基因工程在花卉育种中的应用
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玫瑰的遗传改良与基因工程研究进展玫瑰是世界上最受欢迎的花卉之一,以其美丽的花朵和芬芳的香气而闻名。
多年来,人们一直致力于改良玫瑰的品种,以获得更加美丽和耐病的花朵。
而随着基因工程的发展,玫瑰的遗传改良研究也取得了显著进展。
本文将介绍玫瑰的遗传改良方法和基因工程技术在玫瑰研究中的应用,并探讨未来的发展方向。
在传统的玫瑰遗传改良中,人们通常运用选择育种的方法。
通过选取具有理想特征的个体进行繁殖,逐渐培育出更好的品种。
这种方法虽然简单有效,但进展较为缓慢。
而基因工程技术的引入,为玫瑰的遗传改良提供了新的途径。
基因工程技术可以通过转基因的方式,将具有特定性状的基因导入到玫瑰的基因组中。
这样就可以实现对玫瑰的特征进行精确控制和改良。
例如,科学家们可以通过转基因技术增加玫瑰的花瓣数量或改变花瓣的颜色。
他们还可以利用基因编辑技术来抑制或增强玫瑰中花香化合物的合成,从而创造出新的香型。
这些技术不仅可以改善玫瑰的外观和香气,还可以增加其抗病性和耐旱性能。
另外,基因工程技术还可以用于增加玫瑰的营养价值和药用价值。
研究人员已经成功地将具有抗氧化活性和抗癌特性的基因导入到玫瑰中,使其具有更高的营养价值和药用潜力。
这不仅拓宽了玫瑰的用途范围,还为药用植物的研发提供了新的资源。
除了基因工程技术,现代的遗传改良研究还涉及到基因组学、转录组学和表观遗传学等领域的应用。
通过对玫瑰基因组的深入研究,科学家们可以更好地理解玫瑰的遗传机制和变异规律。
这些研究不仅为玫瑰的遗传改良提供了新的思路,还为其他植物的遗传改良提供了借鉴。
然而,需要注意的是,基因工程技术在玫瑰的遗传改良中仍面临一些挑战和争议。
其中之一是基因的稳定性和遗传安全性问题。
转基因玫瑰的引入可能导致一些意想不到的副作用,如遗传突变或非目标性特征的改变。
因此,在进行基因工程研究时,必须对转基因玫瑰的稳定性和安全性进行充分评估。
另外,玫瑰的遗传改良并不只局限于单一的特征改良,还需要综合考虑多个特性的改良。
浅谈基因工程在植物育种中的应用作者:杨金华尚秋霞来源:《世纪之星·交流版》2016年第07期[摘要]基因工程作为生物技术的一个重要部分,已在生产和生活等多方面起重要作用。
不断成熟的基因工程技术解决了传统育种不能突破的问题,与传统育种方法相比,基因工程技术具有独特优势,可定向修饰植物的某些目标性状并保留其它原有性状,通过引入外来基因扩大基因库。
[关键词]基因工程;植物育种;应用基因工程是指运用分子生物学技术,将目的基因或DNA片段通过载体或直接导入受体细胞,使受体细胞遗传物质重新组合,经细胞复制增殖,新的基因在受体细胞中表达,最后从转化细胞中筛选有价值的新类型,继而再生为工程植株,从而创造新品种的一种定向育种技术。
这种DNA分子的新组合克服了固有的生物种间的限制,打破了物种之间杂交的障碍,这就赋予基因工程跨越天然物种屏障的能力,克服了固有生物种限制,扩大和带来了定向创造生物的可能性,这是基因工程的最大特点。
下面就简单的介绍基因工程在植物育种中的部分应用。
一、基因工程在花卉育种中的应用植物基因工程解决了传统育种不能突破的问题,为花卉性状改良提供全新的思路。
因此,人类希望在传统育种的基础上能够利用基因工程技术,培育出向往已久的奇异花卉。
1.新基因导入观赏花卉植物,改良花色花色是观赏花卉植物最重要的质量指标之一。
花色的母体是花色素,要由类胡萝卜素、类黄酮和花青素3类物质决定。
花色素的形成以及花色素在花瓣中的含量和分布等都受基因控制。
正是由于这些基因的存在和改变,致使观赏植物花色丰富多彩、变化多样。
利用常规育种技术尤其是杂交育种技术,虽然在花色改良中做出了重要贡献,但其远缘杂交亲和力差,物种生殖隔离和基因连锁难以打破,染色体重组时交换值小,创造符合人类各种需求的新种质所需的育种周期长、效率较低。
通过基因工程,利用农杆菌介导和直接转移将控制花色的目的基因转入植物受体,从而使受体增加1个或几个新性状,创造出具有优良花色性状的新种质,例如对于单基因控制的花色,如果某观赏植物种或品种体内缺乏这种基因,可直接导入外源结构基因改变其花色。
基因工程在观赏植物花色育种中的应用(专家论文)随着科技的发展,基因工程技术在植物育种中发挥着越来越重要的作用。
其中,基因工程技术在观赏植物花色育种中的应用,不仅可以为花卉产业带来新的技术突破,同时也能够满足人们对于观赏植物颜色的需求。
本文将从什么是基因工程、基因工程在植物育种中的应用、基因工程在观赏植物花色育种中的应用等方面进行探讨。
一、基因工程的概念和技术基因工程是通过对生物体基因的重组或改造来达到预期目的的一种技术。
该技术诞生于1970年代,是现代生物技术的重要组成部分。
基因工程技术有许多基本方法,例如在宿主细胞中利用质粒或病毒等载体将目的基因导入宿主细胞中,以达到修改宿主细胞基因或系统。
通过基因工程技术,可以改造生物体的性状,强化耐荫能力,改进品种增加产量等,对于农业、医疗健康等领域带来了重大的贡献。
二、基因工程在植物育种中的应用随着对植物生物学的深入研究,基因工程技术在植物育种中的应用也愈加广泛。
基因工程技术对植物育种所产生的积极影响主要体现在以下几个方面:1. 保护作物免遭病虫害的侵害。
基因工程技术可以通过将病虫害相关的基因改造成抵抗基因,从而改变作物本身的抗病抗虫性能;2. 优化果实品质。
基因工程技术可以促进果实发育和颜色变化,提高果实品质和口感;3. 改进目标植物的适应性。
基因工程技术可以为目标植物增加抵御环境压力的能力,提高适应严酷环境的能力;4. 通过改变花卉的色彩,改变其观赏价值。
基因工程技术可以改变花卉颜色,从而使花卉更加美观,并提高其观赏价值。
三、基因工程在观赏植物花色育种中的应用对于观赏植物来说,花色是一个非常重要的品质指标。
传统的育种方法主要依赖于人工授粉、选择等方式,而基因工程技术可以帮助人们更加精准地改变花卉的颜色,从而满足人们对于花卉色泽的不同需求。
具体来说,基因工程技术在观赏植物花色育种中的应用主要有以下几个方面:1. 改变花青素合成途径。
花青素是指一类能够产生蓝、紫色花朵的化合物。
基因工程技术在植物育种中的应用研究随着生物技术的发展,基因工程技术已经成为现代农业中不可或缺的重要手段。
通过基因工程技术,可以针对植物疾病抗性、耐旱、耐寒等特性进行改良,进一步提高植物的产量和品质,为全球粮食安全和生态环境保护做出了重要贡献。
本文将介绍基因工程技术在植物育种中的应用研究,探讨其在未来发展中可能面临的挑战和机遇。
一、基因工程技术在植物育种中的应用研究1、转基因作物转基因作物是通过改变植物基因来提高其产量和营养价值、抵抗病虫害等特性的一种农业技术。
转基因作物在全球范围内逐渐普及,并取得了显著的经济效益。
例如,玉米、大豆、棉花、番茄等农作物都已经被转基因改良,使其耐旱、抗虫害及抗草害等特性得到了增强。
在转基因作物中,最常用的基因工程技术是植物转录因子技术,通过研究植物在不同环境下的转录因子变化,来识别并控制植物某些基因的表达,以达到种质改良的目的。
2、基因组编辑技术基因组编辑技术也是一种重要的基因工程技术,在植物育种中的应用领域也越来越广泛。
它通过引入或删除基因片段来改造植物基因组,并实现对植物特征的控制。
例如,通过应用CRISPR/Cas9技术对植物基因进行定向编辑,可以使植物产生更好的品质、更高的产量、更强的抗性等特性。
同时,这种技术还可以应用于研究植物发育、细胞分化等生物学问题。
3、遗传多样性评估遗传多样性评估是一个重要的植物育种研究方向。
它通过对产地、品种、种类等植物样本进行DNA序列分析,针对不同植物特征进行遗传多样性评估,以确定植物材料的可变性和遗传关系。
这种技术可以帮助植物育种者在固有遗传多样性的基础上,更好地把握遗传演化规律,更好地引入优良基因,实现质量提高和品种选育等目标。
二、未来的机遇与挑战尽管目前基因工程技术在植物育种中已经取得了一定的成果,但是在未来的发展中,它仍然面临着一系列挑战和机遇。
1、技术开发当前,基因工程技术在植物育种中应用依旧存在技术瓶颈。
例如,目前的基因组编辑技术虽然能够通过对基因序列进行编辑,来实现植物的遗传改良,但是在具体实施过程中,往往会引起不可预知的遗传变异和代价等问题。
基因工程在花卉育种中的应用摘要:在现代生物技术中,基因工程作为一个重要的部分,已经在生产和生活等多方面起着重要的作用。
它不仅广泛应用于农作物的改良方面,而且也是花卉改良的主要手段。
本文简述了基因工程的概念,对花卉基因工程相关的研究与应用进行了综述,同时简单评述了花卉基因工程育种研究中存在的问题并展望其应用前景。
关键词:花卉育种基因工程应用花卉业是当今世界最具活力的产业之一,而花卉育种是花卉业发展的基础。
随着经济的发展和生活水平的提高,人们对花卉的需求量日益增大,对花卉的色、香、形等标新立异的新品种的需求也日益强烈。
花卉基因工程通过抑制内源基因或导入外源基因定向改变花卉的某一性状而不影响其它性状,并且缩短育种周期,为花卉的性状和品质改良提供了全新的思路和手段。
一、基因工程概述基因工程是指运用分子生物学技术,将目的基因或DNA片段通过载体或直接导入受体细胞,使受体细胞遗传物质重新组合,经细胞复制增殖,新的基因在受体细胞中表达,最后从转化细胞中筛选有价值的新类型,继而它再生为工程植株,从而创造新品种的一种定向育种技术。
它是在基因水平上来改造植物的遗传物质,因此更具有科学性和精确性,同时育种速度也大大加快能定向改造植物的遗传性状,提高了育种的目的性与可操作性,植物基因工程大大地扩展了育种的范围,打破了物种之间的生殖隔离障碍,实现了基因在生物界的共用性,丰富了基因资源及植物品种。
二、二、基因工程在花卉育种中的应用基因工程已广泛应用于月季、香石竹、菊花、郁金香、百合、扶郎花、火鹤花、金鱼草、石斛、草原龙胆、唐菖蒲和满天星等几乎各种重要花卉,下面主要就基因工程对花卉花色、花型、株型、花香、花期、延长鲜花寿命以及和提高抗性等方面做一论述。
1.基因工程改变花色自然界中的花色虽然种类繁多,但是一些重要花卉却有限,如玫瑰、康乃馨、郁金香等缺乏蓝色和紫色,天竺葵、仙客来、非洲紫罗兰等缺乏黄色,球根鸳尾、仙客来、紫罗兰等缺乏猩红色或砖红色。
基因工程技术在植物育种中的应用在当今科技飞速发展的时代,基因工程技术作为一项前沿的科学手段,正在深刻地改变着植物育种的方式和进程。
它为农业生产带来了前所未有的机遇,使我们能够更加高效、精准地培育出具有优良性状的植物品种,以满足不断增长的人口对粮食和资源的需求。
基因工程技术,简单来说,就是通过对生物体的基因进行操作和改造,以实现特定的目标。
在植物育种中,这一技术主要涉及到对植物基因的分离、克隆、重组和转移等过程。
首先,基因工程技术能够赋予植物更强的抗病虫害能力。
传统的植物育种方法往往依赖于自然变异和杂交选择,这个过程漫长且不确定性高。
而通过基因工程,我们可以直接将具有抗病虫害特性的基因导入到目标植物中。
例如,将来自苏云金芽孢杆菌的Bt 基因转入棉花中,使棉花获得了对棉铃虫的抗性,大大减少了农药的使用,不仅降低了生产成本,还减少了对环境的污染。
同样,将抗病毒基因导入到作物中,也能够有效地提高作物对病毒的抵抗力,保障产量和质量。
其次,基因工程技术有助于提高植物的抗逆性。
在面对干旱、盐碱、低温等不利的环境条件时,许多植物会生长不良甚至死亡。
利用基因工程技术,我们可以将一些与抗逆相关的基因导入植物,使其能够更好地适应恶劣环境。
比如,将一些能够调节植物渗透压的基因转入农作物中,使其在干旱条件下仍能保持较好的生长状态;将能够增强植物细胞抗冻能力的基因导入,使其在寒冷的气候中也能正常生长。
再者,基因工程技术在改善植物的品质方面也发挥着重要作用。
我们可以通过基因工程来增加植物中的营养成分含量,提高其营养价值。
例如,将某些能够促进蛋白质合成的基因导入大豆中,提高大豆的蛋白质含量;将能够合成维生素 A 前体的基因转入水稻中,培育出富含维生素 A 的“黄金大米”,有助于解决贫困地区因维生素 A 缺乏而导致的健康问题。
此外,还可以通过基因工程来改变植物的口感、色泽等品质特性,以满足消费者的多样化需求。
不仅如此,基因工程技术还能缩短植物育种的周期。
基因技术在植物育种中的应用植物育种一直是农业领域的重要研究领域。
随着人口的增长和食品需求的不断增加,如何提高作物的产量和抗性成为了重要的课题。
基因技术作为现代生物技术的重要组成部分,为植物育种带来了革命性的变革。
通过基因工程技术,科学家们可以精确地编辑和改变作物的基因组,从而达到改良和优化植物特征的目的。
一、基因工程在传统育种中的应用基因工程技术在传统育种中的应用主要包括基因克隆、基因表达、基因转导和基因编辑等方面。
1. 基因克隆:通过基因克隆技术,研究人员可以获取和研究作物中具有特定功能的基因。
例如,通过克隆植物的抗病基因,可以帮助提高作物的抗病性能。
2. 基因表达:利用基因表达技术,研究人员可以将特定的基因转录成具体的蛋白质,从而探索基因的功能,并加深对植物生长、开花和抗性等方面的了解。
3. 基因转导:通过基因转导技术,研究人员可以将特定基因导入到目标植物中,从而实现特定性状的改变。
例如,通过将植物中的耐旱基因转导到其他作物中,可以提高作物的耐旱能力。
4. 基因编辑:基因编辑技术是近年来发展迅猛的一个领域,它可以精确地编辑目标基因组,包括删除、添加或修改特定的基因。
这一技术使得植物育种更加高效和精确。
二、转基因技术在植物育种中的应用转基因技术是基因工程技术在植物育种中的一个重要应用方向。
通过转基因技术,研究人员可以将外源基因导入到目标植物中,从而改变植物的性状和性能。
1. 作物的抗性提高:通过转基因技术,研究人员可以向目标作物中导入具有抗病、抗虫等特性的基因,从而提高作物的抗性。
例如,将一种具有抗虫性的细菌基因导入到作物中,可以使作物对特定虫害具有防御能力。
2. 作物的适应性改善:转基因技术可以改善作物的生长环境适应性,使其更好地适应不同的生态环境。
例如,通过导入一种耐盐基因,可以提高作物在盐碱地区的生长能力。
3. 作物的品质改良:转基因技术可以改变作物的品质特性,使其更好地满足消费者的需求。
基因工程在育种中的应用
基因工程是一种现代生物技术,它通过改变生物体的基因组来创造新的特性或改善现有的特性。
在育种中,基因工程技术可以被用来改良农作物、家畜和其他生物的品质和产量。
以下是基因工程在育种中的应用。
1. 基因编辑
基因编辑是一种新兴的基因工程技术,它可以直接修改生物体的基因组。
通过使用CRISPR-Cas9系统,科学家可以选择性地剪切和粘贴基因组中的特定基因,以实现所需的特性。
这项技术可以用于改良农作物的抗病性、耐旱性和耐盐性等方面。
2. 基因转移
基因转移是一种将外源基因导入生物体的技术。
通过将具有所需特性的基因从一个物种转移到另一个物种,可以创造新的品种。
例如,将一些抗虫基因从一种作物转移到另一种作物,可以增加该作物的抗虫性。
3. 基因静默
基因静默是一种通过RNA干扰技术来抑制特定基因表达的技术。
这项技术可以
用于改善作物的品质,例如,通过抑制某些基因的表达来改善水果的口感和质量。
4. 基因标记辅助选择
基因标记辅助选择是一种利用基因标记来筛选具有所需特性的个体的技术。
通过在基因组中标记与所需特性相关的基因,可以更容易地选择具有所需特性的个体,从而加速育种进程。
5. 基因组学
基因组学是一种通过分析生物体的基因组来了解其遗传特性的技术。
通过对作物和家畜基因组的分析,可以确定哪些基因与所需特性相关,并加速育种进程。
总的来说,基因工程技术在育种中具有广泛的应用前景。
通过利用这些技术,可以创造出更具有抗病性、耐旱性、耐盐性和高产性的农作物和家畜,从而提高粮食和肉类的产量和质量,为人类提供更好的食品安全保障。
基因工程在花卉育种中的应用摘要:在现代生物技术中,基因工程作为一个重要的部分,已经在生产和生活等多方面起着重要的作用。
它不仅广泛应用于农作物的改良方面,而且也是花卉改良的主要手段。
本文简述了基因工程的概念,对花卉基因工程相关的研究与应用进行了综述,同时简单评述了花卉基因工程育种研究中存在的问题并展望其应用前景。
关键词:花卉育种基因工程应用花卉业是当今世界最具活力的产业之一,而花卉育种是花卉业发展的基础。
随着经济的发展和生活水平的提高,人们对花卉的需求量日益增大,对花卉的色、香、形等标新立异的新品种的需求也日益强烈。
花卉基因工程通过抑制内源基因或导入外源基因定向改变花卉的某一性状而不影响其它性状,并且缩短育种周期,为花卉的性状和品质改良提供了全新的思路和手段。
一、基因工程概述基因工程是指运用分子生物学技术,将目的基因或DNA片段通过载体或直接导入受体细胞,使受体细胞遗传物质重新组合,经细胞复制增殖,新的基因在受体细胞中表达,最后从转化细胞中筛选有价值的新类型,继而它再生为工程植株,从而创造新品种的一种定向育种技术。
它是在基因水平上来改造植物的遗传物质,因此更具有科学性和精确性,同时育种速度也大大加快能定向改造植物的遗传性状,提高了育种的目的性与可操作性,植物基因工程大大地扩展了育种的范围,打破了物种之间的生殖隔离障碍,实现了基因在生物界的共用性,丰富了基因资源及植物品种。
二、二、基因工程在花卉育种中的应用基因工程已广泛应用于月季、香石竹、菊花、郁金香、百合、扶郎花、火鹤花、金鱼草、石斛、草原龙胆、唐菖蒲和满天星等几乎各种重要花卉,下面主要就基因工程对花卉花色、花型、株型、花香、花期、延长鲜花寿命以及和提高抗性等方面做一论述。
1.基因工程改变花色自然界中的花色虽然种类繁多,但是一些重要花卉却有限,如玫瑰、康乃馨、郁金香等缺乏蓝色和紫色,天竺葵、仙客来、非洲紫罗兰等缺乏黄色,球根鸳尾、仙客来、紫罗兰等缺乏猩红色或砖红色。
因此,花色的改良是育种工作者的重要目标。
1.1 影响花色的因素花色是一种复杂性状,影响花色的主要因素是花色苷类型及相互作用。
花色苷由三大类群色素组成,即类黄酮、类胡萝卜素和甜菜色素。
类黄酮类色素包括花青苷、黄酮、黄酮醇等,都是溶于水的,存在于植物细胞液泡内,其中花青苷可以反映花中大部分红、蓝、紫和红紫等颜色。
其它类黄酮则呈现从浅黄至深黄的颜色,统称为黄色素。
因此,黄酮类色素产生从深红tob_id_2536到红紫的全部颜色范围。
类胡萝卜色素难溶于水,存在于质体内,存在于花瓣中的多为β-胡萝卜色素和堇菜黄质,是月季、水仙、郁金香、百合等的黄色来源。
生物碱类色素有小檗碱、罂粟碱、甜菜碱等,甜菜碱包括产生红色或紫色的甜菜色素和产生黄色的甜黄质。
罂粟碱使罂粟目的罂粟属和绿绒蒿属植物产生黄色,小檗碱使毛茛目的小檗属植物呈现深紫色。
除花色苷本身的结构外,色素浓度、多种色素的共显色作用、色素与重金属离子(Fe、zn等)的螯合作用、液泡液pH值以及花瓣细胞的形状等因素也在一定程度上影响着花色表现。
有关花色基因工程研究开始主要是在拟南芥、矮牵牛、金鱼草等模式植物上进行。
1.2 基因工程技术改良花色的方法目前通过基因工程技术改变花色的方法有4种。
(1)抑制类黄酮或类胡萝卜素生物合成基因的活性,从而导致中间产物的积累和花色改变。
反义RNA技术可以抑制类黄酮或类胡萝卜素生物合成基因的活性,就是将所研究的反义链连接在另一个启动子后面,再用它去转化花卉,抑制了靶基因的活性,但内源靶基因不发生改变。
(2)利用共抑制。
共抑制法是指在植物体内导入内源基因的额外拷贝,抑制该内源基因转录产物mRNA的积累,从而抑制该内源基因的表达。
利用共抑制作用已获得多种新花色的花卉,如红色玫瑰变成粉红,粉红色香石竹变成浅粉。
(3)引入新基因来补充某些品种缺乏合成某些颜色的能力。
如玫瑰、香石竹等不具有合成蓝色翠雀素必需的F3'5'H酶基因,可将从其他花卉中克隆到的F3'5'H酶基因转到玫瑰和香石竹中,从而获得蓝色玫瑰或香石竹。
(4)引入生物合成的转录调控因子来改良花色。
如花色素苷生物合成的许多转录因子已被克隆,并将转录调控因子引入矮牵牛中,在原来不产生花青素的组织中发现花青素的形成。
2.基因技术改变花型对某些花卉而言,花型是主要性状,因此改良花卉形态长期以来一直也是科学工作者研究的重点之一。
花卉形态改良包括花朵的大小、花朵的分布状态等。
转基因育种研究在改变形态方面也取得了重大进展。
到目前为止,转化方法仍局限于农杆菌介导法和微粒子轰炸法。
但也有研究者将二者结合起来使用。
德国研究人员将一种基因导入蔷薇,使植株的花枝数和每枝上的花朵数量大幅度增加。
研究人员还发现,金鱼草和兰花的花朵不具辐射对称是由控制花卉形状的基因所控制。
现在,人们已能通过生物工程技术将雄蕊转换为花瓣,或是将萼片转为叶片等。
这一系列进展为人类利用基因工程手段修饰花卉的形态打下了良好的基础。
3.基因工程改变株型株型既是花卉的观赏性状也是重要的经济性状之一。
通过基因工程技术对植物形态和结构的修饰将对花卉业的发展带来巨大推动作用。
法国科研人员通过发根农杆菌介导转化法,把野生型Ri质粒导入柠檬天竺葵,使其原有的节间长、生长不整齐的株型发生了改变,获得了节间缩短、分枝和叶片增加、株形优良的转化株。
他们还成功地运用转基因技术,使蔷薇不发生矮化而让其枝数增加2~3倍,大大提高了切花产量。
Dolgov等将细胞分裂素具糖苷酶(RolC)基因导入菊花中,获得了矮化的、多分枝的植株。
日本研究人员利用Ti质粒把ROLC基因导入植株,育成株矮、花芽多的土耳其桔梗和牵牛花,在土耳其桔梗上效果特别明显,表现为节间缩短,株高矮化20%~60%。
基因工程在花卉的形态与结构上的改良在生产中具有较大的潜在的利用价值。
4.基因工程改变香味香味是花卉品质的一个重要组成,产生花香的物质种类繁多,通常有类萜、苯型烃类、苯丙素类、脂肪酸及其衍生物和一些含氮含硫化合物等。
由于花卉香味的代谢物比构成色彩的代谢物更多、对芳香性状的背景了解少等因素造成香味育种的研究进展较慢。
目前主要集中在单萜类物质的合成过程。
大多数香石竹芳香味很淡或基本无香气,研究人员将仙女扇萜烯醇合成酶基因导入香石竹,转化植株的叶片与花都产生萜烯醇,但人的嗅觉感觉不到芳香味的改变。
许多花卉如中国兰和中国水仙虽花小,颜色简单,但具有浓郁的芳香,而附生兰类和水仙属其他植物的花虽大、色泽鲜艳,却大多没有芳香,通过基因工程可使这些植物既具香味,花形又美观。
5.基因工程改变花期开花期控制对观赏植物的生产和应用具有重要意义,而且花期改良始终是花卉品种改良的重要目标性状之一。
成花机理的研究已经取得了突破性进展,为花期有效调控提供了新的途径。
目前已经从模式植物拟南芥中分离到许多种影响开花的突变体。
通常开花诱导基因分为两类:与开花时间有关的基因和分生组织特征基因。
前一类基因的突变会使突变体开花时间提早或推迟,其中促进开花的基因包括:CON- STANS、FCA、ELF3等,抑制开花的基因如EMF1。
后一类基因决定新形成的原基发育方向,即继续营养生长的发育方式,还是转向花的发育,这类基因如TFL1和TFL2。
邵寒霜等将拟南芥LFYcDNA转入菊花,8株转基因植株中有3株分别提早65d、67d、70d开花,有2株分别推迟78d和90d开花。
日本研究人员将ROLC基因(调节细胞激动素水平)导入土耳其桔梗,使其花数提高2倍以上,花期提前1~3个月。
这些实验表明,通过花发育基因工程将可以培育出提早或推迟开花、花期长久的花卉品种。
6.基因工程延长鲜花的寿命为提高鲜花的商业价值,不仅需要花朵美丽,尽可能延长花朵寿命也非常重要。
乙烯是花卉本身合成的影响切花寿命的气体,控制着切花衰老过程。
近年来,科学家对控制乙烯合成的基因和衰老过程中基因的表达进行了深入研究,发现ACC合成酶和ACC氧化酶是植物乙烯生物合成过程中的关键性酶,其活性的增强可加速乙烯的大量生成,通过导入反义ACC合成酶基因及反义ACC氧化酶基因可阻止乙烯生化合成,延长花期和鲜切花寿命。
FlorigeneAustralia公司将ACC合成酶反义基因导入香石竹,抑制了花中乙烯的合成,从而延迟了香石竹的凋萎。
这种转基因香石竹比普通香石竹延长了2倍的观赏寿命。
日本研究人员应用转基因技术,把阻止开花的基因植入牵牛花中,结果培育出开花时间延长了3倍的转基因牵牛花。
他们发现一种基因与花蕊的形成有关抑制这种基因的作用,就可使雄蕊数量增加,雌蕊数量减少,这使得牵牛花结果的数量大大减小,从而可减少乙烯的产量,使本应在2d后开始凋谢的牵牛花开花时间延长了6d。
研究人员认为,应用这一技术也有可能延长其他花卉的开花时间。
7.基因工程增强抗性植物抗性基因工程是根据分子遗传学原理,培育具有特定抗性的植物新品种的生物技术,植物抗性基因工程包括植物抗虫基因工程、抗病毒基因工程和抗逆基因工程。
其程序是:鉴定和分离抗性基因—抗性基因的重组—将抗性基因导入受体,获得抗性能够表达并稳定遗传的再生个体。
花卉抗性基因工程育种是花卉育种研究的又一热点。
传统的抗性育种方法是选择抗性强的亲本与栽培品种重复杂交,以培育出性状稳定的抗性花卉品种。
基因工程育种将花卉的抗性育种带入到了一个新阶段。
三、问题与前景展望尽管利用基因工程技术改善花卉的色、香、型等品质已取得了重大进展,但距离大规模品种改良还很遥远,真正开始商品化生产还很少。
目前在花卉基因工程研究中存在的问题主要包括:分离鉴定到的目的基因少,许多重要性状的基因(如香味生物合成途径中许多关键酶基因、部分花色调节基因等)尚未分离出来,导致新品种培育受限;转基因花卉的生物安全性缺乏系统的评价;花卉基因工程育种与传统育种的结合尚不够紧密……随着更多目的基因的分离及基因表达调控研究的不断深入、遗传转化技术的改进等,将有可能对花卉整个生物合成途径进行遗传操作,基因工程对花卉的品质改良所具有的巨大潜力将得到更好的发挥。
我们应当把传统杂交育种和分子育种相结合发挥各自特长优点、把基因工程技术和其它育种方法相结合培育优良新品种,建立高效转基因植物栽培技术体系。
相信随着生物技术的发展,基因工程的前景将会越来越广泛。