浅谈转基因技术在农作物抗虫研究上的应用

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基因工程技术在农作物改良中的应用方法

基因工程技术在农作物改良中的应用方法

基因工程技术在农作物改良中的应用方法随着人口的增长和自然资源的有限性,为了满足人们对粮食的需求,农作物的产量、品质和抗病能力等方面的改良变得至关重要。

基因工程技术作为一种现代生物技术手段,已经被广泛应用于农作物改良中。

本文将介绍基因工程技术在农作物改良中的主要应用方法。

一、转基因技术转基因技术是基因工程技术中最常见的方法之一。

通过转基因技术可以将目标基因从一种生物体中引入到另一种生物体中,从而使受体生物体获得新的性状或功能。

在农作物改良中,转基因技术被广泛应用于增加农作物的耐逆性、提高产量和改善品质等方面。

转基因农作物的开发过程包括基因的克隆、构建载体、基因转导、筛选转基因植株和鉴定转基因植株等步骤。

通过转基因技术,可以使农作物获得抗虫、抗病、耐旱、耐盐等性状,从而提高农作物的产量和抗逆能力。

例如,转基因玉米可以抵抗玉米螟的侵害,转基因水稻可以抵抗白叶枯病的感染,转基因番茄可以延长果实的保鲜期等。

二、基因编辑技术除了转基因技术之外,基因编辑技术也是另一种在农作物改良中广泛应用的方法。

相较于传统的转基因技术,基因编辑技术可以更加精确地修改目标基因,而不需要引入外源基因。

目前,常见的基因编辑技术包括锌指核酸酶 (ZFNs)、转录活性因子外切酶 (TALENs) 和 CRISPR-Cas9 系统。

这些技术可以使研究人员针对具体的基因进行精确的编辑,例如敲除、插入或替换目标基因序列。

基因编辑技术在农作物改良中的应用主要集中在提高产量、抗病能力和抗逆性等方面。

基因编辑技术还可以用于改良作物的品质。

例如,通过编辑相关基因,可以调控水果的大小、形状和颜色。

此外,还可以通过基因编辑技术改良农作物的品质特征,如蛋白质含量、维生素含量等,从而提高其营养价值。

三、基因组学技术除了转基因技术和基因编辑技术之外,基因组学技术也在农作物改良中发挥着重要作用。

基因组学技术包括基因组测序、转录组学、蛋白质组学等,可以对农作物的基因组信息进行全面的研究。

基因技术在农业领域的应用

基因技术在农业领域的应用

基因技术在农业领域的应用农业一直以来都是人类生存和社会发展的基石,但随着全球人口的不断增长和资源的有限性,农业生产面临了巨大的挑战。

然而,基因技术的出现为解决农业问题带来了新的希望和机遇。

本文将探讨基因技术在农业领域的应用,以及它对农作物改良、抗病虫害和提高农产品质量方面的积极影响。

一、农作物改良1. 基因编辑技术基因编辑技术通过修改农作物基因组中的特定基因,可以实现对其性状的改良。

例如,利用CRISPR-Cas9系统,科学家可以精准地删除或插入目标基因,实现对农作物的遗传改良。

这一技术不仅提高了传统育种的效率,还可以加速培育具有高产量、抗逆性和营养丰富的新品种。

2. 转基因技术转基因技术是将外源基因导入农作物基因组中,以赋予其新的性状或功能。

例如,将杆菌基因导入玉米,使其具备杀虫功能,减少对化学农药的依赖。

转基因技术还可以提高作物对病毒、细菌和真菌的抵抗力,从而增加农作物的产量和品质。

二、抗病虫害1. 基因抗性基因技术提供了一种快速培育抗病虫害品种的途径。

通过引入抗病虫害基因,农作物可以获得长期有效的保护,降低农药使用量。

例如,将病毒阻断基因导入番茄,使其对多种病毒具有抗性,从而减少了病毒病的发生率。

这不仅有助于保证农产品的质量和安全,还能降低农民的经济负担。

2. RNA干扰技术RNA干扰技术利用小RNA分子的特性靶向抑制农作物中的特定基因表达,从而达到抗虫效果。

这种技术可以有效地控制害虫的数量,减少对化学农药的依赖,降低环境污染风险,并保护生物多样性。

三、提高农产品质量1. 营养强化基因技术可以实现对农作物中有益物质的增加。

例如,通过转基因技术提高黄金米中维生素A的含量,从而缓解全球维生素A缺乏引发的健康问题。

此外,基因技术还可以增加农作物中的铁、锌和蛋白质含量,提高农产品的营养价值。

2. 品质改良基因技术还可以改善农产品的风味、质地和保鲜性。

通过调控农作物中相关基因的表达,可以提高水果和蔬菜的口感和风味,延长农产品的保鲜期,减少耕地到餐桌的损失,提高经济效益。

转基因技术对农作物抗病性的改善

转基因技术对农作物抗病性的改善

转基因技术对农作物抗病性的改善转基因技术(Genetic Modification,GM)作为现代农业领域的一项重要技术,给农作物培育带来了革命性的变革。

其中一个显著的改善是提高了农作物的抗病性。

通过插入外源基因,转基因技术使得农作物能够抵抗原有品种所容易受到的病原体及其害虫的威胁。

本文将就这一问题展开论述,介绍转基因技术在农作物抗病性改善方面的应用以及相关的利与弊。

一、转基因技术在农作物抗病性改善方面的应用1.1 抗病基因的导入通过转基因技术,科学家们可以将抗病基因从一种植物或其他生物体插入到目标作物中。

这些抗病基因可能来自于同一物种中已经具备抗病性的品种,也有可能是从其他物种中获得。

不同的抗病基因可以对应不同的病原体,因此通过插入多个抗病基因,农作物能够获得更强大的抗病能力。

1.2 病毒抗性的改善转基因技术还可以改善农作物对病毒的抗性。

病毒是常见的病原体,对农作物造成严重危害。

科学家通过插入能够抵御病毒侵袭的基因,使得农作物增强了对病毒的防御机制。

例如,转基因棉花通过插入一种叫做Bt(Bacillus thuringiensis)的细菌中的基因,使得棉花能够抵制棉铃虫和叶部蠕虫等害虫的侵扰。

1.3 内源抗病性因子的增加转基因技术还可以通过增加农作物内源抗病性因子的表达来改善抗病性。

这些内源抗病性因子是天然存在于农作物中的,但数量有限或者无法在关键时期得到表达。

通过转基因技术,科学家可以调控相关基因的表达,使得这些抗病性因子能够在需要的时候得到表达,从而提高农作物的抗病性。

二、转基因技术改善农作物抗病性的利与弊2.1 利:提高农作物产量和品质转基因技术可以提高农作物的抗病性,降低病害导致的产量损失。

同时,抗病农作物能够减少对杀虫剂等化学农药的使用,有利于环境保护。

此外,通过转基因技术改善的农作物还可以提高品质,满足人们对优质农产品的需求。

2.2 利:增加农作物的耐逆性转基因技术不仅可以提高农作物的抗病性,还能增加其抵御其他逆境的能力,如干旱、盐碱等。

转基因技术在作物育种中的应用

转基因技术在作物育种中的应用

转基因技术在作物育种中的应用随着人口的不断增长和城市化的加速推进,粮食安全问题越来越引人瞩目。

如何保证全球粮食供应的可持续性和安全性已成为全球粮食产业和政策制定者关注的焦点。

传统育种方法虽然能够改良植物品种,但进展缓慢且效果有限,往往需要数十年甚至更长时间才能取得一个新品种。

为了解决这一问题,转基因技术应运而生,成为一种快速改良植物品种的有效方式。

转基因技术的原理是通过改变细胞或整个生物的基因来获得更好的性状。

在作物育种中,转基因技术主要应用于以下三个方面。

一、抗虫害和抗病害传统育种方法通过对品种进行选择和杂交,使新品种具有一定程度的抗病性和抗虫性。

但是,这种方法需要数十年的时间才能取得一个抗病害和抗虫害的品种。

转基因技术可以在短时间内获得抗虫病基因,使新品种具有强大的抗病虫性。

例如,转基因玉米品种bt玉米通过添加一种毒素基因,能够有效地抵御玉米螟等有害昆虫的侵袭,并且能够减少农民使用杀虫剂的次数和数量,降低了农业生产的成本。

二、提高产量和品质转基因技术的另一个应用是提高产量和品质。

通过转基因技术,可以使植物在特定的环境下生长得更好,从而提高其产量和品质。

例如,转基因大豆品种能够在高盐和干旱的环境下生长,并且具有更好的适应性和耐久性,从而提高了大豆的产量和质量。

三、改变植物性状除了作物的抗病虫性和产量外,转基因技术还可以改变植物的其他性状,如形态、结构、花期和果实大小等。

例如,转基因番茄品种可以在不影响品质的情况下延长果实的保鲜期,从而减少了种植者和消费者的损失。

另一个例子是转基因米,通过添加一个微小的外源DNA片段,使米粒变得更加透明和光洁,从而提高了米的质量和价值。

总之,转基因技术在作物育种中发挥着举足轻重的作用。

虽然有很多人对转基因技术持怀疑态度,但是无可否认的是,这种技术已经取得了显著的成果,并且为解决全球粮食安全问题提供了新的思路和手段。

当然,对于转基因作物的安全性和风险,需要进行更加深入的研究和评估,以便更好地应用转基因技术来改良作物品种。

转基因技术在大豆育种中的应用

转基因技术在大豆育种中的应用

转基因技术在大豆育种中的应用
转基因技术在大豆育种中的应用主要包括以下几个方面:
1. 抗虫害:通过转基因技术,可以向大豆中导入抗虫害基因,使其能够抵抗常见的害虫侵袭,如豆蛀虫、蚜虫等。

这样能够降低农药的使用量,减少虫害对大豆产量和质量的影响。

2. 抗病害:通过转基因技术,可以向大豆中导入抗病害基因,使其能够抵抗一些常见的病害,如大豆霜霉病、大豆褐斑病等。

这样可以减少病害对大豆产量的影响,提高大豆的抗病能力。

3. 提高耐逆性:转基因技术可以通过导入一些耐逆性相关的基因,使大豆能够在贫瘠土壤、高温、干旱等恶劣环境下生长和发育。

这样可以扩大大豆种植的适应范围,提高产量和质量。

4. 提高营养价值:转基因技术可以通过导入一些营养相关的基因,使大豆中的营养物质含量增加,如蛋白质含量、氨基酸含量等。

这样可以提高大豆的营养价值,满足人们对高营养食品的需求。

需要注意的是,转基因技术的应用需要进行严格的安全评估,以确保其对环境和人类健康的影响是可控的和可预测的。

同时,应充分考虑转基因作物与自然界中野生种群的交叉传播问题,以避免对生态环境造成不可逆的影响。

转基因技术在植物育种中的应用及展望

转基因技术在植物育种中的应用及展望

转基因技术在植物育种中的应用及展望转基因技术是近几十年来农业科技领域中的一个重要突破,也是当前全球农业发展的热门话题之一。

作为一种高新科技,转基因技术在植物育种中的应用已经被广泛探讨和研究。

本文将重点探讨转基因技术在植物育种中的应用及展望。

一、转基因技术在植物育种中的应用转基因技术是将一种外源基因引入到目标生物体的染色体中,从而实现遗传特性上的改变。

在植物育种中,利用转基因技术可以培育更加耐旱、耐病、抗虫等具备丰富经济价值的作物品种。

1. 提高作物抗病性和耐逆性通过转基因技术,科学家可以向植物中引入具有优良遗传特性的基因,这些基因能够提高植物的抗病性和耐逆性。

例如,利用转基因技术将含有Bt 基因的细胞注入到玉米种子内,可以使得玉米植株对玉米螟等昆虫的侵害产生免疫力。

此外,对于在干旱季节中受到水分限制的作物,通过引入基因可使其在缺水的情况下能够正常生长和生产。

这些技术的应用,将有助于提高全球粮食安全性和减少农业生产成本。

2. 改善植物的品质和口感利用转基因技术,可以大大改善作物品种的口感和品质。

例如,对西红柿进行基因转换,使其带有甜度增强基因可以使其味道更好。

此外,还可以改善作物的颜色、香味和形状等特性,使之符合消费者的口味需求。

3. 增加作物产量传统育种技术往往需要多年的时间才能培育出产量高、质量好的作物品种。

利用转基因技术,可以将优良遗传特性的基因移植到目标品种中,从而实现高产的效果。

例如,在转基因大米的育种中,科学家们将既性不一致基因转入到水稻种子中,从而让这种大米有着比普通大米更高出20%的产量。

这项技术被广泛应用在全球的大米种植当中,也为世界的粮食安全做出了更大的贡献。

二、转基因技术在植物育种中的展望随着转基因技术的不断发展,在植物育种中的应用也将逐步扩大和深化。

转基因技术具有高效率、高精准度和快速实现等优势,将成为改善重要作物品种和解决粮食安全问题的重要工具。

1. 应用范围将更加广泛未来,转基因技术将被广泛应用在各类植物的育种当中,包括注重营养价值的蔬菜和小米杂粮的培育。

转基因抗虫玉米的种植

转基因抗虫玉米的种植

转基因抗虫玉米的种植近年来,转基因技术在农业领域发挥着越来越重要的作用。

其中,转基因抗虫玉米作为一种重要的转基因作物,受到了广泛关注和应用。

它通过引入特定的基因,使玉米具备了抗虫能力,有效地解决了农作物遭受虫害侵袭的问题。

本文将从转基因抗虫玉米的原理、优点和争议等方面进行阐述。

转基因抗虫玉米通过转移特定的基因,使其具备了抗虫能力。

这些基因可以来自于其他生物,如细菌、植物等。

其中最常见的基因是来自细菌的Bt基因。

Bt基因编码一种称为Bt蛋白的毒素,具有对虫害害虫具有高度选择性的作用。

当害虫摄入含有Bt基因的玉米部分,Bt蛋白会破坏害虫的肠道细胞,导致害虫死亡。

这种抗虫机制能够有效地减少害虫对玉米的危害,提高作物的产量和质量。

转基因抗虫玉米相比传统玉米具有诸多优点。

首先,转基因抗虫玉米能够降低农药的使用量。

传统种植玉米时,为了控制害虫,农民需要大量喷洒农药,不仅增加了成本,还对环境和人体健康造成了潜在的威胁。

而转基因抗虫玉米通过自身的抗虫能力,减少了对农药的依赖,不仅节约了农民的经济成本,也减少了对环境的污染。

其次,转基因抗虫玉米能够提高农作物的产量和质量。

由于害虫对玉米的危害大大降低,作物的生长状况更加良好,产量也相应提高。

同时,减少了害虫的侵害,玉米的品质也得到了保证。

这对于农民来说,意味着更高的经济效益和市场竞争力。

然而,转基因抗虫玉米也存在一些争议。

首先,有人担心转基因作物对生态系统的影响。

虽然转基因抗虫玉米对害虫有高度选择性,但也不能完全排除对其他昆虫的影响。

一些研究显示,转基因抗虫玉米对非目标昆虫,尤其是蝴蝶、蜜蜂等有害。

其次,转基因作物的长期食用安全性仍存在争议。

虽然转基因抗虫玉米在国际上经过了多次安全评估,并被认为对人体无害,但仍有人担忧其对人体健康的潜在风险。

此外,转基因技术也引发了一些伦理和道德问题的争议,如知情同意、物种保护等。

总体而言,转基因抗虫玉米的种植是农业领域中一项重要的技术创新。

生物技术在农业中的应用与发展

生物技术在农业中的应用与发展

生物技术在农业中的应用与发展随着科学技术的不断进步,生物技术在农业中的应用也日益广泛。

生物技术的出现为农业带来了诸多机遇和挑战。

本文将从三个方面探讨生物技术在农业中的应用与发展,即转基因农作物、生物农药和基因编辑。

一、转基因技术在农作物育种中的应用转基因技术指的是将外源基因导入到目标物种中的过程,以实现特定的功能或性状改良。

在农作物育种中,转基因技术已经得到广泛应用,例如增加抗虫性、耐盐碱性、耐干旱性等。

首先,转基因技术可改良植物的抗病能力。

传统育种方法中,改良植物的抗病性往往需要长时间的选择与繁育。

而通过转基因技术,科学家可以直接引入抗病基因到作物中,从而提高作物的抗病能力。

以转基因水稻为例,通过引入水稻重要病原菌的抗性基因,可以有效减少病害的发生,提高产量和农民的经济效益。

其次,转基因技术还能增加农作物的耐逆性。

气候变化和环境恶化都对农作物的生长产生了负面影响。

而转基因技术可以通过引入耐旱、耐盐碱等相关基因来提高农作物的耐逆性。

这对于保证农作物的稳定产量、增加耕地利用率具有重要意义。

最后,转基因技术还能改善农作物的品质。

目前,转基因技术已经应用于改良各种作物的营养成分和口感。

例如,通过引入营养丰富的基因,可以增加水果和蔬菜的维生素含量,改善人们的饮食结构。

此外,转基因技术还可以改善谷物的加工性能,提高面包、饼干等制品的品质。

二、生物农药的开发与推广相比传统的化学农药,生物农药具有环境友好、有效性高和无毒害等特点。

生物农药是由微生物、植物提取物或其产物等天然成分制成,用于控制害虫、病害和杂草。

首先,生物农药的应用为传统农药带来了一种替代选择。

传统农药的大量使用导致了害虫和病害的抗药性产生,对环境造成了严重的污染。

而生物农药通过利用天然的生物活性物质,不仅在防治病虫害方面表现出较好的效果,而且对环境和人体相对无害。

其次,生物农药的开发和推广对减少化学农药的使用量具有重要意义。

传统农药使用过程中,由于其强烈的毒性和残留问题,对农田生态环境和人体健康产生了不可忽视的影响。

基因工程在农业领域的应用

基因工程在农业领域的应用

基因工程在农业领域的应用基因工程是一门利用基因技术和生物工程学原理来改变生物体遗传特征的学科,其在农业领域的应用具有重要意义。

本文将探讨基因工程在农业领域的应用,并探讨其对农业发展的潜力。

一、基因工程在作物改良中的应用1. 增加作物的抗病性和抗虫性基因工程可以通过转入特定基因,使作物获得更强的抗病性和抗虫性。

例如,在玉米中引入一种名为Bt的基因,使玉米能够产生杀虫蛋白,有效抵御玉米螟等害虫的侵袭。

这不仅减少了农民对农药的依赖,还降低了对环境的污染。

2. 提高作物的耐旱性和耐盐性基因工程可以通过转入特定基因,增加作物对干旱和盐分胁迫的耐受能力。

这有助于改善干旱地区和盐碱地区的农作物产量,提高土壤的利用率。

例如,科学家们成功地将耐旱基因转入小麦中,使其在干旱条件下仍能正常生长和发育。

3. 改善作物的营养价值基因工程可以通过增加作物中特定营养物质的含量来改善其营养价值。

例如,转基因大米中加入了一种名为金属硫蛋白的基因,使其富含铁和锌。

这对解决发展中国家的营养缺乏问题具有重要意义。

二、基因工程在畜牧业中的应用1. 提高畜禽品质基因工程可以通过转入特定基因,改善畜禽的生产性能和产品品质。

例如,在奶牛中引入一种名为生长激素的基因,增加其产奶量和肉质瘦肉率。

这有助于提高畜禽养殖业的经济效益。

2. 开发新型家畜品种基因工程可以通过改变家畜的遗传特征,研发出更适应特定环境和生产要求的家畜品种。

例如,科学家们利用基因编辑技术,在猪的基因组中进行了切割和替换,从而培育出一种对非洲猪瘟具有抗性的新型猪种。

三、基因工程在农业环境保护中的应用1. 降解环境污染物基因工程可以利用细菌或真菌等微生物来降解农药、重金属和有机废物等环境污染物。

这为农业环境保护提供了一种新的解决方案,有助于减少对环境的污染和毒性。

2. 保护生物多样性基因工程可以通过改变作物的遗传特征,增加其与益生菌和有益昆虫等生物的互动,从而提高生态系统的稳定性和生物多样性。

转基因技术应用领域

转基因技术应用领域

转基因技术应用领域
1.农作物改良:转基因技术被广泛用于农作物改良,以提高作物
的产量、抗病性、耐旱性和耐虫性等。

例如,转基因玉米、大豆、棉花和水稻等作物已经商业化种植并广泛应用于世界各地。

2.抗虫作物:转基因作物中广泛应用的一个领域是抗虫作物的开
发。

通过导入具有抗虫性的基因,作物可以减少对农药的依赖并降低虫害损失。

3.抗草药性作物:转基因技术也用于开发抗草药性作物,即对常
见杂草除草剂具有耐受性的作物。

这使得农民可以更有效地控制杂草,提高产量和农作物质量。

4.营养强化作物:转基因技术被用于开发营养强化作物,以增加
作物中特定营养物质的含量。

例如,黄金大米就是通过导入维生素A合成途径的基因而具有高维生素A含量,有助于解决发展中国家维生素A缺乏的问题。

5.医药和工业应用:转基因技术还被用于生产医药品和工业用
品。

通过在转基因植物中导入特定基因,可以生产用于疫苗、抗体和其他药物的重要蛋白质。

此外,一些转基因作物被用作工业原料,如转基因玉米用于生产生物塑料。

转基因技术在农作物改良中的应用

转基因技术在农作物改良中的应用

转基因技术在农作物改良中的应用转基因技术是一种基因工程技术,指人工将一个物种的基因组中的一个或多个基因移植到另一个物种的基因组中,从而改变某些特征或产生某些新功能的过程。

转基因技术已经广泛应用于医学、畜牧业、食品和工业生产等领域。

其中,在农业领域,利用转基因技术改良农作物的品种,具有重要的经济和生态意义。

一、转基因技术在农作物改良中的优势1. 提高农作物的产量和质量:通过外源基因的导入,实现对农作物的质量、口感以及抗性等性状的改良。

例如,从细菌中提取到的杀虫毒素基因,可以被插入玉米中,使得玉米获得与细菌同样的抗虫保护作用,从而更加耐受虫害,提高产量。

2. 精准的病虫害治理:通过向农作物中导入适应环境的基因,如耐干旱的基因、耐盐碱基因、耐寒基因,或者抗病毒基因等,提高作物的耐受性,从而避免或减轻因环境、病毒或虫害等因素引起的病害。

3. 保护生态平衡:转基因技术的应用能够避免或减轻对环境的影响,如减少对土地、水下面和大气的污染,加强农作物的自我保护能力,也有助于改善人类的生态环境。

二、转基因技术在农作物改良中的实践1. 高产抗蚜玉米的研发:高产抗蚜玉米是一种转基因玉米品种,它衍生于在一种杀虫毒素基因(Bt基因)的研究过程中发现的,该转基因玉米品种可以通过抗虫保护技术避免由蚜虫对作物的蚜害,提高生长速度和生产能力。

同时,它的营养成分也有所改善。

2. 抗病转基因水稻的研发:抗病转基因水稻是一种由中国科学家开发的转基因水稻,引进了一种与病菌冲突的基因,从而提高水稻对病害的抗性。

该转基因作物产量提高20-30%,3. 转基因苹果的研发:美国公司利用转基因技术开发出了一种不易氧化和感染褐变病的苹果,其产量和质量相对于标准苹果有明显的提高。

三、转基因技术在农作物改良中的争议转基因技术的广泛应用已经得到科学界的支持和政府的鼓励,但是,它也面临一些争议。

其中主要包括对环境影响、生态风险、生态系统与生物多样性的问题等。

农作物转基因抗虫性和抗逆境改良

农作物转基因抗虫性和抗逆境改良

农作物转基因抗虫性和抗逆境改良转基因技术在农业领域的应用正日益受到关注。

其中,农作物转基因抗虫性和抗逆境改良是重要的研究方向。

这些技术的应用可以提高作物的生产力和质量,减少农药的使用,并为未来的粮食安全和可持续农业发展做出贡献。

转基因技术是通过基因工程手段将外源基因导入农作物中,使其表现出特定的性状。

在农作物领域,转基因抗虫性和抗逆境改良是两个主要的应用方向。

一、农作物转基因抗虫性农作物转基因抗虫性是通过向作物中导入来自其他物种的抗虫基因,从而提高作物对害虫的抵抗力。

这种技术的应用可以减少农药的使用,降低农作物受到虫害的损失,并减小对环境的负面影响。

Bt毒素是最常用的抗虫基因之一。

Bt(Bacillus thuringiensis)是一种土壤中存在的细菌,它产生的毒力特异性蛋白能够杀死多种害虫,如玉米螟、棉铃虫等。

将Bt 基因导入农作物中,使其在植物体内产生这种毒素,从而提高对害虫的抗性。

这种技术在玉米、棉花等作物中得到了广泛应用,取得了显著的抗虫效果。

除了Bt抗虫基因外,一些其他的抗虫基因也被应用于农作物转基因抗虫性研究。

例如,瓜尔酮类物质抑制甲虫的食用能力,因此被用于提高玉米的抗甲虫能力。

另外,一些植物血凝素基因能够抵抗蚜虫的侵袭,被导入油菜、大豆等作物中,有效地控制了蚜虫的繁殖。

尽管农作物转基因抗虫性技术在一定程度上减少了农药的使用,但也引发了一些争议。

其中主要的争议点之一是转基因作物对非目标生物的潜在影响。

因此,在农作物转基因抗虫性的研究中,必须充分考虑到非目标生物的生态风险,并通过严格的评估和监管措施保证转基因作物的安全性和可持续性。

二、农作物转基因抗逆境改良除了抗虫性,农作物转基因技术还可以用于提高作物抗逆境的能力,如抗旱、抗盐和抗寒能力等。

这些抗逆性状对于农作物在面临气候变化和环境压力时保持高产稳产非常重要。

转基因抗旱、抗盐和抗寒等能力的改良主要是通过导入相关的基因或调节基因表达来实现的。

基因工程技术在转基因抗虫作物中的应用

基因工程技术在转基因抗虫作物中的应用

基因工程技术在转基因抗虫作物中的应用转基因技术是一种改良农业作物的方法,通过在基因层面上对作物进行改造,使其具有更好的抗逆性和产量。

转基因抗虫作物是这种技术应用的重要领域之一,通过对作物基因进行改造,使作物对病虫害等逆境表现更有抵抗力,能够提高作物的生产质量和数量。

一、转基因抗虫作物的优势转基因抗虫作物具有很多优势,通过改造作物基因,使其抵御病虫害,减少农药的使用,从而减小对环境的影响,同时也节约了生产成本。

另外,转基因抗虫作物种植面积广,增加了农产品的供给,满足了人类食品需求。

此外,改良作物还可以使作物的口感、颜色、营养成分等得到提升,丰富人类的口腹之欲。

二、转基因技术在转基因抗虫作物中的应用目前,转基因技术在转基因抗虫作物中的应用主要有两种方法:一种是通过转基因抗虫基因,将抗虫基因注入到作物的基因中,从而提高抗虫抗病能力;另一种是通过RNA干扰技术,抑制病虫害攻击作物的机制,从而实现抗虫目的。

其中,转基因抗虫基因是非常有效的一种方法。

通过将植物中抗虫基因抽离出来,移植到其他作物的基因中去,就可以使这些作物具有非常强的抗虫能力。

例如,在玉米、棉花、水稻等作物中,就引入了一些转基因抗虫基因,可以使这些作物抵御一些重要的害虫,从而提高作物的生产能力。

三、社会对于转基因作物的争议随着转基因技术日益成熟,人们也开始对转基因作物产生了争议。

虽然转基因技术可以保障作物的生产,但其长期安全性是否受到保障仍然是存在较大疑虑。

显然,由于技术的局限性造成了人们无法全面地了解转基因技术的潜在风险,所以在公众对转基因作物的接受度上存在很大的差异。

四、结论转基因抗虫作物能够提高种植面积和农产品供应能力,提高作物质量和产量,同时也减少了农药的使用,减轻了对环境的负面影响。

但是,人们还是需要对转基因作物产生警惕,应该承认转基因的优点,但也应将安全性置于首位,加强对转基因作物的监管和管理。

只有在科技发展和人类生产实践的基础上,才能真正发挥转基因技术的优势和作用。

GMO技术在农作物改良方面应用广泛

GMO技术在农作物改良方面应用广泛

GMO技术在农作物改良方面应用广泛随着全球人口的不断增长和资源的日益紧缺,粮食安全和农业可持续发展成为了全球关注的焦点。

为了满足人类对食物需求的增长,并提高农作物的产量和质量,农业科学家和研究人员积极探索各种创新的方法。

其中,基因工程技术,即转基因技术,因其在农作物改良方面的广泛应用而备受关注。

GMO技术通过将外源基因导入农作物中,提供了许多潜在的机会和应用,包括抗虫、抗病、耐逆等农作物品质的改良。

本文将探讨GMO技术在农作物改良方面的广泛应用,并讨论其对农业产业和食品安全的影响。

首先,GMO技术在农作物改良方面应用广泛的一个明显例子是抗虫特性的引入。

农作物常常受到各种昆虫的侵袭,严重影响农业产量。

通过GMO技术,科学家们可以将抗虫基因导入农作物中,使其获得自然界中昆虫抗性更强的特性。

这些抗虫基因可以来自多种来源,如细菌或其他植物。

其中,最著名的应用就是使用Bt(Bacillus thuringiensis)基因来提供农作物抗虫特性。

Bt基因编码的蛋白质可以杀死危害农作物的昆虫,从而减轻农民对化学农药的依赖,同时减少对环境的污染。

例如,转基因棉花和玉米在许多国家取得了巨大的成功,大大减少了对杀虫剂的使用,同时提高了产量。

除了抗虫特性,GMO技术还被广泛应用于提高农作物的抗病能力。

许多病害常导致庄稼减产甚至死亡,给农业生产带来了重大损失。

然而,通过GMO技术,科学家们可以将抗病基因导入农作物中,使其具备对特定病原体的抵抗力。

例如,抗病毒基因的导入可以使农作物免受常见病毒感染的影响,如抗虎斑病毒的转基因黄瓜。

通过提供抗病特性,GMO技术可以显著减少农作物的病害损失,提高产量和质量,从而更好地满足人们对食物的需求。

GMO技术也被应用于改良农作物的耐逆性。

气候变化、干旱、盐碱土等环境压力对作物生长产生极大影响,限制了农业的可持续发展。

因此,提高农作物的耐逆性成为一个重要的目标。

通过GMO技术,科学家们可以将耐盐、耐热或抗旱等基因输送到农作物中,使其在恶劣环境条件下生长更好。

转基因技术在生物学中的应用

转基因技术在生物学中的应用

转基因技术在生物学中的应用转基因技术是指通过人为的方法将一些特定的基因从一个物种中插入到另一个物种中,使得这个被插入基因的物种拥有了新的性状或者功能。

在生物学中,转基因技术已经被广泛地应用,不仅可以增加种植物、畜禽的产量、减少病虫害,还可以用于基因治疗、动物种类重组、药物生产等方面,具有广阔的应用前景。

一、转基因技术在农业中的应用转基因技术在农业中的应用主要集中在提高收益、减轻病虫害方面。

通过插入抗虫、抗菌、抗除草剂等基因进入植物,可以有效地提高植物的抵御能力,减少其对农药的依赖,从而达到提高收益的目的。

此外,祖先的使农作物在生长过程中容易受到病虫害的影响,而通过转基因技术,农作物可以变得更加耐病虫,减少其对药剂的依赖,从而更加环保。

二、转基因技术在医学中的应用转基因技术在医学中的应用方面,最大的优势在于其可以通过基因改良,达到治疗、预防疾病的效果。

例如,肝素是著名的抗凝剂,在很多治疗中都有重要作用。

传统的肝素生产方法需要使用大量的动物血液,而获得的肝素质量也十分不稳定。

而通过转基因技术,可以在化肥生产的界面上制备大量的肝素,不但质量高、检测容易,而且减少了对动物血液的需求,也保护了动物。

转基因技术还可以在预防疾病的方面起到很好的作用。

传统上,人类制作的疫苗都是用来克服许多疾病的有效手段。

然而,许多生物无法生产有效的抗体,这个阻碍了人们制作新型疫苗的进程。

通过转基因技术,人们可以将其他物种中的抗体基因,插入到人类体内,以此来对付这些疾病。

例如,苯丙酮尿症是一种严重的代谢疾病,新生儿很容易患上。

而使用转基因技术生产的治疗代谢疾病的药物,可以在预防疾病方面得到很好的运用。

三、转基因技术在环境治理中的应用转基因技术在环境治理中,也有很多的应用。

例如,近年来,一些研究人员尝试开发一种可以消耗任何形式的石油和有机物质的机器。

预测使用这种机器可以加速我们对灾难性的石油泄漏进行处置。

此外转基因技术还可以通过改变生物的基因组成,减少生物对土地、气候、环境的污染。

转基因技术及其在农业领域中的应用

转基因技术及其在农业领域中的应用

转基因技术及其在农业领域中的应用随着全球经济的快速发展和人口的迅速增长,粮食产量也越来越成为一个关键性问题。

传统育种方法对于粮食作物的增产已经越来越难以满足人类需求。

而转基因技术凭借其高效性和准确性在粮食增产和环境保护方面的应用,成为农业发展的重要手段之一。

什么是转基因技术?转基因技术是一种基于现代分子生物学的技术。

它是利用基因工程技术将不同生物体中的有用基因或DNA序列进行重组,然后插入到目标生物体的基因组中,从而增加或改善其所需要的特性。

由此产生的组合称为转基因。

转基因技术在农业领域中的应用通过转基因技术,农业领域中的作物可以得到以下的改良:1. 提高产量和质量转基因技术可以使作物在早期生长阶段中克服各种天气灾害,如干旱和洪涝等。

它还可以提高作物抵御病虫害的能力,在增加产量的同时,减少农民对农药的依赖。

一些研究表明,转基因大豆和玉米的产量已经比传统品种提高了20-30%。

2. 增加作物对特定条件的适应性有一些作物在特定的生长环境下可以获得更高的产量和质量,但大多数传统作物在这些环境下生长不良,甚至无法生存。

转基因技术可以让作物的DNA中加入一些新的特征,使它们更耐寒、耐旱、抗病或抗虫,从而适应更多的生长环境。

3. 增加营养价值在农业领域中,转基因技术还可以增加作物的营养价值。

比如,基因工程中可以为大豆、玉米等作物增加含有必需氨基酸的蛋白质,从而在减少费用和自然资源的消耗的同时,增加营养价值。

转基因技术的益处1. 优化农业生产转基因技术可以优化农业生产,从而减少对自然资源的消耗和对环境的影响。

它还可以提高农产品产量和质量,使更多的人们从中受益。

2. 降低成本费用有些转基因技术可以减少农民在耕作和保护作物上所需的费用。

这将有助于减轻农民的经济负担,让他们有更多的机会从农业经济中获益。

3. 帮助解决全球食品问题世界人口的快速增长导致了全球粮食需求的快速增长。

转基因技术为这个问题提供了可能的解决方案。

转基因植物在作物育种上的应用

转基因植物在作物育种上的应用

转基因植物在作物育种上的应用
转基因植物在作物育种上的应用
转基因技术是指将一种物种的基因(或基因段)添加到另一种物种的基因组中,从而在原有物种基础上拥有新的基因特性,称为转基因植物。

转基因技术在作物育种上得到了非常大的应用。

一、抗虫优化
转基因技术使作物能够通过基因表达物质,从而具有抗虫和抗病害等
功能,使加工和维护成本的将大大降低,而且节约农药使用量,对环
境污染有正面的贡献。

二、病虫抗性
病虫抗性是一种抗性功能,转基因技术可以使作物具有抗病抗虫能力,抗根结病菌效果最好,这种抗性可以为农作物提供更为有效的防御效果。

三、抗逆性增强
转基因植物具有抗冷、抗旱、耐高温、耐盐碱等逆境环境下的特征,可以使生长环境好转,作物的质量和效果得到极大改善,带来更高的农业产出。

四、优质品种
转基因技术也可用于提高作物品质,如提高抗病性、增强抗虫性,提高营养成分,以及增加植物的含量等优质品种等,可以让质量丰富的作物大量出现,更多地满足人们的日常体验。

五、高效育种
转基因植物有较强的生长优势,可于开发出大量新品种,从而提高作物的效率。

它可以大大缩短育种周期,在较短的时间内开发新品种,更加��效地提升作物品质。

综上所述,转基因技术对作物育种已经起着越来越重要的作用,它可
以改善作物品质,抗病抗虫,抗逆性增强,大大提高农业生产效率等等,是一项十分重要的技术。

RNAi技术在转基因农作物中的应用

RNAi技术在转基因农作物中的应用

RNAi技术在转基因农作物中的应用随着全球人口的增长和环境的变化,食物安全和农业可持续性成为全球关注的话题。

转基因技术带来了新的机遇和挑战,其中RNA干涉技术(RNAi)成为了转基因农作物研究的热点之一。

RNAi技术是通过RNA分子靶向破坏基因表达而实现基因沉默的一种技术。

在植物中,RNAi技术可以用于产生抗虫、抗病、提高产量、改善品质等方面的转基因农作物。

一、抗虫转基因农作物许多昆虫会通过进食植物来获取营养,然而一些昆虫会摄入植物中的毒素而死亡。

转基因技术可以利用RNAi技术来生产这些毒素,从而让植物本身具备抗虫能力。

例如,棉花一直是重要的经济作物之一,但由于棉铃虫的侵袭而导致了巨大的损失。

科学家通过RNAi技术把棉铃虫的RNA适配体(RNAi的关键组件之一)合成到了棉花中,从而通过RNA 干扰的效应来杀死棉铃虫。

二、抗病转基因农作物RNAi技术也可以用来产生抗病转基因农作物。

例如,在早熟禾中,许多病毒的基因组是由RNA分子组成的。

科学家通过RNAi技术来干扰病毒RNA分子的复制和转录,从而让早熟禾对某些病毒具有抵抗力。

同样地,水稻条斑病是导致水稻减产和品质降低的一个主要病害。

科学家通过RNAi技术来抑制病原菌在水稻中的生长和繁殖,从而让水稻对条斑病具有抵抗力。

三、提高产量、改善品质的转基因农作物除了利用RNAi技术产生抗病、抗虫转基因农作物,RNAi技术也可以提高产量、改善品质。

例如,水稻是全球最重要的粮食作物之一,但其稻谷中含有过量的淀粉和过少的这一丝质质量很低。

科学家通过RNAi技术来抑制淀粉合成的关键基因,从而让水稻籽粒拥有更多的这一丝质和更少的淀粉,从而提高了水稻的营养价值。

同样的,苹果、巧克力等作物也可以通过RNAi技术创造有更好的口感和更高的营养价值。

总的来说,RNAi技术在转基因农作物的研究中具有巨大的潜力。

在保证食品安全的前提下,RNAi技术可以用于生产更加健康,更加高产的农作物,以满足不断增长的人口需求和环境挑战。

生物技术在农作物育种中的应用

生物技术在农作物育种中的应用

生物技术在农作物育种中的应用随着科学技术的不断发展,生物技术在农业领域的应用越来越受到重视。

尤其是在农作物育种中,生物技术的应用为农民提供了更多的选择,使他们能够生产更多更优质的粮食。

本文将主要介绍生物技术在农作物育种中的应用,包括转基因技术、组织培养技术和基因编辑技术。

一、转基因技术在农作物育种中的应用转基因技术是通过将外源基因导入到目标植物中,使其获得新的性状或改善现有性状的一种技术。

这一技术在农作物育种中具有重要的应用价值。

首先,转基因技术可以增加作物的抗虫性。

通过导入抗虫基因,作物能够产生抗虫蛋白,减少农民对农药的依赖,从而降低农药残留和环境污染的风险。

其次,转基因技术可以提高作物的抗病性。

通过导入植物抗病基因,作物能够抵御多种病原体的侵袭,减少作物病害的发生,提高农作物的产量和品质。

此外,转基因技术还可以改善作物的耐逆性,如抗旱性、抗寒性等,提高作物在恶劣环境下的生长和发育能力。

二、组织培养技术在农作物育种中的应用组织培养技术是利用细胞和组织的分离培养,通过植物生长调节物质的添加和控制环境条件,使植物细胞和组织在无菌条件下生长和分化的一种技术。

这一技术在农作物育种中有着广泛的应用。

首先,组织培养技术可以通过离体培养的方式繁殖大量健康的无病毒种苗,减少病毒病在种子或苗期传播的风险,提高农作物生产的质量和效益。

其次,组织培养技术可以通过体外诱导多倍体的方式提高作物的育种效率。

多倍体具有较大的细胞核和染色体数量,从而使作物具备更强的生长力、生殖力和抗逆性,提高作物的产量和品质。

此外,组织培养技术还可以通过基因工程的手段,导入外源基因并使其在植物体内表达,实现作物新品种的创制和改良。

三、基因编辑技术在农作物育种中的应用基因编辑技术是指通过对基因组中的目标基因进行精确的编辑和修改,以改变植物的性状或功能的一种技术。

这一技术在农作物育种中具有巨大的潜力和应用前景。

首先,基因编辑技术可以直接靶向对作物有用的基因进行编辑,快速获得符合需求的新品种。

转基因技术在农业生产中的意义

转基因技术在农业生产中的意义

转基因技术在农业生产中的意义一、概述转基因技术是一种将外源基因引入到有机体中,以达到改良生物特性的生物技术。

在农业生产中,转基因技术被广泛应用,对于提高作物产量、抗病虫害、改良品质等方面起到了重要作用。

本文将从几个主要方面探讨转基因技术在农业生产中的意义。

二、提高作物产量1. 抗虫害作物通过转基因技术,科学家们成功地培育出了抗虫害的转基因作物,如抗虫玉米、抗虫棉花等。

这些作物通过在其基因中导入一定的抗虫基因,使其在生长过程中对虫害具有抵抗能力,从而减少化学农药的使用,提高产量。

2. 耐逆作物转基因技术也被用于培育耐逆作物,如耐旱水稻、耐盐棉花等。

这些耐逆作物通过导入耐旱、耐盐等相关基因,使其在恶劣环境中具有更强的适应能力,从而提高产量。

三、改善产品品质1. 抗病作物通过转基因技术,科学家们还成功培育了一些抗病作物,如抗病番茄、抗病桃树等。

这些作物在基因中导入了抗病相关基因,使其对病毒、细菌等病原体具有抵抗能力,从而改善了产品的品质。

2. 营养丰富作物转基因技术还被用于培育营养丰富的作物,如富含维生素A的金黄色玉米、富含蛋白质的转基因大豆等。

这些作物通过导入相关基因,提高了其营养价值,满足人们对于健康食品的需求。

四、减少化学农药使用1. 通过引入抗虫基因、抗病基因等,转基因作物本身具有抗病虫害的能力,减少了对化学农药的依赖,降低了农业生产中的化学农药使用量。

2. 减少化学农药的使用对环境保护具有积极意义,减少了对环境的污染,有利于生态系统的平衡。

五、促进农业可持续发展1. 转基因作物的推广应用,可以提高农作物的抗性、产量和品质,从而促进农业的可持续发展。

2. 转基因作物在一定程度上可以缓解人口增长对粮食需求的压力,保障粮食安全。

3. 转基因技术的应用可以帮助农民降低生产成本,提高农业生产效率,从而增加农民的收入。

六、风险与挑战1. 转基因作物存在着一定的风险,可能对生态环境产生影响,需要加强风险评估和管理。

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·生物技术在农业上的应用论文·题目:浅谈转基因技术在农作物抗虫研究上的应用论文提纲一、国内外的研究进展1.1国外的研究情况1.2我国的研究现状二、转基因技术在农作物抗虫研究上的应用2.1.苏云金杆菌毒蛋白基因2.1.1概述2.1.2机理及应用2.2植物凝集素基因2.2.1概述2.2.2机理及应用2.3蛋白酶抑制剂基因2.3.1概述2.3.2机理及应用三、结论与展望3.1结论3.2展望浅谈转基因技术在农作物抗虫研究上的应用【摘要】随着转基因植物商品化进程的不断加深,转基因植物的发展前景也越来越来起人们的关注,本文笔者于植物抗虫基因工程在国内外的进展情况的基础上,就转基因技术在农作物抗虫研究上的应用进行探讨研究。

【关键词】转基因技术抗虫机理基因虫害严重影响农业生产,影响作物的产量和品质,制约农业经济的稳定发展。

长期以来人们普遍采用化学杀虫剂来控制害虫,但随着时间的推移尤其是化学农药的大量、不合理的使用,带来了如农药残留、害虫产生抗药性、杀灭天敌等自然生态平衡被破坏、环境污染的严重问题。

利用植物抗虫基冈工程培育的抗虫作物,可以避免害虫危害,还具有成本低、保护全、特异性强等优点,从而倍受关注,成为当前农业生物工程研究的一个热点。

植物抗虫基因工程是植物基因工程中最为重要的研究内容之一。

自从l987年比利时植物遗传所的Vaeck等AYI首先报道了外源抗虫基阁转入炯草,随后Barton等和美国孟山都公司的Fishhoff等人也都报道了他们获得抗虫转基因烟草和番茄植株的研究,由此开创了植物抗虫育种的新领域。

目前已有多种植物抗虫基因在烟草、水稻、玉米、棉花、马铃薯等多种作物上获得了转基因抗虫植株,有的已申请到田间释放和商品化生产。

本文笔者于植物抗虫基因工程在国内外的进展情况的基础上,就转基因技术在农作物抗虫研究上的应用进行探讨研究。

一、国内外的研究进展1.1国外的研究情况1987年比利时科学家首次成功地将Bt毒蛋白基因导人烟草以来,转基因抗虫植物的研究日新月异、硕果累累。

迄今为止,得到的抗虫转基因植物种类已达25种以上,有的已进入商品化生产[1]。

根据它们的来源,已克隆得到的抗虫基因可分为三类:第一类是从细菌中分离出来的抗虫基因,主要是苏云金杆菌杀虫结晶蛋白(Bt)基因;第二类是从植物组织中分离出的抗虫基因,主要为蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、外源凝集素基因(Lec)等,应用最广泛的是豇豆胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI);第三类是从动物体内分离的毒素基因,主要有蝎毒素基因和蜘蛛毒素基因等[2]。

1.2我国的研究现状在报道了首例有关转Bt基因烟草和番茄的研究后,Bt基因被相继转入到棉花、水稻、玉米、苹果和核桃等作物中,目前已经有6O多种Bt基因被报道。

美国用农杆菌介导法将Bt基因导入壳籽棉,育成世界上首例抗虫棉,棉铃虫为害率下降5O。

1996年美国Bt基因抗虫棉种植面积72万hm,约占总植棉面积14%[3]。

我国是继美国后育成抗虫转基因棉的第二个国家,育成中国第一代单价抗虫棉的抗虫性在9O 以上,减少用药6O~ 8O%,增产3O%~4O [4]。

1992年底中国农科院生物技术研究中心的郭三堆等[5] 人在国内首先人工合成了Bt基因之后,又对豇豆胰蛋白酶抑制剂(Cp—TI)基因进行了修饰,构建了同时带有这两种基因的双价杀虫基因高效植物表达载体,再通过花粉管通道转化技术导入我国不同棉花生产区的主栽品种,已获得了数十个双价转基因抗虫棉株系。

双价抗虫转基因棉花研制成功并大面积进入田间试验,目前在国外尚未见报道,标志着我国在抗虫棉的研究方面已达到了国际先进水平。

二、转基因技术在农作物抗虫研究上的应用2.1.苏云金杆菌毒蛋白基因2.1.1概述苏云金芽孢杆菌(研)晶体蛋白基因,克隆于苏云金芽孢杆菌。

苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)是一种革兰氏阳性菌,分类上属原核生物,细菌纲,芽孢杆菌科,芽孢杆菌属,广泛存在于土壤、尘埃、水域、沙漠、植被、昆虫尸体中。

Bt杀虫晶体蛋白是苏云金芽孢杆菌在芽孢形成过程中产生的。

德国科学家Berliner最早从患病地中海螟中分离到了这种芽孢杆菌,并命名为“ Bacillus thuringiensis n.sp.’’。

苏云金芽孢杆菌可产生对鳞翅目(Lepidopterans)、鞘翅目(Coleopterans)和双翅目(Dipterans)等作物害虫有毒性的伴孢结晶蛋白质(Kozicl M G etal,1993)。

由于Bt杀虫蛋白对不同的昆虫具有很强的专一性和高度选择性,对植物、人畜无害。

据统计已有60多种Bt基因被报道,根据它们的杀虫范围和基因序列的同源性可大致分为六大类,即Cryl、cry2、Cry3、Cry4、Cry5和Cyt,每一类又包含有不同的亚基,前五类称为晶体蛋白基因家族(Crystal Protein Coden Gene),第六类称为细胞外溶解性晶体蛋白基因(Cytolytic ProteinCoden Gene)。

2.1.2机理及应用从基因结构来说,由于苏云金芽孢杆菌晶体蛋白来源于原核生物,在基因结构上同真核生物有着显著的区别,在转入植株后,在基因的表达上存在着不稳定的因素,表现为不表达或表达极弱等,故植株表现为抗性很弱或无抗性。

研究发现在不改变表达蛋白结构的基础上,根据植物偏爱,适当的对编码苏云金芽孢杆菌晶体蛋白基因进行改造后,在植物的表达效率大大的改善。

后来,研究者采用完全改变基因结构的方法(如,G+C的含量有原来的37%提高到49%;18个Polv(A)序列减少到1个;ATTTA序列由13个减为零等)使基因结构完全符合植物的基因结构,结果得到了表达量可观的转化植株[6]。

有趣的是,新近克隆的Crv1 la5基因可不经改造而在植株中高效表达[7],这一发现引起了科研工作者的极大兴趣,具有特殊的意义。

2.2植物凝集素基因2.2.1概述Lectin是一种含有非催化结构域并能可逆结合到特异单糖或寡糖上的植物保守性(糖)蛋白,主要存在于很多植物的种子和营养组织中。

自1988年Stillmark 在蓖麻中发现一种蛋白酶细胞凝集因子以来,人们已经分离了几百种凝集素,并研究了其生化结构和功能,同时还克隆了许多凝集素基因。

目前成功应用于植物抗虫基因工程的凝集素基因有:雪花莲凝集素(GNA)基因,豌豆凝集素(P—Lec)基因,麦胚凝集素(WGA)基因,半夏凝集素(PTA)基因。

有人研究发现稻胚凝集素可以与N一乙酰葡萄胺专化结合,具有同WGA相似的抗虫性。

我国王亦菲(2ooo)以普通水稻为模板,扩增出了凝集素基因。

部分凝集素对哺乳动物也有显著毒害,如WGA、PTA,这样就使得这些凝集素不适于转基因。

而GNA对哺乳动物毒害较小,因此大部分工作就集中在了GNA基因的转化研究上,迄今为止GNA基因已经转入到马铃薯、番茄、烟草、莴苣等9种作物。

研究证明GNA对刺吸式口器的昆虫如蚜虫、褐飞虱等同翅目及线虫有特效,对咀嚼式口器也有中等毒杀作用[8]2.2.2机理及应用凝集素是植物界普遍存在的一类保守性很强的蛋白质,在植物体内有着特殊的生理功能。

从现有的转基冈植物的抗虫性来看,禾本科中典型的植物凝集素麦胚凝集素(WGA),对欧洲玉米螟有良好的抗性,并且KSPowell等人将WGA以0.1%(w/v)饲喂稻褐飞虱(Nilapaveta lugens)超过24h,同对照相比蜜汁滴数显著降低了54%,尽管平均喂WGA的昆虫分泌蜜汁体积小于对照,但差异并不著(cp>O.05);雪莲花凝集素(GNA)对蚜虫、叶蝉、稻褐飞虱等同翅目吸食陛害虫有极强的毒性,另外由于GNA具有高度特异结合甘露糖寡聚体,使其在分析,纯化糖蛋白方面成为有前途的工具,目前已成功应用于纯化鼠,清中免疫球蛋白一M的单克隆抗体;豌豆外源凝集素(pea—Lectin)能抑制豇豆象的生长,并且已分离应用到转基因烟草和马铃薯等作物中,抗虫效果比较明显。

当昆虫进食GNA后,GNA 在昆虫的消化道中与肠道膜上相应的糖蛋白专一性的结合,降低膜的透性,从而影响营养的吸收;GNA还能越过上皮的阻碍,进入昆虫循环系统,造成对整个昆虫的毒性;同时GNA还可以在昆虫消化道内诱发病灶,促进消化道细菌繁殖,达到抗虫的目的。

GNA对幼虫的存活率、体重、拒食率、化蛹、羽化率及生殖都有很大的影响[9] 。

2.3蛋白酶抑制剂基因2.3.1概述蛋白酶抑制剂(Proteinase Inhibitor,PI)是自然界最丰富的蛋白种类之一,存在于所有的生命体中,与前述苏云金杆菌相比,更具有抗虫谱广、对人畜无剐作用及昆虫不易产生耐受性等优点(Gatehouse,1988),对维持生物体的正常代谢和预防外来蛋白水解酶对机体的破坏起着重要作用。

其一般为60一l20个氨基酸组成的多肽,分子量约为8—25kD。

20世纪70年代,人们在研究植物蛋白酶抑制剂时发现当马铃薯、两红柿等作物在受到昆虫噬食或机械损伤f1寸,局部蛋白酶抑制剂含量骤增,从而推测可能是植物抵抗害虫的一种天然防御系统。

在植物界,现已发现了包括丝氨酸蛋白酶抑制剂、巯基蛋白酶抑制剂、金属蛋白酶抑制剂和天冬氨酸蛋白酶抑制剂等近l0个蛋白酶抑制剂家族。

其中丝氨酸蛋白酶抑制剂在植物抗虫基因工程中有更大的应用价值,因为多数昆虫所利用的蛋白消化酶正是丝氨酸类蛋白消化酶,尤其是类胰蛋白酶,而丝氨酸蛋白酶抑制剂又可分为Bowman—Birk、Kunitz、PI—I和PI—II家族等不同的类型11410其中又以Bowman—Birk家族的豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpT I)研究得较为深人且应用广泛。

2.3.2机理及应用1987年英国的Hilder等把编码CpT I的eDNA导人烟草获得转CpT I基冈的抗虫植株。

研究表明,该转基因烟草能抗烟草夜蛾、玉米穗蛾、棉铃虫和粘虫等,且发现其CpT I的表达量与抗虫性里正相关。

此后,世界上的一些实验室和公司相继把cpT l基冈转入水稻、油菜、白薯、苹果和杨树等具有重要经济价值的植物中。

墨西哥大学、美国的Mon santo公司也把该基因转入棉花用于防治棉铃虫、棉象鼻虫和螟蛉虫。

中国农科院生物技术中心也正在将人工合成的毒素基因与改造的CpT I基因经重组构成双价抗虫基因导人棉花等作物。

此外,将马铃薯蛋白酶抑制剂基因导人烟草和水稻,还获得了表达水稻巯基蛋白酶抑制剂基因的转基因烟草工程植株。

植物生长发育过程中PI的合成具有阶段特异性(stage-specific),即P1只在某一阶段合成,随后将被降解[10] 。

其机理尚待进一步研究。

植物对PI具有损伤诱导表达机制[11] ,许多植物受到昆虫侵害后局部组织或整个植株的PI含量会急剧增加,从而抑制昆虫的摄食。

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