小议植物生物技术的新进展及前景
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植物生物技术的前沿技术和应用前景植物生物技术是一门新兴的学科,通过利用生物学的原理和技术手段,对植物进行改良和利用,以满足人类对植物的需求。
随着科技的不断进步,植物生物技术的前沿技术也日益成熟,应用前景广阔。
一、基因编辑技术的应用基因编辑技术是目前植物生物技术领域的热点之一。
通过CRISPR/Cas9等方法,科学家能够精确地修改植物的基因组,使其具有特定的性状或功能。
这项技术具有快速、高效和准确的优势,为植物的育种提供了全新的途径。
例如,通过基因编辑技术可以改善作物的耐旱性、抗病虫害能力和产量,进而提高农作物的品质和产量。
二、遗传改良的创新方法除了基因编辑技术,遗传改良的其他创新方法也在推动植物生物技术的发展。
例如,利用基因组学、表观遗传学和转录组学等新技术手段,可以更加全面地了解植物的基因组和功能。
这些技术不仅可以发掘植物中未知的基因和代谢途径,还可以为植物的遗传改良提供更多的资源和策略。
三、生物材料的开发和利用植物生物技术还包括对植物生物材料的开发和利用。
在现代工业生产中,许多传统的材料正逐渐被植物材料所替代,如可降解塑料和纤维材料。
通过植物生物技术,科学家可以对植物的纤维素、淀粉和蛋白质等成分进行改良,制备出更加环保和可持续发展的材料。
四、植物药物的研发和生产植物药物一直以来都是人类医疗领域的重要资源。
通过植物生物技术,科学家可以研发和生产更加高效和安全的植物药物。
例如,利用基因工程技术可以增加植物药物产量,并改良其成分和品质。
此外,植物生物技术还可以帮助科学家发现新的植物药物,并提高植物药物生产的可持续性和效益。
综上所述,植物生物技术的前沿技术和应用前景十分广泛。
基因编辑技术、遗传改良的创新方法、生物材料的开发和利用以及植物药物的研发和生产都是该领域的热点研究方向。
这些技术和应用的发展,将为人类农业、医疗和环保等领域提供更多的创新和解决方案。
未来,植物生物技术有望在实现可持续发展和改善人类生活质量方面发挥重要的作用。
植物生物技术的研究方向和应用前景随着科学技术的进步和发展,植物生物技术作为一种重要的研究领域逐渐受到人们的重视。
本文将探讨植物生物技术的研究方向和应用前景,以期为读者提供深入了解植物生物技术的相关知识。
1. 背景介绍植物生物技术是一门将现代生物技术与植物科学相结合的学科,旨在通过改良和应用植物的基因和细胞组织,提高农业生产力,改善食品品质,减少环境污染,并推动可持续发展。
近年来,植物生物技术在农业、食品安全、药物研发等领域取得了显著的成就,吸引了众多科学家的关注和参与。
2. 研究方向2.1 基因工程基因工程是植物生物技术的核心研究方向之一。
通过转基因技术,科学家可以将外源基因导入植物体内,使植物具备特定的性状和功能。
例如,转基因作物可以抗虫害、抗除草剂、耐干旱等,为农业生产提供了新的解决方案。
此外,基因工程还可以用于改善食品的营养价值和品质,如提高作物的维生素含量、抗氧化性能等。
2.2 细胞和组织培养细胞和组织培养是植物生物技术的另一个重要研究方向。
通过体外培养技术,科学家可以从植物的枝干、叶片、种子等部位获得细胞和组织,并通过适当的营养培养基和激素处理,使其快速生长和分化。
这种方法可以大规模繁殖珍稀植物、培育优质品种,并研究植物生长发育的分子机制。
2.3 基因组学和转录组学随着高通量测序技术的发展,基因组学和转录组学成为植物生物技术的重要研究手段。
通过对植物基因组和转录组的深入研究,科学家可以了解植物的基因组结构、功能基因的表达规律,以及植物在逆境环境下的应答机制。
这有助于揭示植物的遗传变异和进化规律,为植物育种、抗性育种提供理论依据。
3. 应用前景植物生物技术具有广阔的应用前景,涉及农业、食品、医药等多个领域。
3.1 农业领域植物转基因技术可以提高作物的产量和品质,减少对农药和化肥的依赖,降低农业生产的环境污染。
此外,通过基因工程还可以培育抗虫害、抗病害和耐逆性的作物品种,提高农作物的适应性和稳定性。
植物生物技术的发展历程与前景展望随着科技的不断进步和人们对粮食安全、疾病治疗等问题的关注,植物生物技术逐渐成为了农业和生物科学领域的热门研究方向。
本文将探讨植物生物技术的发展历程,同时展望其未来的前景。
一、植物生物技术的定义与起源植物生物技术是一门综合性学科,主要研究利用遗传工程等手段对植物进行改良、繁殖和培植的技术。
其起源可以追溯到20世纪下半叶,当时科学家们开始探索植物基因组的结构与功能,并尝试将外源基因导入植物中。
这一技术的首次成功实现,标志着植物生物技术的诞生。
二、植物生物技术的发展历程1.初期阶段的探索和实践在植物生物技术的早期发展中,科学家们通过病毒介导的基因转移等方法实现了植物基因的改良。
这一阶段的研究主要集中在模式植物上,如拟南芥、小麦等,以寻求基因转移的可行性和适用性。
2.转基因植物的广泛应用随着研究和实践的不断深入,科学家们成功地将外源基因导入了许多重要的农作物中,如玉米、大豆、水稻等,从而创造出了具有更高丰产性、抗病虫害性等特点的转基因品种。
这极大地推动了现代农业的发展,提升了农作物的产量和品质。
3.基因编辑技术的兴起近年来,基因编辑技术的崛起为植物生物技术带来了新的突破。
CRISPR/Cas9技术作为一种高效、精准且经济实惠的基因编辑工具,被广泛运用于植物基因组的改良和功能研究。
基因编辑技术的出现,不仅提供了一种新的植物改良手段,也为植物生物技术的发展开辟了新的道路。
三、植物生物技术的前景展望1.农业领域的应用潜力植物生物技术在农业领域的应用潜力巨大。
通过利用基因编辑技术等手段,可以提升农作物抗逆性、改善品质、增加产量等,从而实现粮食安全和农业可持续发展。
2.药物生产的革命性突破植物生物技术的发展也为药物生产带来了革命性的突破。
通过转基因植物等方法,可以大规模获得某些药用物质,降低药物生产成本,同时提高药物供应的可持续性和稳定性,使药物更加普及和可及。
3.环境保护与生态修复植物生物技术在环境保护和生态修复方面也具有巨大潜力。
植物学研究的现状和未来发展趋势植物学,作为生物学的一个重要分支,研究的是植物的起源、进化、结构、生理、生态等方面的知识。
随着科技的不断进步和人们对自然界的探索与理解的深化,植物学研究也在不断发展与演进。
本文将探讨当前植物学研究的现状,并展望未来的发展趋势。
一、植物学研究的现状1.1 植物分类学的进展植物分类学是植物学研究的基础和核心。
随着分子生物学和生物信息学的迅速发展,传统的形态分类学逐渐向分子分类学转变。
通过基因组学研究,植物进化关系的解析变得更准确和清晰。
在广泛应用的系统发育学中,DNA测序成为重要的研究手段之一。
同时,应用计算机技术的发展也使得大规模数据处理和分析更加容易和高效。
1.2 植物生理学的深入研究植物的生理过程是其生长和发育的基础。
近年来,植物生理学的研究加深了对植物生理过程的理解。
研究人员通过研究植物的激素信号转导、光合作用、呼吸作用等生理代谢过程,揭示了植物对环境的响应机制。
此外,植物生理学还研究了植物的营养需求、水分利用和逆境适应等问题,为植物生长的优化提供了理论和实践依据。
1.3 植物生态学的跨学科研究植物与环境之间的相互作用是植物生态学的研究重点。
随着全球环境变化的加剧和生态系统服务的重要性日益凸显,植物生态学的研究也越来越受到关注。
植物生态学已经发展为一个跨学科的研究领域,与气候学、地理学、物种保护生物学等学科形成了紧密的联系。
通过研究植物在环境中的分布、生长和相互作用等,可以为生态系统的保护和修复提供科学指导。
二、植物学研究的未来发展趋势2.1 基因组学在植物研究中的应用基因组学是当前生物学研究的前沿领域之一,在植物学研究中也具有广阔的应用前景。
随着第二代测序技术和单细胞测序技术的快速发展,越来越多的植物基因组被测序完整,为植物的基因功能研究提供了重要的资源。
同时,基因组学的发展也有助于了解植物的进化历史和适应策略,为植物育种和基因工程提供科学依据。
2.2 跨学科合作的加强随着科学研究的不断深入,植物学研究正越来越多地依赖于不同学科之间的合作。
植物生物技术的应用与发展前景植物生物技术是指通过对植物的基因进行改造或者利用植物的生物学特性进行相关研究的一门技术。
近年来,随着生物科学的快速发展和生物技术的成熟,植物生物技术已经在农业、医药、环境保护等领域展现出巨大的应用前景和社会效益。
本文将介绍植物生物技术的应用领域,并展望其未来的发展前景。
一、植物生物技术在农业中的应用农业是植物生物技术的一个重要应用领域,通过对植物基因的改造或者利用植物的生物学特性,可以获得高产、耐病、耐旱、耐盐等优良的农作物品种。
例如,通过转基因技术,科学家们成功地向水稻中导入抗虫基因,使得水稻获得了抗虫能力,从而减少了对农药的依赖,提高了农作物的产量和质量。
此外,植物生物技术还可以用于植物病害的防治,通过改造植物基因使其获得对病原菌的抗性,从而减少农作物的损失,提高农民的经济收益。
二、植物生物技术在医药领域的应用植物生物技术在医药领域的应用主要体现在药用植物的培育和植物源性药物的生产。
通过对植物基因的改造或者利用植物的生物学特性,科学家们可以培育出更多且更有效的药用植物,为药物研发提供更多的资源。
同时,植物生物技术还可以通过转基因技术来生产一些高效、低成本的植物源性药物。
例如,通过转基因玉米、烟草等植物,可以生产出多种重要的生物药物,如抗癌药物、疫苗等。
三、植物生物技术在环境保护中的应用植物生物技术在环境保护领域的应用也十分广泛。
通过改造植物基因或者利用植物的生物学特性,可以开发出一些具有环境修复功能的植物。
例如,某些植物具有吸附重金属离子、降解有机污染物等能力,科学家们可以通过改造这些植物的基因,使其具备更高的吸附和降解能力,用于处理工业废水、土壤污染等环境问题。
此外,也可以利用植物生物技术来改良水稻、小麦等农作物的光合作用效率,减少二氧化碳的排放,以应对全球气候变化与环境问题。
四、植物生物技术的发展前景植物生物技术作为一门前沿技术,具有广阔的发展前景。
随着技术的不断成熟和进步,植物生物技术将在更多领域的应用中发挥重要作用。
植物生物技术的应用和发展趋势植物生物技术,指的是利用现代生物技术手段改良或增强植物的特性,达到提高植物产量和质量,同时降低环境污染和化学农药的使用量的目的。
本文将探讨植物生物技术的应用和发展趋势。
一、植物生物技术的应用1. 基因编辑基因编辑是植物生物技术中最常见的应用之一。
通过改变植物的基因顺序和组合,使植物产生更好的品质和抗病性。
此外,基因编辑技术也可以用于创建新的抗病性和抗虫性生产新品系以及用于传染病的防治。
2. 基因控制基因控制是植物生物技术的另一个应用,通过控制植物的基因表达水平,来改变植物的生长周期、产量、抗病性等生理特性。
例如,透过激发抵抗力,使植物具有逆境抗性和生理机制来提高产量。
3. 无土栽培传统的植物种植通常需要土壤和化学肥料,但是这些方法并不利于环境保护。
在植物生物技术的应用中,无土栽培成为一种新型的种植方式。
它可以在没有土壤的情况下生长作物,有效节约水资源,并减少污染。
4. 植物保护植物生物技术可以帮助作物的保护。
透过植物抗菌素、抗毒素和抗真菌性的增强,使植物的免疫力变得更加强大,从而降低化学农药的使用量和减少环境污染。
例如使用转基因技术,制造更多生长在污染环境的作物,减少农业产业的影响。
二、植物生物技术的发展趋势在近年,生物技术的不断进步和发展,植物生物技术的应用领域也在不断扩大和创新。
下面将探讨植物生物技术的发展趋势:1. 可食植物的生物技术随着科技的发展,人们的需求越来越高,不仅仅停留在植物的较上,在可食植物的的生物技术上,也出现了各种技术的探索。
例如,利用基因工程技术制造出更健康、富含纤维和蛋白质的蔬菜和水果。
2. 植物纳米技术植物纳米技术也是未来植物生物技术的一个发展方向。
通过纳米技术,可以加强植物细胞壁的稳定性,提高水和养分的有效利用率,并加强植物对环境的适应性。
3. 环境保护和生态系统的恢复植物生物技术可以用于环境保护和生态系统的恢复。
通过植入降解有机物的微生物,使得植物可以清除土壤、水及其他地方的污染物。
植物生物技术的发展趋势随着科学技术的发展和人们对环境保护和食品安全的关注,植物生物技术在农业领域的应用日益广泛。
植物生物技术是利用生物学原理和技术手段对植物进行改良和优化的一种方法。
它涵盖了基因编辑、遗传转化、组织培养和良种选育等多个方面。
本文将重点探讨植物生物技术的发展趋势,并分析其对农业和环境可持续发展的潜力。
一、基因编辑技术的突破基因编辑技术是植物生物技术中的热门领域之一。
传统的基因编辑方法如基因突变体筛选通常十分耗时且工作量大,而基因编辑技术能够通过精确修饰特定基因来实现目标性的基因改良。
当前最流行的基因编辑技术是CRISPR-Cas9系统。
它通过引导RNA与Cas9蛋白结合,精确剪切目标基因的DNA,从而实现对基因组的修改。
未来,基因编辑技术将继续发展,如引入更多的编辑工具和优化成本,实现更高效和精准的基因编辑。
二、遗传转化技术的进步遗传转化技术是将外源基因导入植物细胞或组织中,使其具备新的性状或功能的方法。
目前,主要的遗传转化方法包括农杆菌介导转化和基因枪法。
农杆菌介导转化是利用农杆菌将目标基因导入植物细胞,而基因枪法则是通过高速微粒轰击将外源DNA送入植物细胞内。
随着技术的进步,遗传转化技术将更具高效性、稳定性和经济性,为农作物的改良和创新培育提供更多可能性。
三、组织培养技术的应用拓展组织培养技术是将植物细胞或组织在无菌条件下培养,通过植物再生、快速繁殖和产生次生代谢产物等方法来实现植株繁殖和有益组分的生产。
目前,组织培养技术已经广泛应用于植物繁殖、良种繁育和次生代谢产物生产等方面。
未来,组织培养技术将进一步用于解决农作物的繁殖难题、提高生物产业的效益,并推动肉类、果蔬等农产品的人工合成研究。
四、良种选育的新思路良种选育是植物生物技术中重要的一部分,它通过筛选和选育具有优良性状的植株,改良和优化农作物的品质和产量。
目前,传统的良种选育方法主要是基于植物表型的观察和选择。
而随着基因组学、遗传学和生物信息学等领域的发展,将有望通过基因组学的研究和分析,发现并利用更多的优秀基因。
植物生物技术介绍植物生物技术的热点与前沿植物生物技术是一门集合了遗传学、分子生物学、生物化学等多个领域知识的交叉学科。
通过利用遗传工程、基因编辑等技术手段,可以对植物进行基因改良,使其在产量、品质、抗病性等方面得到提升。
本文将介绍植物生物技术的热点与前沿。
一、基因编辑技术在植物生物技术中的应用基因编辑技术是近年来发展迅猛的一项技术,它包括CRISPR-Cas9、TALENs、ZFNs等多个工具。
在植物生物技术中,基因编辑技术可以用于对植物基因组进行精确的修改,以实现对植物特性的改良。
例如,利用基因编辑技术可以提高植物的耐盐性和抗旱性,从而增加农作物的生产力和抗逆能力。
二、转基因技术在植物生物技术中的应用转基因技术是指将外源基因导入植物细胞或组织中,使其在植物体内表达并改变植物的性状。
转基因技术在植物生物技术中有着广泛的应用。
例如,通过转基因技术可以在作物中引入抗虫基因,使作物具有抗虫性,减少对农药的依赖,从而保护生态环境。
三、植物基因组学的突破随着高通量测序技术的发展,植物基因组学取得了巨大的突破。
通过对植物基因组的解读和分析,可以揭示植物基因的功能和调控网络,为进一步改良植物提供理论支持。
同时,植物基因组学也为研究物种起源、进化和适应性提供了重要的证据。
四、植物表观遗传学的研究进展植物表观遗传学研究植物在基因表达调控过程中的化学修饰和染色体构象的变化。
表观遗传学的研究有助于了解植物发育、逆境响应以及植物与环境的相互作用。
近年来,研究人员在植物表观遗传学领域取得了突破性的进展,例如发现了DNA甲基化和组蛋白修饰在植物逆境响应中的重要作用。
五、植物种质资源的保护与利用植物种质资源是指植物的遗传多样性资源,是植物育种与保护的重要基础。
随着人类活动的不断扩大和环境的不断变化,许多珍稀濒危的植物物种正在受到威胁。
因此,植物种质资源的保护和合理利用成为了植物生物技术研究的热点之一。
通过保存和利用植物种质资源,可以保护植物的遗传多样性,促进农业的可持续发展。
植物学研究中的新进展与应用前景植物学是研究植物的学科,是生物学的重要分支之一。
近年来,随着科技的不断进步,植物学研究也取得了新进展,这些进展在农业、环境、医药等多个领域都有广泛应用前景。
一、基因编辑技术的应用基因编辑技术是指通过改变植物细胞的基因组来实现外部性状的调整。
这项技术被广泛用于改良作物的耐病性、适应性、产量和品质等方面。
例如,科学家们利用基因编辑技术,成功研制出了抗癌作物和抗旱作物,这些作物的抗病、耐旱能力比传统品种更强,有望成为未来农业生产的主力。
此外,基因编辑技术还有望被应用于改变植物的生理代谢过程。
例如,科学家们利用基因编辑技术成功研制出了可以产生高效能生物柴油的微生物。
这些微生物可以将植物废弃物转化为燃料,有望成为未来与石油相替代的新型燃料。
二、智能化农业的发展随着人工智能技术的发展,智能化农业也逐渐成为了现实。
现代农业已经不再是传统的手工农耕,而是逐渐智能化的高科技农业。
通过使用智能感知技术和植物种植大数据,农民们可以更好地掌握作物生长过程,提升农业生产效率。
此外,智能化农业还可以对环境进行实时监测,提高农业生产环保性。
例如,利用无人机收集到的植被信息可以为农民提供正确的施肥方式和用药建议,减少了农药浪费和环境污染,有利于保护环境生态。
三、草原生态修复与保护草原是我国重要的生态系统之一,但由于过度的人类活动和自然因素的影响,草原生态环境受到了严重损害。
植物学的研究成果在草原的生态修复和保护方面也发挥着重要作用。
例如,在草原主动管理和修复中,科学家们通过研究草原植物根系的分布和生长特征,设计出了一系列草地湿地缓冲区、生物型翻耕等综合治理方法,有效地改善了不同区域的草地生态环境。
此外,在保护草原野生动物方面,植物学的研究也起到了积极的促进作用。
例如,对于草食类动物的种类和数量进行科学的统计和调查能够更好地为这些野生动物提供安全的栖息地和食物资料。
总结来看,植物学的研究在农业、环境、医药等众多领域的发展中取得了巨大的进步。
植物生物学新进展近年来,随着科技的快速发展,植物生物学领域也取得了许多新的进展。
这些新进展不仅深化了我们对植物生长发育和适应环境的理解,也为人们利用植物资源解决全球问题提供了新的方向和方法。
本文将介绍一些最新的植物生物学研究成果,并探讨其未来的应用前景。
1. 基因编辑技术在植物研究中的应用近年来,CRISPR-Cas9基因编辑技术的发展引起了植物科学界的广泛关注。
这一技术可以精确地修改植物基因组,开启了对植物遗传材料的精准操控。
通过CRISPR-Cas9技术,研究人员可以对植物进行特定基因的敲除、插入或改造,从而研究其功能和调控机制。
例如,利用CRISPR-Cas9技术改良水稻的抗病性、提高玉米的产量等。
2. 植物光合作用研究的新突破光合作用是植物生长发育的重要过程,也是地球上能量转化和物质循环的基础。
近年来,科学家们在植物光合作用研究方面取得了许多新的突破。
例如,他们发现了新型的光合色素和光合蛋白,揭示了光合作用的机制以及光合产物在植物中的分配方式。
这些研究成果为改善光合效率、提高植物光能利用率提供了理论基础。
3. 植物抗病机制的解析与利用植物在与病原体的斗争中具有多种抗病机制,包括激活免疫系统、合成抗菌物质等。
近年来,研究人员通过对植物抗病基因的研究,揭示了一些重要的抗病信号通路和抗病基因网络。
这些研究成果为培育抗病优良品种和开发新型的植物抗病剂提供了理论基础。
4. 植物应对环境胁迫的分子机制植物在面临环境胁迫时会产生一系列生理和生化反应,以适应恶劣的生长条件。
近年来,研究人员在植物应对高温、干旱、盐碱等环境胁迫的分子机制方面取得了重要进展。
他们发现了一些关键的信号分子和转录因子,揭示了植物在应对胁迫过程中的分子调控网络。
这些研究成果为改良农作物的耐逆性和应对全球气候变化提供了新的思路和方法。
5. 植物与微生物相互作用的研究进展植物与微生物之间存在着复杂的相互作用关系,这不仅对植物的生长发育和健康状态有着重要影响,也对土壤生态系统的平衡和稳定性起着重要作用。
小议植物生物技术的新进展及前景在20世纪90年代,我国分子生物学家和育种学家合作,获得了具有自主知识产权的转基因抗虫棉花植株和相关专利,育成的众多品种已在全国各个棉区普遍种植。
农业部在上世纪90年代,分别对转基因抗虫棉、转基因抗病番茄、甜椒等授予了安全证书,但后两者由于无明显商业价值,并未应用于生产。
按照我国农业转基因生物安全管理条例,经过5个阶段严格的安全评价后,农业部于2009年11月向转cry1Ab/cry1Ac基因抗虫水稻华恢1号、转cry1Ab/cry1Ac基因抗虫水稻Bt汕优63在湖北省的生产应用,以及转植酸酶基因玉米BVLA430101在山东省生产应用发放了安全证书,但这些品种仍须通过品种审定方可进入种子销售市场。
作为植物生物技术发展较早的国家,美国自上世纪90年代以来,不断有新产品(品种)的研发,并经由美国农业部动植物检疫部门、环保局、食品药品管理局等生物技术产品监管机构根据产品对人类或动物食用、对环境安全影响的全面评价而确定能否进入市场。
表2列出了1990—2012年美国已批准种植的转基因作物及所改造的性状。
表中列出的10种植物中,马铃薯和番茄生物技术产品的研发主要在20世纪90年代,但由于应用价值不高,并未得到广泛应用;苜蓿、水稻等为较近期开发的产品。
改造的性状已从早期单纯集中于耐除草剂(大豆、油菜)、抗虫(玉米、棉花)发展到通过基因改造与常规杂交等手段结合,同时改造多个性状,包括改良营养性状
(如提高大豆、油菜种子油成分中不饱和脂肪酸含量,以改进油营养成分),提高对非生物胁迫抗性(如抗旱玉米的培育)等。
而复合2种或3种性状的生物技术作物的种植面积有明显的增长,已有不少商用品种是既耐除草剂又抗虫的,近年来复合性状的范围更有所扩大,如,应用大豆遗传图谱定位和转基因技术结合,美国孟山都生物技术公司(简称孟山都)2009年推出了既耐除草剂又可增产7%~11%的大豆新品种RReady2Yield。
植物生物技术的新进展及前景
据联合国粮农组织估计,为保证全球人口增长的需求,在2005—2050年期间,全球食品生产的增加要达到70%。
在增加农业产品的同时,还须面对减少资源耗用、满足消费者对健康食品需求等问题,这些都对植物育种提出了新的要求。
作为当代育种重要手段之一的生物技术育种,近年来也把育种目标更多地转向高产、抗逆(非生物胁迫)、高品质等,即所谓第2代转基因育种。
能合成类胡萝卜素的金稻米和抗旱玉米MON87460是其中2个成功的例子。
维生素A缺乏可引起夜盲、干眼病、角膜软化,甚至与儿童腹泻等有关,估计全球有过亿儿童处于维生素A缺乏状态。
2000年,瑞士和德国的科学家领导的团队在《Science》上发表了他们通过农杆菌介导转化法,把来自植物黄水仙和细菌的β-胡萝卜素合成途径相关酶基因———八氢番茄红素合成酶基因(PSY)、番茄红素脱氢酶基因(CRT1)、番茄红素环化酶基因(带转运肽),用3个质粒共转化水稻未成熟胚,潮霉素筛选,获得了种子胚乳为黄色、
干种子中胡萝卜素质量分数为1?6μg/g的转基因水稻株系,开创了这一通过转基因赋予稻米新营养成分的新领域,因其黄色的胚乳而被命名为金稻米。
然而,由于产生的胡萝卜素含量太低,缺乏实用上的意义。
随后的数年,这2位科学家与先正达公司合作,从导入的基因、启动子来源、筛选标记以及载体的选择等方面,作了一系列的改变[2],如用以糖为筛选基础的标记代替了抗生素抗性的筛选系统,选用胚乳特异表达启动子、不同水稻品种用于转化等;而关键的突破来自PSY来源的改变,先正达公司的科学家经大量的比较、分析,发现导入来自玉米的PSY,可明显把转基因水稻干种子胚乳中胡萝卜素质量分数提高到最高可达36?7μg/g的水平,其中维生素A的前体β-胡萝卜素占80%以上,获得了GR1/GR2等株系。
β-胡萝卜素被人吸收后,可经历酶解过程而转化为维生素A,按照美国国家科学院医学研究所推荐的儿童每天所需维生素A的摄入量,如以金稻米中胡萝卜素质量分数的保守估计为24μg/g计算,只需食用72g大米即可提供儿童每天维生素A需求的50%。
成人的自愿食用试验结果表明,食用量为65~98g即可明显提高血液中维生素A的含量,可见大米中的β-胡萝卜素能有效地转化为维生素A。
金稻米的开发是学术机构(公共部门)和生物技术企业(私人部门)合作完成的,为保证其使用达到减少世界上贫困人口、特别是儿童中的维生素A缺乏症的研发目标,享有发明权和专利权的科学家和公司已达成协议,无偿授予发展中国家对相关品种的使用权。
200
5—2010年,通过一系列育种项目,这一性状已转育到世界各地多个地方品种中,近期已在国际水稻研究所和菲律宾水稻研究所完成田间试验,后者拟在2013年向菲律宾政府监管当局申报,争取2014年开始交给农民种植。
全球气候的异常变化、水资源的短缺使耐旱成为了一个重要的育种目标。
孟山都的科学家发现把来自细菌的冷击蛋白CSP转入植物,能赋予受体对非生物胁迫的抵抗能力,如寒冷(拟南芥),冷、热和缺水(水稻),干旱(玉米)等。
初步研究显示,CSP为一类RNA伴侣蛋白,存在于细菌和植物中,可能通过在转录和翻译中起作用而调节生物对胁迫的反应。
鉴于美国中西部玉米种植区常有旱情,他们的进一步研究集中于玉米的抗旱性,在对多个基因和转化事件的表型和表达分析比较后,选定了产量、叶片生长、光合效率均表现良好的CspB?Zm事件1株系,并与生产品种配成3个杂交组合,进行控制给水条件下的田间试验,与非转基因对照比较,主要表现在籽粒数和带籽粒的穗数增加,平均可增产0?5t/hm2(10?5%);随后在美国中西部干旱地区田间种植,增产达0?75t/hm2(15%)。
该品系内转入的目标基因CspB来自枯草芽孢杆菌,命名为MON87460,2010年12月美国食品药品监管局已承认该产品的食用安全评价,2011年12月美国农业部解除对其监管,成为全球第1个可供生产应用的抗旱转基因作物品种。
其与常规品种杂交获得的杂交种Drought?GardHybrid已作为孟山都公司的重要新产品在美国推出,以图提高干旱地区的玉米产量稳
定性,有利于农民及环境。