轉(zhuǎn)基因技術(shù)在水稻害蟲防治中的應(yīng)用

1、“”2016“”轉(zhuǎn)基因技術(shù)在水稻害蟲防治中的應(yīng)用 制作人：xxx“”一、概況 中國(guó)水稻蟲害種類繁多，每年因蟲害造成的產(chǎn)量損失占水稻總產(chǎn)的5%以上，給糧食生產(chǎn)帶來(lái)了極大危害。 目前，控制水稻蟲害最主要的方法是使用化學(xué)殺蟲劑，但化學(xué)防治帶來(lái)的環(huán)境污染、害蟲抗性、生產(chǎn)成本提高和食用安全等問題日益凸顯。培育自身高抗蟲的水稻品種無(wú)疑是防治水稻蟲害最經(jīng)濟(jì)最安全的策略 。 從已有的報(bào)道來(lái)看，僅依靠常規(guī)育種難以解決抗蟲種質(zhì)資源稀缺的問題，鑒于此，利用基因工程導(dǎo)入外源抗蟲基因，培育抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻越來(lái)越受重視 ?！啊倍⒖瓜x基因的種類 目前，常用于水稻抗蟲性改良的外源基因主要有： 從蘇云金芽孢桿菌( Bacill

2、us thuringiensis，Bt) 中分離出來(lái)的殺蟲晶體蛋白( insecticidal crystal protein，ICP) 基因與營(yíng)養(yǎng)期殺蟲蛋白( vegetativeinsecticidal protein，VIP) 基因。 從植物中分離出來(lái)的蛋白酶抑制劑( proteinase inhibitor，PI) 基因與外源凝集素( lectin) 基因?！啊薄啊?.1 Bt 抗蟲基因 蘇云金芽孢桿菌是一種革蘭氏陽(yáng)性土壤芽胞桿菌。 ICP本身不具有生物活性，又稱為原毒素( protoxin) 原毒素被靶標(biāo)昆蟲取食后，在昆蟲中腸的堿性環(huán)境中被降解為有毒的活性肽，并與昆蟲中腸道上皮紋緣膜

3、細(xì)胞上的特異受體相結(jié)合，引起細(xì)胞膜穿孔，破壞細(xì)胞滲透平衡，最終導(dǎo)致昆蟲停止取食而死亡。“” ICP由cry基因和cyt 基因編碼。cry基因以其特異性作用于靶標(biāo)害蟲、對(duì)人畜安全等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為世界上研究最深入、應(yīng)用最廣泛的抗蟲基因。 而VIP是Bt 分泌到細(xì)胞外的一種毒素蛋白，與已知的ICP沒有序列同源性，殺蟲機(jī)理不同，在一定程度上能克服多種害蟲對(duì)ICP低敏感或不敏感的弊端，拓寬殺蟲譜?！啊?.2 蛋白酶抑制劑基因 蛋白酶抑制劑( PI) 是植物防御系統(tǒng)中的重要成員。它的抗蟲機(jī)理不同于Bt 殺蟲蛋白，可與昆蟲消化道內(nèi)的蛋白消化酶相結(jié)合，形成穩(wěn)定的酶抑制劑復(fù)合物，阻斷或削弱蛋白酶的水解作用; 另一

4、方面，酶抑制劑復(fù)合物可能作為一個(gè)負(fù)反饋信號(hào)使昆蟲厭食 。 上述雙重效應(yīng)使昆蟲降低對(duì)蛋白的利用率，減少食物的攝取量，最終由于缺乏必需的營(yíng)養(yǎng)而發(fā)育不正?；蛩劳??！啊?相對(duì)Bt 殺蟲蛋白而言，PI對(duì)昆蟲的致死率較低，但它的抗蟲譜更廣，害蟲不易產(chǎn)生抗性，這些優(yōu)點(diǎn)使它成為僅次于Bt 殺蟲蛋白而被廣泛用于水稻抗蟲性改良的外源蛋白。目前已從馬鈴薯大豆豇豆玉米等植物中分離純化出多種PI基因或cDNA克隆?！啊?.3 植物外源凝集素基因 植物外源凝集素是一類具有高度特異性的糖結(jié)合蛋白 它被昆蟲取食后，特異性地與昆蟲消化道圍食膜上的糖蛋白相結(jié)合，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的正常吸收; 另一方面，在昆蟲消化道內(nèi)誘發(fā)病灶，促進(jìn)消

5、化道內(nèi)細(xì)菌的繁殖，使昆蟲得病或拒食生長(zhǎng)停滯甚至死亡 ?！啊?與Bt殺蟲蛋白相比，凝集素最大的應(yīng)用價(jià)值在于它對(duì)Bt殺蟲蛋白不能控制的同翅目害蟲如褐飛虱、黑尾葉蟬表現(xiàn)出明顯的抗性。 目前在抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻方面應(yīng)用最廣泛的植物外源凝集素是雪花蓮凝集素( GNA) ，它對(duì)人和哺乳動(dòng)物的毒副作用極低?！啊?除上述幾種抗蟲基因外，植物來(lái)源的核糖體失活蛋白( ribsomeinactivatingprotein，RIP) 基因和一些動(dòng)物來(lái)源的殺蟲基因也開始應(yīng)用于水稻抗蟲基因工程 ?！啊比⒖瓜x轉(zhuǎn)基因水稻存在的問題 目前，國(guó)內(nèi)外抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻研究雖然取得了豐碩的成果，但其潛在問題也日益凸顯 主要表現(xiàn)在抗蟲轉(zhuǎn)基因

6、水稻的抗性不強(qiáng)抗譜不廣靶標(biāo)昆蟲易對(duì)其產(chǎn)生抗性( 耐受性) 安全性有待提高產(chǎn)量與品質(zhì)有待改善等 ?！啊卑l(fā)展趨勢(shì)：1. 修飾改造抗蟲基因以提高表達(dá)量 2. 使用組織特異型或誘導(dǎo)型啟動(dòng)子以延緩害蟲的抗性進(jìn)化，提高食用安全性 3. 協(xié)同轉(zhuǎn)化多個(gè)抗性基因以拓寬抗譜，延長(zhǎng)使用壽命 4. 探索穩(wěn)定高效安全的遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)“”四、展望 抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，實(shí)用的廣譜高抗水稻新品系有望在近年內(nèi)培育成功但是，水稻作為全球一半以上人口的口糧，公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因水稻的食用安全性環(huán)境安全性的顧慮和質(zhì)疑較大 如果抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻不能最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，此項(xiàng)研究就失去了應(yīng)用價(jià)值 ?！啊薄啊?令人鼓舞的是，為了最大限度地降低抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻的安全隱患，研究者們?cè)谕庠纯瓜x基因的選擇與修飾表達(dá)調(diào)控與遺傳轉(zhuǎn)化等技術(shù)層面都開展了諸多有益的探索，尤其是抗生素選擇標(biāo)記基因的剔除和目的基因組織特異性誘導(dǎo)性表達(dá)調(diào)控等技術(shù)已趨于成熟，為抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻走向商業(yè)化積累了一定的技術(shù)儲(chǔ)備?！啊?另一方面，隨著轉(zhuǎn)基因科普