水稻轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)研究

□平小科

(西南大學農(nóng)學與生物科技學院 重慶 400715)

水稻轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)研究

□平小科

(西南大學農(nóng)學與生物科技學院 重慶 400715)

本文闡述了水稻轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)的研究意義，基于國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀的調(diào)研，對轉(zhuǎn)基因育種過程中用到的幾種常見方法如農(nóng)桿菌介導法、基因槍法和花粉管通道法進行詳細的介紹和優(yōu)缺點分析，得出轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)研究前景廣闊，意義重大的結(jié)論。

水稻；轉(zhuǎn)基因技術(shù)；育種；研究方法

1 研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，如今已用于水稻育種基因轉(zhuǎn)化試驗并取得成功的目的基因有上百個，涉及抗病蟲害、抗旱抗?jié)场⒖果}堿、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和生物制品等許多方面。進入新世紀以來，轉(zhuǎn)基因水稻育種研究已經(jīng)從傳統(tǒng)性狀向其它性狀如代謝循環(huán)、營養(yǎng)元素利用和食用特性等二代三代轉(zhuǎn)基因方向發(fā)展，且研究情況日新月異，異彩紛呈。

1.2 我國研究現(xiàn)狀

近半個世紀，我國的轉(zhuǎn)基因水稻育種研究趨勢大致與國外同步，如今已基本建立高產(chǎn)水稻轉(zhuǎn)基因育種研究體系。我國科學家對多個性狀進行轉(zhuǎn)基因育種研究，并且取得豐碩成果，獲得了一大批水稻轉(zhuǎn)基因品種。目前研究最多的轉(zhuǎn)基因水稻品種分成3類：一是抗性轉(zhuǎn)基因水稻；二是營養(yǎng)價值豐富的轉(zhuǎn)基因水稻；三是醫(yī)用價值高的轉(zhuǎn)基因水稻。

2 研究方法

2.1 農(nóng)桿菌介導法

農(nóng)桿菌質(zhì)粒能夠?qū)崿F(xiàn)植物細胞內(nèi)DNA的轉(zhuǎn)移過程，是一種優(yōu)良的天然載體。農(nóng)桿菌介導法，顧名思義，就是利用農(nóng)桿菌質(zhì)粒的特殊功能攜帶外源基因，伴隨質(zhì)粒載體的移動過程把外源基因?qū)朐撝参锏幕蚪M內(nèi)。農(nóng)桿菌介導法由于利用天然載體進行基因轉(zhuǎn)化，因此優(yōu)點突出：一是操作相對簡便，總體成本較低；二是受體材料取材廣泛，可進行較大片段外源DNA操作，且具有較高的轉(zhuǎn)化效率；三是轉(zhuǎn)入的基因的表達效率高、復制量少，抑制產(chǎn)生同源基因的沉默概率低。

2.2 基因槍法

基因槍法又稱為粒子轟擊法等，即利用光電技術(shù)或化學方法，將包裹有外源基因的微小金屬粒子通過基因槍的高速射擊作用導入受體細胞內(nèi)，使外源基因通過轉(zhuǎn)化作用進入受體細胞的基因組中。與農(nóng)桿菌介導法相比，基因槍法同樣操作簡便，而且轉(zhuǎn)化時間短；適用該方法的材料廣泛，無苛刻的宿主限制，基因型的特異性小，也發(fā)展成為當今水稻基因轉(zhuǎn)化的重要途徑。但該方法缺點也比較多，一是由于基因槍的價格普遍昂貴，因此單個基因轉(zhuǎn)化成本較高；二是導入的外源基因具有較強的隨機性、且只能進行較小片段的DNA轉(zhuǎn)移，因此該方法基因轉(zhuǎn)化的效率和適用性都一般；三是導入的外源基因復制量多，在后代復制過程中易發(fā)生丟失現(xiàn)象，還很容易導致基因沉默。

2.3 PEG法

PEG法是指利用有機物聚乙二醇及強堿性環(huán)境對細胞的原生質(zhì)體體外攝取外源DNA過程進行誘導的一種轉(zhuǎn)化途徑。PEG法也具有較多的優(yōu)點，一是所需的實驗設(shè)備和環(huán)境簡單，便于操作，因此成本較低；二是原生質(zhì)體總量多，便于DNA分子進入，能夠得到純合的轉(zhuǎn)化基因。而且PEG法直接采用原生質(zhì)體為受體，基因轉(zhuǎn)化效率較高和頻率都比較高。但由于原生質(zhì)體需要經(jīng)過原生質(zhì)體分離和組織培養(yǎng)過程獲取，該過程較為困難而且時間較長，加上無性細胞系具有較強的變異性和較差遺傳穩(wěn)定性，所以該方法的應(yīng)用也逐漸變少。

2.4 花粉管通道法

在植物在開花授粉后的一段時期，珠孔與珠心之間會形成花粉管通道，此時外源基因能夠通過這條通道進入胚囊中，然后轉(zhuǎn)化成為不完全具備正常壁的早期胚胎細胞，接著依托于自然的種胚系統(tǒng)成為轉(zhuǎn)基因的種胚?；ǚ酃芡ǖ婪ㄒ灾参镉啄鄣慕M織和器官為受體，不需要細胞及組織培養(yǎng)等復雜過程。從優(yōu)點上來講，這種方法簡單便捷，避開了植物組織培養(yǎng)和個體再生過程，可以直接在試驗田進行植株個體操作，且價格較為便宜，便于推廣和廣泛運用。

結(jié)束語

轉(zhuǎn)基因水稻新品種的應(yīng)用和普及，有利于我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與延續(xù)。隨著科技生產(chǎn)力的發(fā)展，以及轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)的不斷完善，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在水稻育種領(lǐng)域的研究將會更加的深入和廣泛。未來人類將有能力對水稻基因組進行目的基因相關(guān)操作[3]，能夠加速轉(zhuǎn)基因水稻育種技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的推廣和發(fā)展。

[1]孫國慶,金蕪軍,宛煜嵩，等.中國轉(zhuǎn)基因水稻的研究進展及產(chǎn)業(yè)化問題分析[J].生物技術(shù)通報,2010(12):1-6.

[2]陳衛(wèi)國.水稻轉(zhuǎn)基因育種研究進展及展望[J].山西農(nóng)業(yè)科學,2007(10).

1004-7026（2017）08-0046-01

S511.035

A

平小科（1995-），男，河南省延津縣人，本科，農(nóng)學學士，作物遺傳育種、生物化學與分子生物學。

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.08.037