水稻转基因育种技术研究

2017-04-14平小科

山西农经 2017年8期

关键词：花粉管原生质外源

□平小科

(西南大学农学与生物科技学院重庆 400715)

水稻转基因育种技术研究

□平小科

(西南大学农学与生物科技学院重庆 400715)

本文阐述了水稻转基因育种技术的研究意义，基于国内外相关研究现状的调研，对转基因育种过程中用到的几种常见方法如农杆菌介导法、基因枪法和花粉管通道法进行详细的介绍和优缺点分析，得出转基因育种技术研究前景广阔，意义重大的结论。

水稻；转基因技术；育种；研究方法

1 研究现状

1.1 国外研究现状

据相关统计，如今已用于水稻育种基因转化试验并取得成功的目的基因有上百个，涉及抗病虫害、抗旱抗涝、抗盐碱、高产稳产和生物制品等许多方面。进入新世纪以来，转基因水稻育种研究已经从传统性状向其它性状如代谢循环、营养元素利用和食用特性等二代三代转基因方向发展，且研究情况日新月异，异彩纷呈。

1.2 我国研究现状

近半个世纪，我国的转基因水稻育种研究趋势大致与国外同步，如今已基本建立高产水稻转基因育种研究体系。我国科学家对多个性状进行转基因育种研究，并且取得丰硕成果，获得了一大批水稻转基因品种。目前研究最多的转基因水稻品种分成3类：一是抗性转基因水稻；二是营养价值丰富的转基因水稻；三是医用价值高的转基因水稻。

2 研究方法

2.1 农杆菌介导法

农杆菌质粒能够实现植物细胞内DNA的转移过程，是一种优良的天然载体。农杆菌介导法，顾名思义，就是利用农杆菌质粒的特殊功能携带外源基因，伴随质粒载体的移动过程把外源基因导入该植物的基因组内。农杆菌介导法由于利用天然载体进行基因转化，因此优点突出：一是操作相对简便，总体成本较低；二是受体材料取材广泛，可进行较大片段外源DNA操作，且具有较高的转化效率；三是转入的基因的表达效率高、复制量少，抑制产生同源基因的沉默概率低。

2.2 基因枪法

基因枪法又称为粒子轰击法等，即利用光电技术或化学方法，将包裹有外源基因的微小金属粒子通过基因枪的高速射击作用导入受体细胞内，使外源基因通过转化作用进入受体细胞的基因组中。与农杆菌介导法相比，基因枪法同样操作简便，而且转化时间短；适用该方法的材料广泛，无苛刻的宿主限制，基因型的特异性小，也发展成为当今水稻基因转化的重要途径。但该方法缺点也比较多，一是由于基因枪的价格普遍昂贵，因此单个基因转化成本较高；二是导入的外源基因具有较强的随机性、且只能进行较小片段的DNA转移，因此该方法基因转化的效率和适用性都一般；三是导入的外源基因复制量多，在后代复制过程中易发生丢失现象，还很容易导致基因沉默。

2.3 PEG法

PEG法是指利用有机物聚乙二醇及强碱性环境对细胞的原生质体体外摄取外源DNA过程进行诱导的一种转化途径。PEG法也具有较多的优点，一是所需的实验设备和环境简单，便于操作，因此成本较低；二是原生质体总量多，便于DNA分子进入，能够得到纯合的转化基因。而且PEG法直接采用原生质体为受体，基因转化效率较高和频率都比较高。但由于原生质体需要经过原生质体分离和组织培养过程获取，该过程较为困难而且时间较长，加上无性细胞系具有较强的变异性和较差遗传稳定性，所以该方法的应用也逐渐变少。

2.4 花粉管通道法

在植物在开花授粉后的一段时期，珠孔与珠心之间会形成花粉管通道，此时外源基因能够通过这条通道进入胚囊中，然后转化成为不完全具备正常壁的早期胚胎细胞，接着依托于自然的种胚系统成为转基因的种胚。花粉管通道法以植物幼嫩的组织和器官为受体，不需要细胞及组织培养等复杂过程。从优点上来讲，这种方法简单便捷，避开了植物组织培养和个体再生过程，可以直接在试验田进行植株个体操作，且价格较为便宜，便于推广和广泛运用。