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植物抗病基因工程的研究进展及前景展望(2)

时间:2005-11-14 08:43来源:中国水稻信息网 作者:bioguider 阅读:


        3.3.2 溶菌酶基因  溶菌酶具有几丁质酶和葡聚糖酶的双重活性,对植物病原菌表现出很强的裂解活性。在已获得的  T4  噬菌体溶菌酶基因的转基因马铃薯中,虽然只有低水平的合成表达,但能有效地分泌到胞间隙中,明显提高对马铃薯黑胫病的抗性。  

        3.3.3 抗菌蛋白基因  

        抗菌蛋白基因具杀死病原细菌的活性。从某些植物、昆虫、微生物中均分离到抗菌蛋白,也有报道成功地克隆了美洲商陆的抗菌蛋白基因,但还没有获得转抗病蛋白基因的转基因抗病植株。不过,用人工合成的裂解肤基因转化烟草,获得的转基因烟草对青枯病菌感染表现出抗性。  

        3.4 降解或抑制病原物致病因子的基因  

  在病原菌侵染致病过程中,病原菌产生的细胞壁降解酶和致病毒素起重要作用。例如,多聚半乳糖酸酶  (polygalacturonase  PG)  是一种细胞壁降解酶,在一些双子叶植物中发现有多聚半乳糖酸酶抑制蛋白  (PGIPS),PGIPS  能有效地抑制植物病原菌的  PG  活性,提高植物的抗病能力。菜豆和梨的  PGIPs  基因已被分离克隆,正在进行转基因研究。  

        致病毒素是重要的致病因子,如果植物能降解病原菌在侵染过程中产生的毒素,那么植物就可以有效地对抗病原菌的进一步侵染,从而提高抗病的能力。病原菌具有自我保护作用的毒素降解酶系,从病原菌中分离克隆毒素降解基因并导入植物,就能提高植物的抗病性。  

  尖抱镰刀菌使许多植物患枯萎病,该菌产生的镰刀菌酸毒素在致病过程中起重要作用,已从  leebiella  oxytoca  HY-1  菌株中分离到了能降解镰刀菌酸的基因,并得到转基因番茄,其对  F.oxysporum  的抗性研究在进行中。而  Moffat  报道已经克隆了编码降解镰刀菌酸的基因,转基因植株对玉米枯萎病表现出抗性。  

        4 转化方法  

  1983年第一例转基因植物获得成功以来,国内外科学家设计发明了多种转化方法用于植物基因工程。其中,农杆菌介导的基因转移占绝大多数,在成功的例子中占80%。基因枪法也是主要的转化方法,其他的转化方法也都成功地得到了转基因植株,各具特点。  

        4.1农杆菌介导法  

  第一例转基因植物就是用农杆菌介导法完成的。根癌农杆菌和发根农杆菌属革兰氏阴性菌,对双子叶植物侵染广泛,在某些条件下对单子叶植物也有一定的感染性。根癌农杆菌含有  Ti  质粒,Ti  质粒上的  T-DNA  可以插入到植物基因组中,诱导在宿主植物中瘤状物的形成。因此,将外源目的基因插入到  T-DNA  中,借助  Ti  质粒的载体作用,使目的基因在宿主植物中整合、表达。农杆菌介导法又可根据其受体材料不同分为原生质体共培养法、叶盘法和创伤植物感染法,其中叶盘法在许多植物上得到广泛应用。汤浩茹等通过农杆菌介导法将哈兹木霉几丁质酶基因导入核桃。有人将含  TI  基因和抗菌肤  B,D  基因的双抗载体以及抗黄瓜花叶病毒的基因转入西瓜,得到了。Kan  抗性植株,但未发现含  TI  和抗菌肤  B,D  基因或者是抗病毒的转化后代。  

        4.2 基因枪法  

     又称微弹法、粒子轰击法等,是利用放电加速的金属粒子携带外源  DNA  打入植物细胞或组织中进行基因转移的一种方法,1987年由美国康奈尔大学的  J.c.sanford  发明。基因枪法的操作对象可以是完整的细胞或组织,突破了基因转移的物种界限,也不必制备原生质体,实验步骤比较简单易行,具有相当广泛的应用范围。  

        4.3 其他方法  

  离子束介导法,利用离子束对细胞壁的溅射和刻蚀作用,在细胞表面形成许多微孔道,为外源基因进入细胞提供了路径。倪大虎  等用该法将将抗菌肤  shiva  基因导入到水稻恢复系的成熟胚中,经愈伤诱导和绿苗再生,PCR  检测分析证明外源基因已整合到再生植株的基因组中。吴丽芳  等将水稻几丁质酶基因  RcHS  用离子束介导法转入三个小麦品种中,分别得到了转基因植株,经分子检测证实了  RcH8  基因的整合,再生植株的叶片提取物表现出对小麦赤霉病的抑制作用。脂质体法,用人工合成的、类似生物膜结构功能特性的脂类化学物质(脂质体),将  DNA  包裹成球体,通过植物原生质体的吞噬或融合作用把  DNA  转入受体细胞。激光微束法,利用激光微束精确的定向性和损伤小的特点,将激光聚焦成微米级的微束去照射细胞,在细胞膜上可形成能自我愈合的微孔,使外源  DNA  易进入细胞实现基因的转移。超声波法,利用低声强脉冲超声波的物理作用,击穿细胞膜造成通道,使外源  DNA  进入细胞。  

        5 植物抗病基因工程的前景展望  

  植物基因工程是细胞水平和分子水平上的遗传操作,其最大优点是能最大限度地利用人们所感兴趣地外源基因以及使工作更具目的性,给植物抗病育种提供了一条十分有效和有用的途径。在抗病育种方面,科学家可以通过基因工程技术将抗病毒、抗细菌和抗真菌的基因引入植物中,从而提高植物的抗病性。而且,用转基因的方法比常规的杂交育种方法,在育种周期上要缩短3~4年,展示了植物抗病基因工程在育种上的应用前景。  (责任编辑:泉水)
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