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植物转基因技术研究和应用.doc

花匠小妙招
2024-11-14 22:46

植物转基因技术研究和应用

植物转基因技术的研究和应用　　摘要: 介绍了植物转基因技术的研究方法和发展现状,综述了转基因植物在农业、医疗卫生和环境保护等领域的应用,分析了研究过程中出现的难题,并对植物转基因技术的发展前景做了展望。　　关键词: 转基因技术植物医疗环境保护　　中图分类号: Q91 文献标识码: A文章编号: 1007-3973 (2010) 04-070-02 　　　　将外源或者人工修饰的基因导入植物基因组并稳定表达,可改变生物体性状并遗传下去,这就是植物转基因技术。1983年,人类首次获得转基因植物,1986 年美国和法国的科学家第一次进行了抗除草剂转基因烟草的田间试验。此后,植物转基因的研究与应用在世界各地蓬勃发展,并创造了巨大的经济效益。随着研究的深入,转基因植物的应用被不断拓宽,在农业上取得巨大经济效益的同时,其在医疗、资源、环境污染处理等方面的研究也吸引了越来越多的研究者。　　1 植物转基因　　1.1 植物转基因的原理　　具有外源物种基因的植物叫做转基因植物,一般通过基因工程获得。基因工程是指按照人们的意愿用人工方法在体外对各种不同生物的DNA进行重组,构成遗传物质的新组合,并使其在受体细胞内持续稳定繁殖,从而获得大量新物种的技术。获得转基因植物需要具备3个要素:植物受体、目的基因和转化方法。受体的选择要考虑很多因素,如是否会对人类健康和生态环境有不利影响,是否有演变为杂草的可能,是否有敏感源和是否有毒等等。转基因的目的也应考虑进去,例如,选择合适的受体植物是生产转基因植物口服疫苗的关键,合适的受体植物可以使疫苗兼具表达量高、耐储藏和适宜于口服等优点。又如,为了利用转基因植物处理土壤污染,则尽量选择大型植物,以提高处理污染的效率。目的基因的选择也是根据具体研究的需要,截取需要表达的特性对应的基因。　　另外,完成基因转化还需进行选择和一系列的鉴定工作,有时外源转化基因和植物中同源的内源基因的表达均被抑制即所谓的共抑制现象,有时外源基因在受体原生质中的表达瞬时不稳定,只有经过筛选和鉴定后,才能最终获得转化植物。　　1.2 植物转基因的方法　　植物转基因方法可分为生物学、化学和物理学方法??大类。生物学方法有农杆菌介导转化法、花粉管通道法、病毒介导法等;物理学方法包括基因枪法、显微注射法和电激穿孔法等;化学方法包括聚乙二醇法、脂质体法等。在上述多种方法中,占主导地位的是农杆菌介导法,常用的还有基因枪法。　　农杆菌介导的转基因技术:将目的基因插入到农杆菌中的Ti质粒上,使菌体成为共整合系统或双元整合系统,当农杆菌侵染植物时,菌体中的一段携带目的基因的T-DNA插入到植物基因组内,这段基因在植物细胞内编码了植物生长素和细胞分裂素的合成,同时利用植物细胞环境编码提供自己碳源和氮源的化合物,因此农杆菌和宿主植物形成了互利共生的关系。　　基因枪转基因技术:由康奈尔大学Sanford提出,是将目的基因包裹在直径在微米级的球状金粉或钨粉颗粒上,用火药爆炸或高压气体加速金属微粒将其送到受体植物细胞中,再通过组织培养获得完整植株。　　2 转基因植物的应用　　2.1 转基因植物在农业上的应用　　转基因技术改善作物中品质:作物的优质一直是人们追求的目标,目前利用转基因技术可以改善作物中营养元素的含量、控制植物的成熟期等。目前用于优化作物产品质量的基因主要有控制果实成熟的基因,谷物种子贮藏蛋白基因,控制脂肪合成基因等。如今改变作物中氨基酸蛋白质等物质的含量已经很常见,最近由日本、韩国和丹麦研究人员组成的研究小组成功培育出铁含量3倍于普通稻米的水稻,并证实这种高铁水稻能改善实验鼠的贫血症状。　　转基因增强作物抗虫害:植物病害和虫害往往使农业生产蒙受严重损失,而农药的大量使用不仅污染环境,其残留还影响人类健康,利用植物转基因技术培育抗虫作物受到了大量研究者的重视。例如一种转基因玉米,可以通过释放一种吸引线虫的化学信号从而抵抗破坏性的根虫虫害,因为线虫是甲虫幼虫的天敌。Ted Turlings及其同事把一种来自牛至的(E)-β-石竹烯(EβC,一种能吸引线虫的化学物质)合成基因插入到了玉米中,使玉米有了自我保护能力。　　转基因增强植物抗逆性:植物在自然界生长过程中易受外界环境影响,如旱涝、盐碱、强光、寒冷、高温、低温等作用于植物,会引起植物体内发生一系列的生理代谢反应,表现为代谢和生长的可逆性抑制,严重时甚至引发不可逆伤害导致整个植株死亡。据Wired Science报道,加州大学河滨分校的科学家通过改变一种基因,让作物能够与有毒的铝相容。通过此技术,可能栽培出能在因含铝而被定性为有毒的土壤中生长的农作物。　　2.2 转基因植物在医疗方面的应用　　二十多年来,植物转基因技术的发展