大豆的轉(zhuǎn)基因技術(shù)

大豆的轉(zhuǎn)基因技術(shù)20080201B07308園藝2班孫恒濤【摘要】轉(zhuǎn)基因大豆指的是將某些物種所呈現(xiàn)出優(yōu)秀性狀的基因，轉(zhuǎn)入可滿足人類生存需求的動、植物、微生物基因組中，以使物種表現(xiàn)出其自身缺乏的優(yōu)秀性狀。在基因轉(zhuǎn)入過程中，由于不可預(yù)見的基因突變，可能會轉(zhuǎn)化為會對人體產(chǎn)生危害的有毒蛋白質(zhì)等諸多因素。所以涉及到轉(zhuǎn)基因的安全問題?！娟P(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)基因技術(shù)大豆性狀生物技術(shù)1.1原理轉(zhuǎn)基因大豆的研制是為了配合草甘膦除草劑的使用。除草劑有選擇性的和非選擇性的，草甘膦是一種非選擇性的除草劑，可以殺滅多種植物，包括作物，這樣，雖然這種除草劑的效果很好，但是卻難以投入使用。草甘膦殺死植物的原理在于破壞植物葉綠體或者質(zhì)體中的EPSPS合成酶。通過轉(zhuǎn)基因的方法，讓植物產(chǎn)生更多的EPSPS酶，就能抵抗甘草膦，從而讓作物不被草甘膦除草劑殺死。有了這樣的轉(zhuǎn)基因大豆，農(nóng)民就不必像過去那樣使用多種除草劑，而可以只需要草甘膦一種除草劑就能殺死各種雜草。目前除了大豆之外，還有很多其他抗甘草膦的轉(zhuǎn)基因作物，包括油菜、棉花、玉米等。除了抗草甘膦作物之外，還有抗草丁膦除草劑的作物，不過草丁膦而草甘膦殺滅植物的原理并不相同，而培養(yǎng)這兩類作物所轉(zhuǎn)的基因也不同。而目前轉(zhuǎn)基因大豆主要用來提煉大豆油。2.1轉(zhuǎn)化方法在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中，如何將目的基因高效穩(wěn)定的轉(zhuǎn)移到受體中是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。由于植物分生組織再生植株的能力差，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)化體系同植株再生系統(tǒng)不能有效結(jié)合，因此，大豆遺傳轉(zhuǎn)化效率較低。隨著近年來分子生物學試驗技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)基因大豆研究不斷深入。目前大豆遺傳轉(zhuǎn)化方法主要有農(nóng)桿菌介導法、花粉管通道法、子房注射法、電擊法、基因槍法、農(nóng)桿菌介導和基因槍結(jié)合轉(zhuǎn)化法、超聲波輔助、農(nóng)桿菌介導法等等。目前應(yīng)用最為廣泛的是農(nóng)桿菌介導外源基因轉(zhuǎn)化，其中根癌農(nóng)桿菌介導大豆子葉節(jié)的遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)最為常見且效果最佳。2.1.1農(nóng)桿菌介導法農(nóng)桿菌介導法適用于雙子葉植物和一些單子葉植物，是大豆遺傳轉(zhuǎn)化的首選方法。利用農(nóng)桿菌介導的轉(zhuǎn)化主要以不定芽器官發(fā)生再生系統(tǒng)為外植體。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的方法主要有整體植株接種共感染法和葉盤轉(zhuǎn)化法。農(nóng)桿菌介導操作技術(shù)較簡單和方法成熟，耗資少，可靠性高，相對轉(zhuǎn)化率較高，可以轉(zhuǎn)移大片段外源基因，沒有明顯的基因重排現(xiàn)象，外源基因主要以單拷貝整合到大豆基因組中，卻受宿主范圍和菌株特異性等因素的制約。2.1.2基因槍法基因槍法稱微彈轟擊法(parti-clebombardment)，是依靠一種基因槍來幫助導入外源基因?；驑尭鶕?jù)動力系統(tǒng)可分為火藥引爆、高壓放電和壓縮氣體驅(qū)動三類?；鹚幨绞窃嫉幕驑岊愋?，其基本原理是通過動力系統(tǒng)將帶有基因的金屬顆粒(金?；蜴u粒)，將DNA吸附在表面，以一定的速度射進植物細胞，由于小顆粒穿透力強，故不需除去細胞壁和細胞膜而進入基因組，從而達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)化的目的。它具有應(yīng)用面廣、方法簡單、轉(zhuǎn)化時間短、轉(zhuǎn)化頻率高、試驗費用低等優(yōu)點。對于農(nóng)桿菌不能感染的植物，采用該方法可打破載體法的局限?；驑尩霓D(zhuǎn)化頻率與受體種類、微彈大小、轟激壓力、制止盤與金顆粒的距離、受體預(yù)處理、受體轟擊后培養(yǎng)有直接關(guān)系。2.1.3花粉管通道法花粉管通道法(pollen-tubepathway)是利用花粉管通道導入外源DNA的技術(shù)。授粉過程中混入異種作物花粉，在后代中存在與異種作物對應(yīng)性狀的變異，推斷異源DNA可能參與了受精過程?；ǚ酃芡ǖ婪☉?yīng)用在棉花、水稻、小麥等作物上，大豆上的應(yīng)用也有相關(guān)的試驗，但大豆的花器官小且是閉花授粉，因此這項技術(shù)在大豆上的應(yīng)用難度較大。2.1.4微注射法微注射法(microinjection)是用專門的儀器制作毛細玻璃針(一般的直徑為0.5nm)，利用顯微注射儀將外源基因直接注射到子房或是胚囊中，然后轉(zhuǎn)入受精卵，繼而發(fā)育成胚和種子，以此獲得轉(zhuǎn)基因植株。在植物中應(yīng)用可用瓊脂糖多聚賴氨酸固定細胞。該方法的轉(zhuǎn)化率較高，可達到14%-16%，但由于操作難度大，實際轉(zhuǎn)化效率并不高。2.1.5原位轉(zhuǎn)化法用農(nóng)桿菌感染大豆發(fā)芽種子的腋芽獲得轉(zhuǎn)基因植株，其中有0.07%產(chǎn)生了轉(zhuǎn)化的種子。外國學者創(chuàng)立了擬南芥浸花轉(zhuǎn)化法，將種子在含有0.5%蔗糖和0.05%表面活性劑的菌液中浸泡，可獲得0.5%的轉(zhuǎn)化種子，此種浸花法目前已被用于大豆。不同轉(zhuǎn)化方法比較轉(zhuǎn)化方法優(yōu)點缺點農(nóng)桿菌介導法低拷貝，完整整合;可直接用于植物組織，周期短;操作簡便，成不低；轉(zhuǎn)化頻率高受基因型限制，具有組織特異性，對大豆可再生組織感染率低基因槍法不受宿主限制，轉(zhuǎn)化受體廣泛;操作簡便工作量大，成本高;嵌合體多原位轉(zhuǎn)化法縮短或避免了組織培養(yǎng)過程轉(zhuǎn)化頻率低花粉管通道法打破種、屬間限制;省略組織培養(yǎng)過程后代異產(chǎn)生變異，轉(zhuǎn)化頻率低微注射法轉(zhuǎn)化頻率高操作難度大超聲波輔助易于農(nóng)桿菌與細胞結(jié)合不能穩(wěn)定轉(zhuǎn)化3.1轉(zhuǎn)基因大豆研究中應(yīng)解決的關(guān)鍵問題及展望大豆組織培養(yǎng)再生困難、重復(fù)性差、基因型依賴性強、培養(yǎng)條件復(fù)雜，這在很大程度上限制了利用基因工程方法對大豆的遺傳改良，因此，建立一套高效、簡便的大豆再生體系是大豆遺傳轉(zhuǎn)化的工作重心。大豆遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)目前面臨的另外一個重要問題是生物安全性問題，迄今應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因大豆幾乎都是抗除草劑的轉(zhuǎn)基因大豆。最初的轉(zhuǎn)基因作物目的在于通過導入抗病毒、抗真菌疾病、抗蟲基因或是抗除草劑來提高作物產(chǎn)量。大豆遺傳轉(zhuǎn)化中常用的篩選?；蛑饕强股鼗蚝统輨┛剐曰?，然而這些基因的存在可能影響人類身體健康，