植物遗传操作技术在中国的进展

<正> 植物遗传操作是在整株、细胞和分子上对植物遗传性状进行改造,使之更符合人类需要的一门新兴学科和技术,是生物工程的重要组成部分。使用这种新技术育种,不仅育种期短,而且能够将理想的异源遗传物质,包括基因、染色体或染色体片段转移到栽培品种中,从而按照人们的要求改造植物。本文将按照下述三方面:单倍体研究,细胞和组织培养在农业上的应用,以及植物遗传操作等,来讨论植物遗传操作技术在中国的进展。     

激光微束在遗传操作上的应用

本文概述了近年来激光微束在染色体微切割和微分离、分子细胞生物学、去除细胞壁、诱导原生质体融合等方面的应用,并对其今后的应用前景作了展望。     

植物遗传操作技术的发展

遗传操作技术是指在离体细胞和分子水平上对遗传结构的修饰和重组的技术。它是区别于传统有性重组技术的一种生物工程技术。既是研究遗传基础问题的手段。又是改良品种,创造新植物的一种重要新技术。 目前流行的技术策略是把人们感兴趣的外源基因通过离体细胞融合或离体分子重组和转化等技术重组到体细胞基因组中,或能独立在受体中复制,进而能在再生植物中表达和传递后代,以达到操纵所需的遗传性状的目的。     

Ti质粒及其在植物遗传操作中的应用

根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)感 染双子叶植物的受伤组织能引起冠瘦瘤(crown gall).这是一种严重危害植物生长的病害（癌 症）。已知有90多科600余种的双子叶植物能 感染这种疾病r0单子叶植物和裸子植物对此 病很不敏感,只少数感染的实例。根癌农杆菌 含有一类诱瘤质粒,即Ti质粒(Tumor inducing plasmid),Ti质粒上带有致瘤基因。在诱瘤期间, Ti质粒的一段DNA能整合到植物细胞核中, 而使植物细胞发生转化,成为肿瘤细胞。因此 冠廖瘤是一种天然的“遗传工程系统”,又是研 究原核细胞DNA在真核生物中表述的一个模 式系统,极受分子遗传学家的注意,成了植物遗 传操作中深人研究的重要对象。有关冠寥瘤发 生的分子生物学概况最近已有详细综述E2,3,410 人们期望MIV分子遗传学技术对Ti质粒加以 改造,去除对植物有害的致瘤基因,但仍保留转 化功能,使它成为遗传工程的载体,将外源基因 引人植物细胞,以达到改造植物并创造新植物 类型的目的。近几年来在这一方面取得了巨大 的进展。     

植物次生代谢途径的遗传操作

植物次生代谢产物种类极其丰富,是人类的宝贵资源,这些产物及其合成途径相关酶具有空间特异性分布的特征。植物次生代谢途径的调控是个复杂的过程,受代谢产物水平、多酶复合物相互作用等多种因素的影响。通过遗传操作改造代谢过程,调控产物在植物体内的含量,是一条切实可行和具有广阔发展空间的途径。目前,改造植物次生代谢途径可以采取单基因操作和多基因操作两种策略进行。     

重组植物疫苗取得初步进展

Agricultural Genetic Co.Ltd.(AGC)(Cambridge,U.K.)遗传改造了虹豆花叶病病毒(CPMV),制成一种口蹄疫(FMD)疫苗,目前正用豚鼠和小鼠做试验。AGC 的 Paul Boseley 说:CPMV 的结构与 FMD 病毒相似,因此将编码 FMD 抗原的基因导人该病毒并不困难。AGC 与 Purdue University(Lafayette,IN)和 The John Innes Institute(Norwick,U.K)合作研究该项目。搞清两病毒的极其相似性之后,研究小组决定构建一种杂交 CPMV,其中包含被侵染动物的免疫系统可识别的 FMD 病毒蛋白。一旦 FMD 抗原进入 CPMV,病毒即可在虹豆植株上增殖。这     

激光微束在遗传操作中的应用

激光微束是80年代后期发展起来的一种很有前途的遗传操作技术。该技术利用激光方向性好、光色单一和亮度高等独一无二的特点,把激光束通过光学系统引入显微镜并聚焦成很小的光点(直径小于1μm)。这种直径很小但功能密度很高的激光束照射细胞后,在细胞膜的表面引起可修复性的微损伤,从而改变细胞膜的通透性,因此激光微束可用于诱导基因转移、染色体切割、细胞核打孔以及细胞融合等与基因导入有关的遗传操作。激光微束技术使得对细胞或细胞器进行精细的细胞或亚细胞水平的显微外科术成为可能。     

生物工程在农业上取得的两大进展

遗传工程在农业方面的应用逐渐受到重视,最近取得的一个进展是转移基因到类谷中,表达了对昆虫抗性;另一个进展是植物次生代谢的基因操作。本期刊载两篇论文,详细报导了这两方面的重要成果,并闸述了目前迅速发展的状况。 蒙山都公司的David Fischhoff和他的同事们介绍了一种细菌杀虫基因在作物中得到表达:苏云金芽孢杆菌(Bacilla thuringiensis var、kurstaki)基因在西红柿中表达后产生毒素;     

中国科学家在植物细胞骨架研究领域取得突破性进展

微管是细胞骨架的重要组成部分,为真核细胞生命活动所必需。与其它生物体类似,微管不仅在植物生长发育中起重要作用,而且参与响应外界环境信号。近期,中国科学家在解析植物微管精准切割及微管骨架动态重构调控机制的研究中取得突破性进展。     

高等植物细胞的遗传操作回顾与展望

遗传操作系涉及改变生物遗传结构的技术。本文试图按照年代顺序评述较重要的研究工作,以及不同的研究人员为培育具有人类所需性状的植物而采用的方法。回顾六十年代,我们发现早期的研究是以种子和幼苗作为引入外来基因的受体材料,而外来基因则采用“裸露的”DNA。尔后七十年代,研究重点转移到以花粉和组织培养物作为摄取外来基因的受体材料,而外来基因则开始采用置于噬菌体内加以保护的DNA。最近随着限制性核酸内切酶和连接酶的发现,愈来愈多地采用质体作为基因转移载体。在这方面,土壤杆菌的Ti质体具有更突出的特点。现在,大多数研究人员认为,当土让杆菌感染植物细胞时,至少有几个Ti质体的片段掺入到植物细胞基因组,从而引起细菌性根癌病。所以土让杆菌系统是天然遗传工程的一个实例。其他基因能不能也通过Ti质体掺入到植物细胞呢?这是一个值得探索的问题。许多植物学家已把其注意力转向这个问题,并做了一些相应的实验。     

高等植物细胞的遗传操作回顾与展望

遗传操作系涉及改变生物遗传结构的技术。本文试图按照年代顺序评述较重要的研究工作,以及不同的研究人员为培育具有人类所需性状的植物而采用的方法。回顾六十年代,我们发现早期的研究是以种子和幼苗作为引入外来基因的受体材料,而外来基因则采用“裸露的”DNA。尔后七十年代,研究重点转移到以花粉和组织培养物作为摄取外来基因的受体材料,而外来基因则开始采用置于噬菌体内加以保护的DNA。最近随着限制性核酸内切酶和连接酶的发现,愈来愈多地采用质体作为基因转移载体。在这方面,土壤杆菌的Ti质体具有更突出的特点。现在,大多数研究人员认为,当土让杆菌感染植物细胞时,至少有几个Ti质体的片段掺入到植物细胞基因组,从而引起细菌性根癌病。所以土让杆菌系统是天然遗传工程的一个实例。其他基因能不能也通过Ti质体掺入到植物细胞呢?这是一个值得探索的问题。许多植物学家已把其注意力转向这个问题,并做了一些相应的实验。     

冠状病毒反向遗传操作技术及其应用进展

冠状病毒广泛存于自然界中,人和多种动物均易感。虽然冠状病毒具有相对严格的宿主特异性,但是其广泛的宿主性及其自身基因组的结构特性使得该病毒在进化过程中极易发生基因重组和突变,新型冠状病毒在此过程中不断出现。近年来,反向遗传学技术的发展为冠状病毒跨种属传播及致病机制、疫苗以及抗病毒药物的研发开辟了新的思路。对冠状病毒反向遗传操作技术的进展及其应用现状进行了简要综述与展望。     

植物细胞壁纤维素生物合成机理探索取得进展

美国Carnegie研究所在2009年6月14日发行的NatureCellBiology杂志的电子版上发表了有关探秘植物细胞膜纤维素生物合成机理的论文。这是该研究所的植物生物学部和荷兰Wageningen大学的研究人员共同的研究成果。     

植物微生态制剂在大蒜上的应用

为解决山东金乡大蒜种植区连年重茬种植导致根腐病和产质量下降等问题, 使用中农绿康(北京)生物技术有限公司研发生产的植物微生态制剂进行试验示范。

试验共设小区试验和大田示范两种模式, 小区试验共设4个处理: 处理1抗重茬微生态制剂+生物冲施肥, 处理2抗重茬微生态制剂+绿康威, 处理3抗重茬微生态制剂+生物冲施肥+绿康威, 处理4常规技术管理; 大田示范共设2处理, 处理1常规技术管理, 处理2抗重茬微生态制剂+生物冲施肥+绿康威。

小区试验处理3施用抗重茬微生态制剂4 kg/亩拌种、生物冲施肥5 kg/亩冲施、绿康威稀释500倍液叶面喷施, 3种混合施用效果最好, 株高增长7.3%、叶绿素含量增加17%, 大蒜根腐病发病率降低46.9%, 商品率提高37.7%, 每亩产量增加17.52%, 投入产出比为1∶9.8;大田示范施用植物微生态制剂, 大蒜叶绿素含量增加6.3%, 大蒜根腐病发病率降低73.1%, 商品率提高13.5%, 每亩产量增加15.02%, 投入产出比为1∶8.2。

施用植物微生态制剂能显著降低大蒜根腐病发病率, 并且提高大蒜商品率和产量, 增加了种植户的经济效益。

     

中国科学家在植物应答低温信号研究中取得突破性进展

植物具有复杂而精巧的机制以适应各种逆境。最近, 中国科学家在水稻(Oryza sativa)感受冷信号的分子机理、冷信号感应分子在水稻驯化过程中的演化及拟南芥(Arabidopsis thaliana)中磷酸化调控冷信号转导的分子机理等研究中取得了突破性进展。     

昆虫与植物协同演化研究取得突破性进展

在国家自然科学基金、北京市自然科学基金等的持续资助下,首都师范大学“昆虫演化与环境变迁重点实验室”教授任东与美国国家自然历史博物馆兰博德拉博士等合作,在昆虫与植物的协同演化研究工作中取得了突破性进展,任东等用充分的事实证明了在中生代具有细长吸受式口器的长翅目昆虫可以在一类裸子植物（今已灭绝）上取食,同时起到传粉的作用。     

《新植物学家》:喀斯特植物基因组研究取得进展

<正>近日,中科院华南植物园科学家在喀斯特植物基因组大小的进化及环境适应研究方面取得重要进展。相关研究在线发表于《新植物学家》杂志上。物种基因组大小的进化包括适应性和非适应性等多种机制,但不同机制在基因组大小进化过程中的重要性却存在争议。报春苣苔属是我国华南喀斯特地区物种多样性异常丰富的特有类群,又由于该属植物具有强烈的生境专化性,因而是一个研究基因组大小进化及环境适应的理想系统。