小麦转基因及研究进展

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1、...页眉转基因小麦研究进展及前景摘要：自第一株转基因小麦报道以来，小麦转基因育种研究发展迅速，通过转基因技术实现的小麦遗传转化弥补了经典小麦育种的不足，突破了可利用基因库的限制，取得了可喜的进展。简要介绍了基因枪法、农杆菌介导法和花粉管通道法等基因转化方法在小麦遗传转化中的应用，讨论了转基因技术在获得抗除草剂、抗病虫、抗逆、改良品质和雄性不育转基因小麦植株等方面的应用现状及其存在的主要问题与对策。关键词：小麦；转基因；分子育种；进展采用远缘杂交技术将小麦野生近缘物种中的有益外源基因导入小麦栽培品种，对其抗性、品质、产量的提高发挥了重要作用。但由于双亲亲缘

2、关系较远造成杂交不结实、杂种不育、杂种后代长期分离、预见性差，使该技术在小麦遗传改良上的应用受到一定限制。植物转基因技术被证明是进行外源基因定向转移独特而有力的手段，一定程度上补充或改进了传统的育种方法。通过植物遗传转化技术，可以按照需要，将有遗传信息的DNA片段即目的基因进行人工重组，在离体条件下转入宿主细胞进行复制、表达，定向改造植物，可以打破基因流的界限，而且大大缩短育种周期。小麦是举世公认的最难转化的重要农作物之一，且转基因研究起步较晚，经过许多学者十几年的不懈努力，取得了长足的进展。目前，几乎所有的作物都开展了转基因研究，育种目标涉及到高产、优质

3、、高效、兼抗性及多用途等诸多方面，一批抗逆性（如抗病、抗虫、抗除草剂）转基因作物已进入商品化生产阶段。美国研制成功的世界第一例抗草甘磷除草剂转基因小麦已经通过安全性试验；抗草胺膦转基因小麦、抗咪唑啉酮转基因小麦、高蛋白转基因小麦、抗虫和耐镇草宁除草剂转基因小麦、抗蚜虫转基因小麦、抗小麦黄花叶病毒转基因小麦，以及抗白粉病、赤霉病和黄矮病的转基因小麦正在田间释放[1,2]；高分子量谷蛋白亚基转基因小麦[3]、转Trx-S基因抗穗发芽小麦新品系已进入中试阶段[4]。近年来，中国在小麦转基因方面也取得了初步的进展，并获得了一批具有抗病虫、抗逆境及改善品质的转基因小

4、麦新材料，部分品系已经进入环境释放阶段。本文概述了小麦转基因研究常用遗传转化技术及其在小麦遗传改良中的应用，讨论了存在的主要问题及采取的应对措施。1小麦转基因技术小麦转基因技术是指用人工方法将外源基因或DNA导入小麦细胞，使之稳定地整合、表达并遗传的综合技术。小麦转基因技术可根据转化目的基因否需要通过组织培养再生植株分为两大类，第一类需要通过组织培养，常用的方法有农杆菌介导法、基因枪介导法、花粉管通道法等；第二类不需要通过组织培养，如PEG....页脚...页眉法、电激法等。在小麦遗传改良中应用最广泛的是第一类方法。1.1花粉管通道法中国学者周光宇1974

5、年提出的DNA片段杂交假说是花粉管通道法的理论基础，他于1983年建立了花粉管通道法，该技术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。利用该法进行基因转移的工作主要集中在中国。1992年，周文麟等通过花粉管法将C4作物的DNA导入小麦，获得了具有C4作物若干性状的转“基因”后代[5]。随后，曾君祉等利用该法将带有GUS基因的pBI121质粒导入小山3号，获得5株转基因植株，转化率为4.7%[6]。阎新甫等将抗白粉病的大麦DNA导入花76，既获得了符合遗传规律的稳定抗病后代，还明确了抗白粉病基因由一对显性基因控制[7

6、]。ZibersteinA等将质粒DNA涂于授粉的柱头，提高了转化频率，并完成后代分析和分子鉴定[8]。成卓敏等将大麦黄矮病毒GPV株系的外壳蛋白基因导入小麦品种，获得了抗黄矮病毒GPV的转基因小麦株系[9]。曾君祉等对通过花粉管通道法获得的转基因小麦植株后代遗传表现及转化机理进行了探讨，证明导入的外源基因可以在小麦转基因植株后代中连续遗传，其遗传规律与农杆菌、基因枪法等所得结果相似，其转化机理类似于原生质体转化[10]。于洪欣等把抗虫基因CPTI导入小麦，获得了5株转基因植株，发现去柱头滴加法的转化效果较好[11]；牟红梅等将慈菇蛋白酶抑制剂API基因导

7、入小麦，获得了0.29%转化率，并对转化后代进行遗传学分析[12]。张茂银等将新疆大赖草DNA导入花培761，获得了不同于原受体特性的新个体[13]；刘志方等将带有NPT-Ⅱ、GUS、AFPⅠ基因的pGV质粒通过花粉管途径转化小麦，得到T1和T2代转基因植株，并指出授粉后40min-4h形成花粉管通道，是滴加外源质粒的最佳时期[13]。刘学春等将栽培一粒、中间偃麦草、蔟毛麦等DNA导入小麦，引起了D2代性状的广泛变异[14]。花粉管通道法避免了组织培养与植株再生过程，减少了基因型的影响，不需要昂贵的仪器设备，转化成本较低，操作简便，是转化小麦外源基因的一种

8、简便方法。但是，花粉管通道法的转化率较低，随机性强，转化后获得的群