(毕业论文 页数:6 字数:5536)[摘要] 转基因技术在草坪草育种上的应用研究进展迅速,植株再生、基因的遗传转化和筛选都已经形成较成熟的系统方法。在参阅大量国内外草坪草育种中转基因技术研究文献后，后得知与传统育种相比,转基因育种具有周期短、可以定向改良物种的显著优点,但结合国际草坪草育种研究动态了解了草坪草育种中应用转基因技术存在的问题。草坪在生态建设日益广泛的今天,通过生物技术培育传统育种获得的优良草坪草具有良好的发展前景。
[关键词] 草坪草 基因工程 抗逆育种
目录
1 转基因育种现状
2 草坪草转基因技术
3 草坪草转基因育种存在的主要问题
4 转基因技术在草坪草育种中应用的发展前景
草坪草作为优良的绿化植物,在城乡生态建设中越来越受到重视。我国草坪草的改良育种已有50 多年的发展历史[1 ] ,近年来,转基因技术的日趋成熟为草坪草育种提供了新的契机。转基因育种作为分子育种技术的一种,是国际作物育种的发展趋势。与传统育种技术相比,转基因技术所转移的基因不受生物体间亲缘关系的限制,并且所作和转移的一般是经过明确定义的基因,功能清楚,后代表现可准确预期,可定向地获得优良的新品种。另外,利用常规方法育种,一般需要十几年或更长时间,转基因育种可使品种改良的周期至少缩短一半,极大地节约了人、财、物力[2 ] 。随着基因工程的发展,目前许多草坪草的再生体系已经建立起来,但有些草坪草,特别是暖季性草的遗传转化体系不稳定,转化效率较低,有待进一步完善。
1 转基因育种现状
转基因育种可以以愈伤组织或原生质体作为外源基因的转入提供受体系统,可以利用PEG法、电激法、显微注射法、超声波导入法等将基因转入受体系统[13 ] 。但是,这些方法使用的前提是首先要得到原生质体,原生质体的制备比较困难,费时较长。所以在选用受体系统时,最好用愈伤组织受体系统。用愈伤组织作为受体,将外源基因转入草坪草中,这方面的研究国外已有了一定的进展,第一个被报道的转基因草坪草是He 等人于1992年用基因枪转化hph的嵌合基因(伴随潮霉素筛选)于高羊茅。接着,转基因紫羊茅也被报道,它最初是直接转化bar基因进入原生质体或者是用基因枪把hph基因转入悬浮细胞,分别用PPT (麟丝菌素Phosphinothricin,草丁磷的有效成分,可在低浓度下杀敏感组织)和潮霉素筛选。在丹麦的丹农公司也早已开展了以草坪草为对象的生物技术育种,他们将生物技术应用于黑麦草、紫羊茅、早熟禾草种的培育,并利用转基因技术在抗病、抗旱、延长绿期等方面取得了一定的进展。最近,转基因产品也从葡萄剪股颖和多年生黑麦草中被报道。Andrew J. E等(1998)通过PEG介导法将Gus基因转入了高羊茅( Festuca arundinacea Schreb)的原生质中,并且发现转化体的第一代中由于启动子的高度甲基化, Gus基因表达不稳定,直至第四五代才较稳定。Predy Altepeter等人(2000)又在高羊茅( Festuca rubra L. )中将npt II(用巴龙霉素筛选标记)转入诱导出的愈伤组织,每枪获得了7个独立转化植株,并经土壤移栽获得土壤苗。另外,有人通过基因枪与农杆菌两种方法将SOD基因导入多年生黑麦草,试图通过SOD基因过量表达提高对许多生物与非生物的胁迫抗性。也有人通过农杆菌将一个带有GA3生长素效应启动子与Gus 的双价基因导入首稽( M ed icagosa ti va L. )[17 ] ,来研究此启动子与Gus在其中的作用与表达情况。也有报道称,我国有科学家在进行色素基因的克隆与转化研究,试图获得外观呈各种色彩的草坪草。从上面提及的草坪草中,冷季型草坪草比暖季型草坪草占的数目更多,因为前者比后者更易诱导出胚性愈伤组织并再生植株,因此前者的转
化效率比后者要高些。目前,我国草坪草基因转化的研究情况如下:胡繁荣[7 ]研究了结缕草农杆菌介导转基因中辅助处理的效果,章家长[14 ]研究转PSAG 122ip t基因结缕草的获得及其衰老特性分析,杨成民研究基因枪轰击法获得转PSCS基因黑麦草植株,杨成民[15 ]又以多年生黑麦草( L oliu rn peren rre L. )种子成熟胚为外植体进行高效诱导愈伤组织的组培条件[19 ],在此基础上用基因枪法轰击其成熟胚的愈伤组织,共转化分别携带bar基因和PSCS基因表达框架的2种质粒经1. 2%草丁磷(Glu2fosinate)抗性筛选获得了转基因再生植株[18 ]。经聚合酶链式反应检测筛选到整合bar基因的株系18个,遗传转化率为0. 72% ,其中5个检测到PSCS共转化效率为27. 8%。
2 草坪草转基因技术
2.1 再生体系的建立
再生体系的成功建立与基因型、外植体和培养基配方等直接相关。最常用的外植体是种子,黑麦草(L al i um perenne) 、紫羊茅( Fest uca rubra) 、早熟禾( Poa annua) 、日本结缕草( Zoysi a j a ponica) ,中华结缕草( Zoysi a si nica) 等各种草坪草都先后被以种子为外植体成功建立了再生体系[4～6 ] 。苗茎尖、顶芽、带芽的匍匐茎或成熟的花序及幼穗等也是优良的外植体[8 ] ,对于草子产量很低的暖季型草坪草,以种子为外植体建立再生体系更具应用价值。最常用的基础培养基为MS 培养基,添加不同配比生长调节剂,不同物种、基因型往往还需加入一些特殊成分。如诱导结缕草种子产生胚性愈伤组织与VB1 用量关系密切[4 ] 。
2.2 遗传转化体系
目前以外源基因直接转化为主,其中最常用的是农杆菌介导法和基因枪法。草坪草属于单子叶植物,草原与草坪不是农杆菌的天然寄主,但从2000 年首先在翦股颖和结缕草上获得成功后[9 ] ,匍匐翦股颖( A g rost is stolo2ni f era) [10 ] 、高羊茅( Fest uca arun di nacea)[11]、狗牙根( Cy nodon dact y lon) [12 ] 、结缕草[13 ]等的农杆菌转化相继见到报道。其成本低、转化率高并有助于避免基因沉默,虽然起步较晚,但已在草坪草基因工程中得到广泛使用。基因枪法不受寄主限制,因此在草坪草的遗传转化中被广泛采用[14 ] 。
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