大豆的转基因技术

大豆的转基因技术20080201B07308园艺2班孙恒涛【摘要】转基因大豆指的是将某些物种所呈现出优秀性状的基因，转入可满足人类生存需求的动、植物、微生物基因组中，以使物种表现出其自身缺乏的优秀性状。在基因转入过程中，由于不可预见的基因突变，可能会转化为会对人体产生危害的有毒蛋白质等诸多因素。所以涉及到转基因的安全问题。【关键词】转基因技术大豆性状生物技术1.1原理转基因大豆的研制是为了配合草甘膦除草剂的使用。除草剂有选择性的和非选择性的，草甘膦是一种非选择性的除草剂，可以杀灭多种植物，包括作物，这样，虽然这种除草剂的效果很好，但是却难以投入使用。草甘膦杀死植物的原理在于破坏植物叶绿体或者质体中的EPSPS合成酶。通过转基因的方法，让植物产生更多的EPSPS酶，就能抵抗甘草膦，从而让作物不被草甘膦除草剂杀死。有了这样的转基因大豆，农民就不必像过去那样使用多种除草剂，而可以只需要草甘膦一种除草剂就能杀死各种杂草。目前除了大豆之外，还有很多其他抗甘草膦的转基因作物，包括油菜、棉花、玉米等。除了抗草甘膦作物之外，还有抗草丁膦除草剂的作物，不过草丁膦而草甘膦杀灭植物的原理并不相同，而培养这两类作物所转的基因也不同。而目前转基因大豆主要用来提炼大豆油。2.1转化方法在转基因技术中，如何将目的基因高效稳定的转移到受体中是最为关键的环节。由于植物分生组织再生植株的能力差，现有的转化体系同植株再生系统不能有效结合，因此，大豆遗传转化效率较低。随着近年来分子生物学试验技术的发展，转基因大豆研究不断深入。目前大豆遗传转化方法主要有农杆菌介导法、花粉管通道法、子房注射法、电击法、基因枪法、农杆菌介导和基因枪结合转化法、超声波辅助、农杆菌介导法等等。目前应用最为广泛的是农杆菌介导外源基因转化，其中根癌农杆菌介导大豆子叶节的遗传转化系统最为常见且效果最佳。2.1.1农杆菌介导法农杆菌介导法适用于双子叶植物和一些单子叶植物，是大豆遗传转化的首选方法。利用农杆菌介导的转化主要以不定芽器官发生再生系统为外植体。农杆菌转化的方法主要有整体植株接种共感染法和叶盘转化法。农杆菌介导操作技术较简单和方法成熟，耗资少，可靠性高，相对转化率较高，可以转移大片段外源基因，没有明显的基因重排现象，外源基因主要以单拷贝整合到大豆基因组中，却受宿主范围和菌株特异性等因素的制约。2.1.2基因枪法基因枪法称微弹轰击法(parti-clebombardment)，是依靠一种基因枪来帮助导入外源基因。基因枪根据动力系统可分为火药引爆、高压放电和压缩气体驱动三类。火药式是原始的基因枪类型，其基本原理是通过动力系统将带有基因的金属颗粒(金粒或钨粒)，将DNA吸附在表面，以一定的速度射进植物细胞，由于小颗粒穿透力强，故不需除去细胞壁和细胞膜而进入基因组，从而达到稳定转化的目的。它具有应用面广、方法简单、转化时间短、转化频率高、试验费用低等优点。对于农杆菌不能感染的植物，采用该方法可打破载体法的局限。基因枪的转化频率与受体种类、微弹大小、轰激压力、制止盘与金颗粒的距离、受体预处理、受体轰击后培养有直接关系。2.1.3花粉管通道法花粉管通道法(pollen-tubepathway)是利用花粉管通道导入外源DNA的技术。授粉过程中混入异种作物花粉，在后代中存在与异种作物对应性状的变异，推断异源DNA可能参与了受精过程。花粉管通道法应用在棉花、水稻、小麦等作物上，大豆上的应用也有相关的试验，但大豆的花器官小且是闭花授粉，因此这项技术在大豆上的应用难度较大。2.1.4微注射法微注射法(microinjection)是用专门的仪器制作毛细玻璃针(一般的直径为0.5nm)，利用显微注射仪将外源基因直接注射到子房或是胚囊中，然后转入受精卵，继而发育成胚和种子，以此获得转基因植株。在植物中应用可用琼脂糖多聚赖氨酸固定细胞。该方法的转化率较高，可达到14%-16%，但由于操作难度大，实际转化效率并不高。2.1.5原位转化法用农杆菌感染大豆发芽种子的腋芽获得转基因植株，其中有0.07%产生了转化的种子。外国学者创立了拟南芥浸花转化法，将种子在含有0.5%蔗糖和0.05%表面活性剂的菌液中浸泡，可获得0.5%的转化种子，此种浸花法目前已被用于大豆。不同转化方法比较转化方法优点缺点农杆菌介导法低拷贝，完整整合;可直接用于植物组织，周期短;操作简便，成不低；转化频率高受基因型限制，具有组织特异性，对大豆可再生组织感染率低基因枪法不受宿主限制，转化受体广泛;操作简便工作量大，成本高;嵌合体多原位转化法缩短或避免了组织培养过程转化频率低花粉管通道法打破种、属间限制;省略组织培养过程后代异产生变异，转化频率低微注射法转化频率高操作难度大超声波辅助易于农杆菌与细胞结合不能稳定转化3.1转基因大豆研究中应解决的关键问题及展望大豆组织培养再生困难、重复性差、基因型依赖性强、培养条件复杂，这在很大程度上限制了利用基因工程方法对大豆的遗传改良，因此，建立一套高效、简便的大豆再生体系是大豆遗传转化的工作重心。大豆遗传转化技术目前面临的另外一个重要问题是生物安全性问题，迄今应用于农业生产的转基因大豆几乎都是抗除草剂的转基因大豆。最初的转基因作物目的在于通过导入抗病毒、抗真菌疾病、抗虫基因或是抗除草剂来提高作物产量。大豆遗传转化中常用的筛选。基因主要是抗生素基因和除草剂抗性基因，然而这些基因的存在可能影响人类身体健康，