转基因玉米研究进展

植物转基因技术开辟了作物遗传改良的新途径。转基因玉米是植物基因工程领域研究的热点之一。近年来,应用转基因技术已经获得抗虫、抗除草剂和其他有用性状的转基因玉米。在此,就玉米转基因在受体系统、目的基因及转化方法方面的研究成果,尤其是近年来玉米转基因研究方面存在的问题、解决途径以及其他类型玉米的转基因研究进展做了综述。     

玉米转基因育种的研究与进展

玉米转基因育种是通过基因转移的方法创造玉米新种质或新品种.将转基因技术与玉米常规育种技术相结合,能尽快地培育出符合育种目标的新品种,带来育种水平的提高、创新和突破,加快玉米育种进程.本文论述了转基因技术在玉米育种中的研究进展、主要应用方法、应用现状及现存问题和应对策略.随着转基因技术的飞速发展及其研究的日趋成熟,转基因技术在拓宽玉米种质资源,提高杂交种的抗逆性、抗病虫性、提高产量和品质等方面将发挥更大的作用,应用前景广阔.     

玉米转基因技术研究及其应用

随着植物转基因技术的深入发展,大豆、玉米、油菜和棉花等转基因作物大面积商品化生产为全球的粮食安全做出了巨大贡献。玉米是全球第一大粮食作物,自1986年以来玉米的转基因技术发展较快,其主要的遗传转化方法包括农杆菌介导法、基因枪法和花粉管通道法等,农艺性状改良涉及抗除草剂、抗虫、抗病、抗旱、抗盐和品质改良等,其中抗除草剂和抗虫玉米已成为主要的商业化转基因作物。本文综述了玉米转基因技术的研究进展及应用,展望了玉米转基因研究的发展方向。     

巴西转基因作物商业化进程分析

分析了巴西大豆、玉米和棉花3种主要作物转基因品种的商业化进程,结果表明：2012年转基因品种的普及率预计达到88.1%,转基因玉米的普及率达到75%,转基因棉花达到50%。大豆、玉米已经基本实现了品种的转基因化。无论是抗虫的,还是抗除草剂的,或者是既抗虫又抗除草剂（双抗）的转基因品种,都大受农民的欢迎。这揭示转基因技术为农业生产者带来了巨大的利益。转单一性状基因的玉米和棉花的种植面积呈下降趋势,转2个性状基因的种植面积呈快速增长趋势。这表明转基因技术已由转单一性状基因向转2个性状基因转变,暗示未来必然是向转多个性状基因转变。分析还表明,转基因技术的应用不同程度促进了巴西作物生产的发展,种植面积不断扩大,单产快速提高。     

应用Gene-deletor系统创制安全复合抗逆转ZmSDD1、BT和BAR基因玉米新种质研究

本研究通过农杆菌介导玉米茎尖遗传转化法将含有花粉特异启动子Zm13驱动的Gene-deletor外源基因清除系统、表达元件Ubi-Zm SDD1-3'UTR、Actin-Bt-NOS和Ubi-Bar::GUS-3'UTR的植物表达载体遗传转化玉米交51,经过除草剂初步筛选、GUS组织化学染色和PCR分子鉴定,获得31株转基因植株。研究表明转基因植株比野生型植株具有更强抗旱性、抗玉米螟能力和抗除草剂草丁膦的能力。抗旱性鉴定表明干旱处理后转基因植株的存活率比野生型高70%,同时,转基因植株的叶片保水性显著高于野生型植株。抗虫性试验表明转基因植株的叶片蛀孔少而小,对玉米螟具有明显抗性,还抑制了玉米螟的取食和发育。叶片离体和田间抗除草剂试验表明转基因植株比野生型能够抵抗更高的除草剂浓度,最高可抵抗150 mg/L草丁膦浓度。同时,在统计的20株转基因玉米植株的基因删除效率时发现部分植株可完全清除玉米中的外源基因,对于未完全清除的玉米植株还需要进一步研究。本研究创制了一种抗虫、抗除草剂、抗旱的复合性状转基因玉米新种质,可为培育多性状叠加的转基因玉米新品种奠定基础,同时结合"Gene-deletor"技术,为实现转基因生物安全提供技术支撑。     

农杆菌介导的ZmRLK基因转化玉米的分析

玉米是世界上非常重要的粮食作物,其产量受诸多生物胁迫及非生物胁迫的影响。转基因技术是玉米遗传改良的重要途径之一。利用转基因技术把抗逆基因导入玉米优良自交系,并使其后代具有抵抗逆境的能力,减少损害,从而实现高产稳产。本研究通过将抗冷基因ZmRLK在玉米自交系Y423中遗传转化,得到过量表达ZmRLK基因的抗冷玉米新种质。结果表明,以玉米自交系Y423幼胚为受体,经检测获得ZmRLK过表达阳性植株89株;干扰载体获得121株阳性植株;空载体获得31株阳性植株。转基因阳性植株的获得为培育转基因玉米新品种提供帮助。     

小麦转基因技术及转化功能基因研究进展

小麦是世界上重要的粮食作物,相对于玉米、水稻等其他禾本科作物,其转基因研究虽然进展比较缓慢,但近几年已逐步取得了一些可喜进展。通过对小麦转基因尝试的不同方法的总结,如花粉管通道法、基因枪法、农杆菌介导法等,分析了各方法的优缺点,同时介绍了已向小麦转化的功能基因及其类型,如DREB、LEA等抗逆基因,GNA、Bt等抗病虫基因,aroA、Bar等抗除草剂基因,1Dy10、1Ax1等品质改良基因。在此基础上对小麦转基因技术,特别展望了整株水平上的农杆菌介导的幼穗转化法的前景和策略,以期促进转基因技术的不断提高和在小麦品种改良中的应用。     

抗草甘膦基因表达载体的构建及对玉米的遗传转化

以pCambia3301载体为基础,以玉米Ubiquitin(Ubi)启动子、拟南芥叶绿素转运肽(Chloroplast transit peptide,Ctp)基因、抗草甘膦Epsps基因为元件,构建了玉米高效双元表达载体,通过冻融法将重组质粒导入根癌农杆菌LBA4404,并通过农杆菌介导法转化玉米幼胚,获得了抗草甘膦无抗生素标记的转基因玉米植株.经田间初步检测转化玉米植株具有一定的草甘膦抗性.     

抗除草剂草丁膦转基因玉米后代筛选方法的研究

Bar基因作为除草剂筛选标记基因具有高效、快速、简便等优点。为高效筛选转基因玉米阳性植株,加快转基因玉米纯合速度和回交转育速度,本试验以郑58自交系及其转基因后代种子为材料,优化了筛选抗草丁膦转基因玉米的方法。研究结果表明,当草丁膦浓度为30mg/L时,利用浇灌的方法可以高效地淘汰大量非转基因植株和Bar基因表达量低的株系或个体。此方法具有筛选效率高、不受环境因素影响等优点,目前已运用此方法,成功地对大量玉米转基因后代进行了筛选。     

美国主要作物转基因商业化进展及启示

分析了美国玉米、大豆和棉花3种主要作物转基因品种的商业化进程,结果表明:玉米、大豆和棉花在美国已经基本实现了品种的转基因化,2010年已分别达到86%、93%和93%.无论是抗虫、还是抗除草剂、或者是既抗虫又抗除草剂的转基因品种,在美国都大受农场主的欢迎,这揭示转基因技术为农业生产者带来了巨大的利益.分析了我国转基因作物商业化现状,棉花、玉米、大豆都与美国有很大的差距,仅水稻的转基因研究领先于美国.因此,建议积极推进转基因水稻的商业化进程,保持水稻研究的先发优势,加强其他作物转基因研究,并适时商业化,保障我国的粮食安全.