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转基因油菜研究进展




  2.2外源基因直接导入法

  在油菜的遗传转化中,有越来越多的研究倾向于采用外源基因直接转化法,因其不受宿主范围的限制,也不需使用特定的载体。在早期的油菜遗传转化研究中取得成功的方法有3种:电激法、PEG法和显微注射法。近年来发展起来的还有基因枪法、激光微束穿刺法、真空渗入遗传转化法和花粉介导法等。

  2.2.1电激法

  电激法最初是从哺乳动物细胞转化中发展起来的一门新技术,后来用于植物细胞的遗传转化。国外最早报道是1985年美国的Michael等将其用于植物转基因上。Chapel和Gimelius利用电激法将B一葡萄糖醛酸酶基因(gus)导入甘蓝型油菜的叶肉原生质体中,建立了瞬时表达系统。Guerche等(1987)利用此法将含卡那霉素抗性基因nptH导入甘蓝型油菜中。自此,电激穿孔法先后在烟草、玉米、水稻、马铃薯、番茄、大豆、小麦等作物原生质体上获得成功。

  2.2.2显微注射法

  显微注射法是使用专门的仪器将外源基因直接注入到生物的生殖细胞中,而获得转基因再生植株的一种方法。显微注射法多年前在动物中就已获得成功,由此促进了它在植物细胞中的应用。Neuhaus等f1987)以甘蓝型油菜的花粉胚为受体,利用显微注射法将nptll基因的外源DNA注入细胞中。但这一方法需以精细的显微操作技术和细胞低密度培养为基础,并且必须建立固定植物细胞或原生质体的技术。

  2.2.3基因枪法

  基因枪法是借用火药爆炸、高压气体或高压放电为动力,用微粒对植物进行轰击而将其上的外源基因带入到植物细胞内,此法可以不受基因型和轰击靶组织的限制(崔欣等,2001)。目前基因枪法在油菜的遗传转化中已有成功的报道。Fukuoka等(1998)利用基因枪法转化甘蓝型油菜小孢子并获得可育的转化植株。国内方面,侯丙凯利用此法将从苏云金芽孢杆菌中克隆得到野生型杀虫晶体蛋白基因导入油 菜叶绿体中获得4株转基因植株(侯丙凯和陈正华,20011。但基因枪方法的缺点是转化效率低,一般在0.1%-1%范围内,增加了选择的难度,且费用昂贵。

  2.2.4真空渗入遗传转化法

  真空渗入遗传转化法是一种简便、快速、且无需经过组织培养阶段即可获得大量转化植株的基因转化方法。在油菜的遗传转化方面,目前国内已有成功的报道。张广辉等(1998)利用真空渗入法,以白菜型油菜子叶为受体进行转化,得到其转化株,转化率为2.11%。

  2.2.5激光微束穿刺法

  激光微束穿刺法是利用聚焦到微米级的激光微束对组织进行穿刺,引起细胞膜的可逆性穿孔,从而导入外源DNA的一种基因直接转化技术。早在1987年,Weber等就利用微束激光将荧光素标记的外源DNA导入叶绿体中。这一技术操作简便,转化频率高,定位准确,对细胞损伤小以及外植体适用性广泛等优点。利用激光微束穿刺法导入植物的外源基因还有一些报告基因、筛选标记基因和抗病基因,侯丙凯首次报道利用激光微束穿刺法将杀虫蛋白基因导入油菜,并获得抗虫转基因植株的研究结果。

  2.2.6PEG法

  PEG融合法操作简单,处理量大,融合频率高,而且不影响再生,基本上已克服了再生植株是嵌合体情况的发生,而且不需要昂贵的仪器设备。其缺点是仍需进行原生质体培养、处理时问长、不易掌握、常形成多元原生质体融合体。有报道指出,将PEG法与电击法等其他导入基因的方法相结合,能够提高转化率。程振东等(1994)用PEG法把外源基因导入甘蓝型油菜原生质体并获得了再生转基因植株。

  2.2.7花粉介导法

  花粉介导法是山西省农科院生物中心的孙毅博士,王景雪博士等发明了一种新的植物转化方法,即利用生殖细胞――花粉作为载体,结合超声波处理介导外源基因对植物进行转化。花粉介导法避免了其它转化方法所要求的组织培养技术,转化方法简单、易操作、转化率高、且费用低,具有很强的实用性。利用花粉介导法,王景雪等(2001)获得了玉米转基因植株,随后解志红(2002)用这种方法在棉花上进行了试验,其转化频率为32%,杜春芳(2004)将GUS基因转入油菜中,其转化频率为2.8%。

  3油菜转基因研究中的问题与展望

  自1985年Ooms等利用农杆菌介导法获得第一株转基因油菜以来,转基因油菜的研制在近十多年来发展迅速,一系列抗病、虫、除草剂及高产优质的转基因油菜相继问世,抗虫和抗除草剂转基因品种已进入商业化生产。但是应该看到在油菜转基因领域中还存在许多有待解决的问题。


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