抗病虫害等方面, 综述了转基因油菜育种取得的重要进展 , 并对转基 因油菜育种中所存 在的问题提出了一 些看法。 关键词: 油菜; 转基因; 遗传改良 中图分类号: S565. 403. 53 文献标识码: A 文 章编号: 1001-5280( 2005) 05-0336-06
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以湘油 15 号子叶柄为受体材料, 用基因枪法, 将反义 油酸脱饱和酶 F A D 2 基因连在种子特异表达载体上后 导 入 油 菜, 获 得 8 株 再 生 植 株。 经 P CR 与 P CRSouthern 杂交检测, 其中有 2 株为转化株, 证明反 义 FA D 2 基因已整合到湘油 15 号基因组中。 1. 2 蛋白质的遗传改良
石东乔等[ 8] 报导, 采用农杆菌介导法, 将反义的油 酸脱饱和酶基因( FA D 2 基因) 导入甘蓝型油菜双低品 种 H165, 获得了 7 株转基因植株。与所设对照植株比 较, 有 5 株转基因油菜产生的种子中脂肪含量发生变 化, 表现为油酸含量升高, 亚油酸、亚麻酸含量降低, 其 中油酸最高含量为 68. 72% , 比对照高 20% 以上。
1 转基因与油菜品质改良
随着生活水平的提高, 人们对饮食质量的要求亦 越来越高, 这就要求农业科研工作者在提高作物产量 的同时, 要注重对品质的改良。油菜品质改良包括脂肪 酸和蛋白质两个方面。 1. 1 油菜脂肪酸的遗传改良
油菜的脂肪酸除作 为食用油以外, 在涂料、防腐 剂、润滑剂、表面活性剂、医药、化妆品、胶粘剂等领域 都有广泛的应用价值[ 11] 。实践证明, 利用转基因技术 改变油菜油脂的含量、芥酸的含量、油脂的结 构等方 面, 已经取得了一定的成果。月桂酸是制造表面活性剂 的重要原料。油菜脂肪酸基因改造的典范是生产月桂 酸的转基因油菜。Poll ar d 等[ 5, 6] 从富含月桂酸的加州
在过去的近百年间, 人们已利用传统的育种方法 培育出了许多农作物新品种, 并获得了巨大的经济效 益。但由于传统育种方法所存在的不足及种内遗传资 源枯竭等原因限制了其发展速度, 而植物基因工程则 为解决这些问题提供了新的思路和方法[ 1] 。油菜是世 界上重要的油料作物之一, 也是最早成功地进行基因 转化的植物之一。自 1986 年M at hew 等用农杆菌介导 法首次把新霉素磷酸转移酶基因( N P T -Ⅱ ) 转入芥 菜型油菜中并获得转基因植株以来, 转基因油菜研究 与发展在世界范围内取得了举世瞩目的进展, 它已成 为与烟草相似的为数不多的 基因工程模式植物[ 2, 3] 。 2003 年, 在世界范围种植的良种油菜有 31% 是转基因 品种[ 1] 。目前运用于油菜品种改良的外源基因主要包 括一些抗除草剂、抗虫、抗病、改良质量( 脂肪酸和蛋白 质) 以及雄性不育等方面的基因[ 2] 。
2. 2 草丁膦 草丁膦是德国 Hoechst 公司开发的另一个有机磷
广谱、高效除草剂, 其杀草机理是抑制植物的氨基酸生 物合成酶- 谷氨酰胺合成酶( GS) 的合成。从潮湿链霉 素 ( St rep tomyces hy groscop icus) 中分离得到抗草 丁 膦的 Bar 基因。Bar 基因编码乙酰转移酶P AT , 使乙酰 辅酶 A 与草丁膦游离氨基 结合, 形成 AC-PAT 复 合 物, 从而使草丁膦失去活性。应用生物技术将 B ar 基 因导入油菜, 使油菜获得草丁膦抗性[ 22] 。Mariani[ 22～24] 将烟草花药绒毡层特异表达基因 T A 29 与解淀粉酶芽 孢杆菌的核糖核酸水解酶基因 bar nase 构建嵌合基因, 以抗草丁膦 Bar 基因作为标志基因, 通过遗传转化导 入烟草、油菜, 得到遗传工程雄性不育株。将 barnase 基 因的抑制蛋白 bar st ar 基因接到 T A 29 基因上游区, 以 抗草丁膦 bar 基因作为筛选标志基因, 导入烟草、油 菜, 获得雄性可育转化植株。
油菜籽中不仅含有丰富的脂肪酸和多种维生素, 而且蛋白质含量也高。据分析, 白菜型和甘蓝型油菜饼 粕中的蛋白质和赖氨酸含量较高, 可与大豆饼粕相媲 美[ 37 ] 。与提高蛋白质有关的基因有菠菜的酰基载体蛋 白因子与种子发育时的专一表达基因调节片段构建的 嵌合基因、拟南芥和豌豆 2S 蛋白质基因、巴西坚果富 含 甲 硫 氨 酸 种 子 蛋 白 基 因 等[ 40] 。 据 K rebbeors, St ay to n, Alt enbach 等报导, 通过根癌农杆菌将拟南芥 和豌豆 2S 蛋白基因和巴西坚果富含甲硫氨酸种子蛋 白基因导入油菜, 使转基因油菜蛋白质总量成倍增加, 甲硫氨酸和赖氨酸含量显著提高[ 10] 。浙江农科院陈锦 清等育成的转基因超高含油量油菜新品种—“超油 1 号”和“超油 2 号”, 为油菜产业提供高含油量种质资源 创造了良好的条件[ 7, 10] 。这些事实都说明, 通过基因工 程改良种子中油脂和蛋白质组成是可能的。
陈锦清等[ 3, 7] 报导, 将 PE P 基因片段插入超级双 元载体 p I G 121 的 X ba I 位点, 使 P EP 基因片段连接 与 CaM V 35S 启动子下、GUS 报告基因上游, 并与 35S 启动子反向连接构建成反义 PE P 植物表达载体 p P EP A S, 并用电 击法导入根癌农杆菌 E H A 101, 然 后与浙油 758 下胚轴共培养, 将反义 PE P 转化到浙油 758 基因组中, 成功获得高油量转基因油菜品系超油 1 号。PCR 扩增检测证明, 外源基因已插入油菜基因组 并得到表达, 转基因植株T 1 代种子平均含油量比对照 提高 9. 4% 。
3 转基因与抗虫
虫害严重影响作物的产量和质量, 制约农业经济 的稳定发展。培育抗虫油菜是基因工程的一个重要应 用领域。现在植物抗虫基因工程主要是利用苏云金杆 菌( B aci ll us thuri ngensi si ) 的毒蛋白基因( 简称 Bt 毒 蛋白基因) 。B t 毒蛋白基因所表达的晶体蛋白对鳞翅 目和鞘翅目昆虫有毒杀作用。毒蛋白在昆虫消化道内 经过蛋白酶启动后造成消化道损伤而导致昆虫死亡, 对其他生物则没有任何危害[ 26] 。侯丙凯等[ 12] 从苏云金 芽孢杆菌克隆得到野生型杀虫晶体蛋白基因, 构建了 用于油菜叶绿体定点转化的植株表达载体, 并用基因 枪法将杀虫蛋白基因导入油菜, 在国际上首次实现了 抗虫基因对油菜叶绿体基因组的定点整合, 并获得了 具有抗虫性的油菜叶绿体工程植株。
4 转基因与抗病
菌核病 ( S clerotinia scl eroti or um ) 是危害油菜的 主要病害, 在我国常年发病率 10% ～30% , 严 重年份 80% 以上, 一般导致减产5% ～10% , 严重的50% 以上。 除影响产量外, 还导致种子含油量和蛋白质含量降 低[ 27 ] 。尤其是“双低”油菜品种由于降低了硫苷( 一种 十字花科植物体内先天存在的抗真菌物质) 的含量使 其更易感染真菌病毒。目前通过传统育种方法在寻找 抗源方面仍存在问题, 因此利用转基因技术以及已建 立的油菜遗传转化体系, 在导入抗真菌病基因从而改 良油菜抗病性方面具有其独特的意义[ 28] 。运用于抗病 基因工程的目的基因有: 抑制核糖体的蛋白基因、几丁 质酶 基因、葡 聚糖酶基 因、溶 菌酶基 因、抗 菌肽基 因 等[ 2] 。几丁质酶是现今研究得最多且应用最广泛的抗 真菌蛋白之一, 它能催化真菌细胞壁的重要物质之一 几丁质( 聚乙酰胺基葡萄糖) 水解, 从而抑制真菌的生 长和增殖。利用分子生物学手段将带有强启动子的几 丁质酶基转入某些作物, 转化植株组成型超量表达几 丁质酶, 可有效增强其抗病性[ 29] 。
湖南农业大学官春云院士领导的科研组运用子房 注射法与农杆菌介导法成功地将 Bt 杀虫蛋白基因导 入甘蓝型油菜品种双低油菜“湘油 13 号”, 获得转基因 植株。为选育高效抗虫油菜新品种, 采用酶联免疫吸附 法检测了 B t 杀虫蛋白基因在转基因油菜植株中的表 达, 并对转基因抗虫油菜的植株性状、农艺性状和质量 性状等进行了研究, 还通过喂虫实验对转基因抗虫油 菜的菜青虫抗性进行了试验。结果表明, 导入基因在油 菜中能有效表达, 苗期对菜青虫幼虫具有较强的抗性。
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CROP RESEARCH ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2005( 5)
通过进一步选择, 现已获得稳定、高效的转基因抗虫油 菜新品系[ 13～19] 。
华中师范大学李学宝等[ 20] , 于 20 世纪 90 年代初 开展油菜转 Bt 杀虫蛋白基因的研究, 先后获得了芥菜 型和甘蓝型油菜转基因植株。他们以转基因油菜后代 ( R1 和 R 2 代) 株系为材料, 系统地研究了苏云金杆菌 杀虫蛋白基因 Cr y I A 和选择标记基因 np t Ⅱ 导入油 菜后的遗传规律, 表达强度和抗虫效应, 约一半的转化 植株具有杀虫或抑虫效力, 幼虫校正死亡率最高可达 78% 。
熊兴华等[ 4, 9] 报导, 从甘蓝型油菜中克隆 F A D 2 基 因cDNA 片段, 并构建种子特异型表达载体, 利用反义 抑制技术, 将 FA D 2 反义基因转化双低油菜品种湘油 15 号, 使种子中油酸含量提高到80% 以上。2003 年又
2005 年 第 5 期 作 物 研 究
2 转基因与抗除草剂
当前生产上应用较多的转基因抗除草剂油菜主要 抗 草 甘 膦 ( gl yphosate ) 除 草 剂 和 抗 草 丁 膦 ( gluf osinate ) 除 草 剂, 此 外 还 有 抗 溴 苯 腈 ( brom oxy ni) 、抗咪唑啉酮( imidazo linone) 和抗磺酰脲 ( sulf onylurea) 等[ 22] 。 2. 1 草甘膦
月桂树( Umbel lular ia cali f or ni a ) 的种子中分离出酰 基-ACP 硫激酶 Cdna, 转入canola 油菜中, 结果使油菜 种子中脂肪酸合成到12 碳时就从ACP 上释放下来, 最 终得到了种子中含有 40% 月桂酸的转基因油菜。美国 Calgene 公司[ 40] 的研究人员将存在于加利福尼亚月桂 树中阻止脂肪酸合成过程碳链( C12) 继续延长的硫脂 酶基因( 12∶0-ACPt hioesf er ase) 导入油菜, 获得可以 合成50% 以上月桂酸的转基因油菜; 将可可( Coco nut ) 植物中能将月桂酸放在甘油三酯 2 号位置上的酰基转 移酶( L P AAT ) 基因与 12∶0-ACP 硫脂酶基因同时导 入 油菜, 获得了月桂酸含量高达 70% 的转基因油菜。 1999 年高月桂酸转基因油菜已经进入商业化生产。
草甘膦是 1974 年美国孟山都( Mo nsant o ) 公司注 册登记的有机磷除草剂, 是一种非选择性的广谱、高效 除草剂。它的作用机理是特异性地抑制植物和细菌中 莽草酸羟基乙烯转移酶( EPSPS) 的活性, 因其杀草的 广谱、高效、低毒、易分解、低残留和对环境相对安全等 优点得到广泛应用。利用生物工程技术和方法对编码 EPSPS 酶的基因进行克隆、测序和比较研究, 获得抗 草甘 膦的突变基因[ 22] 。主 要有 g ox , cp A -EP SP S 和 ar oA 等, 将上述基因导入油菜, 可使油菜获得对草甘 膦的抗性[ 38] 。1985 年, Co mai[ 41] 将鼠伤寒沙门氏菌的 ar oA 突变基因转移到烟草上, 首次获得抗草甘膦的转 基因植物。目前, 加拿大等国家已登记发放了大批抗草 甘 膦油菜品种, 如 RT 73( 1995 年) , Quest ( 1996 年) , L G3295 ( 1995 年) , Hysyn101RR ( 1997 年) , 45A 50 ( 1998 年) , 45A51 ( 1998 年) , SWArr ow ( 1998 年 ) , 2CT 7076( 1999 年) , P R5374( 2000 年) 等等[ 22] 。
将臭鼻杆菌( K l ebsi ell a p enmoni ae ssp. o zaenae) 来源的 B x n 基因导入油菜, 使进入油菜植株内的溴苯 腈转化为 3, 5-二溴-4-基苯甲酸和氨, 从而失去除草活 性[ 39 ] 。钟容等[ 25] 把 B x n 基因导入油菜的下胚轴和子 叶, 获得了抗溴苯腈的转基因油菜。
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CROP RESEARCH 2005( 5)
转基因技术在油菜育种中的应用
黎 妮, 李
( 湖南农业大学 油料作物研究所, 长沙, 410128)
摘 要: 转基因油菜是近年来转基因研究很有成效的作物之 一, 而且取得了重要进展。从转基因油菜在杂种优势利用、品质 改良、抗除草剂、抗病虫害等方面, 综述了转基因油菜育种取得的重要进展 , 并对转基 因油菜育种中所存 在的问题提出了一 些看法。 关键词: 油菜; 转基因; 遗传改良 中图分类号: S565. 403. 53 文献标识码: A 文 章编号: 1001-5280( 2005) 05-0336-06
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以湘油 15 号子叶柄为受体材料, 用基因枪法, 将反义 油酸脱饱和酶 F A D 2 基因连在种子特异表达载体上后 导 入 油 菜, 获 得 8 株 再 生 植 株。 经 P CR 与 P CRSouthern 杂交检测, 其中有 2 株为转化株, 证明反 义 FA D 2 基因已整合到湘油 15 号基因组中。 1. 2 蛋白质的遗传改良
石东乔等[ 8] 报导, 采用农杆菌介导法, 将反义的油 酸脱饱和酶基因( FA D 2 基因) 导入甘蓝型油菜双低品 种 H165, 获得了 7 株转基因植株。与所设对照植株比 较, 有 5 株转基因油菜产生的种子中脂肪含量发生变 化, 表现为油酸含量升高, 亚油酸、亚麻酸含量降低, 其 中油酸最高含量为 68. 72% , 比对照高 20% 以上。
1 转基因与油菜品质改良
随着生活水平的提高, 人们对饮食质量的要求亦 越来越高, 这就要求农业科研工作者在提高作物产量 的同时, 要注重对品质的改良。油菜品质改良包括脂肪 酸和蛋白质两个方面。 1. 1 油菜脂肪酸的遗传改良
油菜的脂肪酸除作 为食用油以外, 在涂料、防腐 剂、润滑剂、表面活性剂、医药、化妆品、胶粘剂等领域 都有广泛的应用价值[ 11] 。实践证明, 利用转基因技术 改变油菜油脂的含量、芥酸的含量、油脂的结 构等方 面, 已经取得了一定的成果。月桂酸是制造表面活性剂 的重要原料。油菜脂肪酸基因改造的典范是生产月桂 酸的转基因油菜。Poll ar d 等[ 5, 6] 从富含月桂酸的加州
在过去的近百年间, 人们已利用传统的育种方法 培育出了许多农作物新品种, 并获得了巨大的经济效 益。但由于传统育种方法所存在的不足及种内遗传资 源枯竭等原因限制了其发展速度, 而植物基因工程则 为解决这些问题提供了新的思路和方法[ 1] 。油菜是世 界上重要的油料作物之一, 也是最早成功地进行基因 转化的植物之一。自 1986 年M at hew 等用农杆菌介导 法首次把新霉素磷酸转移酶基因( N P T -Ⅱ ) 转入芥 菜型油菜中并获得转基因植株以来, 转基因油菜研究 与发展在世界范围内取得了举世瞩目的进展, 它已成 为与烟草相似的为数不多的 基因工程模式植物[ 2, 3] 。 2003 年, 在世界范围种植的良种油菜有 31% 是转基因 品种[ 1] 。目前运用于油菜品种改良的外源基因主要包 括一些抗除草剂、抗虫、抗病、改良质量( 脂肪酸和蛋白 质) 以及雄性不育等方面的基因[ 2] 。
2. 2 草丁膦 草丁膦是德国 Hoechst 公司开发的另一个有机磷
广谱、高效除草剂, 其杀草机理是抑制植物的氨基酸生 物合成酶- 谷氨酰胺合成酶( GS) 的合成。从潮湿链霉 素 ( St rep tomyces hy groscop icus) 中分离得到抗草 丁 膦的 Bar 基因。Bar 基因编码乙酰转移酶P AT , 使乙酰 辅酶 A 与草丁膦游离氨基 结合, 形成 AC-PAT 复 合 物, 从而使草丁膦失去活性。应用生物技术将 B ar 基 因导入油菜, 使油菜获得草丁膦抗性[ 22] 。Mariani[ 22～24] 将烟草花药绒毡层特异表达基因 T A 29 与解淀粉酶芽 孢杆菌的核糖核酸水解酶基因 bar nase 构建嵌合基因, 以抗草丁膦 Bar 基因作为标志基因, 通过遗传转化导 入烟草、油菜, 得到遗传工程雄性不育株。将 barnase 基 因的抑制蛋白 bar st ar 基因接到 T A 29 基因上游区, 以 抗草丁膦 bar 基因作为筛选标志基因, 导入烟草、油 菜, 获得雄性可育转化植株。
油菜籽中不仅含有丰富的脂肪酸和多种维生素, 而且蛋白质含量也高。据分析, 白菜型和甘蓝型油菜饼 粕中的蛋白质和赖氨酸含量较高, 可与大豆饼粕相媲 美[ 37 ] 。与提高蛋白质有关的基因有菠菜的酰基载体蛋 白因子与种子发育时的专一表达基因调节片段构建的 嵌合基因、拟南芥和豌豆 2S 蛋白质基因、巴西坚果富 含 甲 硫 氨 酸 种 子 蛋 白 基 因 等[ 40] 。 据 K rebbeors, St ay to n, Alt enbach 等报导, 通过根癌农杆菌将拟南芥 和豌豆 2S 蛋白基因和巴西坚果富含甲硫氨酸种子蛋 白基因导入油菜, 使转基因油菜蛋白质总量成倍增加, 甲硫氨酸和赖氨酸含量显著提高[ 10] 。浙江农科院陈锦 清等育成的转基因超高含油量油菜新品种—“超油 1 号”和“超油 2 号”, 为油菜产业提供高含油量种质资源 创造了良好的条件[ 7, 10] 。这些事实都说明, 通过基因工 程改良种子中油脂和蛋白质组成是可能的。
陈锦清等[ 3, 7] 报导, 将 PE P 基因片段插入超级双 元载体 p I G 121 的 X ba I 位点, 使 P EP 基因片段连接 与 CaM V 35S 启动子下、GUS 报告基因上游, 并与 35S 启动子反向连接构建成反义 PE P 植物表达载体 p P EP A S, 并用电 击法导入根癌农杆菌 E H A 101, 然 后与浙油 758 下胚轴共培养, 将反义 PE P 转化到浙油 758 基因组中, 成功获得高油量转基因油菜品系超油 1 号。PCR 扩增检测证明, 外源基因已插入油菜基因组 并得到表达, 转基因植株T 1 代种子平均含油量比对照 提高 9. 4% 。
3 转基因与抗虫
虫害严重影响作物的产量和质量, 制约农业经济 的稳定发展。培育抗虫油菜是基因工程的一个重要应 用领域。现在植物抗虫基因工程主要是利用苏云金杆 菌( B aci ll us thuri ngensi si ) 的毒蛋白基因( 简称 Bt 毒 蛋白基因) 。B t 毒蛋白基因所表达的晶体蛋白对鳞翅 目和鞘翅目昆虫有毒杀作用。毒蛋白在昆虫消化道内 经过蛋白酶启动后造成消化道损伤而导致昆虫死亡, 对其他生物则没有任何危害[ 26] 。侯丙凯等[ 12] 从苏云金 芽孢杆菌克隆得到野生型杀虫晶体蛋白基因, 构建了 用于油菜叶绿体定点转化的植株表达载体, 并用基因 枪法将杀虫蛋白基因导入油菜, 在国际上首次实现了 抗虫基因对油菜叶绿体基因组的定点整合, 并获得了 具有抗虫性的油菜叶绿体工程植株。
4 转基因与抗病
菌核病 ( S clerotinia scl eroti or um ) 是危害油菜的 主要病害, 在我国常年发病率 10% ～30% , 严 重年份 80% 以上, 一般导致减产5% ～10% , 严重的50% 以上。 除影响产量外, 还导致种子含油量和蛋白质含量降 低[ 27 ] 。尤其是“双低”油菜品种由于降低了硫苷( 一种 十字花科植物体内先天存在的抗真菌物质) 的含量使 其更易感染真菌病毒。目前通过传统育种方法在寻找 抗源方面仍存在问题, 因此利用转基因技术以及已建 立的油菜遗传转化体系, 在导入抗真菌病基因从而改 良油菜抗病性方面具有其独特的意义[ 28] 。运用于抗病 基因工程的目的基因有: 抑制核糖体的蛋白基因、几丁 质酶 基因、葡 聚糖酶基 因、溶 菌酶基 因、抗 菌肽基 因 等[ 2] 。几丁质酶是现今研究得最多且应用最广泛的抗 真菌蛋白之一, 它能催化真菌细胞壁的重要物质之一 几丁质( 聚乙酰胺基葡萄糖) 水解, 从而抑制真菌的生 长和增殖。利用分子生物学手段将带有强启动子的几 丁质酶基转入某些作物, 转化植株组成型超量表达几 丁质酶, 可有效增强其抗病性[ 29] 。
湖南农业大学官春云院士领导的科研组运用子房 注射法与农杆菌介导法成功地将 Bt 杀虫蛋白基因导 入甘蓝型油菜品种双低油菜“湘油 13 号”, 获得转基因 植株。为选育高效抗虫油菜新品种, 采用酶联免疫吸附 法检测了 B t 杀虫蛋白基因在转基因油菜植株中的表 达, 并对转基因抗虫油菜的植株性状、农艺性状和质量 性状等进行了研究, 还通过喂虫实验对转基因抗虫油 菜的菜青虫抗性进行了试验。结果表明, 导入基因在油 菜中能有效表达, 苗期对菜青虫幼虫具有较强的抗性。
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CROP RESEARCH ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2005( 5)
通过进一步选择, 现已获得稳定、高效的转基因抗虫油 菜新品系[ 13～19] 。
华中师范大学李学宝等[ 20] , 于 20 世纪 90 年代初 开展油菜转 Bt 杀虫蛋白基因的研究, 先后获得了芥菜 型和甘蓝型油菜转基因植株。他们以转基因油菜后代 ( R1 和 R 2 代) 株系为材料, 系统地研究了苏云金杆菌 杀虫蛋白基因 Cr y I A 和选择标记基因 np t Ⅱ 导入油 菜后的遗传规律, 表达强度和抗虫效应, 约一半的转化 植株具有杀虫或抑虫效力, 幼虫校正死亡率最高可达 78% 。
熊兴华等[ 4, 9] 报导, 从甘蓝型油菜中克隆 F A D 2 基 因cDNA 片段, 并构建种子特异型表达载体, 利用反义 抑制技术, 将 FA D 2 反义基因转化双低油菜品种湘油 15 号, 使种子中油酸含量提高到80% 以上。2003 年又
2005 年 第 5 期 作 物 研 究
2 转基因与抗除草剂
当前生产上应用较多的转基因抗除草剂油菜主要 抗 草 甘 膦 ( gl yphosate ) 除 草 剂 和 抗 草 丁 膦 ( gluf osinate ) 除 草 剂, 此 外 还 有 抗 溴 苯 腈 ( brom oxy ni) 、抗咪唑啉酮( imidazo linone) 和抗磺酰脲 ( sulf onylurea) 等[ 22] 。 2. 1 草甘膦