无选择标记及安全选择标记转基因植物研究进展

专论与综述　中圉稻米２００８年第４期　甘露糖阳性选择系统在水稻遗传转化中的应用研究进展　王彩芬　付永彩　（　宁夏农林科学院农作物研究所，宁夏永宁７５０１０５；　中国农业大学植物遗传育种系农业部农作物基因组学与遗传改良重点　开放实验室，北京１０００９４；　通讯作者，Ｅ—ｍａｉｌ：ｆｕｙｏｎｇｃａｉｃｎ＠ｙａｈｏｏ．ｇｏｒｅ－ｃｎ）　摘要：甘露糖阳性选择系统是近几年应用较多的一种植物转基因安全筛选体系，该体系是以大肠杆菌６一磷酸　甘露糖异构酶基因ｐｍｉ为筛选标记基因，Ｄ一甘露糖为筛选剂进行筛选。本文简要综述了甘露糖阳性选择系统在水稻　转基因研究中的应用情况。　关键词：６～磷酸甘露糖异构酶基因；筛选标记基因；水稻遗传转化　水稻是世界重要的粮食作物，世界上有一半以上　的人口以稻米为主食，其安全性尤为重要。自从１９８８　年以来，国内外已得到了许多水稻转基因植株，涉及到　抗虫、抗病、抗除草剂、抗旱、耐盐、改良品质等重要农　艺性状。目前在水稻遗传转化中广泛应用的标记基因　有抗抗生素和抗除草剂基因，但是这两类基因对生态　环境和人类健康潜在的安全性问题越来越引起全世界　的关注，制约着转基因水稻的商业化生产。因此，开发　利用安全的筛选体系对水稻遗传转化具有非常重要的　现实意义。　目前出现了一些无选择标记基因的植物转化系统　和生物安全标记基因的选择系统。利用生物安全标记　基因是解决选择标记基因的生物安全性问题的　条简　单而有效的途径，甘露糖阳性选择系统是其中之一。目　前，甘露糖筛选体系已成功用于甜菜ｌｌｌ、拟南芥闭、玉米　嘲、小麦问等植物转化研究。在水稻遗传转化方面，国外　学者Ｌｕｃｃａ等［５３对甘露糖筛选体系进行了研究，本文将　对甘露糖筛选体系在水稻转基因研究中的应用进行综　沭　ｌ　甘露糖筛选体系的作用机理　甘露糖筛选体系是以大肠杆菌磷酸甘露糖异构酶　基因ｐｍｉ为筛选标记基因，Ｄ一甘露糖为筛选剂进行筛　选。Ｄ一甘露糖由植物细胞内源的己糖激酶催化转变为　６一磷酸甘露糖，ｐｍｉ编码的磷酸甘露糖异构酶再将６一　磷酸甘露糖催化转变为植物细胞可代谢的６一磷酸果　糖。在含Ｄ一甘露糖的筛选培养基上，转化细胞利用甘　露糖作为碳源进行生长和增殖，但非转化细胞由于没　有ｐｍｉ基因，不能将６一磷酸甘露糖转化成６一磷酸果　糖，因而不能利用甘露糖作为碳源，且造成体内６一磷　・２２・　酸甘露糖不断积累，伴随着ＡＴＰ和磷酸基的大量消　耗，从而生长受到抑制＿句。该选择体系中的未转化细胞　尽管处于“碳饥饿”状态，但不会立即死亡，而转化细胞　的生长和再生过程可以利用筛选剂甘露糖，因而被称　为正筛选，该体系也被称为阳性选择系统。　２甘露糖筛选体系在水稻转基因研究中的　应用　在水稻遗传转化方面，国外学者Ｐａｏｌａ　Ｌｕｃｃａ等阁　对甘露糖筛选体系进行了研究，他们采取的筛选方式　为筛选３轮（２周／轮），３轮蔗糖和甘露糖浓度配比分　另０为３％、１．５％、０．５％和３％、３％、５％，经Ｓｏｕｔｈｅｒｎ　ｂｌｏｔ、　Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　ｂｌｏｔ和绿酚红染色分析，证明ｐｍｉ基因已转入　粳稻品种台北３０９中，Ｔ　代大部分株系按３：１的分离　方式遗传，而且转化效率高达４１％，高于潮霉素筛选，　因此，他们认为甘露糖筛选体系用于水稻遗传转化是　非常有效的。　Ｔｒａｎ　Ｔｉ　Ｃｕｅ　Ｈｏａ等啊将甘露糖筛选体系用于改良　稻米维生素Ａ（Ｂ一胡萝卜素）含量的研究，他们将水仙　花的八氢番茄红素合酶基因（ｐｓｙ）和细菌的胡萝卜素　脱氢酶基因（ｃｒｔＩ）转入粳稻品种台北３０９及籼稻品种　ＩＲ２４和ＭＴＬ２５０中，ｒｒ’代粳稻（１．２　ｕｇ／ｇ干基）的胡萝卜　素含量高于籼稻（０．８　ｕｇ／ｇ干基），提高了稻米的维生素　Ａ含量，胚乳为黄色，被称为：“ｇｏｌｄｅｎ　ｒｉｃｅ”。他们所用　的筛选方法与Ｐａｏｌａ　Ｌｕｃｃａ基本相同，在转化籼稻时筛　选培养基中蔗糖浓度没变，甘露糖浓度有所改变，３轮　分别为２．５％、２．５％和３．５％。　Ｊａｃｑｕｅｌｉｎｅ　Ａ　Ｐａｉｎｅ等阎也用甘露糖筛选体系进行　收稿日期：

２００９年第２期　（总第１１４期）　大众科技　ＤＡＺＨＯＮＧ　ＫＥ　Ｊ　Ｎｏ．２，２００９　（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ　Ｎｏ．１　１　４）　

中国科技创新能力不断增强　科技动态　

“近年来，中国的国际专利申请量迅速增长，这种增长　

反映出中国的科技创新能力在不断增强，”世界知识产权组　

织总干事弗朗西斯・格里目前在接受新华社记者专访时说。　

格里特别指出，中国改革开放以来的政策显然促进了科　

技进步。他认为，一国专利申请的增多和创新能力的增强离　

不开政府对发明创造活动的有力支持，离不开有利于这种增　

长的政策环境。早在改革开放初期的１９８４年，中国就颁布　了专利法，这表明中国政府非常重视通过推动技术进步来促　进经济和社会的发展。　

他说，中国的《国家中长期科学和技术发展规划纲要　

（２００６￣２０２０）》进一步确立了到２０２０年把研发投入占国内　生产总值的比重提高到２．５％以上的目标，中国政府最近又　

发表了《国家知识产权战略纲要》，这些措施充分显示了中　

国政府在提高科技创新能力方面的坚定决心。中国政府对知　

识产权保护高度重视，中国专利体系的运作非常高效，这些　

无疑都是促进专利申请增长的重要因素。　根据世界知识产权组织公布的最新《世界专利报告》，　

２００６年中国共申请专利１２８８５０件，比上一年增长３２．１％，　

是增长速度最快的国家。中国在全世界专利申请总量中的份　

额也不断提高，从２０００年到２００６年，其份额从１．８％提高　到７．３％。　中国哪些领域的专利申请增长最快？格里回答说，中国　的专利申请涵盖了所有技术领域，其中电信领域专利申请增　

长尤其突出。他表示，中国人在历史上一直表现出伟大的发　

明创造能力，针灸、指南针、火药、造纸术、活字印刷术等　最早都是中国人发明的，那时候世界上还根本没有什么专利　之说。如今，中国人继续发挥其发明创造能力，中国的发明　

家也日益认识到利用国际专利体系使其创新成果增值并产　

生经济效益的重要性。　来自澳大利亚的格里于２００８年１０月１日正式就任世界　

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ipt基因在植物基因工程中的应用

作者：陈梦莹 陈祥福 崔萌 魏娟娟 潘阳露 潘宇 李金华 张兴国

来源：《长江蔬菜·学术版》2014年第08期

摘 要：异戊烯基转移酶IPT是细胞分裂素生物合成过程中的限速酶，其编码基因ipt已被克隆并得到广泛应用。简要介绍了在植物遗传转化中控制ipt表达的启动子，综述了ipt在植物基因工程中的应用，并分析了目前ipt基因在植物基因工程应用中存在的一些问题。

关键词：异戊烯基转移酶基因（ipt）；植物基因工程

中图分类号：Q943.2 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2014）16-0009-05

细胞分裂素（Cytokinin，CTK）是促进细胞分裂的激素，在植物生长发育过程中行使重要功能，如参与细胞分裂、光合作用、衰老及营养代谢等过程。1963年，Letham从未成熟的甜玉米中发现并纯化得到细胞分裂素，俗称玉米素（Zeatin），这与先前报道Miller从玉米中分离但未完全纯化的细胞分裂物质相同[1]。细胞分裂素从化学角度看主要分为两类，一类是在天然细胞分裂素异戊烯腺嘌呤N6位上进行取代，侧链通常为芳香环衍生物或类异戊二烯基，包括6-呋喃甲基腺嘌呤（KT）、6-苄基腺嘌呤（6-BA）等，称嘌呤型细胞分裂素；另一类为苯基脲型细胞分裂素，即N，N'-二苯基脲（DPU）以及一些苯基脲的衍生物，如噻重氮苯基脲、N-（4-吡啶基）N'-苯基脲、N-苯基-N'-（2-氯-4-吡啶基）脲等。目前，在细胞分裂素生物合成过程中起关键作用的一些酶的特性已得到研究，有些还被克隆出了对应的基因[2]。其中，异戊烯基转移酶（Isopentenyl-transferase，IPT）是植物细胞分裂素生物合成中的限速酶。异戊烯基转移酶基因最初在根癌农杆菌中得到鉴定，命名为tmr，后称为ipt，IPT酶的活性也逐步在多种植物的粗提取物中被检测到[3，4]。随着拟南芥（Arabidopsis）基因组测序工作的完成，编码IPT的基因家族也被证实，包括9个成员AtIPT1～AtIPT9。证明除AtIPT2和AtIPT9以外，其他7个基因能够编码大肠杆菌中细胞分裂素的生物合成[5]。异戊烯基转移酶基因（ipt）的广泛应用，对深入了解细胞分裂素的生理作用及通过植物基因工程技术控制植物生长发育方面具有重要意义，也使植物激素的基因工程在遗传育种中的应用方面展现了新的作用。

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第29卷　第1期2010年 2月大豆科学SOYBEANSCIENCEVol129　No11Feb.　2010中国转基因大豆的研究进展及其产业化

收稿日期:2009209228基金项目:引进国际先进农业科学技术计划资助项目(20092Z34);转基因生物新品种培育科技重大专项资助项目(2008ZX080042005;2009ZX080182001B)。第一作者简介:余永亮(19792),男,助理研究员,硕士,研究方向为大豆品质遗传改良与分子育种。通讯作者:梁慧珍,研究员,博士。E2mail:lhzh66666@。余永亮,梁慧珍,王树峰,练　云,位艳丽,王庭峰(河南省农业科学院经济作物研究所,国家大豆改良中心郑州分中心,河南郑州450002)摘　要:大豆的转基因研究是国内外植物分子生物学研究的热点之一。转基因大豆已成为世界大豆主产国大豆产业发展的主要动力。我国应该借鉴国外转基因大豆发展经验,立足已有的技术、人才和材料储备,在农业转基因生物安全管理等相关法律、政策下,完善和健全我国转基因大豆技术及其产业化体系。大力发展我国转基因大豆,可以降低生产成本,提高种植效益,提升我国大豆产业的市场竞争力、保障国家粮食安全、促进农民增收。该文概述我国转基因大豆技术的研究进展及其产业化现状,并对其发展前景进行了探讨和展望。关键词:转基因大豆;再生体系;遗传转化;外源基因;产业化中图分类号:S565.1 文献标识码:A 文章编号:100029841(2010)0120143208ResearchProgressandCommercializationonTransgenicSoybeaninChinaYUYong2liang,LIANGHui2zhen,WANGShu2feng,LIANYun,WEIYan2li,WANGTing2feng(InstituteofIndustrialCrops,HenanAcademyofAgriculturalScience,ZhengzhouSubcenterofNationalCenterforSoybeanImprovment,Zhengzhou450002,Henan,China)Abstract:Soybeantransformationresearchisa“hotspot”intheareaofplantmoleculargenetics.Transgenicsoybeanhasbecometheimportantpowerofsoybean′sindustrydevelopmentintheworld’smajorproducersofsoybean.Byusingitsowntechnology,personnelandmaterialsundertherelatedlawsandpoliciesofagriculturalgeneticallymodifiedbio2safetyman2agementanddrawingontheexperienceofothercountries,Chinashouldconsummateandimprovethetechnologyandthein2dustrialproductionsystemoftransgenicsoybean.Thedevelopmentoftransgenicsoybeanisofimportanceforenhancingmar2ketcompetitiveofsoybeanindustryinChina,strengtheningnationalfoodsecurityandincreasingfarmer′sincomebydecrea2singproductioncost,improvingeconomicreturnsandpromotingscienceandtechnologyadvancement.Thestatusofresearchandcommercializationontransgenicsoybeantechnologywassummarized,anditsfuturedevelopmentandprospectswasdis2cussed.Keywords:Transgenicsoybean;Regenerationsystem;Genetictransformation;Exogenousgene;Commercialization 大豆是重要的油料作物和高蛋白粮饲兼用作物,含有丰富的蛋白质、脂肪和多种人体有益的生理活性物质,是蛋白质、油脂及保健活性物质的重要来源,又是食品、饲料等多种加工工业的优质原料。近年来,我国大豆面临着国际市场廉价大豆产品(特别是转基因大豆产品)大量进口的压力与挑战,直接导致国内大豆价格不断下降,种植效益明显下滑,使我国失去了发展大豆产业的掌控权,并对数千万大豆产区从业人口的生计造成威胁。在发展中国家,人口增长和食物短缺的矛盾日益尖锐,同时伴随着耕地减少、生物种植和生存环境的恶化,转基因技术是解决这些问题的最有效途径。在发达国家,转基因作物的种植已经产生了巨大的经济效益。因此大力发展我国具有自主知识产权的转基因大豆迫在眉睫。近年来,由于转基因技术突破了生物物种间遗传物质转移和交换的天然屏障,使人类从对生物的简单认识和利用进入了可以按自己的意愿改造和创造新种质的时代[1]。转基因技术打破了常规育的各种局限[2],并且得到迅猛发展和不断完善,现已成为大豆品质改良育种主要的且最有前途的技术手段[3]。自从世界第一例转基因烟草1983年在美国