世界转基因玉米种植介绍

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世界转基因玉米种植介绍

转基因玉米是世界上最重要的转基因作物之一。1999年,全球12个国家种植的4个主要转基因作物中,玉米占转基因作物总种植面积的28%。美国种植的转基因玉米(抗虫基因、Bt耐除草剂基因和耐除草剂基因)增加了220万公顷,从1998年的810万公顷增加到1999年的1030万公顷,相当于1999年美国全国玉米种植面积3140万公顷的33%。美国科学家还培育出能抗欧洲玉米螟的转基因玉米,以防欧洲玉米螟威胁玉米种植。到1998年,这种转基因玉米的种植面积已达到美国玉米种植面积的20%。此外,抗根瘤线病的玉米新品种也已研制成功,2~3年内即可大规模栽培。除美国外,欧盟的西班牙和法国也已开始种植转基因Bt玉米,面积分别为3万公顷和1000公顷,而葡萄牙首次在1999年种植转基因Bt玉米 1000公顷以上,此外,德国也有小面积的Bt玉米种植。

(1)玉米的转化:在玉米上,直到80年代后期才在转化方面取得突破。

①愈伤组织法。第一例成功的玉米自交系(A188)培养出再生植株报道于1975年。一直到1988年,Klein等人用基因枪法把cat基因转移到玉米的胚状体和非胚状体细胞中,并发现有短暂表达。与此同时,基因表达和标记系统也得到发展。到1996年,农杆菌共培养法才成功用于转化瞬息万变交系A188。1986年Fro毫米研究小组获得了第一个转基因玉米愈伤组织。应用基因枪法可用Ⅰ型和Ⅱ型愈伤组织及未成熟胚来做DNA转移。

②其它玉米转化方法。以组织培养如愈伤组织培养为基础的玉米转化方法存在一些缺点。1993年报道了成功地把DNA转移到早期合子胚的分生组织中,其转化频率4%~45%(随基因型不同而有差异),1995年获得了转基因玉米茎。随后在这方面做了大量工作。

③玉米转化新技术。pat基因在玉米转化中被广泛用作选择性标记其它标记也有使用。在玉米转化中使用可见标记(报导基因)对基因表达研究和证实转基因的存在是很有意义的。1992年最先从水母中克隆出的绿荧光蛋白(克FP)基因作为选择性标记基因很有利用价值。

(2)转基因表达的调控:理想的转基因表达需要精确控制表达水平、组织和细胞特异性和代间稳定性。其调控因子包括启动子、转录和翻译前导序列、增强子及其它序列。在充分考虑转基因所需条件后,才能正确选择调控因子。影响表

达水平的因素还包括内含子、密码子偏向性、基因组位置和染色质总体结构等。MRNA和编码的蛋白质的稳定性也会影响到表达效率。特定的转基因编码产物在细胞内的定位也至关重要。

(3)转基因玉米针对的主要性状:①抗虫性②除草剂抗性③抗病性④雄性不育性⑤工业蛋白生产⑥代谢和发育性状。

(4)我国转基因玉米研究的对策:鉴于转基因玉米的独特优势,我们没有理由仅仅因为它存在一些潜在的风险就视之不理或采取敌视的态度。相反,我们应该正视现实,积极解决问题。

a.应抓住我国设立“转基因植物专项”的有利进机,积极推进我国转基因玉米的产业化发展,反过来又促进转基因玉米的研究。

b.在转基因玉米研究中,应认真借鉴别国经验,并结合我国的具体实践,如应把研究重点从玉米转化研究转向转基因的表达研究,把抗性基因转移转向品质性状基因转移等。

c.除加强转基因本身的研究外,还要加强新基因鉴定和基因分离克隆的研究,给转基因提供有用的基因源。但是,必须避免好大喜功的趋向,不做认真的可行性分析就向目前还难以解决的问题轻易宣战,而忽视了一些更基本的研究领域。

d.在我国亟待上马玉米基因组研究项目,对基因组织、功能和修饰进行研究可以使我们更深刻地了解玉米的发育和它与环境的现象,这对转基因玉米研究和品种培育十分重要。基因组作图、表达序列标签(EST)测序、MRNA转录本作图和蛋白质鉴定等,将是今后近年玉米分子生物学研究的前沿领域。充分利用目前世界上最先进的技术如DNA芯片等是加快我国玉米基因组学研究特别是种质资源中新基因鉴定和功能基因组学研究所必需的。

e.为了解决市场问题,转基因玉米研究中还必须加强针对玉米的安合性评估。幸运的是,我国不是玉米的起源中心,不存在转基因从栽培玉米向野生近缘种的逃逸问题。但我们有必要关注转基因玉米产品还是否对人体、动物和环境有其它影响。