水稻转基因育种研究进展 7
水稻转基因育种研究进展
王彩芬,安永平,韩国敏,张文银,马 静
(宁夏农林科学院农作物研究所,宁夏永宁 750105)
摘要:对水稻转基因技术在抗虫、抗病、抗逆及改良米质等方面的进展进行了综述。
关键词:水稻; 转基因育种; 进展
中图分类号:S511.035.3 文献标识码:A 文章编号:1002-204X(2005)06-0055-03
20世纪下半叶以来,由于分子生物学研究的巨大成就,使生物学成为自然科学的带头学科,它的理论和方法已渗透到生命科学的许多领域,为生命科学的研究带来新的思维方式和研究手段。基因工程技术在植物遗传育种上应用很广泛,并取得了显著成就。
水稻是最重要的粮食作物之一,世界上约有一半以上的人口以稻米为主食。据专家预测,到2025年在现有稻谷产量的基础上再增加60%才能满足需要(K hush,1995)。随着人口的增长和耕地面积的减少,世界尤其是我国将面临粮食问题的严峻挑战,培育优良品种是提高稻谷产量的主要途径。传统的育种技术已为培育水稻新品种做出了巨大贡献,并将在今后继续发挥主导作用,但由于品种资源的贫乏,单靠传统育种已很难有大的突破。基因工程技术为水稻分子标记辅助育种、水稻转基因育种提供了一条新途径。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的抗病、抗虫、抗除草剂、抗旱、耐盐、改善品质、提高产量等基因转入水稻,从而实现水稻种质创新和为生产提供优良品种。自1988年以来,国内外已得到了许多水稻转基因植株,涉及到抗虫、抗病、抗除草剂、抗旱、耐盐、改良品质等重要农艺性状,有些已进入田间试验和应用阶段。
1 水稻转基因育种进展
植物转基因育种是利用遗传工程的手段,有目的地将外源基因或DNA构建导入植物基因组,通过外源基因的直接表达,或通过对内源基因表达的调控,甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达,使植物获得新的性状的一种品种改良技术。在植物分子生物学研究的众多材料中,水稻不仅是世界重要粮食作物,而且由于其基因组较小、重复序列较少的优点而成为一种重要的分子遗传学研究的单子叶模式植物,基因组测序已完成。自1988年首次获得转基因水稻以来,水稻转基因技术已获得突飞猛进的发展,目前已成功获得籼稻、粳稻、爪哇稻的转基因植物。随着基因枪转化技术的建立和根癌农杆菌介导转化法的成功,水稻基因转化技术日益完善。而且转移目标基因已从报告基因或筛选标记基因进入改良水稻抗性和适应性,以及改善品质,提高产量等重要基因的利用。
1.1 抗虫转基因水稻育种
水稻是虫害最多的大田作物,稻螟虫和稻飞虱危害最为严重,水稻中抗虫资源贫乏,转基因技术为抗虫品种的培育提供了一条新途径。自从1989年实现苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)抗虫基因转化水稻并得到再生植株以来,转抗虫基因水稻的研究取得了很大进展。转抗虫基因水稻包括转Bt基因、转蛋白酶抑制基因和转凝集素基因。在转Bt基因的研究方面,中国农科院生物技术中心杨虹等(1989)将Bt基因导入水稻品种台北309、中花8号的原生质体并获得再生植株;Fujim oto等(1993)通过电激法将cry LAb 基因导入水稻,首次报道了转Bt基因水稻对二化螟和稻纵卷叶螟的抗性。项友斌等(1999)利用农杆菌介导实现了苏云金杆菌抗虫基因cryI A(b)和cryI A(c)在水稻中的转化;黄健秋等(2000)利用农杆菌介导获得转(Bt)基因秀水11和春江11植株;薛庆中等(2002)利用农杆菌介导获得转双价抗虫基因(cryI Ac和豇豆胰蛋白酶抑制基因C pTI)浙大19植株;朱常香等(2002)获得Bt和X a21共转化水稻(C48)植株。近几年转Bt基因研究越来越多,进展很快,在籼稻、香稻、爪哇稻、杂交稻、深水稻中获得成功,选育出克螟稻1号、2号、3号(舒庆尧等,1998)。转Bt基因水稻在我国已进入环境释放阶段,有望培育出应用于生产的抗虫品种。
在转蛋白酶抑制剂基因水稻研究方面,通过电激介导原生质体转化,Xu等(1996)把豇豆胰蛋白酶抑制剂基因C pT i转入粳稻品种台北309,转基因植株对大螟和二化螟2种水稻虫害都具有抗性;通过基因枪介导马铃薯蛋白酶抑制剂基因PinⅡ转化水稻,Duan等(1996)获得了Nipponbare、台南67和Pi4等3个粳稻品种的抗大化螟转基因株系;Lee等(1999)利用PEG介导法将大豆K units胰蛋白酶抑制剂(SK TI)的cDNA转入粳稻Nagdongbyeo的原生质体,再生转基因植株的后代抗褐飞虱。曾黎琼等(2004)利用农杆菌介导将马铃薯蛋白酶抑制剂基因(PinⅡ)导入玉优1号、HT-7中;孔维文等(2004)利用农杆菌介导将PT A和马铃薯高赖氨酸蛋白基因(S B401)同时转入超级杂交稻亲本材料1826中。在转凝集素基因水稻研究中,主要是转雪莲花凝集素(G NA)基因,采用基因枪法,英国John Innes Centre(Maqbool等,1999;Rao等,1998;Sudhakar等,1998)把G NA基因导入AS D16、M5、M7、M12、FX92D、Basmati370等籼稻品种中,得到200多株转基因植株,G NA在水稻中呈高水平的组成性表达(用Ubi启动子)或韧皮部专一性表达(用Rssl启动子),转基因植株抗褐飞虱。在我国,傅向东等(1997)用G NA基因枪转化水稻IR72、IR76、珍汕97和秀水11等品种,部分转基因植株子代对褐飞虱有一定抗性;T ang(唐克轩等,1999)通过基因枪介导实现了G NA 基因和X a21基因的共转化,得到了转基因植株。唐克轩等(2003)利用农杆菌介导将半夏凝集素基因(pta)导入粳稻鄂宛105、中花12和籼稻E优532中,获得7个转基因纯系。
1.2 抗病转基因水稻育种
抗病转基因水稻包括转抗病毒基因、抗真菌病害基因和抗细菌病害基因。抗病毒转基因已开展了8种病毒的转基因研究,包括水稻通枯罗病毒(rice tungro disease)、水稻齿叶矮缩病毒(rice ragged
收稿日期:2005-07-21
作者简介:王彩芬(1968-),女,副研究员,从事水稻花培育种研究。T el:0951-*******E-mail:caifen-68@https://www.wendangku.net/doc/5f17463567.html,
stunt dwar f virus,RRS V)、水稻条纹叶枯病毒和其它病毒,如水稻黄矮病毒(RY S V)、水稻矮缩病毒(RDV)等,取得了一定进展。
在真菌病害中,危害最严重的是稻瘟病和纹枯病。几丁质酶是研究最广泛的一种病程相关蛋白(pathogensis-related,PR),Nishizawa 等(1991)从水稻中克隆了3个几丁质酶基因,并通过农杆菌介导将它们转入2个粳稻品种(Nishizawa等1999),转基因植株对2个稻瘟病生理小种具有显著抗性。在我国,田文忠等(1998)采用基因枪法将葡萄的芪合成酶基因转入6个水稻材料,获得了54株转基因植株,不但抗稻瘟病,而且抗白叶枯病;明小天等(2000)采用农杆菌介导法,将单链核糖体灭活蛋白(ribos ome-inactivating protein,RIP)基因—天花粉蛋白基因转移到粳稻品种中花8号中,转基因植株对稻瘟病有明显的延迟发病抗性。孙敬三等(2003)将具有广谱抗性作用的葡萄糖氧化酶(G O)基因,利用pC AG1301/LBA4404转化粳稻日本晴,获得抗稻瘟病植株;毛碧增等(2003)将几丁质酶基因(RCH10)和苜蓿β-1,3-葡聚糖酶基因(AG LU)串联构建于表达质粒pZ100,经农杆菌转化粳稻台北309获得对纹枯病具有较高抗性的T1植株。
白叶枯病是世界水稻生产中广泛发生,危害最严重的细菌性病害。在水稻中,至少已鉴定了19个抗白叶枯病的基因(K inoshita, 1995)。在我国,中国科学院遗传所与中国农业科学院、扬州大学等合作(翟文学等,2000),采用农杆菌介导法将X a21转到了1个杂交稻保持系、2个恢复系和2个常规稻5个材料中,得到了117个独立转化株系,有望培育出能在生产上应用的抗白叶枯病水稻品种。朱常香等(2002)利用农杆菌介导获得Bt和X a21共转化水稻(C48)植株,类似的研究很多。
1.3 抗除草剂转基因水稻育种
在抗除草剂转基因水稻研究中,大多使用的是Bar基因,也有个别报道使用的是als基因,国外在这方面研究较早,Christou等(1991)首先报道了他们利用基因枪法把Bar基因转入6个水稻品种中,且Bar基因能够正常表达。在我国,中国农科院生物技术中心范云六先生实验室用CaM V35S引导的Bar基因,通过电激法介导实现了广亲和系02428的原生质体转化,得到了抗除草剂PPT的转基因植株(Wu等1996);中国水稻研究所通过基因枪法将Bar基因转入水稻品种京引39、中百4号、春江4号、春江03和秀水11的幼胚中,得到了转基因植株,而且Bar基因是可稳定遗传的(朱冰等, 1996;吴名国等,1999);通过基因枪介导法,上海农科院邓晓梅等(1998)也获得了转Bar基因的粳稻抗除草剂植株。该领域有的已进入产业化应用研究之中。孙宗修等(2000)利用农杆菌介导将外源Bar基因转入杂交水稻恢复系R181和秀水04;陈锦清等(2003)利用农杆菌介导将外源Bar基因转入秀水11、秀水072、和ZH9905,转基因植株对BAST A具有高度抗性;王松文,孙宗修等(2004)利用农杆菌介导将细菌阿特拉津氯水解酶基因转入津稻107,转基因植株对除草剂阿特拉津具有抗性。
1.4 抗逆转基因水稻育种
这方面研究主要有转LE A(后期胚胎发生丰富蛋白)基因、甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因、吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因等。中国科学院遗传所用基因枪将山菠菜的BADH cDNA导入中花8号、中花10号和中远1号(郭岩等,1997),获得耐盐转基因植株;中国水稻研究所王慧中等(2000)将1-磷酸甘露醇脱氢酶基因(MT LD)和6-磷酸山梨醇脱氢酶基因(G UT D)同时转入籼稻,获得了双价转基因耐盐植株。Y okoi等(1998)利用农杆菌介导将拟南芥甘油3-磷酸酰基转移酶(G PAT)的cDNA转入粳稻中,转基因植株叶片的不饱和脂肪酸含量比对照高28%,耐冷能力提高,低温(17℃)下净光合速率提高20%。
1.5 转基因改良稻米品质研究
包括改良淀粉、改良种子贮藏蛋白和氨基酸、改变种子维生素组成、增加稻米胚乳铁含量等。稻米中参与淀粉合成的酶有焦磷酸化酶(AG PP)、颗粒凝结型淀粉合成酶(G BSS)、淀粉分支酶(S BE)和淀粉去分支酶(DBE),编码这几种酶的基因或cDNA都已被克隆(徐军望等,2000),苏军等(2004)将淀粉分支酶基因导入一些籼稻品系,转基因材料的淀粉性状得到改善。这方面研究报道较少。
K atstube等(1999)将大豆球蛋白基因转入水稻,转基因种子的蛋白质含量比对照高约20%,普通稻米所缺乏的一些重要氨基酸也得到了补充(M omma等,1999)。Y e等(2000)利用农杆菌介导法将维生素A(β-胡萝卜素)合成途径的3个关键酶(八氢番茄红素合成酶、细菌八氢番茄红素去饱和酶、番茄红素β-环化酶)同时转入水稻中,转基因水稻种子中类胡萝卜素增加,内胚乳呈黄色。
G oto等(1999)通过农杆菌介导法,用水稻种子贮藏蛋白特有启动子G luB-1将大豆铁蛋白基因导入水稻,转基因T1代种子的铁含量为非转基因种子的3倍以上;Lucca等(2002)将菜豆铁结合蛋白基因转入水稻,同时将曲霉菌抗热植酸酶引入水稻胚乳,使富含半光氨酸的内源金属硫蛋白类似蛋白过量表达,结果水稻种子中铁含量提高了2倍;我国徐晓晖,郭泽建等(2003)利用农杆菌介导法将豌豆铁蛋白基因转化到水稻品种秀水11中,结果表明转Fer基因的叶片呈现出不同程度的抗百草枯氧化的能力,并对稻瘟病菌有较好的抗性,转Fer基因的水稻种子和叶片中铁的含量比非转基因种子提高2.2倍。
1.6 转其它基因水稻研究
K u等(1999)利用农杆菌介导把完整的玉米PEPC基因转入水稻,获得PEPC高水平表达植株,转基因植株光合作用能力提高;江苏省农科院遗传所与英国华盛顿州立大学古森本教授合作,将玉米高光效基因导入水稻,使水稻产量提高30%以上(农民日报);付永彩等(1999)将特异衰老基因启动子S AG12与IPT(异戊烯基转移酶)基因融和在一起,采用基因枪法将其导入水稻恢复系HP121和常规品系8706中,嵌合基因能在部分转基因植株中表达,叶片衰老延迟。中国农业科技信息网报道,日本科学家利用转基因技术成功培育出可减少血清胆固醇含量和防止动脉硬化的水稻新品种。另外,日本科学家正在研究培育可防治贫血、高血压、牙周炎、糖尿病、花粉症等疾病的保健水稻新品种。
2 我国水稻转基因育种存在的问题
2.1 可利用的基因较少,大部分研究处于研究探索阶段
虽然国内外转基因植物研究与产业化已取得突破性进展,但由于受到技术发展的限制,目前植物基因产品应用范围还不是很宽阔。可利用的基因较少,大部分研究处于研究探索阶段,可直接利用生产的品种很少,抗逆、品质改良、生长发育、提高产量等基因工程还有待基础研究的新的突破。
2.2 转基因水稻的商业化种植还存在争议
目前,国内外进行商业化利用的转基因作物有抗除草剂大豆,抗虫玉米,抗除草剂玉米,抗除草剂油菜,抗虫棉花,抗除草剂棉花。
2004年2月25日农业部发布了第349号公告,发放了首批进口农业转基因生物安全证书,包括美国孟山都公司申请的转基因抗农达大豆,转基因抗除草剂和抗虫玉米,转基因抗虫棉和抗除草剂
棉花5个转基因生物,但对转基因水稻的商业化种植还存在争议。水稻是主要粮食作物,大米是世界一半以上人口的主食,国际国内对水稻转基因产品的利用采取谨慎的态度,限制了水稻转基因育种的研究与应用。
2.3 转基因植物的安全性问题
转基因育种转入了植物本身不具有的基因,包括目的基因和选择标记基因等,因此,对转基因植物必须进行安全性评价。安全性评价包括转基因食品的安全性,转基因植物对生态环境的安全性,只有通过安全性评审和环境释放才能进入田间利用。另外,由于各个国家存在文化差异,宗教信仰,社会经济、政治问题以及贸易壁垒等问题,拒绝转基因食品,限制了转基因水稻的生产利用。
2.4 转基因育种投资大,进展缓慢
转基因育种需要大量资金和设备投入,在不发达地区此类研究进展缓慢。
3 前景与展望
对转基因食品的安全性进行正确的评估和科学的管理,是生物技术发展的必然趋势,更是人类真正解决生存问题的必需。尽管转基因技术还有不少安全上的疑点,但它对我国农业发展有极重要的意义。我国人口众多,土地资源相对贫乏,粮食生产压力很大。转基因作物能改善食品品质、抗虫、增产、增加作物对真菌的抵抗力、减少农药的使用量,从而带来显著的农业效益、经济效益。转基因作物还有可能改善人民的健康状况。例如,瑞士联邦理工学院正在培育一种富含维生素A的大米,它可以有效防治失明。因此,可以说现代基因技术将会带来新的绿色革命和给人们带来更加丰富、更有前景的转基因食品。
随着水稻基因工程研究的进一步深入,更多的控制不同目标性状基因将被定位并克隆,水稻转基因育种也将取得更大的发展,相信不久将会有转基因品种应用于生产。
宁夏水稻在西北地区具有独特性优势,宁夏大米以其优质可口享誉国内,而且宁夏水稻育种基础好,新品种层出不穷。但由于基础设备、科研经费和技术等方面的限制,宁夏水稻转基因育种研究还是空白,远远落后于发达地区。因此,开展水稻转基因育种对深化水稻育种研究,增强宁夏大米优势地位,具有重要意义。
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的效益临界值,建立课题项目退出机制。在项目实施后,应根据该项目规划定期对项目执行情况进行效益考核。对效益存在偏差的项目,分析其原因,加强管理,促使项目能按预期发展。但是,对因各种原因造成与预期效益相差较大,达到效益临界值的项目,应撤销财政投资,既确保资金安全,又有利于有限的财政资金用于扶持新项目的发展。
4.3.3 建立效益考核机制
对农业基础性研究项目,主要应考虑该项目对国家经济发展和农业生态环境的作用,以考核社会效益、生态环境效益为主,综合考虑经济效益;对农产品加工、农业综合开发、良种繁育、农产品流通体系建设等项目,应主要考核项目的经济效益、社会效益和生态环境效益。
4.3.4 培育项目代理管理公司
政府投资的大型综合性农业科研项目,应运用现代管理理念,充分利用社会专业人才和中介机构,培育专门的项目代理管理公司。有了专门的代理机构,农业科研管理职能部门就可以将主要精力集中到提供行政服务和执行有关法律法规、维护社会公平上来。代管机构就好比政府作为投资人有了一个高水平的私人顾问,提高了投资人在市场中讨价还价的能力,同时也促使了课题项目承担方水平和能力的提高。
4.3.5 建立和完善农业科研课题的事后评价体制
在一个课题结束后,经过一段时期在生产中的运营,应该对课题的立项决策、规划设计、组织实施以及经济效益和社会效益进行事后评价。
4.3.6 创建政府对农业科研课题或项目投资的全过程或周期性集成化管理系统
系统以农业科研项目的决策方、项目实施过程中的管理方为对象,利用计算机、网络等收集、加工、整理、更新和传输项目实施全程中的各类信息,以实现农业科研项目管理的最佳化,为财政管理者提供及时、准确和完整的资金使用信息,以辅助课题、项目的监管和进行跟踪决策。
4.3.7 加快推行农业科研项目课题制管理
课题制是指按照公平竞争、择优支持的原则确立科学研究课题,并以课题为中心,课题组为基本活动单位来进行课题的组织、管理和研究活动的一种科研管理模式。积极推行课题制,有利于以课题负责人为核心的人力资源、以课题经费全成本核算为核心的财力资源和以科研资源共享为核心的物力资源的优化配置。从而达到科研管理体系的进一步完善,提高科技资金的使用效益,促进科技事业发展的目的。要认真按照国家科技部、财政部、国家计委、国家经贸委于2001年12月20日颁发的关于国家科研计划实施课题制管理的规定,加快课题制实施步伐。
4.3.8 进一步完善农业科研项目的招投标工作
项目招标管理者应严格按照《招标投标法》的规定进行招标、投标、评标,实施“阳光工程”,避免暗箱操作,切实发挥好招投标机构和农业科研项目管理机构的职能。
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责任编辑:李晓瑞
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责任编辑:李晓瑞
浅谈我国转基因水稻的研究(一)
浅谈我国转基因水稻的研究(一) 论文关键词]水稻转基因论文摘要]稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。目前，水稻转基因研究在我国已取得显著进展。详细介绍转基因技术，并阐明我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展， 水稻是我国的重要经济作物和粮食作物。水稻分布极其广泛，由于生态环境的复杂性和所处地理环境的影响，水稻在漫长的进化过程中，形成了极其丰富的遗传多样性，染色体组型和数目复杂多样，成为研究稻种起源、演化和分化必不可少的材料。 植物转基因技术是利用遗传工程手段有目的地将外源基因或DNA构建，并导入植物基因组中，通过外源基因的直接表达，或者通过对内源基因表达的调控，甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达，使植物获得新性状的一种品种改良技术。它是基因工程、细胞工程与育种技术的有机结合而产生的一种全新的育种技术体系。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的各种抗性或抗性相关基因转入水稻，进一步拓宽了水稻抗病基因源，为抗病育种提供了一条新途径。 一、国内外的转基因技术 转基因技术自20世纪70年代诞生以来，已经取得迅速的发展。到目前为止，中国已经是全球第4大转基因技术应用国。 转基因生物技术的应用，大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。中国是继美国之后育成转基因抗虫棉的第二个国家。现在河北省与美国孟山都合作育成33B抗虫棉（高抗棉铃虫、抗枯萎病、耐黄萎病）。由中国农科院生物中心、江苏省农科院导入Bt基因，由安徽省种子公司，安徽省东至县棉种场共同选育的抗虫棉“国抗1号”在安徽省已通过审定。国际水稻所将抗虫基因导入水稻，育成抗二化螟、纵卷叶螟的转基因水稻。中国农科院、中国农业大学、中国科学院、河南农科院等许多科研单位和高校将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦育成抗病转基因小麦、转基因烟草、转基因水稻等等。英国爱丁堡大学将水母发光基因导入烟草、芹菜、马铃薯等作物，获得发光作物，驱赶害虫。 至于油菜方面利用转基因工程培育雄性不育系及其恢复系的研究，亦取得了突破性的进展。比利时为了提高菜饼粗蛋白质的含量，将一种草控制的蛋白质基因转移到油菜上来，选出高蛋白质含量的转基因油菜品种。瑞典Svalow-Weibull等公司利用基因工程技术将外源基因导入甘蓝型油菜，培育成抗除草剂油菜新品种；比利时PGS公司采用基因工程手段创造出新的油菜授粉系统；法国应用原生质体融合技术将萝卜不育细胞质的恢复基因引入甘蓝型油菜，充分利用萝卜不育细胞质不育彻底的特性，实现了萝卜不育细胞质的三系配套，对推动全球杂交油菜育种具有革命性的影响。 二、我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展 我国是农业超级国，因此，中国人吃饭问题的关键是水稻问题（高产和抗性问题），而水稻问题的核心便是转基因技术在水稻中的成功应用。 近年来，植物抗病毒基因工程的技术路线已趋向成熟，国内外相继开展了水稻东格鲁病、条纹叶枯病、黄矮病、矮缩病等8种病毒病的转基因育种研究，将各病原病毒的外壳蛋白基因、复制酶基因、编码结构或非结构蛋白基因干扰素CDNA等分别导入水稻，获得了抗不同病毒病的转基因株系或植株。在我国，转基因技术在水稻中的应用已经取得了惊人的成果。（一）转基因技术在提高水稻植株的抗Basra除草剂的成果 王才林等利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系“E32”，获得转基因植株。抗性鉴定表明，转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性；通过对转基因植株后代PCR分析，证实bar基因已整合到受体植株的基因组中，遗传分析表明，bar基因能在有性生殖过程中传递给后代，并在T代开始分离出抗性一致的稳定株系。段俊等利用转基因技术，
转基因作物的研究进展
生物与环境工程学院课程论文 转基因作物的研究进展 学生姓名：魏斌聪 学号：200806016139 专业/班级：生物工程081班 课程名称：生物工程原理 指导教师：陈蔚青教授 浙江树人大学生物与环境工程学院 2011年5月
转基因作物的研究进展 魏斌聪 （浙江树人大学生物与环境工程学院生工081班浙江杭州310015） 摘要：人们将所需要的外源基因(如高产、抗病虫害优质基因) 定向导入作物细胞中, 使其在新的作物中稳定遗传和表现,产生转基因作物新品种, 是大幅度提高作物产量的一项新技术。本文先描述了转基因作物的发展进程，对其基因问题的研究作了讨论，并列出转基因作物目前存在的主要问题并作分析，最后对此项技术作出展望。 关键词：转基因作物；DNA技术；基因导入；安全性 前言 转基因植物（transgenic plant），是指基因工程中运用DNA 技术将外源基因整合于受体植物基因组、改变其遗传组成后产生的植物及其后代。转基因植物的研究主要在于改进植物的品质，改变生长周期等提高其经济价值或实用价值。[ 1 ]其主要范围是在作物方面，如可食用的大豆、玉米等，或者可投入生产的棉花等作物。 从表面上看来，转基因作物同普通植物似乎没有任何区别，它只是多了能使它产生额外特性的基因。从1983年以来，生物学家已经知道怎样将外来基因移植到某种植物的脱氧核糖核酸中去，以便使它具有某种新的特性：抗除莠剂的特性，抗植物病毒的特性，抗某种害虫的特性。[ 2 ]这个基因可以来自于任何一种生命体：细菌、病毒、昆虫等。这样，通过生物工程技术，人们可以给某种作物注入一种靠杂交方式根本无法获得的特性，这是人类9000年作物栽培史上的一场空前革命。[ 3 ] 1 转基因作物的发展进程 转基因作物的研究最早始于20世纪80年代初期。1983年，全球第一例转基因烟草在美国问世。1986年，首批转基因抗虫和抗除草剂棉花进入田间试验。1996年，美国最早开始商业化生产和销售转基因作物(包括大豆、玉米、油菜、
我国水稻育种的现状与展望
２００７年第１期专题论述 中国种业 水稻是我国最主要的粮食作物之一，我国有６０％以上人口以稻米为主食，是世界上最大的稻米生产国和消费国。水稻年播种面积３０００万ｈｍ２，占世界的２０％；产量１．８５亿ｔ，占世界的近１／３；单位面积产量６．３５ｔ／ｈｍ２，比全球平均产量３．８５ｔ／ｈｍ２高６５％［１］。水稻在我国谷物产量中始终保持在总量的４０％左右，占据了近半壁江山。我国的水稻育种在２０世纪经历了矮化育种和杂交水稻三系配套两次革命后，继续保持其优势地位。因此，研究选育水稻优质和超高产品种，对保证我国粮食安全和人民生活水平的提高，都具有重要意义。 １我国水稻育种的回顾 新中国成立以后，我国政府十分重视育种对发展水稻粮食生产的作用，使水稻育种取得了举世瞩目的成就。 １．１地方品种的搜集和应用解放初至２０世纪５０年代中后期，在全国范围内搜集３．４万余份地方品种资源，经整理、鉴定、筛选出１６０余个优良品种推广应用，如早籼的南特号、早籼５０３、陆财号和广场１３等；中籼的万利籼、胜利籼和中农４号等；晚籼的塘埔矮和浙场３号等。中、晚粳的桂花球和黄壳早甘日等；晚粳的１０５０９和老来青等的推广应用，改变了生产上品种多、杂、乱的现象。其中广西的矮仔占成为以后我国水稻矮化育种中的重要资源。 １．２矮化育种１９５６年矮脚南特、１９５７年台中在来１号和１９５９年广场矮的相继育成，标志着我国进入矮化育种阶段，这是我国水稻育种的第一次重大变革。２０世纪６０年代中期和７０年代初期，南方各省区先后基本实现品种矮秆化，当时著名的推广良种有早籼矮脚南特、矮南早１号、广解９号、６０４４、二九青、广场矮４号、先锋１号等。迟熟早籼或中籼有广场矮、珍株矮、广选８号、窄叶青、成都矮８号、泸成１７和泸双１０１１等。与此同时，北方稻区则利用日本粳稻品种农垦５８等育成了一批中矮秆品种，如松辽２号、辽丰５号、京育１号等。 矮秆化品种的成功育成，不仅比原高秆易倒伏的品种增产３０％～５０％，甚至出现了大面积平均单产达 ５００ｋｇ的高产典型，导致了亚洲国家的水稻绿色革命。１．３杂种优势利用和常规稻更新１９６４年袁隆平最先开展水稻杂种优势利用研究工作，１９７３年我国实现籼型三系配套，１９７５年基本建立了强优势杂交稻种子生产体系，成为世界上第一个将杂种优势应用于水稻生产的国家。２０世纪７０年代以来推广了南优、汕优、威优和四优四大系列组合，单产比常规品种稻增加１０％～１５％。与此同时，粳型杂交稻也实现了三系配套，筛选出了中粳组合黎优５７、秀优５７等在生产上大面积推广。在杂交稻育种期间，水稻常规育种也有了进一步的发展，育成了一批高产、抗病等品种，如原丰早、桂朝２号、吉粳６０、京越１号、武农早等；通过籼粳杂交育成了粳稻品种矮粳２３、南粳２５、辽粳５号等。１９６１－１９８４年，我国水稻播种面积年均增长率０．９８％，单产年均增长率４．１１％，总产年均增长率５．１３％；１９８４－２００３年，我国水稻播种面积年均下降０．４６％，单产年均增长率０．５３％，总产年均减产０．７７％，进入徘徊发展阶段［２］。 ２我国水稻育种的现状 ２０世纪８０年代以来，围绕高产、多抗、优质综合育种目标，以及相应采用诱变育种、花培育种、航天育种等手段，常规稻和杂交稻选育又取得了显著进展。但在１９９４－２００３年，大米市场上呈现出优质米畅销、劣质大米滞销的状况，全国不同程度先后进入调整粮食结构、优化品种结构阶段。９０年代以来，水稻单产一直在６ｔ／ｈｍ２左右，杂交水稻产量开始出现了徘徊的局面，新的组合在熟期、米质、抗性等方面虽有改进，但在产量上未能获得新的突破。因此，进一步提高水稻单位面积的产量，已成为国内外所关注的重要课题。 迄今为止我国水稻育种已有两次突破，袁隆平院士认为我国水稻育种正在酝酿着第三次突破，即利用水稻亚种间杂种优势［３］。１９９７年，中国开始超级稻选育研究，从农业部“新世纪曙光计划”进入国家农业科技“跨越计划”，中国超级杂交稻研究则连续两次获得总理大额资助，成为水稻育种界亮点。２００１年，中国科学家成功地完成公布了世界上第一个水稻全基因组芯片的研制及水稻全基因组表达谱绘制，建成了包含７万 我国水稻育种的现状与展望 李初军１刘建萍１贾丽颖２吴放斌１ （１江西省萍乡市农业科学研究所，萍乡３３７００１；２萍乡市湘东区湘东镇中学，３３７０１６） １１
转基因育种研究进展
作物转基因育种研究进展 摘要：近年来，植物基因工程取得了辉煌的成就，而转基因技术由于其巨大的产业价值,特别是在作物品质改良、产量和抗逆性提高等方面的明显优势,一直是国际农业高新技术竞争的焦点和热点。本文主以棉花、玉米、水稻为例就转基因育种技术在作物上的研究进展进行相关的介绍。 关键词：作物，棉花，玉米，水稻，转基因育种，研究进展 植物转基因技术是指利用重组技术、细胞DNA培养技术或种质系统转化技术将目的基因导入植物基因组，并能在后代中稳定遗传，同时赋予植物新的农艺性状，如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。常规育种常常受有性杂交亲和性的制约，而利用转基因技术可以打破物种界限、克服有性杂交障碍，快速有效地创造遗传变异，培育新品种、创造新类型，大大缩短新品种育成的时间。因此，随着现代生物技术的迅速发展，植物转基因技术也蓬勃发展［1］。 1 转基因棉花育种的研究与进展 近年来，随着基因工程技术的不断发展，利用生物技术来创新棉花种质资源和培育新品种是一条非常有效的途径，极大地推动了棉花遗传育种的发展［2］。中棉所是世界上唯一可以同时采用农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法快速获得转基因抗虫棉新材料的技术平台,能将植物嫁接技术成功应用于转基因棉花的快速移栽,成活率超过90%。未来3~5年,中棉所将挖掘、整合与优化抗病、抗除草剂等基因10个,筛选高产因子、高品质纤维等基因或分子标记150个,创造转基因棉花育种新材料100份以上,培育重大新品种(组合)3~5个。 1.1转抗虫基因 1991年成功将外源Bt基因导人棉株中，1992年人工合成了全长1824bp的CrylAb和CrylAc融合的GFMCry1A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晋棉7号、中棉12、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；包含CryIAc和AP基因双价抗虫基因载体，通过农杆菌介导转化冀合321胚性愈伤组织，经6代筛选后培育出抗棉铃虫90%的纯合品系，且农艺性状均优于对照。 1.2转抗黄萎病相关基因 利用花粉管通道法和农杆菌介导转化法将菜豆中的几丁质酶和烟草中的葡聚糖酶基因转入棉花，并从转基因高世代材料中筛选出了高抗黄萎病的品系；将天麻抗真菌蛋白基因用花粉管通道法转化天然彩色棉主栽品种，从高世代系中选育出既抗枯萎病又抗黄萎病的兼抗材料；将葡萄糖氧化酶基因(GO)转入棉花，转基因后代对枯萎病和黄萎病抗性均有显著提高，部分材料抗性达到抗病水平。1.3转抗除草剂基因 1997年由美国孟山都公司推出抗除草剂棉花抗性品种，他们从土壤农杆菌变种CP4中分离到编码抗草甘膦酶的基因，并通过农杆菌介导法转化珂字棉312，把该基因导入棉花植株，从而使其对草甘膦产生抗性。采用中棉35下胚轴为材料，将草甘膦突变基因aroAM12导入到棉花中，获得65棵再生植株，通过Southern及Western试验验证了该基因的导入和表达状况，结果表明，转化株对草甘膦具有很高的抗性；将抗草甘膦基因aroAM12和抗虫基因Btslm一起整合到一个载体中，并以抗草甘膦基因作为选择标记，通过转化棉花品种石远321后获得了抗草甘膦和抗棉铃虫的再生株。
水稻育种相关专业词汇与术语 整理版
水稻词汇与术语 The need for a general glossary of the terminology used in rice production and rice research has been evident in the production of earlier documents, such as the Dictionary of Commonly Used Terms in Crop Improvement With particular reference to Rice, by A.O. Abifarin of IITA, Nigeria, in 1984, and the Rice Production Glossary published by IRRI in 1990. The present Glossary, loaded in September 1996, includes most of the terms used in these books and many more. Major additions came from glossaries annexed to proceedings of rice conferences and workshops published in the past by IRRI and partners. It was first compiled by Janice Puckridge. Gene Hettel coordinated the review by IRRI scientists who made various additions and corrections. Jay Maclean did the final sorting and collation and prepared the Glossary for the Web page. Thanks to all those who contributed to the Glossary. It is a tedious rather than a glamorous task, but the efforts by the various scientists and editors should be much appreciated by all who use this Glossary. The definitions given herein pertain only to the agricultural usage of the terms, many of which have other or broader meanings not described. However, given this restriction, it would nevertheless be presumptuous to suggest that the Glossary is fully accurate or complete. We welcome and look forward to additions and corrections for future editions, which will make the Glossary even more helpful.
国内外水稻育种研究现状
水稻育种研究现状 摘要：进入九十年代，世界育种事业突飞猛进，伴随着经济全球化的旋律跨入了新世纪，走进了历史发展的新阶段，世界种业发展的历程，已经向人们再次地揭示了种子是生命之源，是人类生存的物质基础，是世界第三次农业革命成功的内在动力，种子不仅解决了人类所需求的食物问题，而且有力地推动了社会进步与科技发展。 关键词：育种；种子；科技 面对日益严峻的世界粮食安全问题，继20世纪80年代日本、国际水稻研究所实施水稻超高产育种即超级稻育种计划以后，1996年中国也正式启动了水稻超高产育种项目[1]。我国水稻超高产育种起步稍晚，但无论是应用基础研究还是育种实践都取得重要进展，处于国际领先水平[2]。本研究简要介绍国内外水稻研究现状及其水稻育种的发展趋势。 一、国外水稻研究现状 进入新世纪，由于跨国垄断资本的输出和生物工程技术应用与市场经济的飞速发展，育种业全球化的步伐不断加快，发达国家育种业面临全球化、产业化、高技术化。转基因技术(基因工程)在育种上的应用目前世界上基本由美国主宰，特别是转基因玉米和大豆育种最引人注目，美国在玉米育种上，已经打破了传统的育种方法，基本上实现了高品质、特用专用、高产量、多用途的转基因育种，实现了目标育种和定向育种。国外水稻超新育种，日本的“7、5、3”计划，即超高产育种计划。1981年日本开始历时15年的大型合作研究项目——超高产水稻开发及栽培技术的确立简称“超高产计划”，其主攻方向是培育、选育产量潜力高的品种为主，辅之相应的栽培技术，以及选育抗寒、抗倒伏早熟高产的品种。【3】虽育出的品种产量高，但品质较差，品种的商品价值较低，日本终止了高产育种计划，重新回到了实用性品种的选育上。国际水稻研究“(IRRI)的新株型育种”计划。进入20世纪80年代后期，国际水稻所的育种、生理、栽培等学科的科学家合作研究联合攻关，根据水稻形态、生理、物质生产等与产量的关系的研究结果，提出了培育“超级稻”后又称新株型的超高产育种计划，经过努力主攻目标是这种新株型分蘖少(一般一株4—6个)，适宜直播可以移栽，具备发达的根系，能更有效地从土壤中吸收养分，株高90-100cm，生育期100—130天，茎
转基因作物安全评价研究进展
转基因作物安全评价研究进展 转基因技术是现代生物技术的核心。推进转基因技 术研究与应用，是着眼于未来国际竞争和产业分工的重大发展战略，是解决粮食短缺、人口问题、确保国家粮食安全的必然要求和重要途径。温家宝总理2010年政府工作报告中 明确指出要重点抓好“以良种培育为重点，加快农业科技创新和推广，实施好转基因生物新品种培育科技重大专项”工作。“农业转基因生物新品种培育科技重大专项”的实施，标志着转基因技术已成为我国抢占科技制高点和增强农业国际竞争力的战略重点。转基因技术自诞生以来，生物安全问题相伴而生。在转基因作物的研究和产业化过程中，转基因作物的安全性成为亟待解决的关键问题。 1 国内外转基因作物安全评价原则 全球各国都加强了对转基因作物安全性评价的研究工作，主要国际组织和研究机构都制定了相关“基于实质等同性”的安全评价原则和标准，在遵循这一原则的基础上对转基因作物进行安全性评价…。 2转基因作物安全评价体外实验研究现状 目前，转基因作物食用安全性评价主要方法是实验研究法。实验研究法有体外实验和体内实验两种研究途径。体外实验是通过各种物理化学方法对转基因作物及其产品进行评价分析。主要有关键成分分析和营养学评价：如蛋白质及氨基酸、脂肪及脂肪酸、碳水
化合物、矿物质、维生素等营养成分分析；抗营养因子和酶抑制剂等抗营养成分和天然毒素分析；因基因修饰生成的新成分和其他可能产生的非预期成分分析等。还有转基因作物主要成分稳定性分析：如 加工贮存过程中转基因作物稳定性的研究；转基因作物在动物体内消化稳定性的研究等。 现有研究表明转基因大豆、豆粕中干物质、粗脂肪、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、灰分、钙和总磷8种普通营养成分与普通大豆含量较接近，无显著差异；转基因大豆中氨基酸、微量元素铁、铜、锰、锌含量与普通大豆相近。转基因大豆中转基因植酸磷、胰蛋白酶抑制因子、脲酶活性和蛋白溶解度等抗营养因子未发生变化，大豆异黄酮和大豆凝集素等在二者之间也具有实质等同性[10]。研究者 还认为尽管转基因大豆中转基因豆粕C14:1脂肪酸、C22:0 脂肪酸、共轭亚油酸含量存在差异，但二者差异没有实际意义，饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸含量及各种脂肪酸含量与传统常规大豆间无显著差异。转基因大豆与常规大豆具有实质等同性。部分研究也表明转基因玉米、转基因大米与普通作物具有实质等同性。 3转基因作物安全评价体内实验研究现状 体内实验主要是通过先饲喂动物转基因产品，然后通过研究实验动物身体各方面机能参数（日常活动、体液指标、器官发育、病理检查等）来评价转基因作物的安全性。一些研究表明转基因作物对动物的影响与传统非转基因作物相同。如有研究证实：转基因大豆
水稻转基因步骤
在植物转基因过程中，为了有效地识别和筛选转化子，常将目的基因和标记基因构建在同一表达载体中。这种载体结构导致转基因植物中目的基因和标记基因始终共存，而标记基因（尤其是抗生素抗性基因）的存在可能给转基因植物的生物安全带来隐患。目前已研发了多种方法剔除转基因植物中的标记基因，其中最常见的是共转化法(Komari 1996，McCormac 等2001)。共转化系统是采用2个质粒或1个含有两套T—DNA表达盒的表达载体共同转化植物，其中一套表达盒含有抗性选择标记基因，另一套表达盒含有目的基因，它们转化植物时可能整合到植物基因组的不同位置。转基因植株在减数分裂过程中，标记基因和目的基因发生分离，从而可在转基因后代中筛选到只含目的基因而不含选择标记基因的个体。共转化从根本上排除了转基因植物中的选择标记，是保证人畜和环境安全的重要措施，因此受到了广泛的重视。Zhou 等（2003）认为，用分别含一个T-DNA区的两个载体共转化的效率低于双T-DNA区表达载体的共转化效率。目前关于利用双T-DNA区表达载体，获得无选择标记转基因阳性株系的研究已有不少报道（唐俐等2006，张秀春等2006，于恒秀等2005）。花药培养与遗传转化技术相结合，可以快速获得纯合转基因植株（斯华敏等，1999，付亚萍等，2001），但是应用花药培养快速获得只含目的基因而无选择标记的转基因研究尚未见报告。 水稻是最主要的粮食作物，转基因水稻的安全显得尤为重要。本实验室通过农杆菌介导的水稻转化体系，将包含人乳铁蛋白(hLF)、高赖氨酸(SB401)、高甲硫氨酸(RZ10)基因的表达载体p13HSR成功转化脆茎稻，由于该表达载体采用双T-DNA结构，将检测出含选择标记潮霉素磷酸转移酶基因（hpt）和目的基因的转基因阳性T0植株按单株直接进行花药培养。在189株二倍体花培植株中检出23株有目的基因没有选择标记hpt的转基因纯合植株，得率为9.87％。RT-PCR检测结果显示外源基因已整合到转基因水稻基因组中并转录。本文首次发现插入的外源基因间存在交换事件，从而改变了花培群体中无选择标记而目的基因阳性的转基因纯系的获得率。同时还对农杆菌介导的同一载体上多个基因转化水稻后，会出现个别基因丢失的情况进行了讨论。 基因转化方法参照Hiei等(1994)的方法并加以修改。取开花后12-15 d左右的稻穗脱粒，表面灭菌后接种在NB培养基上，26℃暗培养诱导愈伤组织。约5-7d后取愈伤组织在相同条件下继代培养，用于共培养。农杆菌于含50mg/L卡那霉素(Kam)的YM平板上划线,28℃黑暗培养3d，用金属匙收集农杆菌菌体,将其悬浮于共培养CM液体培养基中,调整菌体浓度至OD600为0.3-0.5，加入AS（终浓度为100mΜ）,即为共培养转化水稻用的农杆菌悬浮液。将继代培养4d后的愈伤组织浸于此菌液中，20min后取出并用无菌滤纸吸去多余菌液，随即转入铺有无菌滤纸的固体培养基上，于26℃下暗培养2~3d。共培养后的愈伤组织在含有50mg/l潮霉素的筛选培养基上，26℃暗培养14d，再转到新鲜配制的筛选培养基上继续筛选14d。然后选择生长旺盛的抗性愈伤组织转移到含有50mg/l潮霉素的分化培养基上，暗培养3天后转至15h/d 光照条件下培养,再生的小苗在1/2MS上生根壮苗两周左右。选择高约10cm、根系发达的小
水稻转基因育种研究进展 7
水稻转基因育种研究进展 王彩芬,安永平,韩国敏,张文银,马 静 (宁夏农林科学院农作物研究所,宁夏永宁 750105) 摘要:对水稻转基因技术在抗虫、抗病、抗逆及改良米质等方面的进展进行了综述。 关键词:水稻; 转基因育种; 进展 中图分类号:S511.035.3 文献标识码:A 文章编号:1002-204X(2005)06-0055-03 20世纪下半叶以来,由于分子生物学研究的巨大成就,使生物学成为自然科学的带头学科,它的理论和方法已渗透到生命科学的许多领域,为生命科学的研究带来新的思维方式和研究手段。基因工程技术在植物遗传育种上应用很广泛,并取得了显著成就。 水稻是最重要的粮食作物之一,世界上约有一半以上的人口以稻米为主食。据专家预测,到2025年在现有稻谷产量的基础上再增加60%才能满足需要(K hush,1995)。随着人口的增长和耕地面积的减少,世界尤其是我国将面临粮食问题的严峻挑战,培育优良品种是提高稻谷产量的主要途径。传统的育种技术已为培育水稻新品种做出了巨大贡献,并将在今后继续发挥主导作用,但由于品种资源的贫乏,单靠传统育种已很难有大的突破。基因工程技术为水稻分子标记辅助育种、水稻转基因育种提供了一条新途径。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的抗病、抗虫、抗除草剂、抗旱、耐盐、改善品质、提高产量等基因转入水稻,从而实现水稻种质创新和为生产提供优良品种。自1988年以来,国内外已得到了许多水稻转基因植株,涉及到抗虫、抗病、抗除草剂、抗旱、耐盐、改良品质等重要农艺性状,有些已进入田间试验和应用阶段。 1 水稻转基因育种进展 植物转基因育种是利用遗传工程的手段,有目的地将外源基因或DNA构建导入植物基因组,通过外源基因的直接表达,或通过对内源基因表达的调控,甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达,使植物获得新的性状的一种品种改良技术。在植物分子生物学研究的众多材料中,水稻不仅是世界重要粮食作物,而且由于其基因组较小、重复序列较少的优点而成为一种重要的分子遗传学研究的单子叶模式植物,基因组测序已完成。自1988年首次获得转基因水稻以来,水稻转基因技术已获得突飞猛进的发展,目前已成功获得籼稻、粳稻、爪哇稻的转基因植物。随着基因枪转化技术的建立和根癌农杆菌介导转化法的成功,水稻基因转化技术日益完善。而且转移目标基因已从报告基因或筛选标记基因进入改良水稻抗性和适应性,以及改善品质,提高产量等重要基因的利用。 1.1 抗虫转基因水稻育种 水稻是虫害最多的大田作物,稻螟虫和稻飞虱危害最为严重,水稻中抗虫资源贫乏,转基因技术为抗虫品种的培育提供了一条新途径。自从1989年实现苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)抗虫基因转化水稻并得到再生植株以来,转抗虫基因水稻的研究取得了很大进展。转抗虫基因水稻包括转Bt基因、转蛋白酶抑制基因和转凝集素基因。在转Bt基因的研究方面,中国农科院生物技术中心杨虹等(1989)将Bt基因导入水稻品种台北309、中花8号的原生质体并获得再生植株;Fujim oto等(1993)通过电激法将cry LAb 基因导入水稻,首次报道了转Bt基因水稻对二化螟和稻纵卷叶螟的抗性。项友斌等(1999)利用农杆菌介导实现了苏云金杆菌抗虫基因cryI A(b)和cryI A(c)在水稻中的转化;黄健秋等(2000)利用农杆菌介导获得转(Bt)基因秀水11和春江11植株;薛庆中等(2002)利用农杆菌介导获得转双价抗虫基因(cryI Ac和豇豆胰蛋白酶抑制基因C pTI)浙大19植株;朱常香等(2002)获得Bt和X a21共转化水稻(C48)植株。近几年转Bt基因研究越来越多,进展很快,在籼稻、香稻、爪哇稻、杂交稻、深水稻中获得成功,选育出克螟稻1号、2号、3号(舒庆尧等,1998)。转Bt基因水稻在我国已进入环境释放阶段,有望培育出应用于生产的抗虫品种。 在转蛋白酶抑制剂基因水稻研究方面,通过电激介导原生质体转化,Xu等(1996)把豇豆胰蛋白酶抑制剂基因C pT i转入粳稻品种台北309,转基因植株对大螟和二化螟2种水稻虫害都具有抗性;通过基因枪介导马铃薯蛋白酶抑制剂基因PinⅡ转化水稻,Duan等(1996)获得了Nipponbare、台南67和Pi4等3个粳稻品种的抗大化螟转基因株系;Lee等(1999)利用PEG介导法将大豆K units胰蛋白酶抑制剂(SK TI)的cDNA转入粳稻Nagdongbyeo的原生质体,再生转基因植株的后代抗褐飞虱。曾黎琼等(2004)利用农杆菌介导将马铃薯蛋白酶抑制剂基因(PinⅡ)导入玉优1号、HT-7中;孔维文等(2004)利用农杆菌介导将PT A和马铃薯高赖氨酸蛋白基因(S B401)同时转入超级杂交稻亲本材料1826中。在转凝集素基因水稻研究中,主要是转雪莲花凝集素(G NA)基因,采用基因枪法,英国John Innes Centre(Maqbool等,1999;Rao等,1998;Sudhakar等,1998)把G NA基因导入AS D16、M5、M7、M12、FX92D、Basmati370等籼稻品种中,得到200多株转基因植株,G NA在水稻中呈高水平的组成性表达(用Ubi启动子)或韧皮部专一性表达(用Rssl启动子),转基因植株抗褐飞虱。在我国,傅向东等(1997)用G NA基因枪转化水稻IR72、IR76、珍汕97和秀水11等品种,部分转基因植株子代对褐飞虱有一定抗性;T ang(唐克轩等,1999)通过基因枪介导实现了G NA 基因和X a21基因的共转化,得到了转基因植株。唐克轩等(2003)利用农杆菌介导将半夏凝集素基因(pta)导入粳稻鄂宛105、中花12和籼稻E优532中,获得7个转基因纯系。 1.2 抗病转基因水稻育种 抗病转基因水稻包括转抗病毒基因、抗真菌病害基因和抗细菌病害基因。抗病毒转基因已开展了8种病毒的转基因研究,包括水稻通枯罗病毒(rice tungro disease)、水稻齿叶矮缩病毒(rice ragged 收稿日期:2005-07-21 作者简介:王彩芬(1968-),女,副研究员,从事水稻花培育种研究。T el:0951-*******E-mail:caifen-68@https://www.wendangku.net/doc/5f17463567.html,
超级杂交水稻育种研究的进展
专论与综述 袁隆平 （国家杂交水稻工程技术研究中心，湖南长沙４１０１２５） 收稿日期：２００７－１１－２２ 超级杂交水稻育种研究的进展 摘 要：本文回顾了我国超级杂交水稻育种研究取得的成绩和进展，总结提出了形态改良、提高杂种优势水平、 借助分子技术等提高水稻产量的技术路线，并对超级稻的发展应用前景进行了展望。 关键词：超级稻；研究进展；技术路线；应用前景 （ｋｇ／６６７ｍ２） 杂交水稻 阶段 １９９６年水平第一阶段１９９６～２０００第二阶段２００１～２００５ 早季 ５００６５０７５０ 晚季 ５００６５０７５０ 单季 ５５０７００８００ 增长率 （％） ０＞２０＞４０ 表１中国超级杂交水稻产量指标 注：连续两年在两个示范点，每点面积６．６７ｈｍ２（１００亩）的平均单 产。 １前言 目前中国人口有１３亿，人均可耕地仅９３４ｍ２ ，预计２０３０年人口将增至１６亿，人均可耕地会减少到 ６６７ｍ２左右，面对人口增长压力和耕地减少的严峻形势，为在２１世纪让所有中国人吃饱吃好，中国农业部 １９９６年立项了超级水稻育种计划，其中超级杂交稻的产量指标见表１。 ２超级稻育种研究取得的成绩与进展 通过形态改良及利用籼粳亚种间杂种优势，至 ２０００年，已育成几个超级杂交稻先锋组合，并达到了第一阶段单季水稻产量指标。其中，以两优培九（Ｐ６４Ｓ／ ９３１１）表现最好，２０００年有２０多个示范点，每点６．６７ ｈｍ２（１００亩）或６６．６７ｈｍ２ （１０００亩），其平均产量超过 ７００ｋｇ／６６７ｍ２。该组合近几年的推广面积在１２０～２００万ｈｍ２左右，平均每６６７ｍ２产量达５５０ｋｇ，而同期全国水稻的平均产量是４２０ｋｇ／６６７ｍ２ ，杂交稻为４７０ｋｇ／ ６６７ｍ２。 １９９９年在云南永胜县的实验田 （７２０ｍ２），苗头组合Ｐ６４Ｓ／Ｅ３２的产量达１１３９ｋｇ／６６７ｍ２，创造了当时的水稻超高产纪录。 从２００１年起开展了第二阶段的超级杂交水稻选育工作，并取得了突破，且提前１年实现了第二阶段超级杂交水稻的产量目标。 根据２００１年的进展，２００２年在多个示范点 （每点１００～１２０亩）安排了一些有希望的新组合示范，其中最好的是Ｐ８８Ｓ／０２９３，２００２年在湖南龙山县平均产量达８２０ｋｇ／６６７ｍ２；２００３年该组合在海南省三亚市、澄迈县和湖南省汝城、隆回、中方、湘潭四县共６个百亩示范片，平均单产超过８００ｋｇ／６６７ｍ２。２００４年在湖南、安徽和贵州有２个组合共１２个点，单产在８００ｋｇ／６６７ｍ２以上，其中湖南的汝城、隆回、中方三县的百亩片是连 续两年达标，即提前１年实现了第二阶段超级杂交稻的产量指标。２００５年，在湖南溆浦县更有一个千亩（１２４０亩）示范片单产超过８００ｋｇ／６６７ｍ２。同时，在选育超级杂交晚稻上也有重大进展，一新育成生长期短的三系杂交稻组合金２３Ａ／Ｑ６１１，作双季晚稻栽培， ２００３年在浏阳市、２００４年在洪江市分别安排一个百亩示范片，其平均产量在６６０ｋｇ／６６７ｍ２左右，比对照Ｖ优６号增产近３０％，达到了双季晚稻第一阶段的产量指标。２００６年该组合在桂阳县的百亩片，平均单产高达７１２ｋｇ／６６７ｍ２。 ３技术路线 育种实践表明，迄今为止，通过育种提高作物产 量，只有两条有效途径：一是形态改良，二是杂种优势利用。单纯的形态改良，潜力有限；杂种优势不与形态改良结合，效果必差。其它育种途径和技术，包括基因工程在内的高技术，最终都必须落实到优良的形态和强大的杂种优势上，否则，就不会对提高产量有贡献。但是，另一方面，育种要进一步向更高层次的发展，又必须依靠生物技术的进步。 ３．１形态改良 优良株型是高产的基础。自从１９６８年ＤｒＤｏｎａｌｄ 提出理想株型概念后，很多水稻育种家特别注意这一 ２００８年第１期 １??
转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白
转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白 由武汉大学生命科学院教授、武汉禾元生物科技有限公司董事长杨代常领衔的研发团队从2006年开始进行植物源替代血浆来源的医药蛋白的 研究与开发，现已取得突破性进展并已跨入规模化生产的阶段，填补了国际上此项技术空白。相关论文于2011年10月31日在线发表于《美国 科学院院报》。该论文在线之际，受到国外Scientist ，Nature news, The Australian, Thomson Reuters, Fox News, Agence France Presse (AFP法新社)等美国、英国、俄罗斯、德国、巴西、印度各专业杂志及媒体的广泛关注和报道。 该研究表明由转基因水稻种子生产的重组人血清白蛋白(OsrHSA)在生理生化性质、物理结构，生物学功能、免疫原性与血浆来源的人血清白 蛋白一致；并建立了大规模生产重组人血清白蛋白的生产工艺，获得了高纯度和高产量重组人血清白蛋白产品。利用大量数据证明了转基因 水稻种子可取代现有基于发酵的表达技术来生产重组蛋白质是经济有效的。正如PNAS 审稿人对该文章的评价：“这篇文章解决了在科学上振 奋人心、在经济上都非常重要的议题－－即用转基因植物生产血浆产品或其他蛋白产品的技术平台，可代替其他基于发酵的表达技术，其重 要性也不言而喻……这篇文章近乎完美地证实了植物生产的医药蛋白和批准临床使用的血浆来源医药蛋白是完全相同的，并提供了翔实数据 证明植物系统规模化容易和成本优势。” 目前，人血清白蛋白(human serum albumin)广泛应用于临床治疗和细胞培养领域。常见的人血清白蛋白大多数从人的血浆中提取，这样的生 产方式不仅受到血浆供应的限制，而且还具有携带病毒传播的高风险性。国际上以重组人血白蛋白替代血源产品的应用已成为趋势，国内市 场需求也逐年扩大，2010年已达150吨。尽管市场广阔，但高纯度重组人血白蛋白的规模化生产技术和质量控制技术却是世界性难题。武汉禾 元历经多年的技术攻关，利用水稻胚乳表达技术平台，研发出国际先进水平的重组人血白蛋白产品生产技术，并成功实现重组人血白蛋白规 模化和产业化，完全摆脱了相关制约，具有纯度更高、无动物组分、安全、高效、绿色环保、廉价、无限量供应等优势。随着植物源重组人 血清白蛋白的发展，我国人血清白蛋白日益紧张的局面必将得到缓解。
水稻品质育种研究进展
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/5f17463567.html, 水稻品质育种研究进展 作者：崔洺霖孙杰 来源：《农家科技》2017年第07期 摘要：水稻是我国的第一大粮食作物，介绍了水稻品质方面的国内外研究进展，简要分 析了水稻产量和品质之间的关系。 关键词：水稻；品质；研究现状 我国是水稻的生产大国和消费大国，我国有三分之一以上的人口都在以稻米为主食。近几年来，国家发展日新月异，人民生活越来越富足，餐桌上的食物也愈发丰富多样，单纯的吃饱已经不再能满足百姓需求，能吃好才是消费者的首选。根据市场变化调整生产变化，于是稻米的品质问题逐渐被重视起来，稻米品质的研究成为目前亟待解决的问题。 一、水稻品质研究现状 近几年来，市场经济迅猛发展，人民生活水平稳步提高。由于物质丰富带来的粮食多样化现象，人均稻米消费水平逐年降低，相对而言稻米品质的要求却越来越高，米质好、口感香的稻米越来越赢得消费者的青睐，需求量持续走高，在市场中销售状况非常好。 在稻米品质的研究方面，我国起步较晚，相对成绩也落后一点。泰国从1945年发现香稻品种开始，水稻品质的研究与提升就作为育种的首要目标。泰国香米是仅次于印度香米的世界上最大宗的出口大米品种之一，因其香糯的口感和独特的露兜树香味享誉世界（彭既明，1999）。除此之外，日本的越光也是著名的优质稻米品种之一，以及日本的一目惚、秋田小町等，都在日本乃至世界市场占据不错的地位。 我国长期以来专注水稻产量的提高，直到20世纪八十年代中期才开始面对水稻品质的问题。1985年我国开始重视优质稻米研究和生产，稻米品质相关研究重点科研项目正式开始策 划并实施。2001年4月1日中国国家优质稻谷新标准出台，在稻米食味品质指标的基础上进一步突出强调了优质米的市场商品性。优质稻育种从此正式走进中国水稻育种的视野中，成为了不可忽视的一项审定指标，也成为了我国水稻育种攻关的热点。 稻米品质性状一般是从四个方面进行研究和评价的，即加工品质、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质。 加工品质好坏主要由糙米率、精米率、和整精米率的高低来决定。加工品质与稻米粒大小、谷壳厚度有关，一般稻粒大谷壳薄的品种相对加工品质也会好一点。聂成荣（2001）等专家表明，加工品质的三个指标随千粒重增加而增加，吕文彦也研究表明，其与有效穗数剑叶长宽比呈正相关，与粒宽、穗长、株高、穂茎粗、剑叶长度呈负相关。对此业内也有不同的意
我国转基因水稻现状及安全管理
我国转基因水稻现状及安全管理 环境与生化工程系食品生物技术 0901班刘文婷随着世界经济和科技的发展，转基因物质经本上已不再是天方夜谭，几乎可以说是家喻户晓了。 自从第一株转基因烟草问世以来，转基因技术日趋成熟，世界各国都应为转基因技术的发展，是国家的工农业的到发展，特别是发展落后国家和发展中国家，转基因技术使国家的经济得到发展，农民生活得到改善。 我国是一个人口众多，粮食短缺的国家，所以转基因技术是我国的粮食产量得到提高，玉米、小麦、水稻……都已涉及到转基因技术，而事实上转基因技术确实为我们带来了预想不到的喜悦，但是同时又带来了不可避免的问题和担忧。 水稻—13亿中国百姓的主食，转基因水稻必不可免的成为人们担忧的对象，虽然农民伯伯自己会种植它，但是他们却不会轻易的去以身试法。全国人大香港特别行政区代表蔡素玉接受《环球财经》记者采访时揭示了跨国公司通过种子盈利的奥秘:种子公司通过加收专利费抬高转基因种子的价格，农民在种植转基因水稻的时候必须多付2 倍～3 倍以上的价格来购买转基因的种子。而且，转基因的种子是不允许下一年再种植的，农民必须再购买新的种子，无疑提高了农民的生产成本，加重了农民的负担。报道同时指出，据绿色和平组织的有关调查，转基因作物并不能降低农药使用量，恰恰相反，孟山都转基因大豆所需的农药总量有增无减。我国的Bt 棉花也发现这样的问
题。美国学者在研究这个问题时发现，由于转基因种子不是每个国家都可以有的，如果弱小国家大量使用，几代下去，种子就必须向国外进口，购买的价格会越来越高，直到这些国家的粮食主权被大的国家控制。在转基因水稻商业种植之前，应该充分考虑到转基因食品的副作用，甚至不妨将转基因食品的副作用放大。而对转基因食品，当前不少人对其安全性表示了担忧。有专家表示，转基因至少存在三方面的不确定性：一是转基因对生命结构改变后的连锁反应不确定；二是转基因导致食物链“潜在风险”不确定；三是转基因污染、扩散及其清除途径不确定。 转基因水稻对中国人和中国社会的冲击是多方面的，但主要表现在人们对其安全性的怀疑。自从转基因作物诞生以来，对其安全性的争论就没有断绝过，而且有愈演愈烈的趋势，中国批准转基因水稻则是火上加油。就目前的研究而言，既没有转基因作物是绝对安全的研究结论，也没有转基因作物是绝对不安全的研究结论。 目前，转基因水稻的不确定性大于确定性。不确定性在专业领域的称谓是“非预期效应”，相当多的人认为这就是潜在的危险。转基因作物的“非预期效应”主要包括几个方面:一是外源DNA(基因)随机插入可能破坏宿主原有的功能基因，产生非预期效应。二是蛋白质表达发生改变或形成新的代谢产物，产生非预期效应。三是可能诱发突变，产生非预期效应。四是转基因产生高水平表达的酶可能引起继发性生化反应，产生非预期效应。五是其他非预期效应。能威胁到人们的健康，而且还会对生态造成极大的破坏。
超级杂交水稻育种研究进展.
超级杂交水稻育种研究进展 （袁隆平） H前，中国人口冇13亿，人均对耕地仅1.4亩，预11-2030年人11将增至16亿，人均町耕地将减少到Im 左右。面对人口增长爪力和耕地减少的严峻形势，为保障粮仅安全，农业部于1996年启动实施了超级水稻育种计划。 技术路线 □ 育种实践表明，通过育种提高作物产量，可川纳出两条仃效途径：一是形态改13,二是杂种优势利用。单纯的形态改良，潜力仃限；杂种优势不与形态改良结合，效果较差。相关育种途径和技术，包括基因工程在内的W技术，彊终将落实到优良的形态和强人的杂种优势匕才会对提高产量冇贡献。但是, 疗种进一步向更高层次发展，也必须依靠卞物技术的进步。
形态改良 优良株型是高产的基础。口从1968年Dr.Donald提出理想株型概念肩，很多水稻育种家特别注总这一重要课题，并设想了多种高产水稻模型。其屮著名的是国际水稻研究所Dr.Khush提出的“新株型"稻，其主耍特征是：①大穗，每穗250粒；②分藥少, 侮株 3~4个有效分簾；③短而壮实的秆。这种模型是否高产，还冇待实践证明。发现超尚产品种仃如下形态特征。 A.高冠层 上-叶叶片应长、直、窄、凹、厚。长而直的叶子不仅叶面枳大而11能两而受光又耳不遮荫，因此能更右效地利用光能；窄叶所占的空间面积小，能增加有效的叶面积指数；凹字形可使叶片坚挺不披；厚叶光合功能强IL不易早哀。总Z,具仃这种形态特征的水稻品种，能冇最大的冇效叶面积指数和光合功能，为超高产提供充足的光合产物即冇机源。
B.矮穗层 成熟期稻穗顶部离地面仅60?70cm, 这种结构由于重心卜?降，可使植株高度抗倒 伏。抗倒是培育超高产水稻必备的特性。 C?中大穗_ □毎穗谷疏约6克，每亩16?17丿总。稻谷产吊「=生物学产htx收获指数。理论I：,英产吐潜力为1000公斤/ 市。现行的矮秆品和，收获指数(HI)L2很高(>0?5), 进一步处场收蕊指数L2札严1仃限，W此，上加应依如提髙生枷％产幕以进氏-提高稻谷产量。 □从形态学观点來看，提高植株高度是提高生物学产啟有效而町行的方法。然而这种方法会引起僧伏。为解决这个问题，不少冇种家正试图使茎秆更?壮，但此举会导致收获指数下降，因此，很难达到超局产。上述山叶片组成的高叶冠层植株模型能同时将高生物学产量、髙收我指数和高度抗倒伏二者较好的统一起来, 从而能实现题W产。