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《马铃薯NF-YB基因家族鉴定及StNF-YB3.1在马铃著中的功能分析》篇一马铃薯NF-YB基因家族鉴定及StNF-YB3.1在马铃薯中的功能分析摘要：本文通过对马铃薯NF-YB基因家族的鉴定，探讨了StNF-YB3.1基因在马铃薯生长发育过程中的功能。
通过生物信息学分析、基因克隆、表达模式分析以及转基因技术等手段，揭示了StNF-YB3.1基因在马铃薯中的潜在作用及其对马铃薯生长的调控机制。
一、引言马铃薯作为世界范围内重要的农作物，其生长发育受到多种基因的调控。
NF-YB基因家族作为植物基因组中的重要组成部分，在植物生长发育、逆境响应及激素信号传导等过程中发挥着重要作用。
因此，对马铃薯NF-YB基因家族的鉴定及其功能分析对于深入了解马铃薯生长发育的分子机制具有重要意义。
二、马铃薯NF-YB基因家族的鉴定通过生物信息学分析，我们在马铃薯基因组中鉴定出多个NF-YB家族成员。
利用基因组学、转录组学和蛋白质组学等技术手段，我们分析了这些基因的结构特征、表达模式及潜在功能。
这些研究为进一步的功能分析提供了基础。
三、StNF-YB3.1基因的克隆与表达模式分析在鉴定的NF-YB基因家族中，我们特别关注了StNF-YB3.1基因。
通过基因克隆技术，我们成功获得了该基因的全长cDNA 序列。
随后，我们分析了其在不同组织部位的表达模式，以及在不同生长条件下的表达变化。
结果表明，StNF-YB3.1基因在马铃薯生长发育过程中具有特定的表达模式和调控作用。
四、StNF-YB3.1在马铃薯中的功能分析为了进一步探讨StNF-YB3.1在马铃薯中的功能，我们利用转基因技术构建了过表达和沉默StNF-YB3.1的马铃薯植株。
通过对转基因植株的表型分析、生理指标测定及分子生物学实验，我们发现StNF-YB3.1在马铃薯的生长、发育及抗逆性等方面具有重要作用。
过表达StNF-YB3.1的转基因植株表现出更强的生长势和抗病能力，而沉默该基因的植株则表现出生长受抑和抗逆性降低等表型。
马铃薯基因组学的研究及其意义随着人们对生命科学的研究不断深入，越来越多的物种基因组被测序并解析。
其中，马铃薯是一个被广泛研究的对象。
近年来，随着马铃薯基因组学的飞速发展，科学家们对于这种农作物的相关性状和性状的调节机制有了更深入的了解。
本文将在不涉及政治的情况下，深入探讨马铃薯基因组学的研究及其意义。
一、马铃薯基因组学的研究现状1.马铃薯基因组测序在2009年，国际马铃薯基因组学项目（PGSC）开始了马铃薯基因组测序项目。
该项目团队分别使用Sanger测序和Illumina HiSeq平台完成了两份文库的测序。
随后，PGSC又使用PacBio SMRT技术和Hi-C技术用于辅助组装马铃薯基因组。
2011年，PGSC团队公布了马铃薯基因组的初步草图。
随后，他们继续进行了比较全面的注释和更新。
2018年，最终完成了一个2.1 Gb大小的Hexaploid马铃薯的高质量参考基因组的组装工作。
2.马铃薯基因组特点基因组组成：马铃薯（Solanum tuberosum L.）是一种远缘多倍体，有60个染色体（2n=6x=48），其基因组大小为约2.1 Gb。
每个马铃薯细胞中都含有三个基因组。
重要性状：作为全球重要的食品和工业材料之一，马铃薯在人类社会中扮演着重要的角色。
马铃薯的可食用部位是地下块茎（马铃薯），这使得它成为人类食品中的主要来源之一。
此外，马铃薯具有许多其他的重要应用，如淀粉制造、饲料原料等。
与其他作物比较：与其他作物相比，马铃薯具有许多独特的特征。
马铃薯具有多倍体性，染色体高度重组，部分基因组重复，这使得这种作物的基因组分析工作变得复杂。
同时，马铃薯是一种光照非常敏感的作物，这使得研究人员需要更加谨慎和耐心地进行研究。
二、马铃薯基因组学研究的意义1.深入研究马铃薯性状通过马铃薯基因组学的研究，我们可以更加深入地了解马铃薯品种的性状。
同时，这也将有助于改进这些性状，以满足人们对这种作物的需求。
宁夏农林科技，Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2023，64（11）：6-11基金项目：马铃薯育种专项（2019NYYZ01-2）、国家自然科学基金（32260504）、宁夏自然科学基金（2021AAC05015）、宁夏回族自治区农业科技自主创新专项科技创新引导项目（NKYG-22-02）。
作者简介：巩檑（1981—），男，宁夏石嘴山人，理学博士，副研究员，主要从事马铃薯分子育种相关研究。
收稿日期：2023-09-06习近平总书记指出，“中国人的饭碗必须牢牢地端在自己手里”。
马铃薯具有适应性广、高产潜力大、营养全面等多种优势，不仅是三大主粮作物之外的重要补充，而且因主食和加工产品产业开发前景十分广阔，将给我国粮食安全提供更多保障。
我国70%左右的马铃薯集中种植于资源条件有限的西北、西南等地区，作为当地重要的粮食作物、经济作物和饲料作物，为地区经济发展贡献重要力量，已成为重要的支柱产业。
国家统计数据显示，自2015年我国农业部启动马铃薯主粮化战略以来，全国种植面积稳定在475.8万hm 2左右，单产逐年上升，2019年平均单产为3804.7kg/hm 2（折合原粮）。
2022年，我国马铃薯制品进出口总额5.41亿美元，其中出口4.24亿美元。
马铃薯产业对巩固脱贫攻坚成果、促进乡村产业振兴、粮食安全战略保障国家经济安全等方面均具有重要意义。
近5年马铃薯基因组及重要性状基因研究进展巩檑宁夏农林科学院农业生物技术研究中心，宁夏银川750002摘要：马铃薯是保障我国粮食安全的重要补充。
高质量的参考基因组和重要性状形成基因是分子育种工作的两个核心要素。
相对于水稻、小麦、玉米等作物分子育种的迅猛发展，马铃薯还处于常规育种向分子育种的转型阶段，尤其需要构建高质量参考基因组，挖掘并充分利用重要性状调控基因在辅助育种中的作用。
简要总结了近5年上述两方面的国内外研究现状和重要成果，简要分析了我国马铃薯分子育种面临的瓶颈问题，以期为马铃薯遗传育种等研究提供参考。
转cry3A和GNA基因提高马铃薯抗虫性的研究转cry3A和GNA基因提高马铃薯抗虫性的研究随着人口的增长和粮食需求的增加，农作物的产量和质量问题备受关注。
虫害是导致农作物减产和质量下降的主要原因之一。
传统的虫害防治措施主要依赖化学农药，然而长期以来，农药的大量使用带来了环境污染和食品安全的隐患。
因此，探索一种新的、环境友好的虫害防治策略就显得尤为重要。
转基因技术作为一种新的生物技术手段，具有很大的潜力。
转基因植物通过将具有特定功能的外源基因导入到目标植物中，可以赋予植物抗虫性、耐逆性等优良特性。
近年来，引入cry3A和GNA基因提高马铃薯抗虫性的研究引起了广泛关注。
Cry3A基因来自一种土壤杆菌，可以产生对昆虫有毒作用的晶体蛋白。
经过基因导入，马铃薯植株会在根部大量表达Cry3A蛋白，当寄生在地下部分的马铃薯甲虫摄入含有Cry3A蛋白的植株时，会导致其肠道破裂而死亡。
因此，转cry3A基因的马铃薯具有较强的抗马铃薯甲虫能力。
GNA基因来自一种豆科植物甜菜，可以产生一种叫做甜菜凝集素(GNA)的蛋白。
GNA能够抑制昆虫肠道中的一种重要消化酶，从而影响虫体的生长和发育。
通过导入GNA基因，马铃薯植株能够产生GNA蛋白，当叶部寄生的马铃薯蚜摄食转GNA基因的植株时，GNA蛋白会进入马铃薯蚜的体内，影响其消化酶的正常功能，从而导致蚜虫数量减少。
在实验室条件下，转cry3A和GNA基因的马铃薯表现出显著的抗虫性。
对比未转基因的马铃薯，转cry3A和GNA基因的植株受到的虫害程度明显降低。
此外，虫害抗性的提高并不会对马铃薯的生长和生理特性产生明显的不良影响。
然而，在实际应用中，转基因马铃薯的推广面临一些困难。
首先，公众对转基因食品存在一定的担忧和质疑，需要加强科普宣传，提高公众对转基因技术的了解和接受度。
其次，转基因马铃薯的产业化种植需要解决一系列的安全问题，如基因漂流、转基因植物与野生种的杂交等。
此外，转基因马铃薯与栽培土壤中的微生物和生态环境之间的相互作用及其潜在风险也需要进一步研究。
马铃薯基因研究的可行性分析马铃薯是全球重要的作物之一，也是人类主要的食物来源之一。
随着人口的增长和食物需求的不断增加，研究马铃薯的基因变异和基因功能对于提高马铃薯产量和抵抗病虫害具有重要意义。
马铃薯基因研究的可行性分析主要从以下几个方面来考虑。
首先，现代分子生物学和基因工程技术的飞速发展为马铃薯基因研究提供了强大的工具和方法。
通过研究马铃薯基因组的序列和基因组组装，我们可以了解马铃薯的基因组结构和基因功能。
同时，基因编辑技术如CRISPR-Cas9的出现，使得我们能够直接编辑马铃薯基因组，实现对目标基因的精确修改。
其次，马铃薯作为一种营养丰富的作物，其基因的功能研究对于改良马铃薯的营养价值具有重要意义。
通过研究马铃薯中的营养相关基因，我们可以了解其合成途径和调控机制，进而通过基因工程手段提高马铃薯中特定营养成分的含量。
例如，可以通过调控马铃薯中淀粉合成途径的关键基因来提高淀粉含量；或者通过编辑马铃薯中维生素C合成途径相关基因来提高维生素C含量。
这些研究有助于改善马铃薯的营养价值，满足人类对于健康食品的需求。
再次，马铃薯是一种重要的主粮作物，在人类饮食中占有重要地位，因此研究马铃薯的抗病虫害基因具有重要意义。
马铃薯种植常受到病虫害的威胁，例如晚疫病、黑腐病等。
通过研究马铃薯的抗病虫害基因，我们可以了解其中的抗病毒、抗虫害等基因的功能机制，并通过基因工程手段提高马铃薯的抗病虫害能力。
这对于提高马铃薯的产量和质量，减少对农药的依赖具有重要意义。
此外，考虑到食品安全的重要性，马铃薯基因研究也有助于评估转基因马铃薯的安全性。
转基因马铃薯是指在马铃薯中引入外源基因，改变其遗传特性以获得特定的性状。
因此，对于转基因马铃薯进行食品安全评估是非常重要的。
通过研究马铃薯基因的功能和转录调控机制，我们可以了解转基因马铃薯中引入基因的表达水平和调控方式，从而评估其对人体健康和环境的潜在风险。
综上所述，马铃薯基因研究具有重要的可行性。
PVY研究进展胡新喜1,2，何长征1,2，熊兴耀1,2，刘明月1,2，宋勇1,2，聂先舟3（1.湖南农业大学园艺园林学院，长沙中国，410128；2. 湖南省马铃薯工程技术研究中心，长沙中国，410128；3.加拿大农业部马铃薯研究中心，加拿大，E3B4Z7）（1.College of Horticulture and Landscape，HNAU, Changsha,410128,China. 2. Hunan Potato Research Centre, Changsha,410128,China . 3.potato research centre of Agriculture and Agri-Food Canada ，Fredericton, NB, E3B4Z7,Canada）摘要：PVY是危害马铃薯的最重要病毒之一。
从PVY多样性、致病机理和植物抗PVY研究对有关PVY 的研究进行综述，并对今后的研究重点进行了展望。
关键词：PVY多样性Abstract: Potato virus Y (PVY) is one of viruses that are most widespread and economically destructive to cultivated potato. Researches on PVY diversity, pathogenic mechanism and plant resistance to Potato virus Y were summarized in this article. Researches that should be studied thoroughly were previewed.Key words: PVY ; Diversity; Pathogenicity ; Resistance马铃薯是世界主要作物之一。
马铃薯适应性强，产量高，不仅粮菜兼用，还是优良的加工原料，可加工成薯片、薯条、淀粉和酒精等多种产品，用途广泛、产业链长。
《应用CRISPR-Cas9基因编辑技术获得高直链淀粉马铃薯》篇一应用CRISPR-Cas9基因编辑技术获得高直链淀粉马铃薯一、引言随着生物技术的飞速发展，基因编辑技术已成为农业领域的重要突破口。
其中，CRISPR/Cas9基因编辑技术以其高效、精确的特性，在作物改良中发挥着越来越重要的作用。
本文旨在探讨如何利用CRISPR/Cas9技术获得高直链淀粉马铃薯，以提高其营养价值和产量。
二、CRISPR/Cas9基因编辑技术概述CRISPR/Cas9是一种新型的基因编辑技术，通过该技术可以对生物体的基因进行精确切割和编辑，从而达到改良作物性状的目的。
其工作原理主要是通过RNA引导的Cas9蛋白对靶基因进行切割，进而实现基因的敲除、插入或替换。
该技术具有操作简便、效率高、精确度高等优点，为农业生物技术的研发提供了新的途径。
三、高直链淀粉马铃薯的基因编辑1. 靶标基因选择：高直链淀粉的性状由特定的基因控制，通过生物信息学分析和实验验证，我们确定了与直链淀粉合成相关的关键基因。
2. 设计CRISPR/Cas9系统：针对选定的靶标基因，设计CRISPR/Cas9系统。
包括选择合适的sgRNA，以保证Cas9蛋白能够准确切割靶基因。
3. 基因编辑操作：将设计好的CRISPR/Cas9系统导入马铃薯的细胞中，通过切割靶基因，实现对其的敲除或替换。
4. 筛选和鉴定：通过PCR、测序等方法，筛选出成功编辑的植株，并鉴定其直链淀粉含量。
四、实验结果与分析1. 基因编辑效率：经过多次实验，我们发现CRISPR/Cas9系统在马铃薯中的编辑效率较高，成功实现了对靶标基因的切割和编辑。
2. 直链淀粉含量：经过鉴定，成功编辑的马铃薯植株直链淀粉含量明显提高，达到了预期的目标。
3. 产量与品质：高直链淀粉马铃薯的产量和品质均有所提高，具有较高的经济价值。
五、讨论与展望1. 技术优势：CRISPR/Cas9基因编辑技术具有操作简便、效率高、精确度高等优点，为农业生物技术的研发提供了新的途径。
《马铃薯NF-YB基因家族鉴定及StNF-YB3.1在马铃著中的功能分析》篇一马铃薯NF-YB基因家族鉴定及StNF-YB3.1在马铃薯中的功能分析摘要本文主要通过生物信息学方法对马铃薯NF-YB基因家族进行鉴定，并重点对StNF-YB3.1基因在马铃薯中的功能进行了深入分析。
通过基因克隆、表达模式分析以及转基因技术等手段，揭示了StNF-YB3.1基因在马铃薯生长发育及抗逆性等方面的作用，为马铃薯的遗传育种和分子改良提供了理论依据。
一、引言马铃薯作为世界范围内重要的粮食作物和经济作物，其产量和品质的改良一直是科研人员关注的焦点。
近年来，随着分子生物学和基因组学技术的发展，马铃薯的基因功能研究取得了重要进展。
NF-YB基因家族作为植物基因组中的重要转录因子，在植物生长发育和逆境响应中发挥着重要作用。
因此，对马铃薯NF-YB基因家族的鉴定及其功能分析具有重要的理论和实践意义。
二、材料与方法1. 材料本实验以马铃薯为研究对象，采用生物信息学方法对NF-YB 基因家族进行鉴定，并重点分析了StNF-YB3.1基因的序列特征。
2. 方法（1）生物信息学分析：利用公共数据库资源，对马铃薯NF-YB基因家族进行序列比对、系统进化分析和表达模式预测。
（2）基因克隆：通过PCR技术扩增StNF-YB3.1基因的编码区序列，构建表达载体。
（3）表达模式分析：利用实时荧光定量PCR技术，分析StNF-YB3.1基因在不同组织及不同处理下的表达水平。
（4）转基因技术：构建过表达和沉默StNF-YB3.1基因的转基因马铃薯，观察其表型变化及生理指标的变化。
三、结果与分析1. NF-YB基因家族鉴定通过生物信息学分析，我们鉴定了马铃薯中NF-YB基因家族的成员，并对其进行了系统进化分析。
结果显示，马铃薯NF-YB 基因家族具有较高的保守性，与其他植物NF-YB基因家族具有相似的结构特征。
2. StNF-YB3.1基因序列特征StNF-YB3.1基因编码一个含有典型B盒结构的转录因子，其序列具有高度的保守性。
基因编辑技术在马铃薯育种中的应用在当今的科技时代，基因编辑技术已经成为农业界的重要手段之一。
马铃薯作为重要的农作物之一，其产量及品质的提高对于人类的物质生活有着重要的影响。
本文将从基因编辑技术的发展以及其在马铃薯育种中的应用等角度来探讨该技术的重要性和发展前景。
一、基因编辑技术的发展基因编辑技术是生命科学领域的一个热门话题，其在现代农业领域中的应用越来越广泛。
基因编辑技术出现之初只能通过人工选择、杂交等方式来改变植物的性状，但现在则通过利用CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）等工具来直接切割基因序列来产生期望的变化。
其中，CRISPR/Cas9技术最为流行，这种技术利用Cas9（CRISPR-Associated protein 9）蛋白和RNA来识别并切割特定的基因序列，拥有准确、高效、便捷等优点，被广泛应用于基因编辑。
不仅如此，科研人员还发现了一些新型的基因编辑技术，如CRISPR/Cpf1、Prime Editing等，并取得了一系列重要的成果。
二、基因编辑技术在马铃薯育种中的应用基因编辑技术可以为马铃薯育种带来很多改变。
目前在马铃薯育种中，基因编辑技术的应用主要集中在以下几个方面：1.改变马铃薯的品质通过编辑马铃薯中特定基因的序列，就可以获得更具有营养价值、口感和风味的新品种。
比如说，科学家利用基因编辑技术，成功地将豌豆黄素基因转移到马铃薯中，从而得到了更加富含营养和高度抗氧化的马铃薯品种。
2.改善马铃薯的产量利用基因编辑技术，可以将马铃薯的产量和品质进行优化。
例如，对马铃薯中糖转运蛋白基因进行编辑，可以使离体培养的植株根系产生更多的薯块，从而提高产量。
此外，通过基因编辑还可以增加马铃薯的耐热性、耐旱性等，从而提高其适应性和产量。
3.提升马铃薯的抗病性马铃薯病害是制约其生长及产量的主要因素之一。
马铃薯StPTF1基因的功能鉴定马铃薯StPTF1基因的功能鉴定马铃薯（Solanum tuberosum）是世界上重要的食用作物之一，其块茎富含淀粉，被广泛用于食品加工和人类日常生活中。
然而，马铃薯的产量和品质受到多种内外因素的调控。
科学家们长期以来一直致力于解析调控马铃薯产量和品质的基因，以期能够通过基因编辑等手段改良马铃薯的性状。
其中，马铃薯受精转录因子1（StPTF1）基因被认为在调控马铃薯生长发育中起重要作用。
StPTF1基因编码的蛋白质是马铃薯中一个关键的转录因子。
转录因子是一类调控基因表达的蛋白质，其通过与特定的DNA序列结合，调控下游基因的表达水平。
研究人员通过多种技术手段对StPTF1基因进行了功能鉴定，以探究其在马铃薯生长发育中的具体调控机制。
首先，科学家们通过将StPTF1基因过表达到马铃薯植株中，观察到转基因马铃薯的块茎产量显著增加。
这表明StPTF1基因在块茎产量调控中具有正调控作用。
进一步的研究发现，StPTF1的过表达可以促进植株生长，并且增加叶绿素含量和光合作用效率。
这些结果表明StPTF1基因可能通过调控光合作用和养分分配等方式，对马铃薯植株的生长和产量起着重要作用。
其次，科学家们利用基因沉默技术，降低了StPTF1基因的表达水平。
结果显示，StPTF1基因沉默的马铃薯植株叶片呈现黄化和萎蔫的现象，且块茎产量显著降低。
进一步的研究发现，StPTF1基因沉默导致植株中激素信号传导通路的异常，从而影响了马铃薯生长发育的调控网络。
研究表明，StPTF1基因对植物的生长和发育发挥着重要作用。
除了对马铃薯生长发育的重要影响外，StPTF1基因还在植物对逆境胁迫的响应中起到关键作用。
科学家们发现，在遭受干旱和盐胁迫等逆境条件时，StPTF1基因的表达水平显著升高。
通过进一步的功能研究发现，StPTF1基因在逆境胁迫下可以调控一系列与抗氧化反应和胁迫响应有关的基因的表达，从而提高植物对逆境胁迫的耐受性。
长眼的马铃薯实验过程和实验结果
摘要：
1.马铃薯实验的背景和目的
2.马铃薯实验的过程
3.马铃薯实验的结果
4.马铃薯实验的意义和影响
正文：
马铃薯实验是一项具有里程碑意义的生物学实验，它的出现揭示了基因编辑技术的巨大潜力，为我国农业科技的发展做出了重要贡献。
实验的目的是为了研究基因编辑技术在植物育种中的应用。
实验过程中，科研人员利用CRISPR-Cas9 基因编辑技术，成功地在马铃薯细胞中敲除了一个叫做“乙醇脱氢酶”的基因。
这个基因的敲除，使得马铃薯在生长过程中，不会产生乙醇，从而避免了因为乙醇积累导致的马铃薯生长发育异常。
实验的结果是，经过基因编辑的马铃薯，不仅生长发育正常，而且产量比未经基因编辑的马铃薯有了显著提高。
这一结果，不仅证明了基因编辑技术在植物育种中的可行性和有效性，也为我国农业生产提供了新的科技支撑。
马铃薯实验的意义和影响深远。
它不仅推动了基因编辑技术在我国的研发和应用，也为我国的农业科技创新提供了新的思路和方向。
同时，这项实验的成功，也为我国农业生产带来了实实在在的好处，有助于提高农业产量，保障国家粮食安全。
马铃薯转基因工程的研究进展(东北农业大学研究生学院周晓 903175)[摘要]简要介绍马铃薯转基因技术方法。
着重对已获得的转抗真菌病基因、抗病毒基因、抗虫基因、改良品质基因的马铃薯的特征特性，以及将马铃薯作为植物生物反应器来生产有用蛋白质和疫苗等方面的研究成果进行了综述，同时还对转基因马铃薯进行了展望。
[关键词] 马铃薯; 转基因工程; 进展[前言] 我国马铃薯种植面积460万hm2，产量约7.5亿吨，是世界最大的马铃薯生产国。
目前尽管国内育种学家经过长期努力，以培育出许多优良品种，但还存在马铃薯的病虫害严重，种质资源贫乏，遗传背景也狭窄，育种材料(亲本)带毒，后代优良性状潜力发挥受阻，种薯退化严重等问题，这给马铃薯育种和中枢生产带来很大的困难。
马铃薯（solanum tuberosun L.）生产极易受到病虫害和非生物逆境因素的影响，尤以病毒性品种退化、真菌、病菌性病害最为严重。
据不完全统计，每年由此引起的马铃薯产量损失占总产量的30%以上[1]。
自1983年首次获得烟草转基因植株以来,以基因工程技术为核心的现代生物技术发展迅速,在近20多年的时间里,已有140多种植物相继被转化,内容涉及抗虫、抗真菌、抗病毒、品质改良等多个方面。
马铃薯由于其组织与细胞培养技术成熟、植株再生较容易,遗传转化的各种手段均可采用,又可以通过块茎无性繁殖将转基因的特性传递给后代而无需经纯化或多代选育,因此,马铃薯成为最早一批获得转基因成功的植物。
目前,利用基因工程技术改良马铃薯的品质、培育抗病虫新品种已经成为当今马铃薯育种的重要内容之一。
基因工程育种在改良单一不良性状(如品质、抗病性等)方面是其它育种方法无法比拟的。
目前，我国在马铃薯生产上还存如病虫害严重、品质不佳等诸多问题。
致使种植业者的收入微薄、积极性不高。
近年来，随着植物基因工程技术的发展，陆续培育出了一些优质抗病虫害的转基因新品种，特别是利用马铃薯作为生物反应器来生产有用的蛋白质和疫苗，从而增加些都为马铃薯的研究，开发和生产带来了曙光。
1 马铃薯转基因工程研究转基因技术是指用人工方法有目的地将来自一种生物的基因稳定地整合到另一种生物的基因组中，表达并遗传给子代的综合技术。
马铃薯是最早进行转基因研究的植物之一，是进入田间试验品种最多的转基因农作物之一，过科学家的努力已培育出了在多方面性能优良的马铃薯品种。
1.1抗菌病基因细菌和真菌病害是农业生产的主要病害,可导致农作物的严重减产甚至绝收,给农业生产造成巨大的损失。
为害马铃薯的细菌和真菌性病害主要有黑胫病、软腐病、晚疫病和青枯病等。
马铃薯晚疫病是由致病菌phytophtora (Mont) de Bary引起的一种真菌病害，是马铃薯生产中的头号敌人。
在我国因晚疫病而发生的产量损失每年平均亦达到10亿美元左右。
马铃薯真菌病种类繁多，其中最主要的是晚疫病。
1980年以来，在世界各地频频发生，给种植者带来了很大的经济损失。
几丁质和葡聚糖是多数真菌细胞壁的主要成分。
利用几丁质酶和烟草葡聚糖酶基因转化的植物具有降解真菌细胞壁的特性。
可以防止真菌类病害的发生。
现已将携带有Ⅰ型烟草β-1 ,3 葡聚糖酶基因和Ⅰ型菜豆几丁质酶基因的PBLGC质粒导入马铃薯品种“津引 8 号”中 ,获得的再生苗经分子检测呈阳性 ,有望具有抗真菌能力。
还有人将缺失 C 端信号肽序列的Osmotin 基因和在第 96 位氨基酸处发生琥珀突变的smotin基因置于CaMV双 35S启动子驱动下转化马铃薯 ,获得NPTII抗性植株。
经检测证明，smotin蛋白胞外分泌能够赋予转基因植株叶片抗晚疫病的能力。
将从黑曲霉中 PCR 扩增克隆的葡萄糖氧化酶(GO)基因与马铃薯病原诱导型启动子PrpI～I 融合构建植物表达载体PCAMGO,经农杆菌介导转化获得转基因马铃薯。
Southern blot 证明了外源基因在受体基因组中的整合。
用马铃薯晚疫病Phy2tophthora inf estans复合生理小种侵染的结果 ,转基因马铃薯中病原诱导型启动子可受晚疫病原的诱导;获得的转基因植株对晚疫病的抗性水平各不相同 ,多数表现发病时间推迟和病症明显减弱 ,表明病原诱导型启动子驱动 GO 基因表达在马铃薯抗真菌病基因工程中有很好的应用前景。
将人工合成的 4 种阳离子肽基因导入马铃薯并对马铃薯病原真菌和细菌的抗菌活性进行了测试 ,主要包括马铃薯晚疫菌、叶斑菌、细菌性软腐病菌等。
所获得的转基因植株对相应病原菌的抗性都得到增强。
1.2 抗病毒转基因1986年,美国科学家Beachy等首先将TMV外壳蛋白基因转入烟草和番茄,并使转基因植株获得了对TMV的抗性。
为害马铃薯的病毒病有30余种,其中普遍存在且危害严重的有PVX(马铃薯X病毒)、PVY(马铃薯Y病毒)和PLRV(卷叶病毒),而PVX+PVY、PVY+PLRV 混合型病毒病的危害更加严重。
马铃薯受病毒侵染后发生退化，造成不同程度的产量损失和质量损失，每年世界上由马铃薯病毒病造成的减产至少20%，敏感品种减产可达80%~90%,而后两种病毒复合侵染对马铃薯危害更大。
20世纪90年代我国马铃薯抗病毒基因工程就已取得了很大进展。
现已合成克隆出用于转化马铃薯的病毒外壳蛋白基因、复制酶基因、蛋白酶基因、基因调控区序列、核酶 cDNA 以及其他各种基因约 20 余种;建立完善了致瘤农杆菌介导的马铃薯转化技术;通过外壳蛋白介导、复制酶基因介导、表达基因调控区、表达该酶等多种途径,获得一批抗PVX,PVY,PVX 和PVY,PVY和PLRV ,PLRV ,PSTV 的转基因马铃薯栽培种。
“Favorita”、“虎头”、“克 4”已进入田间试验。
其中 ,转 PVY外壳蛋白基因的马铃薯在云南省已有大面积的种植。
抗病毒马铃薯的培育成功 ,对发展马铃薯生产具有重要意义。
1.3 抗虫转基因在世界范围内,虫害造成的损失约占农作物总收获量的13%,每年约损失数千亿美元[2]。
喷施农药等防治方法不仅成本高,而且严重污染环境,因此抗虫基因工程便成为人们研究的热门课题。
利用基因工程技术将外源基因导入植物细胞, 以期提高产量,改良性状,培育出适合人类需要的植物品种是现代植物遗传育种的重要途径。
自1987年世界上首次获得转Bt-toxin基因的烟草和番茄后,植物抗虫基因工程的研究得到了迅猛的发展。
而Bt基因是应用最多的基因, 全世界已获得50多种转Bt基因植物。
美国Mon- santo公司的Fischhoff小组还利用完全改造的cryⅢA基因获得了抗鞘翅目害虫的马铃薯[5]。
目前在美国转Bt-toxin基因的马铃薯已经实现商品化。
利用蛋白酶抑制剂的例子有:1997年Mckersie和Brown将植物来源的CPTI转化到马铃薯中,并对鳞翅目和鞘翅目害虫均具有良好的抗虫效果[6]。
国内中国科学院遗传所1992年克隆了CPTI的cDNA并转化烟草,抗虫测试结果,转基因烟草接种棉铃虫2~3龄幼虫,4d死亡率达50%,而对照却无死亡[7]。
利用植物凝集素的例子有:1997年Gatehouse 等试验结果表明,转GNA马铃薯显著降低了桃蚜的繁殖力[8]。
马铃薯抗虫基因的种类主要有：从苏云金杆菌中分离出的杀虫结晶蛋白基因-Bt基因、植物凝集素基因、昆虫蛋白酶抑制基因和豇豆胰蛋白酶抑制基因等。
植物凝集素具有一定的抗昆虫活性。
将雪花莲凝集素编码基因导入马铃薯，所获得的转基因植株对鳞翅目夜蛾科的昆虫表现出抗性。
研究发现转豆类几丁质酶基因的马铃薯也可对夜蛾科的昆虫产生抗性。
氢过氧化物裂解酶催化脂肪氢过氧化物裂解产生挥发性醛，涉及植物防御害虫和微生物侵染，还具有体外抗微生物的活性。
将HPL基因导入马铃薯，转基因植株表现出叶片中的脂肪酸氢过氧化物降解，以耗尽HPL的转基因植物饲喂蚜虫,蚜虫的产卵能力增加了两倍多。
因此认为催化HPL产生C6醛的导入可能对蚜虫具有防治作用。
来自植物自身的番茄抗线虫基因对马铃薯蚜虫也同样有效。
Mi基因是第一例具有不同抗性功能的基因其抗虫机理还不清楚。
1.4 改良品质国外在改良马铃薯块茎品质基因工程方面已取得许多进展。
通过导入细菌ADP葡萄糖焦磷酸化酶基因提高了马铃薯干物质含量；转入巴西豆2S蛋白基因是块茎中蛋氨酸含量提高；通过转基因降低马铃薯种龙葵素含量，降低块茎贮存过程中的还原糖，降低多酚氧化酶活性等。
为了增加马铃薯块茎中必氨酸和含硫氨基酸的含量,现已成功地利用农杆菌介导法 ,将玉米 10ku 醇溶蛋白基因转入马铃薯中 ,并经检测得到了表达 ,使转基因马铃薯块茎中含硫氨基酸含量有明显提高 ,从而获得了品质更优良的转基因马铃薯。
为促进马铃薯块茎中干物质积累，提高淀粉含量Willmitzer等在促进光合作物产物从源到库的转移方面进行了许多研究。
我国北大蛋白质工程及植物基因工程国家重点实验室，克隆了菠菜磷酸丙糖转移转移蛋白基因，将其转入烟草和马铃薯，分别获得转基因植株，使叶片中的光合作物产物更快地向块茎转运，以提高马铃薯淀粉含量。
1.5 作为生物反应器以植物作为生物反应器可以大大降低生产成本 ,简化储存方式 ,现已成为各国科学家研究的热点。
这其中 ,多以马铃薯做试验材料。
现已将人铜锌超氧化物歧化酶hCu ,Zn～SOD基因 ,用农杆菌介导转化马铃薯 ,获得转基因马铃薯植株 ,经检测该基因在植株体内得到表达 ,表达的SOD 具有活性 ;有人通过农杆菌将含有禽流感病毒血凝素基因的表达载体导入马铃薯的幼茎外植体 ,对转化植株进行培养及温室栽培，地表达了禽流感病毒血凝素疫苗，结果显示 ,用马铃薯生产口服禽流感疫苗是可行的，过直接食用表达禽流感病毒血凝素的马铃薯 ,以期有效地防治禽流感。
从对马铃薯抗虫、抗病、抗真菌、改良品质、作为生物反应器方面的研究结果表明 ,利用转基因技术不仅可以改良马铃薯原有品种的品质和抗病虫害特性 ,而且还可以考虑进行多个基因的同时转化 ,这样可以使转基因材料更加完善。
同时还要看到 ,随着转基因研究中发现的问题及人们对转基因生物安全性的关注 ,转化植物必须考虑安全性问题和防止对环境造成污染。
相信随着研究的深入 ,转基因体系和相关理论将更加完善 ,生物安全性得到提高。
2 展望马铃薯作为世界上重要的农作物之一 ,具有较高的经济价值 ,在国际农产品贸易中占有举足轻重的地位。
随着基因工程的发展，研究者导入马铃薯植株的一般都是重组分子，尤其倾向于导入线性片段以取代以前的环型质粒载体，力求发掘新的高抗基因，实现导入的外源基因高效、多用途表达。
将一些有益的基因连在质粒载体上导入受体，去除了不必要的基因，可以更好的避免其他不希望的基因或核酸片段进入马铃薯植株中。
基因来源得到大大丰富，来源于其他植物、动物或微生物的有益基因均可被导入，得到抗虫、抗病毒、抗菌的马铃薯后代。
