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水稻转基因育种的研究进展与应用现状刘志宏1 田 媛2 陈红娜1 周志豪1 郑 洁2 杨晓怀1（1深圳市农业科技促进中心，广东深圳518000；2暨南大学食品科学与工程系，广东广州510632）摘要：随着生物技术发展的不断深入，我国水稻种业的发展也面临着全新的机遇和挑战。
目前，改善水稻品种质量的主要方法有分子标记技术、基因编辑技术和转基因技术。
其中，转基因水稻是利用生物技术手段将外源基因转入到目标水稻的基因组中，通过外源基因的表达，获得具有抗病、抗虫、抗除草剂等优良性状的水稻品种。
近年来，国内外在采用转基因技术进行水稻育种，提升水稻产量、改善水稻品质方面具有较多的研究进展。
在阐述转基因技术工作原理的基础上，概述国内外利用转基因技术在优质水稻育种方面的研究进展，进一步探究转基因技术在我国水稻育种领域的发展前景。
关键词：转基因育种；水稻；病虫害；除草剂Research Progress and Application Status of Rice Transgenic Breeding LIU Zhihong1，TIAN Yuan2，CHEN Hongna1，ZHOU Zhihao1，ZHENG Jie2，YANG Xiaohuai1（1Shenzhen Agricultural Technology Promotion Center，Shenzhen 518000，Guangdong；2Department of Food Science and Engineering，Jinan University，Guangzhou 510632）水稻（Oryza sativa L.）作为世界上重要的粮食作物之一，为世界超过1/3的人口提供了主粮，全球种植面积约1.4亿hm2[1]。
“十二五”以来，我国水稻产量连续稳定在2亿t以上[2]。
水稻作为我国的主要粮食作物，在我国粮食生产领域占据着十分重要的地位，水稻品种改良仍是保障种业持续发展和国家粮食安全的重点。
转基因工作情况汇报
尊敬的领导：
我是XX公司转基因工作小组的负责人，特向您汇报我司最近一段时间的转基因工作情况。
首先，我司转基因工作小组在过去几个月里，持续深入研究转基因技术的最新发展，不断探索和应用新的转基因方法。
我们在转基因作物的育种、生产和应用方面取得了一系列重要进展。
在转基因作物的育种方面，我们成功地利用基因编辑技术，提高了作物的抗病虫害能力，并且改善了作物的品质和产量。
在转基因作物的生产方面，我们加强了对转基因作物的管理和监测，确保其生产和使用的安全性。
在转基因作物的应用方面，我们积极推广转基因作物的种植和利用，促进了农业生产的可持续发展。
其次，我司转基因工作小组在转基因技术的研发和创新方面取得了一系列重要成果。
我们不断改进和优化转基因技术，提高了转基因作物的遗传稳定性和安全性。
我们还积极开展了转基因技术在其他领域的应用研究，如转基因动物、转基因微生物等，为转基因技术的广泛应用奠定了坚实的基础。
最后，我司转基因工作小组在转基因技术的风险评估和管理方面做了大量工作。
我们加强了对转基因作物的安全性评估和监测，及时发现和解决转基因作物可能存在的安全隐患。
我们还加强了对转基因技术的伦理和社会影响评估，促进了转基因技术的合理、安全和可持续发展。
总的来说，我司转基因工作小组在过去一段时间里，取得了一系列重要的成果，为转基因技术的研究、应用和管理做出了积极的贡献。
我们将继续努力，不断提高转基因技术的创新能力和应用水平，为我国农业生产和食品安全作出更大的贡献。
谢谢！。
转基因玉米育种发展现状引言转基因技术作为一种重要的生物技术手段，已经在农业领域得到广泛应用。
转基因玉米育种是其中的一个重要方向。
本文将对转基因玉米育种的发展现状进行全面详细、完整且深入的分析。
转基因玉米育种的定义转基因玉米育种是指通过将外源基因导入玉米中，以改变其遗传性状和生物学特性，从而达到提高产量、抗病虫害、改善品质等目的的育种方法。
转基因玉米育种的发展历程早期研究与实践20世纪80年代初，科学家们开始尝试将外源基因导入植物中，并成功地将外源DNA引入了玉米细胞。
随后，人们逐渐掌握了转基因技术，并在实验室中成功地构建了多个具有抗虫害、耐逆性等特点的转基因玉米品系。
商业化推广与争议20世纪90年代初，随着转基因技术在农业领域的商业化推广，转基因玉米逐渐进入市场。
许多转基因玉米品种被开发出来，如抗虫害的Bt玉米、耐除草剂的抗草甘膦玉米等。
然而，由于转基因食品的安全性和环境影响引发了广泛争议，一些国家对转基因农产品的种植和销售进行了限制。
现状与趋势目前，转基因玉米在全球范围内仍然是重要的农作物之一。
美国、巴西、阿根廷等国家是转基因玉米种植面积最大的国家。
随着科学技术的不断进步，越来越多具有高产量、抗病虫害等优良特性的转基因玉米品种被开发出来，并逐渐应用于实际生产中。
转基因玉米育种技术基本原理转基因玉米育种技术主要包括以下几个步骤：1.选择目标基因：根据需求选择与目标性状相关的外源基因。
2.构建表达载体：将目标基因插入适当的转基因载体中。
3.转化玉米细胞：将构建好的表达载体导入玉米细胞中。
4.筛选与鉴定：通过筛选和鉴定，获得具有目标性状的转基因玉米。
技术进展随着转基因技术的不断发展，转基因玉米育种技术也在不断改进和完善。
目前，常用的转基因玉米育种技术包括农杆菌介导法、基因枪法、微粒轰击法等。
这些技术在提高转化效率、减少副作用等方面都有了显著的改进。
转基因玉米育种的应用与影响应用领域转基因玉米在农业生产中有着广泛的应用。
转基因技术的新进展转基因技术是一种在生物体内部插入陌生基因序列的技术，它在植物育种和畜牧业生产中具有广泛应用。
基于生物学原理，转基因技术可以通过插入目标基因来使生物产生新的特定蛋白质，以实现提高作物产量和改善植物抗病能力的目的。
随着科技的进步,转基因技术也不断取得了新的成果，本文将对转基因技术的新进展进行讨论。
一、转基因技术在粮食产业中的广泛应用转基因技术在粮食产业中的应用尤为广泛。
我国南方地区的水稻产量较高，但是由于病虫害和环境因素等影响，稻谷的产量和质量很难保证。
因此，科技工作者利用转基因技术对水稻进行了一系列的改良，并成功地开发出了多个转基因水稻品种。
其中最为经典的便是绿色革命的代表之一“金稻”，它使得我国稻米的含铁量得到了显著提高，因此也被誉为“问鼎”世界的“黄金米种”。
类似的，转基因技术也在玉米、小麦等其他作物的育种中广泛使用。
通过插入外源基因，可以使得作物获得更高的产量、更快的生长速度以及更强的抗病能力。
这样的技术进步不仅能够促进粮食产业的发展，也为解决全球粮食问题提供了一定的技术保障。
二、肉类产业中的新进展除了植物领域的进展，转基因技术也在畜牧业中取得了很多的成果。
以瘦肉型猪的育种为例，科技工作者利用转基因技术可以在猪体内插入一些特定的基因，可以使得猪获得更少的脂肪，并拥有更为优质的肉质。
这样的技术进步受到了全球农业界的高度关注，不仅推动了我国的畜牧业的发展，也使得可持续的农业发展的目标逐步变为现实。
三、可持续发展的新视野转基因技术不仅可以用于传统农业作物和畜禽育种，它也可以成为实现全球农业可持续发展的核心技术。
例如，在种植中草药和蔬菜方面，转基因技术可以提高植物本身的药效，建立更为稳定的种植体系。
自然保护领域的研究者们也希望利用转基因技术进行生物多样性的保护和减缓环境退化的进程。
自此，转基因技术的可持续发展，不仅关乎生产技术和农业产能的提高，也成为了人们探索远程星球农业模式的一种可靠途径。
转基因植物的分子检测与鉴定方法及进展随着分子生物学和植物基因工程的不断发展，越来越多的育种工作者开始利用转基因技术获得常规育种技术难以得到的新种质和新品种。
植物转基因技术最大的好处在于可以打破自然界物种间原有的生殖隔离，促进基因在不同物种间的交流，极大地丰富变异类型，增大遗传多样性，为植物新品种的培育提供丰富的育种资源。
通过对基因功能的研究，筛选m目的基因，还可实现植物性状的定向改良。
因此该技术自1983年首次获得转基因植物以来，便深受育种工作者青睐，得到了蓬勃地发展。
至今已有30多科约200多种植物转基因成功；国际上相继有30多个国家批准3 000多例转基因植物进入田间试验，并且在美国、加拿大、中国等20多个国家成功进行了商品化生产…。
到2006年止，全球转基因作物的商业种植面积达1．02亿hm2，比2005年增长13％，是1996年的62倍。
转基因作物品种在农业生产中日益显现出巨大潜力。
植物转基因操作中，除利用抗生素抗性和除草剂抗性等选择基因排除非转化细胞而留存转化细胞，以及利用Gus和CFP等报告基因显示转基因成功外，更重要的是从分子水平鉴别出阳性转化体，明确目的基因在转基因植株中的拷贝数和转录与表达情况。
本文就常用的转基因植株检测与鉴定方法作一概述，并对近期发展起来的新方法做简要介绍。
1 外源基因整合与否及其整合拷贝数的鉴定1．1 PCR(p01 ymera se chain reaction)检测1．1．1 常规PCRPCR技术对目的片段的快速扩增实际上是一种在模板DNA、引物和4种脱氧核糖核苷酸存在的条件下利用DNA聚合酶的酶促反应，通过3个温度依赖性步骤(即变性、退火和延伸)完成的反复循环。
经PCR扩增所得目的片段的特异性取决于引物与模板DNA间结合的特异性。
根据外源基因序列设计出一对引物，通过PCR反应便可特异性地扩增出转化植株基因组内外源基因的片段，而非转化植株不被扩增，从而筛选出可能被转化的植株。
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。
1.4转基因棉花品质性状改良的研究转基因杂交抗虫棉邯棉646的选育［3］获得成功，培育出了丰产、优质和抗逆性较强的棉花；通过花粉管通道转基因技术，将E6启动子驱动的兔角蛋白基因导入高产棉花品种“苏棉16号”，对阳性植株通过PCR检测，最终确定3株结果稳定的转兔角蛋白基因棉株。
经品质分析，这3个株系成熟棉纤维的品质部分得到改良，尤其比强度有较大幅度提高，与转基因受体相比平均提高6.3cN/tex。
利用基因工程技术，调节棉纤维的发育进程，如纤维伸长的速率或持续的时间，或者改变棉纤维的化学组成，以改变棉纤维的理化性质，最终实现改良棉纤维的目的，这已经成为新世纪棉花创新研究的新领域。
2 转基因技术在玉米育种上的研究与进展转基因技术将玉米基因库中不具有的抗性基因导入玉米，实现了传统育种方法无法实现的基因重组，大大提高了育种水平。
转基因玉米的研究从20世纪80年代中期开始到现在的短短十几年时间已经利用转基因的途径将大量的转基因导入玉米，培育出了一批抗虫、抗病、抗除草剂、抗盐、抗旱、优质等多种优良玉米品种或新种质［4］。
分子标记技术、转基因技术等基因工程被广泛地应用于玉米分子图谱构建、玉米优势群划分、基因定位、基因克隆等方面。
基因工程集现代新技术如细胞培养技术、分子杂交技术、转基因技术、分子标记技术和基因表达技术等为一体，使育种技术进入了一个高新技术的时代［5］。
2.1玉米转基因技术应用转基因技术将目的基因导入合适受体并获得稳定的转基因植株是转基因的重要环节。
转基因技术的不断发展和完善使得转基因工作得以迅速开展，目前玉米已开拓建立了多种转基因技术，分别适应于不同的受体。
2.1.1 DNA直接转入技术基因枪法：基因枪法也是转基因技术中经常使用的方法，该技术主要借助高速运动的金属微粒将附着在其表面的核酸分子引入到受体，1987年由美国康奈尔大学的Sanford等人发明并很快用于玉米基因转化研究。
1994年，赵天永等用基因枪将GUS基因导入玉米茎尖组织；1995年王国英等用基因枪法将防御素基因转入玉米并再生植株；原亚萍以玉米愈伤组织为受体，用基因枪轰击将防御素基因装入玉米细胞，经卡那霉素筛选及分化培养获得一再生植株。
1999年，中国农业科学院董云洲等用基因枪法转化花粉获得了转基因谷子和玉米，所用基因为GUS。
基因枪法是玉米基因转化常用的方法，也是效果最好的方法。
基因枪法无宿主限制，靶体类型广泛，操作简便，但其转化频率低，插入位点和拷贝数不稳定。
PEG法：PEG是细胞融合剂，能促进细胞膜间融合，利于外源DNA进入原生质体。
这种方法成本低，结果比较稳定，存在的问题是建立可靠高效的原生质体再生系统比较困难。
电击法：电击法是利用高压电脉冲对细胞“电击穿孔”，形成可逆的瞬间通道，促进外源DNA的摄取。
电击法可以用于原生质体，还可以用于胚性悬浮细胞系、愈伤组织和幼胚等，操作比较简单，但转化效率低，插入位点和拷贝数不稳定。
Frommm等人于1986年首次用电击法转化玉米原生质体，获得了转化愈伤组织成功后，Rhodes等人于1988年又成功地用电击法获得了转基因玉米植株。
超声波介导法：原理是利用低声强脉冲超声波的物理作用，击穿细胞膜造成通道，使外源DNA进入细胞。
超声波介导法转化效率较高，但操作繁琐，载体DNA在处理时易断裂。
2.1.2载体转化技术目前，已有百余种转基因植物问世，众多转基因植物中的80%是由农杆菌介导转化的。
Crismly(1987年)将玉米条锈病毒的cDNA导入玉米，使植株表现了系统的感染症状，第一次证实农杆菌能够侵染玉米。
农杆菌介导法具有能转移较大的DNA片段、整合的外源基因重排少且多以单或寡拷贝整合等优点。
但是，由于玉米是单子叶植物，不是农杆菌的天然宿主，所以转化率低，这使农杆菌介导法在玉米上的应用受到限制。
2.1.3种质转化技术种质转化技术指外源DNA借助生物自身的种质系统或细胞结构功能实现的转化，进展比较大的是花粉管通道法和子房注射法。
花粉管通道法：玉米为穗状花序，小花丛生，具有发达的有性繁殖系统，每穗结实粒多，花粉易于采集，体外存活时间长，花粉管通道法介导基因转化具有便利的条件。
基本原理是授粉后外源DNA沿着花粉管渗入，经过珠心通道进入胚囊，转化为尚不具备正常细胞壁的细胞、合子或早期胚胎细胞。
子房注射法： 1993年，北京农业大学丁群星等用子房注射法将Bt毒蛋白导入玉米自交系，培育出一株转基因玉米。
1995年，祈永红等陆续报道了利用花粉管通道等技术成功地将外源总DNA导入玉米自交系，获得了具有广泛变异的不同类型的自交系，包括与玉米品质有关的氨基酸含量的变化等。
2002年，王罡等将Bt基因通过花粉管通道法导入吉林省骨干玉米自交系，现正在研究将抗旱、耐盐基因导入玉米自交系。
2．2玉米转基因育种的分类2.2.1抗虫性育种虫害是制约玉米生产的一大因素。
现已分离到上万个Bt菌种。
根据杀虫谱的不同，将杀虫基因分成七大类，又根据结构基因中的限制性酶切图谱和他们之间的同源性分成了29个亚类。
抗虫转基因玉米主要应用的是Bt毒蛋白基因。
美国孟山都公司等改造合成了多种Bt杀虫蛋白基因，并转入玉米。
目前，我国的转基因玉米已开始环境释放试验。
2.2.2抗病性育种抗病转基因玉米的主要目标是抗病毒和抗真菌病害。
研究发现玉米矮花叶病毒(MDMV)B株外壳蛋白在转基因植株中表现出对MDMV的抗性。
另外，转几丁质酶基因玉米被认为具有抗真菌病害的效果。
2.2.3抗除草剂育种把自然选出的对除草剂有抗性的基因整合到玉米的基因组，培育出抗性新品种，这是控制杂草的一种高效、低成本、无公害手段。
1986年，Fromm等将抗除草剂pat基因转入了玉米原生质体中，目前已经培育出了抗草甘磷、草铵磷、咪唑啉酮、稀禾定等抗除草剂转基因玉米，经过除草剂抗性稳定性以及大田生产的试验，效果良好，并且已经进入商业化生产阶段。
2.2.4高品质育种玉米的品质相对较差，蛋白质、赖氨酸的含量较低，其中赖氨酸的含量只占种子干重的0.27%左右，不论是作为粮食还是作为饲料，都不能满足高品质的要求。
因粗赖氨酸是玉米蛋白质中的限制性氨基酸，含量高低直接关系到玉米的营养价值。
Hoods等报道了通过转基因玉米生产鸡蛋抗生素蛋白，并已进入商业化生产。
2．2．5远缘杂交育种通过转基因技术可以将两个甚至多个本来不可能形成配子的物种重新组装成一个新的物种，在一定的环境中使其表现出特定的表形，符合人类的需求。
2.2.6不育系基因工程Plant Genetic Sys-tems N.V(PGS)公司分离并表达了能阻止花粉的产生以形成雄性不育植株的基因，用电激法导入未成熟玉米胚，外源基因及其启动子可破坏玉米花药细胞的mR-NA。
1992年用该法获得不育系植株，导入基因稳定性已连续保持三代以上。
2.3玉米转基因育种的应用前景在分子生物学飞速发展的今天，分子标记技术在玉米育种中发挥越来越大的作用。
可以预料，在不久的将来，玉米的很多重要的性状如抗虫、抗病、抗旱、高油、高淀粉等性状都能像玉米QPM育种一样，通过某个紧密连锁的标记来进行选择，大大缩短玉米品种的育种年限。
3 转基因与水稻育种3．1水稻的遗传转化3.1.1多基因转化在作物中,有许多性状是由多个基因控制的。
为了改良这些性状,就需要把多个基因同时转入同一种作物中去。
此外,为了快速聚合多个质量性状或将由多个基因控制的新代谢途径引入到转基因作物中去,都需要采用多基因转化的方法。
比较著名一个多基因转化的例子就是金色稻米(golden rice),它是通过转入两个新的基因而在水稻的胚乳中建立了β-胡萝卜素的合成途径。
