植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良中的應(yīng)用

1、植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良中的應(yīng)用一、控制果實(shí)成熟的轉(zhuǎn)基因植物蔬菜和水果成熟后，其組織呼吸速度和乙烯合成速度普遍加快，并迅速導(dǎo)致果實(shí)皺縮和腐爛。控制蔬菜水果細(xì)胞中乙烯合成的速度，能有效延長(zhǎng)果實(shí)的成熟狀態(tài)及存放期，為長(zhǎng)途運(yùn)輸提供了有利條件，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 植物細(xì)胞中的乙烯由S-腺苷甲硫氨酸經(jīng)氨基環(huán)丙烷羧酸合成酶ACC和乙烯合成酶EFE催化裂解而成?？茖W(xué)家采用反義RNA技術(shù)封閉番茄細(xì)胞中上述兩個(gè)酶編碼基因的表達(dá)，由此構(gòu)建出的重組番茄的乙烯合成量分別僅為野生植物的3%和0.5%，明顯增長(zhǎng)了番茄的保存期。二、抗病蟲(chóng)害的轉(zhuǎn)基因植物昆蟲(chóng)對(duì)農(nóng)作物的危害極大，全世界每年因此損失數(shù)千億美元。目前對(duì)付昆蟲(chóng)

2、的主要武器仍是化學(xué)殺蟲(chóng)劑，它不但嚴(yán)重污染環(huán)境，而且還誘使害蟲(chóng)產(chǎn)生相應(yīng)的抗性。將抗蟲(chóng)基因?qū)朕r(nóng)作物是植物基因工程的得意之筆，能避免化學(xué)殺蟲(chóng)劑所造成的許多負(fù)面影響。目前，抗蟲(chóng)作物已占全球轉(zhuǎn)基因作物的22。用于構(gòu)建抗蟲(chóng)害轉(zhuǎn)基因植物常見(jiàn)的外源基因有蘇云金芽孢桿菌的毒晶蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、凝集素基因、脂肪氧化酶基因、幾丁質(zhì)酶基因、蝎毒素、蜘蛛毒素基因等40多個(gè)，其中毒晶蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因和凝集素基因應(yīng)用最為廣泛。三、抗除草劑的轉(zhuǎn)基因植物在大田里，盡管每年花費(fèi)上百億美元使用100多種化學(xué)除草劑，但雜草的生長(zhǎng)仍使農(nóng)作物減產(chǎn)10%。目前使用的除草劑特異性不強(qiáng)，或多或少會(huì)影響農(nóng)

3、作物的生長(zhǎng)。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的重組植物可望解決這一問(wèn)題，其戰(zhàn)略包括：抑制農(nóng)作物對(duì)除草劑的吸收；高效表達(dá)農(nóng)作物體內(nèi)對(duì)除草劑敏感的靶蛋白；降低敏感性靶蛋白對(duì)除草劑分子的親和性；向農(nóng)作物體內(nèi)導(dǎo)入除草劑的代謝滅活能力。四、抗環(huán)境壓力的轉(zhuǎn)基因植物長(zhǎng)期的植物生理學(xué)研究結(jié)果表明，植物對(duì)鹽、堿、旱、寒、熱等環(huán)境不利因素的自我調(diào)節(jié)能力很大程度上取決于細(xì)胞內(nèi)的滲透壓，提高滲透壓往往能改善植物對(duì)上述環(huán)境不利因素的耐性。 為達(dá)到此目的至少有兩種戰(zhàn)略可供選擇：一是高效表達(dá)能提高植物胞內(nèi)滲透壓的同源或異源蛋白；二是借助于蛋白質(zhì)工程技術(shù)改變植物細(xì)胞內(nèi)豐度較高的蛋白質(zhì)的氨基酸組成，如在不影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的前提下

4、適當(dāng)提高脯氨酸殘基的含量等。五、產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因植物（一）將不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為飽和脂肪酸植物油大都是含有雙鍵的不飽和脂肪酸，故在室溫下呈液態(tài)。人造黃油的制作是通過(guò)催化加氫使植物油熔點(diǎn)上升，這種工藝不但加工成本很高，而且還會(huì)導(dǎo)致順式雙鍵轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)健康不利的反式雙鍵。 利用反義RNA技術(shù)，特異性滅活植物體內(nèi)硬脂酰-ACP脫飽和酶的編碼基因，即可提高轉(zhuǎn)基因油料作物中飽和脂肪酸的含量。 （二）提高糧食中必需氨基酸的含量一般糧食種子的儲(chǔ)存蛋白中幾種必需氨基酸的含量較低，例如禾谷類蛋白的賴氨酸含量低，豆類植物的蛋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸含量低，直接影響到人類主食的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。將蠶豆中一種富含賴氨酸和甲硫氨酸

5、的蛋白編碼基因植入玉米中，可顯著提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。馬鈴薯和水稻的類似改良也在進(jìn)行之中。 （三）提高糧食中鐵元素和維生素的含量目前全世界有24億人以大米為主食，約有1.3億人因缺鐵而引起貧血，2.5-10億人患有不同程度的維生素A缺乏癥。為了增加稻米中的鐵質(zhì)含量，從大豆芽中分離出鐵蛋白編碼基因，將之轉(zhuǎn)入亞洲稻谷一個(gè)普通品系中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因稻谷能儲(chǔ)存相當(dāng)于普通稻谷3倍的鐵質(zhì)研究還發(fā)現(xiàn)，普通稻米中含有一種植物酸，阻礙人的消化系統(tǒng)對(duì)鐵的吸收。瑞士科學(xué)家將來(lái)自水仙等植物的相關(guān)基因植入水稻中，不僅鐵的含量有所提高，而且維生素A的含量也豐富了。六、改變花卉形狀和顏色的轉(zhuǎn)基因植物（一）改變花卉的顏色花卉的顏

6、色是由花冠中的色素成分決定的。大多數(shù)花卉的色素為黃酮類物質(zhì)，由苯丙氨酸通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)合成，而顏色主要取決于色素分子側(cè)鏈取代基團(tuán)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，如花青素衍生物呈紅色，翠雀素衍生物呈藍(lán)色等。在黃酮類色素的生物合成途徑中，苯基苯乙烯酮合成酶（CHS）是一個(gè)關(guān)鍵酶。利用反義RNA技術(shù)可有效抑制矮牽?；▽僦参锛?xì)胞內(nèi)的CHS基因表達(dá)，使轉(zhuǎn)基因植物花冠的顏色由野生型的紫紅色變成了白色，并且對(duì)CHS基因表達(dá)抑制程度的差異還可產(chǎn)生一系列中間類型的花色。（二）改變花卉的形狀植物激素在控制花朵的形狀和大小方面起著重要的作用。例如，細(xì)胞分裂素與植物生長(zhǎng)素的比值可以決定植株包括花的形狀。分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的研究都表明，同源異形基因表達(dá)的加強(qiáng)或減弱都