对转基因棉花的浅析 摘要：1990年，美国利用生物技术，合成B.t杀虫基因，导入棉花获得抗虫转基因棉花，成为世界上第一个拥有转基因抗虫棉的国家。我国“抗虫棉研究”在“七五”期间开始进行。“八五”期间，在“863”计划资助下，也人工合成了CryIA(b)和CryIA(c)杀虫基因导入我国棉花主栽品种获得成功，成为继美国之后，第二个拥有自主研制抗虫棉的国家。 关键词：转基因；棉花；抗虫；种植 正文： 转基因棉花是指把其他物种中的有用基因导入棉花的基因组后，获得了该基因功能的棉花。1990年，美国利用生物技术，合成B.t杀虫基因，导入棉花获得抗虫转基因棉花，成为世界上第一个拥有转基因抗虫棉的国家。我国“抗虫棉研究”在“七五”期间开始进行。“八五”期间，在“863”计划资助下，也人工合成了CryIA(b)和CryIA(c)杀虫基因导入我国棉花主栽品种获得成功，成为继美国之后，第二个拥有自主研制抗虫棉的国家。“九五”开始，“抗虫棉”的研究又被国家“863”计划立为重大项目，进一步开展单价基因、双价基因及多价基因抗虫棉的研究，分离新的抗虫基因及抗刺吸式口器害虫（蚜虫）新基因的分离，改造及合成融合蛋白基因，对获得的新基因进行重组，构建高效植物表达载体。同时“九五”期间，“863”计划还将根据目前单价抗虫棉可能存在的棉铃虫产生抗性的问题，在生产中使用的持久性问题，环境释放安全性问题，遗传分离及稳定性问题，以及田间加代选择农艺性状以及蚜虫危害等问题作深入的研究。（中国转基因棉花产业化背景） 1、转基因棉花的现状 1.1我国的转基因棉花情况 来自中国农业科学院棉花研究所的最新统计显示，今年全国转基因抗虫棉种植面积达4000多万亩，占棉花总面积一半以上。今年全国转基因抗虫棉种植面积达4656万亩，而国产转基因抗虫棉种植面积达到70％左右。目前全国种植转基因抗虫棉的省份有11个。其中河北、山东、河南、安徽4省实现了100％的种植,据中国农业科学院棉花研究所有关负责人介绍，我国目前已经建成高效、工厂化的棉花转基因技术体系，培育成功的转基因棉花新品种已达8个，年产转
转基因棉花的应用研究 1.引言 自1990年美国合成苏云金芽胞杆菌基因（BT基因）并导入棉花获得世界上第一株抗虫转基因棉花以来，世界各国纷纷展开对转基因农作物的研究，发达国家把发展转基因技术作为抢占未来科技制高点和增强农业国际竞争力的战略重点，发展中国家也积极跟进。研究的主要方向分别是抗虫、耐除草剂、抗病、纤维改良、抗旱和耐盐碱[1]。 上个世纪90年代，在中国大部分种植棉花的地区持续性发生棉铃虫害，给棉花生产带来了巨大的威胁，大大增加了棉花种植成本，给种植棉花的农户造成了一定的经济损失。“八五”期间，中国人工合成的Cry1Ab和Cry1Ac杀虫基因导入棉花中获得成功，成为了世界上继美国之后第二个拥有自主研制抗虫棉的国家[2]。培育更加具备优良性状的转基因棉花品种，应用于棉花生产，解决棉花 病虫害给棉花生产带来的巨大损失，减少化学农药的使用量，保护环境和生态平衡，成为了当代转基因技术研究工作者的目标。 2.转基因棉花的技术来源与应用实践 2.1 转基因技术介绍 随着生物基因技术的出现，在技术工具理性的驱动下，人类获得了打破物种间固有边界并根据人类自身的意愿重新改造生物的能力。转基因技术的原理是将人工分离或修饰过的优质基因，导入到生物体基因组中，从而达到改造生物的目的。其理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学[3]。基因片段的来源可以是 提取特定生物体基因组中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的DNA 片段。 转基因技术的应用可以使重组生物增加人们所期望的新性状，培育出新品种。转基因作物的大规模商业化种植始于1996年，主要的转基因作物有棉花、大豆、玉米和油菜[4]。转基因技术的遗传转化方法按是否需要通过组织培养分成两大类，一类需要通过组织培养再生植株，常用的方法有农杆菌介导转化法、基因枪法；另一类方法不需要通过组织培养，比较成熟的主要有花粉管通道法[5]。 2.2转基因棉花介绍 棉花，属于锦葵科棉属，是世界上最主要的经济作物之一。全世界植棉国家和地区有96个，其中产量较高的国家有中国、美国、印度等[6]。中国是世界产棉大国，年植棉面积470万公顷，棉花产量占世界总产量的1/4[7]。病虫害对棉花的种植有很大的影响，制约了棉花的发展。与此同时，化学农药的大量使用导致了一些棉花害虫抗药性的产生，严重威胁了棉花的生产，并且使环境污染日益恶化。 随着转基因技术的发展，利用植物基因工程和遗传育种技术手段培育的转基因抗虫、耐除草剂棉花，为棉花害虫和草害的控制提供了新的手段。转基因棉花受到了棉农的喜爱，得到了进一步的推广。转基因棉花，就是将人们预想的可以得到表达的基因（比如抗病虫害的苏云金芽胞杆菌基因）通过遗传转化方法进行
收稿日期:2008201215 基金项目:国家“863”计划现代农业技术领域重大项目资助(编号2006AA10A211)。 作者简介:魏艳丽,(1978-)女,助理研究员,从事农业微生物研究。 3为通讯作者,E 2mail :yanght @https://www.doczj.com/doc/8f8069808.html, 文章编号:100224026(2008)0320038204棉花转基因技术研究 魏艳丽1,黄玉杰1,李红梅1,孙红星1,2,杨合同1,23 (1.山东省科学院中日友好生物技术研究中心,山东省应用微生物重点实验室,山东济南250014; 2.山东理工大学,山东淄博255049) 摘要:棉花是一种重要的经济作物,在我国广泛种植。 培育转基因棉花被看作是解决产量和生态环境问题最 根本和最有效的方式。本文介绍了转基因棉花主要的研究方法,包括转化方法以及转入的基因等,并对转基 因棉花的发展趋势作了相关探索。 关键词:转基因;棉花;遗传转化;Bt 中图分类号:S562.032 文献标识码:A A Survey of Cotton Transgene Technology WEI Y an 2li 1,H UANG Y u 2jie 1,LI H ong 2mei 1,S UN H ong 2xing 1,2,Y ANG He 2tong 1,23 (1.Biotechnology Research Center ,Shandong Academy o f Sciences ;K ey Laboratory o f Applied Microbiology o f Shandong Province ,Jinan 250014,China ; 2.School o f Life Sciences ,Shandong Univer sity o f Technology ,Zibo 255049,China ) Abstract :C otton is one of im portant industrial crops ,and is widely planted in China.The cultivation of transgenic cotton is considered the m ost efficient way of increasing yield and res olving environmental problems.We introduced three dominant approaches in the development of genetic cotton and s ome useful target genes ,and forecast its probable future w ork. K ey w ords :transgene ;cotton ;genetic trans formation ;Bt 1 引言 棉花是一种以利用纤维为主的农作物。据估计,棉花每年创造的产值有1800～2000亿美元,全世界有18亿人口以种植棉花为生[1]。棉花同时又是一种非常容易感染病虫害的农作物,我国棉花每年因虫害造成 的产量损失约为10%～15%,而每年用于棉花防治的杀虫剂的剂量约占杀虫剂使用总量的2Π3[2]。随着生物 技术特别是基因工程技术的成熟,人们认识到利用转基因技术改造棉花,是提高棉花产量以及解决环境问题的根本途径。 1979年Price 和Smith 报道通过克劳茨基棉细胞悬浮培养得到胚状体[3],1986年,美国Agracetus 公司的第21卷 第3期 2008年6月 山东科学SH ANDONG SCIE NCE V ol.21 N o.3Jun.2008
根据《中华人民共和国种子法》《农业转基因生物安全管理条例》和《农作物种子生产经营许可管理办法》规定，我部修订了《转基因棉花种子生产经营许可规定》，现予公布，自2016年10月18日起施行。农业部2011年9月6日发布的《转基因棉花种子生产经营许可规定》（农业部第1643号公告）同时废止。 特此公告。 农业部 2016年9月18日 转基因棉花种子生产经营许可规定 第一条为加强转基因棉花种子生产经营许可管理，根据《中华人民共和国种子法》《农业转基因生物安全管理条例》《农作物种子生产经营许可管理办法》，制定本规定。 第二条转基因棉花种子生产经营许可证，由企业所在地省级农业主管部门审核，农业部核发。 第三条申请领取转基因棉花种子生产经营许可证的企业，应当具备以下条件： （一）具有办公场所200平方米以上，检验室150平方米以上，加工厂房500平方米以上，仓库500平方米以上； （二）具有转基因棉花自育品种或作为第一选育人的品种1个以上，或者合作选育的品种2个以上，或者受让品种权的品种3个以上；生产经营的品种应当通过审定并取得农业转基因生物安全证书。生产经营授权品种种子的，应当征得品种权人的书面
同意； （三）具有净度分析台、电子秤、样品粉碎机、烘箱、生物显微镜、电子天平、扦样器、分样器、发芽箱、PCR扩增仪及产物检测配套设备、酸度计、高压灭菌锅、磁力搅拌器、恒温水浴锅、高速冷冻离心机、成套移液器等仪器设备，能够开展种子水分、净度、纯度、发芽率四项指标检测及品种分子鉴定； （四）具有种子加工成套设备，成套设备总加工能力1吨/小时以上，配备棉籽化学脱绒设备； （五）具有种子生产、加工贮藏和检验专业技术人员各3名以上，农业转基因生物安全管理人员2名以上； （六）种子生产地点、经营区域在农业转基因生物安全证书批准的区域内； （七）符合棉花种子生产规程以及转基因棉花种子安全生产要求的隔离和生产条件，生产地点无检疫性有害生物； （八）有相应的农业转基因生物安全管理、防范措施； （九）农业部规定的其他条件。 第四条申请转基因棉花种子生产经营许可证的企业，应当向审核机关提交以下材料： （一）转基因棉花种子生产经营许可证申请表（式样见附件1）； （二）单位性质、股权结构等基本情况，公司章程、营业执照复印件，设立分支机构、委托生产种子、委托代销种子以及以
目录 摘要 (4) 1 前言 (4) 1.1植物转基因的意义 (4) 1.2棉花转基因常用的方法 ............................. 错误！未定义书签。 1.2.1基因枪法 (5) 1.2.2 PEG法 (5) 1.2.3显微注射法、电击法及激光法 (5) 1.2.4花粉管通道法 (6) 1.2.5农杆菌介导法 (6) 1.3植物耐盐相关的SOS2 基因 (9) 1.3.1SOS2 基因的定位克隆 (9) 1.3.2SOS2 编码一个假定的丝氨酸/ 苏氨酸蛋白激酶错误！未 定义书签。 1.4农杆菌介导棉花的作用 (10) 2 供试材料 ............................................................. 错误！未定义书签。 2.1棉花的胚性愈伤 ......................................... 错误！未定义书签。 2.2介导菌种 ..................................................... 错误！未定义书签。 3 方法与结果 ......................................................... 错误！未定义书签。 3.1实验方法 ..................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1平板划线 ............................................ 错误！未定义书签。
转基因棉花环境安全性研究进展 随着转基因技术的大力推广与发展．转基因产品在给人类带来巨大经济利益的同时．食品与环境安全的问题备受社会关注。其中转基因棉花大面积种植尤为重要．利益与安全应该同步发展与推广才能得到人们认可。2008年，全球共有10个国家（前5位包括：美国、阿根廷、巴西、印度、加拿大）增加种植了混合型转基因棉花，其中美国种植转基因棉花达78%：印度多数种植转Bt基因棉花，种植面积占印度种植棉花总面积的82%m。种植的转基因棉花既是主要的纤维经济作物．同时也是仅次于大豆的重要油料和蛋白质作物．全球种植转基因棉花的面积为2100万hm2．位居种植转基因农作物物种的第3位，而国内种植转基因棉花的面积达到530万hm2。北美地区和澳大利亚是种植转基因抗除草剂棉花面积最大的地区与国家，在2007年孟山都第二代抗草甘膦棉花在美国与澳大利亚种植面积达80×104 hm2。抗除草剂有效解决棉花杂草的危害，并扩大除草剂施用范围，降低了除草费用．达到低投入和高产出的目的。因此，在广泛种植转基因棉花过程及生产应用中存在风险随之产生，主要包括：抗除草剂棉花有成为杂草的可能：基因漂移威胁棉花近缘物种：转基因棉花的应用会加速害虫抗性进化：转基因棉花对
非靶标有益生物的影响：转基因棉花对土壤生态环境的影响。笔者旨在对转基因棉花的研究情况进行综述、讨论及展望。 1 种植转基因棉花的优势 1.1 种植转Bt基因棉花对环境的影响 首先．经过长时间种植转Bt基因棉花对环境影响较明显：棉田中的益虫增多，周围其他农田受益，整个农田生态系统呈良性发展态势。Bt基因具有天然杀虫特性，能够杀死害虫中的蛋白质。在国内主要防治棉铃虫．对其他害虫也有间接防治效果，在转基因棉花田中瓢虫、蜘蛛和草蛉等益虫的数量都出现上升．它们会捕食蚜虫等害虫，从而间接起到防治虫害的效果。同时不仅是转基因棉花田受益，这些益虫还会进入邻近的大豆、花生、玉米等非转基因作物田．使整个地域的农田生态系统向有益方向发展。转Bt基因抗虫棉对鳞翅目靶标害虫具有良好的控制作用，减少了化学杀虫剂的使用，降低了对环境的污染，保证了人畜的安全，提高了农民的收益。Mat in等研究发现，印度转基因棉花单产相对增加34.3%．而中国只增加6.11%．美国更少．仅为2.36%。朱行等通过对印度种植转基因棉花研究发现，种植转基因棉花单产增加31%．杀虫剂使用量减少39%．利润增长88%，同时还保护环境，增进健康。Huang对农户种植Bt抗虫棉与非转基因棉的成本收益进行比较指出．农药施用量大幅度减
农业生物技术课程论文 题目：棉花转基因技术研究进展 院（系）：农学院 专业：农学 班级：农学081 姓名：秦绍龙 学号：01108012 成绩： 完成日期：2011年5月25日
棉花转基因技术研究进展 摘要：近些年来，转基因技术被广泛应用于遗传育种中，尤其是在棉花遗传育种和基因改良方面取得了重大的突破，本文主要通过查阅参考文献，综合阐述了三大转基因技术手段及其在棉花抗虫、抗病、抗除草剂以及品质改良等方面的应用与最新进展，并对棉花转基因研究进展中存在的主要问题进行分析。 关键词：棉花；转基因；育种；外源基因；进展 转基因技术又称外源基因导入技术, 它是通过采用农杆菌介导技术、花粉管通道技术与基因枪导入技术, 将外源基因导入受体作物的细胞，并得到整合与表达的一种现代高新育种技术。在国家“863”项目的支持下，我国自20世纪80年代末开始棉花转基因育种技术研究与开发应用,该项技术在我国发展很快，也取得了一些重大的成就与技术突破。在转基因技术的正确指引下，目前棉花转基因育种中已获得了大量转基因抗病、抗虫、抗除草剂等方面的优良抗性株系,并选育出了多个转基因抗病虫品种,这些品种在增强抗病虫性的同时，基本上延续了受体亲本原有的高产、优质的良好性状，但所选育的转基因棉花品种仍不同程度地存在种子活力低、前期生长发育偏慢、中期易发生茎枯病、后期易脱肥早衰、抗性范围窄且随生育进程强度下降等缺陷。 一、转基因棉花研究的概况 自从1983年，人类首次获得转基因烟草、马铃薯以来，植物转基因技术在基础研究和应用开发中获得了显著进展，成功培育一批具有抗虫、抗病、耐除草剂和高产优质等外源优异性状的农作物新品种，对农业的生产方式和经济效益产生了深刻影响。棉花是利用转基因技术进行遗传改良最为成功的作物之一，仅我国自主研制的CryA+CpTI双价抗虫等基因就已被转育到41个棉花品种中。棉花作为主要的经济作物之一，对一个国家国民经济发展起到了举足轻重的作用，也曾一度被列入我国战略储备物资行列。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随着国际转基因技术的不断发展和转基因生物安全性方面的相关法律法规的不断完善，转基因作物的大面积推广和种植势不可挡。美国转基因抗虫棉大田种植已超过其棉田总面积的70%，澳大利亚和中国超过30%，全球转基因棉花种植面积达到680万公顷，占世界棉花种植面积的20%。 棉花为我国主要农作物之一，其基因工程方面的研究进展迅速，在抗虫、抗病、抗除草剂、棉纤维品质改良和生态效应方面均取得了一系列重要研究成果。1992 年中国农科院
1转基因植物安全评价的意义 转基因植物育种,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,可最大限度地满足人类的需要[1]。 与此同时,转基因技术使物种的进化速度远远超过生物自然变异与选择的速度,对于这种急剧的生物物种变化,自然界能否容纳和承受?自然界的其他组成部分是否会因此受到伤害或破坏?转基因植物及其产品被人们食用时,是否会向人体肠道微生物发生基因转移?是否会出现由于某种新物质的形成对人体健康产生危害或潜在影响?要消除这些疑虑就要进行转基因植物的安全性评价。要经过合理的实验设计和严密科学的实验程序,积累足够的数据,根据这些数据判断转基因植物的大田释放和大规模商业化生产是否安全,对实验证明安全的转基因植物正式用于农业生产,对存在安全隐患的加以限制,避免危及人类生存及破坏生态环境[2]。因此,制定科学完善的安全性评价的原则与方法,对确保人类健康和环境安全及转基因技术的健康发展具有十分重要的意义。 2转基因农产品安全评价的内容 2.1转基因植物的环境安全性 转基因植物的环境安全性评价要解决的核心问题是转基因植物释放到田间后是否会将基因转移到野生植物中;是否会破坏自然生态环境,打破原有生物种群的动态平衡[2]。 转基因植物演变为农田杂草的可能性:转基因植物可通过传粉进行基因转移,可能将一些抗虫、抗病、抗除草剂或对环境胁迫具有耐性的基因转移给近缘种或杂草,如果杂草获得了这些抗性,就会变成超级杂草,使农田杂草难以控制。 基因漂移到近缘野生种的可能性:在自然生态条件下,有些栽培植物会和周围生长的近缘野生种发生天然杂交,从而将栽培植物中的基因转入野生种中。在进行转
转基因抗虫棉的发展以及存在的问题 张文亮26 摘要：棉花是重要的农作物以及经济产物，自上个世纪90年代以来， 由于棉铃虫在我国大部分棉区持续性大发生或爆发，给棉花生产带来 了巨大的威胁，因此开始进行抗虫棉的研究。本文叙述了抗虫棉的发 展过程以及抗虫棉的特点，从而对转基因抗虫棉有了更深刻的了解， 不仅仅停留在其优点，也发现了它的潜在危害，毕竟所有事物都是有 两面性的。 关键词：转基因棉花、抗虫棉、抗虫性、Bt蛋白、 Abstract：Cotton is one of the important crops and economic product, since the 90s of last century, because of the cotton bollworm in major cotton growing areas of China continuing occurrence or outbreak, cotton production has brought great threat, so start study on insect resistant cotton. This paper describes the Bt cotton in the development process and characteristics of the insect resistant cotton, thus of insect resistant transgenic cotton have more profound understanding, not only stay in the utility model has the advantages of, also found the potential harm, after all, all things are two sides.
基金项目：863子项目“特殊生境植物资源的开发利用技术”（No ：2007AA021401）转基因专项“转新型基因的棉花种质资源材料创造”（No ：2008ZX08005-004）。 第一作者简介：张煜星，男，1967年出生，副教授，博士生，从事植物基因工程研究。通信地址：571101海口市城西学院路，中国热带农业科学院热带生物技术研究所国家重点实验室周鹏转张煜星，Tel ：015109875070，E-mail ：zyx2027193@https://www.doczj.com/doc/8f8069808.html, 。 通讯作者：男，1963年出生，研究员，博士生导师，从事植物基因工程研究。E-mail ：Zhp6301@https://www.doczj.com/doc/8f8069808.html, 。 收稿日期：2009-04-16，修回日期：2009-05-07。 棉花accD 基因植物表达载体的 构建与遗传转化的研究 张煜星1,2,3，崔燕3，祝建波3，周鹏2 （1海南大学农学院，海南儋州571737； 2中国热带农业科学院热带生物技术研究所国家重点实验室，海口571101； 3石河子大学生命科学学院农业生物技术重点实验室，新疆石河子832003） 摘要：乙酰辅酶A 羧化酶(ACCase)催化脂肪酸合成的第一步，是脂肪酸合成的限速酶。采用PCR 方法分别从陆地棉和拟南芥基因组中扩增出ACCase 羧基转移酶β-CT 亚基编码基因accD ，ACCase 羧基转移酶α-CT 亚基编码基因CAC3的定位于叶绿体的转运肽序列。将CAC3基因转运肽序列与accD 基因进行体外重组，构建融合植物表达载体pBI-CAC3tp-accD 。重组质粒通过冻融法转化根癌农杆菌GV3101。渗透法转化拟南芥，收种子，在含卡那霉素的MS 培养基中发芽筛选。用叶盘法转化烟草，经不定芽诱导、生根培养，获转基因烟草植株。T1代转基因拟南芥和转基因烟草植株经卡那霉素检测、PCR 、RT-PCR 检测后，初步表明目的基因已在植株中转化成功，并可以正常转录。 关键词：陆地棉；拟南芥；accD 基因 中图分类号：S336文献标识码：A 论文编号：2009-0791 Construction of Plant Expression Vector on accD Gene fom Gossypuum hirsutum and Its Genetic Transformation Zhang Yuxing 1,2,3,Cui Yan 3,Zhu Jianbo 3,Zhou Peng 2(1College of Agronomy,Hainan University ,Danzhou Hainan 571737; 2National Key Biotechnology Laboratory for Tropical Crops, Institute of Bioscience and Biotechnology,CATAS,Haikou,571101; 3Laboratory of Agricultural Biotechnology ,College of Life Science,Shihezi Universit ,Shihezi Xinjiang 832003) Abstract:The acetyl-CoA carboxylase (ACCase)is the rate-limiting enzyme of fatty acids synthesis.The accD Gene and transit peptide of CAC3Gene was amplified from Gossypuum hirsutum Genome and Arabidopsis thaliana Geneome.Plant Expression Vector of Fusion Transit Peptide of CAC3Gene and accD Gene was constructed.The Vector of pBI-CAC3tp -accD were transferred into Agrobacterium tumefaciens https://www.doczj.com/doc/8f8069808.html,ing infiltration and leaf discs method,the gene were transferred into Arabidopsis thaliana and tobacco cell.The seeds of Arabidopsis thaliana were selected on solid medium containing Kanamycin.Transferred leafs of tobacco were selected on solid medium containing Kanamycin.Transgenic Arabidopsis thaliana (T1)and tobacco plants were found containing purpose gene by PCR.After RT-PCR,it shows that the CAC3tp -accD gene could transcript normally.Key words:Gossypuum hirsutum,rabidopsis thaliana,accD Gene 中国农学通报2009,25(18):36-40 Chinese Agricultural Science Bulletin
转基因棉花在生产应用上的风险与安全控制 植物转基因技术的诞生，对生物工程技术和世界农业都产生了巨大影响。棉花是纤维植物，由于遗传转化的限制，棉花的转基因研究起步较晚，但近几年进展迅速。一方面，随着转基因技术的发展，抗虫、抗病、抗除草剂基因等先后成功导入棉花载体中并应用于大田生产，使得转基因抗虫棉成为我国唯一大面积种植并实现产业化的转基因农作物。对缓解棉铃虫给棉花生产造成的为害、减少化学农药的使用量和保护生态环境起到了重要的作用；另一方面，随着转基因棉花的大面积应用，其安全性问题逐渐引起了人们的重视，转基因棉花的田间种植是否会引起外源基因向其他物种渗透，是否会对生态环境造成危害，这都是转基因植物进入商业化生产前都必须明确的问题¨1。但目前人们还很难准确预测外源基因导入一个新的遗传背景会产生什么样的后果心1。因此，必须采取措施预防转基因棉花在生产应用中可能存在的安全风险，作者以目前应用面积最大的转Bt基因抗虫棉为基础，进行转外源基因棉花在生产上应用对生态环境安全的影响分析，并提出转Bt基因抗虫棉在生产应用上的风险预防和安全控制措施。 1 转基因棉花在生产应用上的风险
1.1抗除草剂棉花有成为杂草的可能 杂草生长迅速并且具有强大生存竞争力，能够广泛传播，阻碍农作物的生长。所以，杂草常常给农业生产造成巨大损失。虽然转基因棉花在抗病虫性、抗逆性和生活力等方面比非转基因棉花强，但由于棉花不具有杂草特性，不会入侵其他植物栖息地，破坏自然种群平衡，一般情况下，转基因棉花不会出现杂草化问题。但近年来棉田除草普遍使用除草剂对棉花造成伤害，为了减少除草剂对棉花的伤害而开展的抗除草剂棉花选育。有使其成为杂草的可能，如果抗除草基因从棉花漂移到杂草上，也就有可能出现抗（耐）除草剂的“超级杂草”。1.2基因漂移威胁棉花近缘物种基因漂移是指基因通过花粉授精杂交等途径在种群之间扩散的过程。棉花是常异花授粉作物，转基因棉花的外源基因花粉可以通过风力、昆虫等向近缘非转基因植物转移，不仅影响近缘物种的遗传纯度，使近缘物种有获得选择优势的潜在可能性，如果近缘物种获得抗病、抗虫或抗除草剂基因。也可能使其成为另一种“超级杂草”。这样会促使大量化学农药的应用，造成严重的环境危害。另外，随着转基因棉花的大面积推广应用，还可能向其他物种渗透，若大量外源基因漂移进入野生植物基因库并扩散开来，可能会影响基因库的遗传结 构，给生物多样性造成危害心1。
转基因技术在棉花育种中的应用 杨金惠 812031001 作物领域 2012级 摘要：棉花是一种重要的经济作物，在我国广泛种植。培育转基因棉花被看作是解决产量和生态环境问题最根本和最有效的方式。本文介绍了转基因棉花主要的研究方法，包括转化方法以及转入的基因等，并对转基因棉花的发展趋势作了相关探索。此外，本文总结了转基因技术在棉花遗传改良中的应用，包括棉花抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆以及品质改良等方面的最新进展，并对棉花转基因研究中存在的主要问题和今后的研究与应用前景进行分析和展望。 关键词：转基因；棉花；育种 1973 年美国科学家科恩等人第一次将两种不同的DNA 分子进行体外重组, 并且在大肠杆菌中表达以来, 基因工程技术发展飞速, 该技术正在极大地改变着地球生物固有的进化进程。据不完全统计, 目前全球已有60 多种转基因园艺植物和大田作物相继问世, 其中转基因工程技术在棉花品种改良中的应用, 成效卓著。 自从1983年人类首次获得转基因烟草、马铃薯以来，植物重组DNA技术在基础研究和应用开发中获得了显著进展，培育成功一批具有抗虫、抗病、耐除草剂和高产优质等外源优异性状的农作物新品种，对农业的生产方式和经济效益产生了深刻影响。棉花是利用转基因技术进行遗传改良最为成功的作物之一，仅我国自主研制的,CryA+CPTI双价抗虫等基因就已被转育到41个棉花品种中。美国转基因抗虫棉大田种植已超过其棉田总面积的70%，澳大利亚和中国超过30%，全球转基因棉花种植面积达到680万公顷，占世界棉花种植面积的20%。 1.转基因技术 棉花转基因技术是指将外源DNA通过物理、化学或生物学方法导入棉花细胞并得到整合和表达的过程。在棉花遗传转化体系中，主要有农杆菌介导、花粉管通道和基因枪3种转化方法。本研究拟对. 种方法的主要技术特点及研究和应用动态进行综述，旨为棉花分子育种提供参考。 1.1．农杆菌介导法 1.1.1农杆菌转化技术的理论基础 与棉花遗传转化有关的根癌农杆菌是一种土壤习居菌，在自然状态下能感染棉花等大多数双子叶植物营养器官的伤口，导致冠瘿瘤的发生。根癌农杆菌含有一种Ti质粒，侵染时通过棉花器官的伤口进入寄主组织，但其本身不进入寄主植物细胞，只把Ti质粒的T-DNA片断导入棉花的基因组中并得以表达，且外源DNA 表达通常表现出典型的孟德尔遗传规律。由于Ti质粒本身能插入大到50kb的外源DNA，因此利用此转化载体，将Ti质粒上致瘤基因切除，代之以有益的外源DNA 序列，并插入由真核型启动子和细菌抗生素抗性选择标记基因或报告基因组成的嵌合基因，将改造后的农杆菌侵染棉花器官或细胞，在加有相应选择因子的培养基上选择转化再生植株，进而可得到转基因植株。 1.2.花粉管通道法 1.2.1花粉管通道转化技术的理论基础 从整体上说，远缘亲本间的染色体结构是不亲和的。但从进化的角度来看，任何生物DNA均由4种核苷酸组成，这样就可能在顺序上出现不同程度的相同排
第五章转基因植物 是指利用基因工程技术，在离体条件下，对不同生物的DNA进行加工，并按照人们的意愿和适当的载体重新组合，再将重载体转入受体中，并使其在体内表达的植物。 转基因植物通常具有高产优质、抗病虫、环境抗性、抗除草剂、耐储存、提高某些成分的含量等优良性状。 第一节植物转基因技术 一、植物细胞培养技术 植物组织培养的重要理论基础是植物细胞的全能性。植物细胞全能性(totipotency)，就是植物体细胞或性细胞，在人为控制的培养条件下都具有再生成新个体的潜能，因而在适宜的条件下可以被诱导生长分化形成完整植株。 二、植物转基因技术的基本路线 1.目的基因的分离 2.载体构建 3.导入细菌并利用细菌繁殖扩增重组DNA 4.对植物组织或细胞进行转化 5.植株再生 6.转基因植株的鉴定 7.转基因植株的种植 三、转基因的受体系统 1．植物组织受体系统： 受伤的细胞容易受到病毒或质粒的感染。这些病毒或质粒上的某些DNA通过各种不同的方式转移到受伤的植物细胞，并形成愈伤组织。愈伤组织可以培养成完整的转化植株。该受体系统转化率高，可获得较多的转化植株，取材广泛、适用性广。但再生植株无性系变异较大，转化的外源基因稳定性差，嵌合体多。 2．原生质体受体系统： 是植物细胞除去细胞壁后的部分，是一个质膜包围的“裸露细胞”。原生质体在合适的条件下具有分化、繁殖并再生成完整植株的能力，具有全能性。原生质体在体外比较容易完成一系列细胞操作或遗传操作，互相之间可以发生细胞融合，而且还可以直接高效的捕获外源基因，嵌合体少。但缺点是遗传稳定性差，培养周期长，难度大，再生频率低。 3．生殖细胞受体系统： 它是以植物生殖细胞如花粉细胞、卵细胞为受体细胞进行基因转化的系统。目前主要以两条途径利用生殖细胞进行基因转化：一是利用组织培养技术进行花粉细胞和卵细胞的单倍体培养，诱导愈伤组织细胞，进一步分化发育成单倍体植株，从而建立单倍体的基因转化系统；二是直接利用花粉和卵细胞受精过程进行基因转化，如花粉管导入法、花粉粒浸泡法、子房微针注射法等。由于该受体系统与其它受体系统相比有许多优点，如：具有全能性的生殖细胞直接为受体细胞，具有更强的接受外源DNA的潜能，一旦将外源基因导入这些细胞，犹如正常的受精过程会收到“一劳永逸”的效果；利用植物自身的受粉过程，具有操作方法方便、简单。不足之处是利用该受体系统进行转化受到季节的限制；只能在短暂的开花期进行，且无性繁殖的植物不能采用。 4.叶绿体转化系统 外源基因可以在叶绿体中得到稳定表达，而且还具有许多优点： （1）便于外源基因定位整合 （2）基因为多拷贝，表达量高 （3）导入的外源基因性状稳定性高 （4）能直接表达原核基因 四、外源基因导入植物的方法 （一）DNA直接转移法 1.化学刺激法 植物原生质体借助一些化学试剂（如PEG、氯化钙等）的诱导能吸收外源DNA、质粒等遗传物质，并有可能整合到植物染色体上去。 此法对细胞伤害少，可避免嵌合体产生，易于选择转化体，受体细胞不受种类限制。 2.电击法 首先是将原生质体在溶液中与DNA混合，利用高压电脉冲作用在原生质体膜上“电激穿孔”，形成可逆的瞬间通道，从而促进外源DNA的摄取。此法在动物细胞中应用较早并取得很好效果，现在这一方法已被广泛用于各种单、双子叶植物中，特别是在禾谷类作物中更有发展潜力。不但原生质体而且完整的单细胞也可利用此法，这对于那些难以从原生质体再生植株的植物或许有更大意义。 3.显微注射法
植物遗传转化方法和转基因植株的鉴定 金万枚 巩振辉 李桂荣 张桂华 (西北农业大学 陕西杨陵 712100) 提 要 对现有主要植物遗传转化方法和转基因植株的鉴定进行了比较分析,并对它们在植物遗传转化中的前景进行了展望。 关键词 植物;遗传转化方法;转基因植株;转基因植株鉴定 人们可通过有性杂交,物理化学诱变或自然变异来创造新物种和新品种。但常常存在着杂交不亲和或杂种不育而造成的生殖隔离,也存在诱变的非定向性。采用遗传转化技术,将所要求的外源目的基因导入受体植株,并通过对转化植株的鉴定选择,从而创造出人类所需要的新品种或新物种。植物遗传转化方法和转基因植株的鉴定是植物遗传转化的重要环节。关 3国家自然科学基金资助,项目编号39770522。 优质小麦品质的决定性因素;其次要有较强的生活力,保证营养生长健壮。 3.3.2 播种 研究表明,适当晚播和增加密度能在稳定产量的基础上提高小麦品质。根据我省实际,关中优质专用小麦播量应控制在每亩6～8kg,渭北应控制在9kg。播期可依据实际情况较当地常规适播期推迟2～3d。提倡机械以精量半精量播种。 3.4 灌水 灌水对小麦品质的影响比较复杂,尤以抽穗至成熟期间影响最大,此期灌水会降低蛋白质含量,对沉淀值等加工品质也不利,但如果氮量充足或灌水与施氮结合则蛋白质含量不下降或下降很慢。因而施肥上的前氮后移也为后期合理灌水提供了条件。中国农业大学曾研究出一套节水高产栽培技术,小麦春季可只灌一次,并将灌水时期移至孕穗期;若特别干旱,可在拔节期和开花期分别灌水。这种灌水制度与前氮后移的施肥方法配合起来,有利于优质专用小麦生产。 3.5 地膜覆盖 地膜覆盖栽培能使小麦产量大幅度提高,对品质的影响这方面研究还较少。陕西省农科院小麦中心的初步研究表明,小麦覆膜后籽粒容重有不同程度提高;蛋白质含量与正常露地播种没有差异;覆膜不影响不同生态类型品种的干、湿面筋值和沉淀值;但不同生态类型品种之间籽粒容重、蛋白质含量、干、湿面筋值和沉淀值存在较大差异。优质专用小麦可以采用地膜栽培,但不应忽视地膜覆盖后对小麦生育期及农艺性状的影响,比如植株增高,应采取化控措施,在小麦返青～起身期,喷施壮丰安防止倒伏;再如部分病虫害发生的提前与危害加重问题,应及时开展病虫防治,减少对产量和品质的影响。同时提供麦收前一个月揭膜,减少地膜污染。 3.6 病虫害防治 优质专用小麦病虫害的防治,应尽量减少化学药品残苗,不要影响食用品质。应坚持综合防治的原则,要采用农业防治、物理防治和生物防治措施,减少化学药剂防治次数;选用高效低毒低残留农药;收获前20d以内严禁施药;使用农药增效剂,提高防治效果。 3.7 收获 收获是优质专用小麦栽培的最后一个环节;也是比较关键的环节。要做到单收、单贮、单独销售,实现优质优价优加工。
五种常用的植物转基因技术 杂粮作物2010 . 30(3):186～189RainFedCrops''…… 文章编号:1003—4803(2010)03—0186—04 五种常用的植物转基因技术 汪由,吴禹,王岩,李兆渡,王光霞 (1.辽宁省农业科学院创新中心,辽宁沈阳110161;2.沈阳市东陵区白塔街道办事处,辽宁沈阳110167) 摘要:从原理,基本步骤和优缺点等几个方面对农杆茵介导法,基因枪法,超声波介导法,子房注射法和花粉管 通道法等5种常用的植物转基因技术进行了简要介绍. 关键词:农杆菌介导法;基因枪法;超声波介导法;子房注射法;花粉管通道法;原理;基本步骤;优缺点 中图分类号:$336文献标识码:B 植物转基因技术是通过各种物理的,化学的和生物的 方法将从动物,植物及微生物中分离的目的基因整合到植 物基因组中,使之正确表达和稳定遗传并且赋予受体植物 预期性状的一种生物技术方法.1983年,首例抗病毒转 基因烟草的成功培育标志着人类开始尝试利用转基因技 术改良农作物.目前,植物转基因技术已在作物改良和育 种领域发挥了重要作用.通过植物转基因技术,一些来自 于动物,植物及微生物的有益基因如抗病/虫基因,抗非生 物胁迫性状基因及特殊蛋白基因已被转化到农作物中以 改良现有的农作物和培育新的农作物品种.以DNA重组 技术为基础的植物转基因技术极大地扩展了基因信息的 来源,打破了远缘物种间自身保持遗传稳定性的屏障.植
物转基因技术已应用到玉米,水稻,小麦,大豆和棉花等许多农作物.同时,该技术也正在被尝试用于茄子和草莓等其它的作物中"J.目前,根据转基因植物的受体类型, 植物转基因方法可以分为3大类:以外植体为受体的基因转化方法,如农杆菌介导法,基因枪法和超声波介导法;以原生质体为受体的基因转化方法,如聚乙二醇法,电击法, 脂质体法及磷酸钙?DNA共沉淀法;以种质系统为受体的基因转化方法,如子房注射法和花粉管通道法j.由于以 原生质体为受体的基因转化方法有原生质体培养难度大, 培养过程繁杂,培养工作量大且培养技术不易掌握;原生质体再生植株的遗传稳定性差,再生频率低并且再生周期长;相关的转化方法的转化率低,效果不理想等缺点,所以该类基因转化方法未被作为植物转基因的常规方法广泛使用.本文将对农杆菌介导法,基因枪法,超声波介导 法,子房注射法和花粉管通道法的原理,基本步骤和优缺点作以简要介绍. 1以外植体为受体的基因转化方法 1.1农杆菌介导法 农杆菌介导法是最早应用,最实用有效并且具有最多 成功实例的一种植物转基因方法J.农杆菌是一类普遍 存在于土壤中的革兰氏阴性细菌.目前,用于植物转基 因介导的农杆菌是根癌农杆菌和发根农杆菌.某些根癌 农杆菌和发根农杆菌分别含有大小为200—800bp的结构和功能相似的质粒和Ri质粒J.Ti质粒和Ri质粒含 有3个功能区:参与农杆菌侵染植物过程的vir区,参与农杆菌基因整合到宿主植物基因组过程的T-DNA区,在农杆菌中启动质粒复制的orj区.在vir区上的vir操纵子群作用下,rrj质粒和Ri质粒能将自身的T-DNA转入宿主植物细胞内,而后将T—DNA整合到植物基因组中J.T-
五种常用的植物转基因技术 植物转基因技术是通过各种物理的、化学的和生物的方法将从动物、植物及微生物中分离的目的基因整合到植物基因组中，使之正确表达和稳定遗传并且赋予受体植物预期性状的一种生物技术方法。1983年，首例抗病毒转基因烟草的成功培育标志着人类开始尝试利用转基因技术改良农作物。目前，植物转基因技术已在作物改良和育种领域发挥了重要作用。通过植物转基因技术，一些来自于动物、植物及微生物的有益基因如抗病／虫基因、抗非生物胁迫性状基因及特殊蛋白基因已被转化到农作物中以改良现有的农作物和培育新的农作物品种。以DNA重组技术为基础的植物转基因技术极大地扩展了基因信息的来源，打破了远缘物种间自身保持遗传稳定性的屏障。植物转基因技术已应用到玉米、水稻、小麦、大豆和棉花等许多农作物。同时，该技术也正在被尝试用于茄子和草莓等其它的作物中‘1’纠。目前，根据转基因植物的受体类型，植物转基因方法可以分为3大类：以外植体为受体的基因转化方法，如农杆菌介导法、基因枪法和超声波介导法；以原生质体为受体的基因转化方法，如聚乙二醇法、电击法、脂质体法及磷酸钙-DNA共沉淀法；以种质系统为受体的基因转化方法，如子房注射法和花粉管通道法。由于以原生质体为受体的基因转化方法有原生质体培养难度大，培养过程繁杂，培养工作量大且培养技术不易掌握；原生质体再生植株的遗传稳定性差、再生频率低并且再生周期长；相关的转化方法的转化率低、效果不理想等缺点，所以该类基因转化方法未被作为植物转基因的常规方法广泛使用。本文将对农杆菌介导法、基因枪法、超声波介导法、子房注射法和花粉管通道法的原理、基本步骤和优缺点作以简要介绍。 1以外植体为受体的基因转化方法 1.1农杆菌介导法 农杆菌介导法是最早应用、最实用有效并且具有最多成功实例的一种植物转基因方法。农杆菌是一类普遍存在于土壤中的革兰氏阴性细菌。目前，用于植物转基因介导的农杆菌是根癌农杆菌和发根农杆菌。某些根癌农杆菌和发根农杆菌分别含有大小为200 -800bp的结构和功能相似的Ti质粒和Ri质粒。Ti质粒和Ri质粒含有3个功能区：参与农杆菌侵染植物过程的vir区、参与农杆菌基因整合到宿主植物基因组过程的T-DNA区、在农杆菌中启动质粒复制的ori区。在vir区上的vir操纵子群作用下，Ti 质粒和Ri质粒能将自身的T-DNA转入宿主植物细胞内，而后将T-DNA整合到植物基因组中。T— DNA 是质粒上一段10—30kb的序列，它的两端各有一段高度保守的25bp的同向重叠序列。由于T-DNA 转化无序列特异性，因此可用任何基因片段代替原来的T-DNA基因片段进行。 农杆菌介导法的原理是：在农杆菌基因ehvA，chvB， pscA，and att家族所编码的蛋白和植物伤口产生的酚类物质和糖类物质的共同作用下，农杆菌识别并附着在宿主细胞壁上。virD4和virB基因编码蛋白组成的type IV分泌系统将单链VirD2-T-DNA复合体运送到宿主细胞内。此外，VirE3、VirE2和VirF蛋白也通过该系统进入宿主细胞质中。在宿主细胞质中，VirE2蛋白与VirD2-T-DNA复合体结合。在VirD2核定位信号、某些农杆菌蛋白和宿主细胞蛋白的共同作用下，VirD2-T-DNA复合体进入细胞核。在VirD2、VirE2、某些宿主细胞核蛋白如AtKu80和DNA连接酶的作用下，T-DNA被整合到宿主基因组中，但具体过程不详。 农杆菌介导法的基本步骤是：(1)诱导目标植物外植体；(2)构建含有目的基因的质粒；(3)质粒导人合适的农杆菌菌株中及该菌株的活化过程；(4)植物愈伤组织的微伤口处理及农杆菌侵染；(5)共培养及脱菌处理；(6)愈伤组织筛选、分化与植株再生；(7)再生植株及其后代的外源基因及其表达产物的分子检测；(7)转基因T1代的目标性状鉴定。 农杆菌介导法具有操作简单、转化效率较高、重复性好、单拷贝整合、基因沉默现象少、转育周期