转基因技术在水稻上的应用研究
作物学刘波S2*******
摘要：水稻是人类的主要粮食作物之一，在粮食安全领域有着气足轻重的作用，由于水稻生产的限制因素增多，高产、稳产对于品种的要求愈来愈高。转基因技术的兴起与应用为水稻育种提供了新方法，对于提高水稻抗逆、抗虫、抗病性以及养分高效利用、提高稻米品质上作用显著，但转基因技术由于其自身对环境和人身安全的不确定性，在水稻生产上的应用进展缓慢。本文总结了转基因技术应用与水稻的育种方法，对其优势与存在的问题做了全面阐述，并简单展望了该技术的应用前景。
关键词：转基因技术，水稻，应用研究
0 引言
转基因技术（Genetically Modified，GM）是基于分子生物学的一种现代生物技术，指运用分子生物手段，将特定基因片段转入特定生物DNA中，并最终获得具有稳定遗传形状个体的技术。自20世纪70年代重组DNA技术创立到1983年第一株转基因烟草获得[1]，转基因技术快速发展，时至今日，已经在农业、生物医药和材料科学等领域有着广泛的应用，极大地推动人类和社会的进步。自1996年转基因作物第一次实现产业化种植以来，全球已有25个国家批准了24
种转基因作物的商业化种植，其中包括玉米、大豆、棉花、油菜等大宗作物，与此同时转基因作物的贸易也日益被各国放开，产生了巨大的经济和社会效益。
水稻作为人类主要粮食作物之一，全球有一半以上的人口以稻米为主食，水稻生产受到各国的广泛重视。随着全球气候的变化、人口的爆炸式增长以及人类对稻米营养品质要求的提高，培育高效、高产、优质的水稻品种是各国育种学家共同面临的问题。传统的选育、杂交育种方式育种周期长、抗病亲本缺乏，难以在较短的时间内获得理想品种。转基因技术直接将目的性状基因通过人工方式导入到受体细胞内，通过复制和转录以获得外源基因的稳定表达和遗传，最终实现受体性状向着预定方向改变。1988年，Toriyama等培育出了第一批转基因水稻[2]，之后越来越多的研究者开始转基因水稻的育种研究，并成功获得了具有良好抗性、高产潜力大且营养价值更高的水稻品种。
1 水稻转基因技术
1.1基因枪法
基因枪法起源于上世纪80年代末，利用爆炸、高压气体或高压放电为动力，
将包有外源基因的粒子以极高的速度轰击细胞组织，使外源基因进入到细胞基因组内[3]。基因枪法的优点在于转化材料广泛，不受原生质体培养的限制，可以减小对基因型的依赖性，这也是它能够用于水稻的主要原因[4]。目前，基因枪法已成为水稻遗传转化最可靠的途径之一，但由于基因枪价格昂贵、转化频率不高、导入基因在后代中易丢失、大片段基因导入困难等不利因素，所以也限制了它的使用。
1.2农杆菌导入法
农杆菌导入法是将外源基因插入到农杆菌的质粒中，由载体将外源基因融入到水稻基因中去。基本的步骤是：建立受体系统、构建转化载体和目的基因的转化[5]。农杆菌导入法利用天然的转化载体系统，成功率较高、遗传稳定性好（水稻再生频率高达10%~30%），可以连接不同的启动子，使外源基因在不同组织里特异表达，且载体可容纳大的基因片段，因而在转基因水稻育种中使用最为普遍。
1.3化学刺激法
在外源基因导入受体细胞的过程中，化学刺激法由于其操作简单、针对的群体数量大的优势而被广泛采纳。在禾谷类转基因技术中，常借助于聚乙二醇（PEG）作细胞融合剂[6]，其原理是利用PEG及高pH值条件诱导原生质体体外摄取外源基因片段。将基因片段直接导入原生质体细胞具有群体数量大、操作简便、DNA 分子易于进入获得纯合子的优点，但原生质体培养难度较大，不易获得，且再生频率低、周期性长，在水稻转基因育种中的应用较少。
1.4电击法
电击法的作用对象是原生质体[7]，电击法是利用高压电流脉冲在细胞质膜上形成瞬间微孔，使DNA分子直接通过微孔或者作为微孔闭合式伴随发生的膜成分重新布置进入细胞质并整合到宿主细胞内。电击法的转化效率高于PEG刺激法，但目前的应用已经很少。
1.5花粉管通道法
花粉管法是利用植物授粉后一段时间内从珠孔到珠心间的花粉管通道，将外源基因片段注入此管道，从而进入胚囊并转化尚不具备正常细胞壁的卵、合子或早期胚胎细胞，并最终借助天然的种胚系统形成转基因胚种，以达到外源基因稳定表达和遗传的目的。该方法简单、快速，易于被人所接受，但其作用机理尚未有全面、合理的解释，实际应用不是特别普遍。
2 转基因技术在水稻上的应用
据不完全统计，目前已有50多个基因片段被应用于水稻转化并获得稳定遗传，涉及抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆、品质改良以及高产等诸多方面[8]。近年来，随着研究的细化和深入，转基因技术的应用逐渐涉及提高氮素利用效率、改善营养品质等方面，诱导多基因转化以培育综合性状优良的水稻品种已成为育种学家努力的新方向。
2.1 抗虫转基因水稻
虫害是影响水稻产量的重要因素之一，物理和生物防治效果不佳，化学药剂
杀虫对环境危害严重且增加生产成本，应用转基因技术培育抗虫水稻能有效抑制虫害、保证产量。目前，应用于水稻抗虫性状改良的外源基因主要有昆虫蛋白酶抑制剂（PI基因）、苏云金杆菌杀虫结晶蛋白基因（Bt基因）和植物凝集素基因
3种，其中Bt基因应用最为广泛[9]。成功将外源基因导入成功改良水稻抗虫性的报道已有很多。华恢1号和Bt汕优63是由我国华中农业大学研发的抗虫转基因水稻品种，目前已获得国家颁发的安全证书，华恢1号外源基因为Bt融合型杀
虫蛋白基因Cry1Ac/Cry1Ab，Bt汕优63在汕优63基础上导入Bt杀虫蛋白融合
基因，可以专一、高效地控制水稻二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟等水稻鳞翅目害虫。
2.2 抗病转基因水稻
病害是造成水稻减产的主要原因之一，由于病害的复杂性及发生的不确定性，病害防治往往具有一定的滞后性，而一般品种的抗病性由于持久性不强，所以科学家试图通过转入抗病基因来获得有效的抗病品种。目前，水稻抗病基因包括抗病毒基因、抗真菌基因和抗细菌基因。Lin等用PEG法将CzMV35S启动子驱动的几丁质酶基因（CHI11）转入籼稻品种Chinsur-ah BoroⅡ的原生质体，获得了抗病AP1的可育植株[10]。翟文学等利用农杆菌介导转化系统将已克隆的Xa21
基因转入我国5个水稻品种中，获得了能稳定遗传的水稻植株，植株对白叶枯病具有高度的抗性[11]。中国水稻所将天蚕抗菌肽B基因Ceeropin B导入粳稻秀水11和中花11，得到的转基因植株对细条病和白叶枯病具有不同程度的抗性。
2.3 抗除草剂转基因水稻
在水稻生长过程中，为了防止杂草抢夺水稻营养、影响水稻正常生长，常会选择施用除草剂来灭除杂草，但除草剂的往往不仅对杂草有灭除作用，还会影响水稻的正常生长，因此培育具有良好抗除草剂的品种一直以来都深受各方重视。抗除草剂品种的培育能够有效解决水稻直播后杂草难以控制的难题，对于简化水稻栽培技术有重大作用。Bar基因是抗除草剂常用基因之一，Christou等[12]和Datta 等[13]先后将Bar基因转入水稻，得到了可以抵抗草丁膦的植株。1996年，中国
农业科学院水稻研究所用基因枪法将Bar和Cp4基因分别倒入水稻，培育出抗
草甘膦和草丁膦的转基因品系嘉禾98和辽优1046。中国科学院华南植物园利用已获得的转Bar基因明恢86B，与不育系杂交选配育成了Ⅱ优86B和特优86B，2005年，明恢86B正式进入生产性试验[14]。
2.4 抗逆转基因水稻
水稻的抗逆性是指具有的抵抗不利环境的某些性状，如抗寒，抗旱，抗盐，抗倒伏等方面的性状，良好的抗逆性能够增强水稻对不利环境的适应能力，面对气候环境的不断恶化，培育具有优良抗逆性的品系对于保证未来粮食产量具有重大意义。水稻抗逆基因的定位、克隆和分离较其他基因难道更大，目前导入水稻种的抗逆基因主要包括甜菜碱生物合成酶基因Cod A、烟草中的CMO基因和与
水稻耐水淹能力有关的pdc基因[16]。中国水稻研究所采用农杆菌介导法和基因枪法将CMO、BADH、mtlD、gutD基因导入常规品种秀水11中，选育处了耐盐性
强的水稻植株，能在0.5%的盐碱地中正常生长[5]。
2.5 高产转基因水稻
面对日益减少耕地面积，粮食安全问题日渐突出，培育具有高产潜力的品种一直以来都是育种者努力的方向。转基因高产水稻的培育的主要途径是通过C4
水稻的研究，C4植物比C3植物在光合效率、抗逆境胁迫等方面具有巨大的优势，如果能培育出C4的水稻品种，水稻单产可以大幅提升。Ku等人将玉米磷酸烯
醇丙酮酸羧激酶（PEPC）转入到水稻种，得到了呈现C4特性的植株[17]。陆续
有研究人员将丙酮酸正磷酸双激酶（PPDK）基因[18]、依赖NADP的苹果酸酶（ME）基因[19]等导入水稻种，但未得到理想效果。因为C4与C3植株在遗传基础和生
理结构上存在巨大差异，因此C4水稻的研究面临巨大的困难和挑战。
2.6 高效转基因水稻
无机肥的施用是保证水稻稳产、增产的必须途径，长期以来由于水稻对营养元素的吸收利用效率不高，导致了大量肥效的浪费。氮、磷、钾等营养元素的高效利用对于减少施肥、增加产量和提高品质都有着重要作用，这也是长期以来水稻育种的一个重要方向，但一直未取得突破性进展。超量表达水稻谷氨酰胺合成酶基因GIS、GS2和大肠杆菌谷氨酰胺合成酶基因glnA的转基因植株，在低氮
环境的胁迫下GS活性和总氨基酸含量与对照有显著提高，但单株籽粒产量却较对照有所下降[20]。我国浙江大学和南京大学等单位利用硝酸根转运体基因OsNRT2.3b、磷高效基因OsPHFI和钾高效基因OsAKTI转入高产粳稻华粳295、秀水134和武育粳7号中，培育出了养分高效吸收的转基因水稻新品系[21]。
2.7 优质转基因水稻
随着人们生活水平的提高，对稻米品质的需求也越来越旺盛。目前已被克隆的控制稻米品质的基因有粒长基因GS3、粒宽基因GW2、糊化温度基因Alk以
及淀粉含量基因Wx等[22]。唐俐等将四棱豆中高赖氨酸含量蛋白质基因转移到水稻恢复系R893中，获得了表达较好的高赖氨酸含量蛋白基因，且无抗生素选择标记的籼稻恢复系C28，转基因水稻的赖氨酸含量有了一定程度的提高，但结实率较对照有所降低[23]。Gao等人采用及基因枪法将四棱豆中的高赖氨酸蛋白基因导入水稻，获得的转基因植株赖氨酸含量提高了16.4%[24]。
3 转基因水稻存在的隐性问题
转基因技术认为打破了自然物种间的生殖隔离，为育种提供了新方法，并产生巨大经济和社会效益，但同时也面临着一系列来自食品安全和生态安全方面的问题。以转基因大豆、棉花、玉米、油菜为代表的转基因作物种植面积，已由1996年的2550万亩发展到2009年的20亿亩，转基因食品已经被人类广泛消费。水稻作为全球半数以上人口的主食，在人类社会生活中占有特殊地位，产业化受到各界人士的广泛关注，其背后存在的一系列隐性问题成为了转基因水稻产业化所必须要解决的难题。
3.1 转基因水稻的生态安全问题
转基因作物摒弃了作物间的界限，在短时间内实现了在自然界中需要上亿年
才能实现的基因交换，由于外源基因的导入，转基因作物将对原有生态环境造成影响甚至破坏。转基因水稻大面积种植对环境的不利影响主要表现在三个方面：（1）转基因水稻在生长势、抗病性、抗虫性、抗除草剂等方面都优于常规稻，这种优势会带来严重后果，将对野生水稻产生植物灭绝作用，甚至破坏生态平衡，影响生物多样性。
（2）转基因水稻种的外源基因中存在大量抗除草剂、抗病和抗虫基因，这些基因可能会随着花粉转移到邻近的野生作物中，对野生稻、栽培稻和田间杂草产生变异影响，从而产生抗逆性强的杂草；而抗虫转基因不仅可能杀灭益虫，还会是害虫的抗性增强[25]，在若干年后产生难以抑制的后果。
（3）目标基因的飘逸会影响其它品种、野生稻和田间杂草的遗传完整性和多样性，对自然基因库造成污染，使得许多农作物品种优势丧失。
3.2 转基因水稻的食品安全问题
关于转基因食品的安全性长期以来都备受争论，社会各界至今未能其有统一认识。水稻作为人类的主食之一，其食用安全关系人类生存，在转基因水稻的产业化进程中必须慎之又慎。目前人们对转基因水稻的食用安全性主要有一下几方面的担忧[26]：
（1）外源基因安全性。转基因水稻的外源基因包括目的基因和标记基因，这些基因来自其他品种水稻，有的甚至来自不同类、种、属的其它生物，这些基因在水稻细胞内表达后是否会产生某些不易被检测到的有毒物质，对人类健康造成慢性危害，都需大量研究和实践来证明。
（2）抗药性。抗生素是目前转基因水稻中常用的标记基因，其本身并无安全性问题，但其是否会转移到人体肠道中的微生物或上皮细胞，并在其中获得抗药性，一旦产生抗药性将会影响口服抗生素的药效，严重危机人类健康。
（3）过敏性。在导入外源基因的时候，除可能引入与一直过敏原同源的过敏原外，在转基因表达的过程中还可能引入无食用历史的过敏原，人食用后将产生过敏反应，甚至致死[27-28]。
（4）产生有毒物质。通常情况下，导入的遗传信息和受体带来的危害是已知的或者可以解释的，但由于外援基因导入位点的差异，或者与宿主其它基因相互作用甚至发生体细胞变异，都有可能导致基因缺失、错码等突变，得到预期之外的蛋白质表达产物，这些产物极有可能对人体来说是有毒物质。
3.3 转基因水稻产生的国家粮食安全问题
转基因水稻在抗病性、抗虫性、抗逆性以及高产、高效方面都有着明显的优势，利用这些优势可以有效降低水稻生产投入、提高水稻产量和品质，为国家乃至世界的粮食安全提供重大保障。但是，谁才是转基因水稻的真正主人？水稻产业化后面临的一系列知识产权问题如何解决？如何让转基因水稻真正为保障国家粮食安全作出贡献？等等一系列问题都还有待解决。
2009年2月25日，绿色和平组织和第三世界网络组织发表了《谁是中国转基因水稻的真正主人》的报告。报告称，我国目前的转基因水稻品种均涉及多项
国外专利，如果这些品种经过商业化审批，我国对粮食的控制权、经济利益、农民生计等都可能受到国外生物公司的威胁[29]。虽然我国从20世纪80年代就开始研究转基因水稻，也取得了一定的成果，获得了一批有重要价值和自主知识产权的基因，但可实际应用的品种的专利产权多数为外国掌握，若贸然商业化种植转基因水稻，必将给我国的粮食安全带来灭顶之灾。
4 结论与展望
当前，转基因技术在水稻育种中的应用已经较为成熟，研究也取得了丰硕的成果，培育出了一大批较为成熟的转基因品系，有的甚至已经获得了相关的安全证书，离产业化只有一步之遥。尽管转基因水稻各方面的研究工作已经相当深入，但其在安全性上的争议也从未停歇，商业化生产还需解决一系列的问题。由于转基因水稻与人类健康与生产息息相关，因此必须对其从研究开发、安全性评估、公众教育、知识产权保护等各个方面都采取谨慎态度，让人类真正驾驭这把“双刃剑”，让转基因技术在水稻上的应用复合人类和时代的需求，为人类造福。
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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，
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、
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。
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
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 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.doczj.com/doc/4f6826177.html,
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。
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。
转基因水稻简介 水稻是世界上最重要的粮食作物之一，杂种优势的成功利用使得水稻产量得到了极大的提高，为解决世界范围内的粮食危机做出了极大的贡献。但是，自20世纪80年代以来，杂交水稻的产量就处于徘徊不前的局面。不断提高水稻产量和改良其品质是当前水稻育种的重要任务，这一任务的完成单纯依靠传统的遗传育种是不可能实现的。 80年代产生的转基因技术由于直接在基因水平上改造植物的遗传物质、可定向改造植物的遗传性状、外源基因的转入打破了物种之间的生殖隔离障碍、丰富了基因资源等优点而弥补了常规育种方法的不足，得到了前所未有的发展。许多学者在水稻的转基因研究上做了大量工作并取得了很大的进展，为水稻的遗传改良奠定了基础。 转抗虫基因： 害虫是危害我国农业生产的主要限制因素，大量化学农药的使用不但污染环境，而且也使得有益昆虫的数量锐减，害虫的抗药性不断加强。此外，化学杀虫剂使用后的农药残留对人畜都会有严重的危害。因而植物抗虫基因工程成为科学家的研究热点领域之一。由于水稻本身没有足够的抗虫基因，目前研究者利用人工合成或从其它生物中克隆的抗虫基因转化到水稻栽培品种中，提高品种的抗虫性。 在水稻抗虫转基因方面，使用得较多的基因有：苏云金杆菌毒蛋白基因(Bt)、蛋白酶抑制剂基因(Pin2，SKTI，OC—IAD86，Cp-Ti)、植物凝集素基因(GNA)等，将这些基因导入水稻，可使水稻产生对二化螟虫、三化螟虫、稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫及蝗虫、褐飞虱、线虫的抗性。Bt毒蛋白基因是目前使用最广的基因，众多的研究都表明用转基因的方法将Bt毒蛋白基因导入常规水稻可使水稻对螟虫的抗性提高刚。 转抗病基因： 病害(包括真菌病、细菌病和病毒病)是影响我同农业生产的另一类重要限制因素。在我国，大面积发生且危害严重的病害有水稻稻瘟病、纹枯病、白叶枯病，因此，我国科学家在抗病基因工程方面也开展了大量的工作。 转抗逆基因： 逆境是限制植物生长、影响产量形成的重要因素之一。抗逆基因的分离、克隆、转化一直受到科学家们的高度重视。目前已分离出大量的抗逆相关基因，并在抗逆基因的遗传转化中取得了明显的成绩。Hossan等已分离克隆出3个与水稻耐淹能力有关的基因pdc I，pdcⅡ，pdcⅢ，并转入水稻中获得部分转基因植株．Rathinasabathi等将烟草中的CMO基因导入水稻，获得了具有很强抗旱性的转基因水稻．日本村田纪夫将甜菜碱生物合成酶基因codA导入水稻，获得了耐碱性的转基因水稻植株．高倍铁子等将编码大肠甜菜碱生物合成酶基因ktA导入水稻，获得了耐盐性强的转基因水稻植株。
转基因水稻的进展 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。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,培育优良品种成为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太大的突破。 20世纪下半叶以来,随着分子生物学研究的不断发展,基因工程技术特别是转基因技术在植物遗传育种上得到了广泛的应用,并取得了显著的成就。转基因技术就是将外源基因通过生物、物理或化学手段导入其它生物基因组,以获得外源基因稳定遗传和表达的遗传改良体。自1983年世界上首例转基因植物———一种含有抗生素药类的烟草在美国成功培植以来,全球范围转基因作物的种植面积和销售收入均以倍数增长。2004年,转基因作物面积(主要是大豆、玉米、油菜和棉花)已达11250万hm2,已被批准可使用的产品有1000多种。水稻作为世界上最重要的粮食作物之一,自1988年首次获得可育的转基因水稻以来,转基因技术在水稻品种改良上得到了广泛的应用,已选育了一系列转基因水稻品系(组合)。本文简要介绍了近年来水稻转基因研究方面所取得的成就,并就存在的问题提出了一些看法。 1水稻转基因研究进展在植物分子生物学研究的众多材料中,水稻由于其
基因组较小、重复序列较少等优点而成为一种重要的模式植物。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、爪哇稻的转基因水稻。 1.1抗虫转基因水稻研究 虫害是水稻生产中的一大害,化学药剂杀虫不仅成本较高,而且严重污染环境,抗虫转基因水稻的应用前景是不言而喻的。目前应用于水稻抗虫性改良的外源基因主要有苏云金杆杀虫结晶蛋白基因(Bt基因)、昆虫蛋白酶抑制剂(PI基因)和植物凝集素基因3种,其中Bt基因是当前应用最为广泛的杀虫基因。 1989年中国农业科学院生物技术中心杨虹等将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;Maqbool等通过基因枪法将人工合成的CryIIA基因转入水稻,毒蛋白的表达量可高达1%,某些植株的杀虫率可达到100%。浙江大学舒庆尧等采用农杆菌介导法将密码子经优化Bt基因cryIA(b)导入到“秀水11”,获得抗性株系的Bt毒蛋白表达量占可溶性蛋白的0.5%~3%,对二化螟、稻纵卷叶螟和稻螟蛉1-5龄幼虫的毒杀作用达到100%,对8种鳞翅目害虫均表现高抗。中国科学院遗传与发育所朱祯等将豌豆胰蛋白酶抑制剂基因与信号肽和内质网定位信号KDEL的编码序列融合,得到融合基因,其编码的融合蛋白具有富积于内质网的特性,从而大大提高了转化植株的杀虫效果。转化该基因的水稻比转化未修饰的cpti基因的植株蛋白酶活性平均高出2倍。目前利用该基因已获得了包括明恢81和明恢86等高抗二化螟鳞翅目害虫的转基因水稻植株,用其配制的杂交组合已批准进入中试。
转基因水稻：商业化前夜（发表于：2010-02-22 21:52:41） 两种转基因水稻首次获得农业部安全审批，距离普通中国公众的餐桌越来越近；但关于转基因水稻的争议正不断升级 这是一顿不同寻常的“年夜饭”。 2月5日晚，武汉市狮子山，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室50多位研究人员共聚一堂。寿司作为开胃点心放在头盘，红薯稀饭和武汉名小吃豆皮则是主食——这些米制品的原料，都是实验室研发的转基因水稻。 实际上，由中国科学院院士张启发带领的上述研究团队食用转基因大米已经多年，但此次意义非凡：他们研发的两种转基因水稻，率先获得了农业部颁发的安全证书。 1月31日公布的中央一号文件，明确提出“在科学评估、依法管理基础上，推进转基因新品种产业化”，这对于张启发及其他转基因水稻研发者来说，无疑也是利好消息。 转基因大米进入普通中国公众的餐桌，尚差“临门一脚”。由于安全证书是转基因作物品种上市之前最难的关口，剩下来的或许仅仅是时间问题。但关于转基因水稻的争议，正因此进一步升级。 神秘的安全证书 2009年10月22日，中国生物安全网公布了“2009年第二批农业转基因生物安全证书批准清单”。该网站由农业部农业转基因生物安全管理办公室主办。 清单中的两种转基因水稻，正是由华中农业大学团队所研发：在华恢1号和汕优63这两种水稻品种中转入具有Bt抗虫蛋白的基因Cry1Ab/Cry1Ac。这也是中国首次颁发转基因水稻的生产应用安全证书。 所谓Bt抗虫水稻，是将野生土壤细菌苏云金芽孢杆菌(下称Bt)中的基因经人工合成后，插入到水稻的遗传物质DNA 中，使水稻自己产生Bt抗虫蛋白，杀死多种以谷物为食的螟蛾科害虫。 两种转基因水稻的有效期是2009年8月17日至2014年8月17日，生产应用范围限在湖北省。 华中农业大学研究团队成员林拥军教授表示，安全证书应该是2009年8月就批了，但他们也是2009年11月才知道。 公众知道的时间则更晚。2009年12月初，很多媒体和公众才从一些专家和国际环保组织绿色和平那里获知消息。 林拥军表示，现在就说转基因水稻已经打开商业化种植的大门为时尚早，但有了农业部的安全认证，除了商业化应用所必需的品种证，不再需要其他的证书。 “是否有生产利用价值，要经过品种审定评价，我们已经向湖北省农技推广部门提交生产性能审定材料。”他解释说。 品种审定通常需要进行区域试验，时间可能会持续两年到三年。但在很多业内人士看来，安全证书是最难过的“关口”，之后更多的只是程序问题。 两种转基因水稻以近乎神秘的方式“闯关”成功，让人觉得有几分意外。而其他的转基因水稻品种，也正在排队等待安全审批。 第三次飞跃 与西方国家以小麦消费为主、稻米只作为补充不同，稻米是中国城乡居民最重要的口粮。随着人口的增长和消费水平的提升，中国水稻生产面临的压力也越来越大。根据中国水稻研
植物生理学报 Plant Physiology Journal 2013, 49 (7): 611~614611 收稿 2013-04-23 修定 2013-05-20 资助 转基因生物新品种培育重大专项(2011ZX08001-001和 2013ZX08012-002)。 * 通讯作者(E-mail: zzhu@https://www.doczj.com/doc/4f6826177.html,; Tel: 010-********)。 国内外转基因农作物研发进展 彭永刚, 张磊, 朱祯* 中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室, 国家植物基因研究中心(北京), 北京100101 摘要: 发展转基因技术可以更好地应对我国农业上面临的耕地减少、水资源缺乏等诸多问题, 然而转基因技术却引起了广泛的争议。本文综述了国内外转基因农作物的研发进展, 以及我国转基因产业化等问题, 阐述了应用先进技术对我国农业可持续发展以及确保粮食安全的重要作用。同时, 本文概括了我国在基因组学研究和基因挖掘上取得的重要进展, 以及我国转基因产业化已经具备的发展条件。本文还对未来我国种业尤其是生物技术种业的发展做出展望。关键词: 转基因作物; 转基因技术; 产业化 A Review on Research and Development of Transgenic Crops PENG Yong-Gang, ZHANG Lei, ZHU Zhen * State Key Laboratory of Plant Genomics, National Plant Gene Research Center (Beijing), Institute of Genetics and Developmen-tal Biology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China Abstract: Development of transgenic technology helps to deal with China's agricultural challenges such as the reduction of arable land, and water scarcity etc. However, bio-safety involved in transgenic technology has aroused widespread controversy. This paper reviewed the progress in research and development of transgenic crops, and commercialization of transgenic crops both in China and abroad. Meanwhile, the paper brie ? y sum-marized the research progress that has been made in genome sequencing and functional genomics in China, and discussed future prospects of seed industry, especially biotechnology seed industry in China.Key words: transgenic crop; transgenic technology; commercialization 1 我国农业的主要问题及解决途径 目前, 我国农业面临着三方面的重大挑战。首先耕地锐减, 人均耕地面积不足世界平均水平的40%。其次, 水资源匮乏, 人均水资源占有率只有世界平均水平的25%左右。再次, 病虫害、旱涝等自然灾害频发, 环境恶化。 发展转基因技术可以有效地缓解或解决这些问题。第一, 转基因农作物品种能够显著提高农作物产量, 改善农产品的品质, 确保我国的粮食安全。第二, 进行抗性的转基因育种还可以降低农药、化肥的施用量, 确保我国农业的生态安全。第三, 通过开发功能性和治疗性的食品, 可以提高农产品的附加值, 增加农民的收入。第四, 通过对转基因技术的研究、创新, 可以建立我国自己的生物技术研发体系, 提高我国在这方面的国际竞争力。 2 转基因农作物国际研发进展 国际上对转基因农作物的研究已有30年历 史。1983年, 第一例转外源基因植物(烟草)获得成功(Zambryski 等1983); 1987年, 第一例转基因植物(转基因抗虫番茄)田间试验在美国进行; 1994年, 转基因番茄上市; 1996年, 全球转基因作物种植面积已达160万公顷; 到了2012年, 种植面积达1亿7千万公顷, 约30个国家正式批准种植转基因农作物, 从1996年到2012年, 累计种植面积达15亿公顷(International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications, https://www.doczj.com/doc/4f6826177.html,/resources/publications/briefs/default.asp)。 目前, 美国是种植转基因作物面积最大的国家, 面积达6 950万公顷, 其后依次为巴西、阿根廷、加拿大、印度和中国。2012年我国转基因作