转基因小麦

利用植物授粉后花粉萌发形成的花粉管将外源DNA送入胚囊中尚不具备正常细胞壁的合子获得转基因的种子

转基因小麦是利用植物授粉后花粉萌发形成的花粉管,将外源DNA送入胚囊中尚不具备正常细胞壁的合子,最终直接获得转基因的种子。该方法具有突出的发展优势:比如操作简单,耗费低廉,且不需要经过繁琐的组织培养和植株再生过程,特别是可以在未分离目的基因的情况下将植物的总DNA直接用于遗传转化。

简介
转基因小麦的原产地在亚洲西部幼发拉底河流域,是公元前7000年小麦的主要产地。从植物体中分离出合成赖氨酸的基因,把这基因转入小麦植株中,培育出转基因小麦。用这种转基因小麦制造出来的面粉,更适合用来烤面包,而且面粉中赖氨酸含量高,这种面包的营养价值高。
小麦转基因的方法
花粉管通道法
花粉管通道法是我国学者周光宇提出的一种非常简便的植物转基因方法,其基本原理是利用植物授粉后花粉萌发形成的花粉管,将外源DNA送入胚囊中尚不具备正常细胞壁的合子,最终直接获得转基因的种子。该方法具有突出的发展优势:比如操作简单,耗费低廉,且不需要经过繁琐的组织培养和植株再生过程,特别是可以在未分离目的基因的情况下将植物的总DNA直接用于遗传转化。正是由于上述优点,该方法自20世纪70年代末问世以来倍受广大分子育种工作者的青睐。
关于花粉管通道法小麦转基因研究报道始于20世纪90年代初,我国从1994年后通过该法进行小麦转基因的研究报道以每年10篇左右的速度稳步上升。国内已报道的花粉管通法小麦转基因研究达120余篇,约占国内小麦转基因报道总数的41%。可见,花粉管通道法已经成为我国小麦遗传转化的主要方法。
基因枪法
基因枪法是一种借助于火药、高压放电或高压气体产生的动力,将吸附了外源DNA的微弹(直径1μm的金粉或钨粉)直接射入受体细胞核,并实现外源基因整合到受体细胞基因组中的转基因方法。由于该方法不像农杆菌介导法那样受到作物基因型的限制,也不像其它基于原生质体的转基因方法那样存在组织培养及植株再生方面的困难,所以自1987年诞生以来在各类作物转遗传转化中得到了迅速广泛的应用。
1992年,Vasil等利用基因枪法获得了世界上第一株转基因小麦,之后基因枪法成为小麦遗传转化的重要方法。我国赵天永等于1994年报道了以小麦茎尖分生组织为受体的基因枪法转基因研究,1996年夏光敏等、陈乐玫等、杜立群等和王小军等也分别报道了基因枪法小麦转基因的研究工作,之后有关基因枪法小麦转基因的研究报道以每年4篇左右的速度直线上升;1999年关于基因枪法小麦转基因的研究报道猛增到12篇,2003年后每年的研究报道都在10篇以上,而且有递增的趋势。目前,我国通过基因枪法进行的小麦转基因研究报道达100余篇,约占小麦转基因报道总数的34%,成为仅次于花粉管通道法的主要转基因方法。
农杆菌介导法
因为农杆菌具有将其Ti质粒上一段DNA(T-DNA)插入寄主植物细胞染色体中的能力,所以将目的基因插入T-DNA中间后就可以借助于农杆菌将目的基因导入受体植物细胞,并利用细胞的全能性获得转基因植株,这就是农杆菌介导法植物转基因的基本原理。该方法具有易操作、低费用、高效率、插入片段的确定性好及拷贝数低等独特优点,所以已成为目前多数作物转基因的首选方法。
农杆菌介导法最大的不足就是能否转化和转化效率极大地受寄主植物基因型的限制,单子叶植物因不是农杆菌的天然寄主所以转化更加困难。令人欣慰的是,近年来农杆菌介导法在玉米、水稻、大麦和小麦(Cheng等,1997)等单子叶作物的遗传转化方面也取得了一系列突破性进展。1998年,刘庆法等首次在国内报道了开展农杆菌介导法小麦遗传转化的研究工作。1999年,夏光敏等再次报道了利用农杆菌介导法小麦遗传转化的工作,部分小麦品种的转化效率达到了5.9%。2000年后农杆菌介导法小麦转基因的研究报道迅速增多,而且抗病虫小麦转基因研究成为研究的重点。从2002年开始,农杆菌介导法小麦转基因研究的报道以每年8~10篇左右的速度快速增长,到2006年累计发表相关论文达到40余篇,约占小麦转基因研究报道总数的15%。
低能离子束介导法
离子束介导的植物转基因技术是20世纪90年代初期我国发展起来的一种新的转基因方法,其基本原理是:低能离子束可使得种胚细胞刻蚀并形成多个可修复的微孔,同时带正电荷离子的注入有利于带负电荷外源基因进入细胞而实现遗传转化,然后利用细胞全能性获得转基因再生植株。
2000年,吴丽芳等报道了他们用低能离子束介导法获得转基因小麦的研究工作,用于转基因的外源基因包括了报告基因Gus、绿色荧光蛋白基因、水稻几丁质酶基因及大豆总DNA等。到2001年,我国报道的利用低能离子束介导法小麦转基因的研究论文达到10余篇,之后以每年3~5篇的速度递增,截至2006年已经有相关的报道近30篇,约占小麦转基因研究报道总数的10%。
我国研究情况
在国家“863”计划和“转基因植物研究与产业化专项”等科技项目的资助下,我国转基因小麦研究尤其理论上取得了很大进展。但由于种种原因许多工作仍停留在实验室阶段。而且育出的优质品种少,农艺性状不理想,推广受到限制,使优质小麦的供求矛盾至今未得到彻底解决。因此,从转单基因到进行多基因组装,从改良生物胁迫和非生物胁迫的抗逆性,到改良品质、高产等生理和农艺性状,是我国未来转基因小麦的研究方向。
抗黄矮病毒转基因小麦
世界上第一株抗大麦黄矮病毒的转基因小麦,由中国农科院植物保护研究所病虫害生物学国家重点实验室成卓敏率领的课题组培育成功,并在北京通过专家鉴定由大麦黄矮病毒引起的小麦黄矮病,是小麦最重要的病毒病害,流行年份减产20%~30%。1990年,我国将小麦抗黄矮病生物技术育种列入“863”高科技计划项目,由中国农科院植物保护研究所病虫害生物学国家重点实验室和山东大学生物系等承担,经过几年努力,课题组终于测出了黄矮病毒外壳蛋白基因核苷酸序列,破译了其遗传密码,并进行人工合成。随后,他们应用花粉管通道法和基因枪法等转化途径,将人工合成的病毒外壳蛋白基因导入普通小麦中。经过三种方法检测,证明外源基因确已存在于转基因小麦中,并稳定遗传到第三代。对其后代的抗病性鉴定结果表明,转基因小麦能明显地推迟发病和减轻症状,表现出较好的抗病性和丰产性。专家们认为,这次在世界上首次获得的抗病毒转基因小麦,为小麦抗病育种奠定了坚实基础。
质疑
绿色和平组织等许多机构为代表的反对派对转基因小麦提出质疑,对其潜在危险表示担忧。
目前转入的基因以抗除草剂的为多,其次是抗虫、抗病毒以及抗逆的功能基因等。当这些基因通过基因流逐渐在野生种群中定居后,就使得作物的野生亲缘种具有了选择优势的潜在可能。通过花粉的传播与受精,某些基因(主要是抗除草剂基因)漂入野生近缘种或近缘杂草就产生难以控制的“超级杂草”。由于超级杂草可产生严重的经济和生态上的恶果,因而转基因作物可能转变为杂草便成为最主要风险之一。同时,转基因植物具备了抗病、虫、除草剂的特性,对害虫产生毒害使其死亡,也可能会对环境中的有益生物产生影响,甚至使其致死。
转基因小麦同时引入了启动子和目标基因。最常用的启动子是35S启动子,该启动子能够在植物组织中高水平表达。而35S启动子潜在的风险就是活化植物上隐形的病毒基因或增强病毒基因的表达,国内外一些专家预测,35S启动子被人体吸收后可能会导致癌症的发生。
基因转移过程中,人们常常使用标记基因来筛选转化细胞或组织。而小麦的标记基因绝大多数是细菌编码的抗生素抗性基因。所标记的基因是否会通过食物在肠道中水平转移至微生物,从而影响抗生素治疗的有效性,这是反对者非常质疑的地方。
环境主义者还认为转基因植物作为一个外来品种,会通过改变物种间的竞争关系,破坏原有的自然生态平衡,对生物多样性构成威胁。
种植转基因小麦符合世界各国的利益,是转基因科学家们的一致说法。CIMMYT的创始人、绿色革命之父布劳格博士说,过去70年,传统培育方法制造出大量较高和稳定的粮食产量,并有较高经济收入的杂交品种,引发二十世纪六十和七十年代的“绿色革命”的品种后,高产和矮种小麦育种上并没有重要的进展。
美国孟山都研究开发的转基因耐除草剂硬质红色春小麦是世界上首次提出商业化申请的转基因小麦,已得到美国监管部门的批准。但世界各地的种植户、环境主义者、消费者以及国外小麦的买主都对转基因小麦可能对人类健康造成的危害心存忧虑,加上转基因小麦商业化生产会产生一系列连锁反应,转基因小麦商业化生产的计划暂时搁浅。日本等一些国家还强烈地对转基因小麦的商业化生产表示抗议。
另外,转基因小麦争论的实质并不纯粹是科学问题,还有更多经济和贸易问题。这些对消费者的心理和转基因小麦的产业化已经产生了很大的负面影响。可以预见,转基因小麦从实验室走向市场还需一段艰难坎坷的历程。
全国各地天气预报查询

上海市

  • 市辖区
  • 云南省

  • 临沧市
  • 云南省

  • 丽江市
  • 云南省

  • 保山市
  • 云南省

  • 大理白族自治州
  • 云南省

  • 德宏傣族景颇族自治州
  • 云南省

  • 怒江傈僳族自治州
  • 云南省

  • 文山壮族苗族自治州
  • 云南省

  • 昆明市
  • 云南省

  • 昭通市
  • 云南省

  • 普洱市
  • 云南省

  • 曲靖市
  • 云南省

  • 楚雄彝族自治州
  • 云南省

  • 玉溪市
  • 云南省

  • 红河哈尼族彝族自治州
  • 云南省

  • 西双版纳傣族自治州
  • 云南省

  • 迪庆藏族自治州
  • 内蒙古自治区

  • 乌兰察布市
  • 内蒙古自治区

  • 乌海市
  • 内蒙古自治区

  • 兴安盟
  • 内蒙古自治区

  • 包头市
  • 内蒙古自治区

  • 呼伦贝尔市
  • 内蒙古自治区

  • 呼和浩特市
  • 内蒙古自治区

  • 巴彦淖尔市
  • 内蒙古自治区

  • 赤峰市
  • 内蒙古自治区

  • 通辽市
  • 内蒙古自治区

  • 鄂尔多斯市
  • 内蒙古自治区

  • 锡林郭勒盟
  • 内蒙古自治区

  • 阿拉善盟
  • 北京市

  • 市辖区
  • 吉林省

  • 吉林市
  • 吉林省

  • 四平市
  • 吉林省

  • 延边朝鲜族自治州
  • 吉林省

  • 松原市
  • 吉林省

  • 白城市
  • 吉林省

  • 白山市
  • 吉林省

  • 辽源市
  • 吉林省

  • 通化市
  • 吉林省

  • 长春市
  • 四川省

  • 乐山市
  • 四川省

  • 内江市
  • 四川省

  • 凉山彝族自治州
  • 四川省

  • 南充市
  • 四川省

  • 宜宾市
  • 四川省

  • 巴中市
  • 四川省

  • 广元市
  • 四川省

  • 广安市
  • 四川省

  • 德阳市
  • 四川省

  • 成都市
  • 四川省

  • 攀枝花市
  • 四川省

  • 泸州市
  • 四川省

  • 甘孜藏族自治州
  • 四川省

  • 眉山市
  • 四川省

  • 绵阳市
  • 四川省

  • 自贡市
  • 四川省

  • 资阳市
  • 四川省

  • 达州市
  • 四川省

  • 遂宁市
  • 四川省

  • 阿坝藏族羌族自治州
  • 四川省

  • 雅安市
  • 天津市

  • 市辖区
  • 宁夏回族自治区

  • 中卫市
  • 宁夏回族自治区

  • 吴忠市
  • 宁夏回族自治区

  • 固原市
  • 宁夏回族自治区

  • 石嘴山市
  • 宁夏回族自治区

  • 银川市
  • 安徽省

  • 亳州市
  • 安徽省

  • 六安市
  • 安徽省

  • 合肥市
  • 安徽省

  • 安庆市
  • 安徽省

  • 宣城市
  • 安徽省

  • 宿州市
  • 安徽省

  • 池州市
  • 安徽省

  • 淮北市
  • 安徽省

  • 淮南市
  • 安徽省

  • 滁州市
  • 安徽省

  • 芜湖市
  • 安徽省

  • 蚌埠市
  • 安徽省

  • 铜陵市
  • 安徽省

  • 阜阳市
  • 安徽省

  • 马鞍山市
  • 安徽省

  • 黄山市
  • 山东省

  • 东营市
  • 山东省

  • 临沂市
  • 山东省

  • 威海市
  • 山东省

  • 德州市
  • 山东省

  • 日照市
  • 山东省

  • 枣庄市
  • 山东省

  • 泰安市
  • 山东省

  • 济南市
  • 山东省

  • 济宁市
  • 山东省

  • 淄博市
  • 山东省

  • 滨州市
  • 山东省

  • 潍坊市
  • 山东省

  • 烟台市
  • 山东省

  • 聊城市
  • 山东省

  • 菏泽市
  • 山东省

  • 青岛市
  • 山西省

  • 临汾市
  • 山西省

  • 吕梁市
  • 山西省

  • 大同市
  • 山西省

  • 太原市
  • 山西省

  • 忻州市
  • 山西省

  • 晋中市
  • 山西省

  • 晋城市
  • 山西省

  • 朔州市
  • 山西省

  • 运城市
  • 山西省

  • 长治市
  • 山西省

  • 阳泉市
  • 广东省

  • 东莞市
  • 广东省

  • 中山市
  • 广东省

  • 云浮市
  • 广东省

  • 佛山市
  • 广东省

  • 广州市
  • 广东省

  • 惠州市
  • 广东省

  • 揭阳市
  • 广东省

  • 梅州市
  • 广东省

  • 汕头市
  • 广东省

  • 汕尾市
  • 广东省

  • 江门市
  • 广东省

  • 河源市
  • 广东省

  • 深圳市
  • 广东省

  • 清远市
  • 广东省

  • 湛江市
  • 广东省

  • 潮州市
  • 广东省

  • 珠海市
  • 广东省

  • 肇庆市
  • 广东省

  • 茂名市
  • 广东省

  • 阳江市
  • 广东省

  • 韶关市
  • 广西壮族自治区

  • 北海市
  • 广西壮族自治区

  • 南宁市
  • 广西壮族自治区

  • 崇左市
  • 广西壮族自治区

  • 来宾市
  • 广西壮族自治区

  • 柳州市
  • 广西壮族自治区

  • 桂林市
  • 广西壮族自治区

  • 梧州市
  • 广西壮族自治区

  • 河池市
  • 广西壮族自治区

  • 玉林市
  • 广西壮族自治区

  • 百色市
  • 广西壮族自治区

  • 贵港市
  • 广西壮族自治区

  • 贺州市
  • 广西壮族自治区

  • 钦州市
  • 广西壮族自治区

  • 防城港市
  • 新疆维吾尔自治区

  • 乌鲁木齐市
  • 新疆维吾尔自治区

  • 伊犁哈萨克自治州
  • 新疆维吾尔自治区

  • 克孜勒苏柯尔克孜自治州
  • 新疆维吾尔自治区

  • 克拉玛依市
  • 新疆维吾尔自治区

  • 博尔塔拉蒙古自治州
  • 新疆维吾尔自治区

  • 吐鲁番市
  • 新疆维吾尔自治区

  • 和田地区
  • 新疆维吾尔自治区

  • 哈密市
  • 新疆维吾尔自治区

  • 喀什地区
  • 新疆维吾尔自治区

  • 塔城地区
  • 新疆维吾尔自治区

  • 巴音郭楞蒙古自治州
  • 新疆维吾尔自治区

  • 昌吉回族自治州
  • 新疆维吾尔自治区

  • 自治区直辖县级行政区划
  • 新疆维吾尔自治区

  • 阿克苏地区
  • 新疆维吾尔自治区

  • 阿勒泰地区
  • 江苏省

  • 南京市
  • 江苏省

  • 南通市
  • 江苏省

  • 宿迁市
  • 江苏省

  • 常州市
  • 江苏省

  • 徐州市
  • 江苏省

  • 扬州市
  • 江苏省

  • 无锡市
  • 江苏省

  • 泰州市
  • 江苏省

  • 淮安市
  • 江苏省

  • 盐城市
  • 江苏省

  • 苏州市
  • 江苏省

  • 连云港市
  • 江苏省

  • 镇江市
  • 江西省

  • 上饶市
  • 江西省

  • 九江市
  • 江西省

  • 南昌市
  • 江西省

  • 吉安市
  • 江西省

  • 宜春市
  • 江西省

  • 抚州市
  • 江西省

  • 新余市
  • 江西省

  • 景德镇市
  • 江西省

  • 萍乡市
  • 江西省

  • 赣州市
  • 江西省

  • 鹰潭市
  • 河北省

  • 保定市
  • 河北省

  • 唐山市
  • 河北省

  • 廊坊市
  • 河北省

  • 张家口市
  • 河北省

  • 承德市
  • 河北省

  • 沧州市
  • 河北省

  • 石家庄市
  • 河北省

  • 秦皇岛市
  • 河北省

  • 衡水市
  • 河北省

  • 邢台市
  • 河北省

  • 邯郸市
  • 河南省

  • 三门峡市
  • 河南省

  • 信阳市
  • 河南省

  • 南阳市
  • 河南省

  • 周口市
  • 河南省

  • 商丘市
  • 河南省

  • 安阳市
  • 河南省

  • 平顶山市
  • 河南省

  • 开封市
  • 河南省

  • 新乡市
  • 河南省

  • 洛阳市
  • 河南省

  • 漯河市
  • 河南省

  • 濮阳市
  • 河南省

  • 焦作市
  • 河南省

  • 省直辖县级行政区划
  • 河南省

  • 许昌市
  • 河南省

  • 郑州市
  • 河南省

  • 驻马店市
  • 河南省

  • 鹤壁市
  • 浙江省

  • 丽水市
  • 浙江省

  • 台州市
  • 浙江省

  • 嘉兴市
  • 浙江省

  • 宁波市
  • 浙江省

  • 杭州市
  • 浙江省

  • 温州市
  • 浙江省

  • 湖州市
  • 浙江省

  • 绍兴市
  • 浙江省

  • 舟山市
  • 浙江省

  • 衢州市
  • 浙江省

  • 金华市
  • 海南省

  • 三亚市
  • 海南省

  • 三沙市
  • 海南省

  • 儋州市
  • 海南省

  • 海口市
  • 海南省

  • 省直辖县级行政区划
  • 湖北省

  • 十堰市
  • 湖北省

  • 咸宁市
  • 湖北省

  • 孝感市
  • 湖北省

  • 宜昌市
  • 湖北省

  • 恩施土家族苗族自治州
  • 湖北省

  • 武汉市
  • 湖北省

  • 省直辖县级行政区划
  • 湖北省

  • 荆州市
  • 湖北省

  • 荆门市
  • 湖北省

  • 襄阳市
  • 湖北省

  • 鄂州市
  • 湖北省

  • 随州市
  • 湖北省

  • 黄冈市
  • 湖北省

  • 黄石市
  • 湖南省

  • 娄底市
  • 湖南省

  • 岳阳市
  • 湖南省

  • 常德市
  • 湖南省

  • 张家界市
  • 湖南省

  • 怀化市
  • 湖南省

  • 株洲市
  • 湖南省

  • 永州市
  • 湖南省

  • 湘潭市
  • 湖南省

  • 湘西土家族苗族自治州
  • 湖南省

  • 益阳市
  • 湖南省

  • 衡阳市
  • 湖南省

  • 邵阳市
  • 湖南省

  • 郴州市
  • 湖南省

  • 长沙市
  • 甘肃省

  • 临夏回族自治州
  • 甘肃省

  • 兰州市
  • 甘肃省

  • 嘉峪关市
  • 甘肃省

  • 天水市
  • 甘肃省

  • 定西市
  • 甘肃省

  • 平凉市
  • 甘肃省

  • 庆阳市
  • 甘肃省

  • 张掖市
  • 甘肃省

  • 武威市
  • 甘肃省

  • 甘南藏族自治州
  • 甘肃省

  • 白银市
  • 甘肃省

  • 酒泉市
  • 甘肃省

  • 金昌市
  • 甘肃省

  • 陇南市
  • 福建省

  • 三明市
  • 福建省

  • 南平市
  • 福建省

  • 厦门市
  • 福建省

  • 宁德市
  • 福建省

  • 泉州市
  • 福建省

  • 漳州市
  • 福建省

  • 福州市
  • 福建省

  • 莆田市
  • 福建省

  • 龙岩市
  • 西藏自治区

  • 山南市
  • 西藏自治区

  • 拉萨市
  • 西藏自治区

  • 日喀则市
  • 西藏自治区

  • 昌都市
  • 西藏自治区

  • 林芝市
  • 西藏自治区

  • 那曲市
  • 西藏自治区

  • 阿里地区
  • 贵州省

  • 六盘水市
  • 贵州省

  • 安顺市
  • 贵州省

  • 毕节市
  • 贵州省

  • 贵阳市
  • 贵州省

  • 遵义市
  • 贵州省

  • 铜仁市
  • 贵州省

  • 黔东南苗族侗族自治州
  • 贵州省

  • 黔南布依族苗族自治州
  • 贵州省

  • 黔西南布依族苗族自治州
  • 辽宁省

  • 丹东市
  • 辽宁省

  • 大连市
  • 辽宁省

  • 抚顺市
  • 辽宁省

  • 朝阳市
  • 辽宁省

  • 本溪市
  • 辽宁省

  • 沈阳市
  • 辽宁省

  • 盘锦市
  • 辽宁省

  • 营口市
  • 辽宁省

  • 葫芦岛市
  • 辽宁省

  • 辽阳市
  • 辽宁省

  • 铁岭市
  • 辽宁省

  • 锦州市
  • 辽宁省

  • 阜新市
  • 辽宁省

  • 鞍山市
  • 重庆市

  • 重庆市

  • 市辖区
  • 陕西省

  • 咸阳市
  • 陕西省

  • 商洛市
  • 陕西省

  • 安康市
  • 陕西省

  • 宝鸡市
  • 陕西省

  • 延安市
  • 陕西省

  • 榆林市
  • 陕西省

  • 汉中市
  • 陕西省

  • 渭南市
  • 陕西省

  • 西安市
  • 陕西省

  • 铜川市
  • 青海省

  • 果洛藏族自治州
  • 青海省

  • 海东市
  • 青海省

  • 海北藏族自治州
  • 青海省

  • 海南藏族自治州
  • 青海省

  • 海西蒙古族藏族自治州
  • 青海省

  • 玉树藏族自治州
  • 青海省

  • 西宁市
  • 青海省

  • 黄南藏族自治州
  • 黑龙江省

  • 七台河市
  • 黑龙江省

  • 伊春市
  • 黑龙江省

  • 佳木斯市
  • 黑龙江省

  • 双鸭山市
  • 黑龙江省

  • 哈尔滨市
  • 黑龙江省

  • 大兴安岭地区
  • 黑龙江省

  • 大庆市
  • 黑龙江省

  • 牡丹江市
  • 黑龙江省

  • 绥化市
  • 黑龙江省

  • 鸡西市
  • 黑龙江省

  • 鹤岗市
  • 黑龙江省

  • 黑河市
  • 黑龙江省

  • 齐齐哈尔市