高效抗虫转基因水稻的研究与开发.pdf

  本文关键词：高效抗虫转基因水稻的研究与开发，由笔耕文化传播整理发布。

通过培育抗虫品种, 提高水稻自身抗性是一种更经济更环保的策略。但是,常规育种技术培育抗虫新品种不仅需要较长的时间, 而且对于水稻最主要的害虫——螟虫(二化螟、三化螟、稻纵卷叶螟等)在水稻中尚未发现有效的抗性种质资源。目前,最有希望和前途的方法就是利用转基因技术把外源抗虫基因引入水稻中创造出新的抗虫品种。迄今为止, 人们在植物、动物甚至微生物中已鉴定并克隆了许多有用的抗虫基因。一些抗虫基因已转入水稻获得了转基因抗虫品系, 而且有一些已进行了大田实验, 展现出美好的应用前景。

1.转 Bt 基因水稻

来自于苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)的Bt毒蛋白基因是目前世界上应用最为广泛的抗虫基因之一。大多数Bt菌在芽胞形成过程中会产生伴胞晶体。这种伴胞晶体是一种具特异杀虫活性的蛋白质,称为Bt毒蛋白或杀虫晶体蛋白. 通过将Bt菌来源的Bt毒蛋白基因导入到植物中就可以在植物中表达并积累Bt毒蛋白,从而使转基因植物获得抗虫性。

2.转植物或动物来源抗虫基因水稻

植物来源的抗虫基因主要有植物凝集素基因和蛋白酶抑制剂基因等。凝集素基因是抗虫效果相对较好的植物来源的基因,其中雪花莲凝集素(GalanthusNivalis agglutinin, GNA)基因是使用比较广泛的一种抗虫基因。使用GNA基因最大的优点在于,GNA对Bt蛋白不能控制的刺吸式(同翅目)害虫如稻飞虱有一定的抗虫效果。

（二）转基因抗病水稻

细菌性病害白叶枯病(bacterial blight)以及真菌性病害稻瘟病(blast)和纹枯病(sheath blight)是水稻生产上常见的三大病害。

在转基因抗白叶枯病育种上, 直接转化主效抗病基因是比较快捷和有效的办法。

（三）转基因抗旱水稻

长期以来干旱是导致水稻减产的重要因素,且由于世界气候变化而呈日益加剧的趋势。水稻生产耗水量巨大,占我国农业生产用水的70%; 而我国又是一个淡水资源缺乏的国家,人均淡水资源只有世界平均水平的 1/4。因此,培育节水抗旱水稻,减少水稻生产的用水量,对于提高水稻产量,保障我国的粮食安全具有重要意义。

由于抗旱机制的复杂性,完全依赖常规的育种手段难以培育抗旱品种。目前转基因技术已被广泛应用于抗旱水稻的培育,通常所采用的策略就是在转基因水稻中表达干旱诱导或抗旱相关基因。

（四）转基因营养高效利用水稻

化肥是现代农业的基础,化肥的使用为提高粮食产量,确保粮食安全作出了巨大的贡献。

研究和培育营养高效利用的水稻品种,配合科学的施肥方法和田间栽培管理措施,在不减少产量的前提下大幅降低肥料的投入,对确保粮食安全和实现农业的可持续发展具有重要意义。

（五）转基因高产水稻

转基因高产水稻的培育主要是集中于C4 水稻的研究上。众所周知, 根据光合作用碳同化途经中CO2固定的最初光合产物的不同,高

等植物可分成C3,C4和景天酸植物。C4 植物是从C3植物进化而来的一种高光效种类。与C3植物相比,C4植物在光合效率、抗逆境胁迫方面都具有优势。遗憾的是许多主要作物如水稻、小麦、大麦、和大豆都是C3植物. 长期以来,许多植物学家和育种家都希望可以将C3作物改良为C4作物, 而转基因技术的兴起也为C3作物改良为 C4 作物带来了希望。

（六）转基因抗除草剂水稻

发展转基因抗除草剂作物通常采用两个策略: 1.修饰除草剂作用的靶蛋白基因, 通过降低靶蛋白的敏感性或提高其表达水平来获得对除草剂的抗性; 2.通过转基因技术引入新的酶系统来提高植物对除草剂的代谢能力从而达到抗除草剂的效果。

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