□平小科

(西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院 重慶 400715)

水稻轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)研究

□平小科

(西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院 重慶 400715)

本文闡述了水稻轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)的研究意義，基于國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀的調(diào)研，對(duì)轉(zhuǎn)基因育種過程中用到的幾種常見方法如農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、基因槍法和花粉管通道法進(jìn)行詳細(xì)的介紹和優(yōu)缺點(diǎn)分析，得出轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)研究前景廣闊，意義重大的結(jié)論。

水稻；轉(zhuǎn)基因技術(shù)；育種；研究方法

1 研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，如今已用于水稻育種基因轉(zhuǎn)化試驗(yàn)并取得成功的目的基因有上百個(gè)，涉及抗病蟲害、抗旱抗?jié)?、抗鹽堿、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和生物制品等許多方面。進(jìn)入新世紀(jì)以來，轉(zhuǎn)基因水稻育種研究已經(jīng)從傳統(tǒng)性狀向其它性狀如代謝循環(huán)、營養(yǎng)元素利用和食用特性等二代三代轉(zhuǎn)基因方向發(fā)展，且研究情況日新月異，異彩紛呈。

1.2 我國研究現(xiàn)狀

近半個(gè)世紀(jì)，我國的轉(zhuǎn)基因水稻育種研究趨勢大致與國外同步，如今已基本建立高產(chǎn)水稻轉(zhuǎn)基因育種研究體系。我國科學(xué)家對(duì)多個(gè)性狀進(jìn)行轉(zhuǎn)基因育種研究，并且取得豐碩成果，獲得了一大批水稻轉(zhuǎn)基因品種。目前研究最多的轉(zhuǎn)基因水稻品種分成3類：一是抗性轉(zhuǎn)基因水稻；二是營養(yǎng)價(jià)值豐富的轉(zhuǎn)基因水稻；三是醫(yī)用價(jià)值高的轉(zhuǎn)基因水稻。

2 研究方法

2.1 農(nóng)桿菌介導(dǎo)法

農(nóng)桿菌質(zhì)粒能夠?qū)崿F(xiàn)植物細(xì)胞內(nèi)DNA的轉(zhuǎn)移過程，是一種優(yōu)良的天然載體。農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，顧名思義，就是利用農(nóng)桿菌質(zhì)粒的特殊功能攜帶外源基因，伴隨質(zhì)粒載體的移動(dòng)過程把外源基因?qū)朐撝参锏幕蚪M內(nèi)。農(nóng)桿菌介導(dǎo)法由于利用天然載體進(jìn)行基因轉(zhuǎn)化，因此優(yōu)點(diǎn)突出：一是操作相對(duì)簡便，總體成本較低；二是受體材料取材廣泛，可進(jìn)行較大片段外源DNA操作，且具有較高的轉(zhuǎn)化效率；三是轉(zhuǎn)入的基因的表達(dá)效率高、復(fù)制量少，抑制產(chǎn)生同源基因的沉默概率低。

2.2 基因槍法

基因槍法又稱為粒子轟擊法等，即利用光電技術(shù)或化學(xué)方法，將包裹有外源基因的微小金屬粒子通過基因槍的高速射擊作用導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，使外源基因通過轉(zhuǎn)化作用進(jìn)入受體細(xì)胞的基因組中。與農(nóng)桿菌介導(dǎo)法相比，基因槍法同樣操作簡便，而且轉(zhuǎn)化時(shí)間短；適用該方法的材料廣泛，無苛刻的宿主限制，基因型的特異性小，也發(fā)展成為當(dāng)今水稻基因轉(zhuǎn)化的重要途徑。但該方法缺點(diǎn)也比較多，一是由于基因槍的價(jià)格普遍昂貴，因此單個(gè)基因轉(zhuǎn)化成本較高；二是導(dǎo)入的外源基因具有較強(qiáng)的隨機(jī)性、且只能進(jìn)行較小片段的DNA轉(zhuǎn)移，因此該方法基因轉(zhuǎn)化的效率和適用性都一般；三是導(dǎo)入的外源基因復(fù)制量多，在后代復(fù)制過程中易發(fā)生丟失現(xiàn)象，還很容易導(dǎo)致基因沉默。

2.3 PEG法

PEG法是指利用有機(jī)物聚乙二醇及強(qiáng)堿性環(huán)境對(duì)細(xì)胞的原生質(zhì)體體外攝取外源DNA過程進(jìn)行誘導(dǎo)的一種轉(zhuǎn)化途徑。PEG法也具有較多的優(yōu)點(diǎn)，一是所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和環(huán)境簡單，便于操作，因此成本較低；二是原生質(zhì)體總量多，便于DNA分子進(jìn)入，能夠得到純合的轉(zhuǎn)化基因。而且PEG法直接采用原生質(zhì)體為受體，基因轉(zhuǎn)化效率較高和頻率都比較高。但由于原生質(zhì)體需要經(jīng)過原生質(zhì)體分離和組織培養(yǎng)過程獲取，該過程較為困難而且時(shí)間較長，加上無性細(xì)胞系具有較強(qiáng)的變異性和較差遺傳穩(wěn)定性，所以該方法的應(yīng)用也逐漸變少。

2.4 花粉管通道法

在植物在開花授粉后的一段時(shí)期，珠孔與珠心之間會(huì)形成花粉管通道，此時(shí)外源基因能夠通過這條通道進(jìn)入胚囊中，然后轉(zhuǎn)化成為不完全具備正常壁的早期胚胎細(xì)胞，接著依托于自然的種胚系統(tǒng)成為轉(zhuǎn)基因的種胚。花粉管通道法以植物幼嫩的組織和器官為受體，不需要細(xì)胞及組織培養(yǎng)等復(fù)雜過程。從優(yōu)點(diǎn)上來講，這種方法簡單便捷，避開了植物組織培養(yǎng)和個(gè)體再生過程，可以直接在試驗(yàn)田進(jìn)行植株個(gè)體操作，且價(jià)格較為便宜，便于推廣和廣泛運(yùn)用。

結(jié)束語

轉(zhuǎn)基因水稻新品種的應(yīng)用和普及，有利于我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與延續(xù)。隨著科技生產(chǎn)力的發(fā)展，以及轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)的不斷完善，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在水稻育種領(lǐng)域的研究將會(huì)更加的深入和廣泛。未來人類將有能力對(duì)水稻基因組進(jìn)行目的基因相關(guān)操作[3]，能夠加速轉(zhuǎn)基因水稻育種技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的推廣和發(fā)展。

[1]孫國慶,金蕪軍,宛煜嵩，等.中國轉(zhuǎn)基因水稻的研究進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)化問題分析[J].生物技術(shù)通報(bào),2010(12):1-6.

[2]陳衛(wèi)國.水稻轉(zhuǎn)基因育種研究進(jìn)展及展望[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2007(10).

1004-7026（2017）08-0046-01

S511.035

A

平小科（1995-），男，河南省延津縣人，本科，農(nóng)學(xué)學(xué)士，作物遺傳育種、生物化學(xué)與分子生物學(xué)。

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.08.037