新型轉基因抗草甘膦玉米的培育及轉基因玉米安全控制技術的研究.pdf

1、轉基因玉米是最早獲得批準進行商業(yè)化種植的轉基因作物之一，也是世界上種植面積最廣的轉基因糧食作物。目前，種植的轉基因抗除草劑玉米主要是抗草甘膦玉米。事實上，及時開發(fā)具有自主知識產權的新一代轉基因抗草甘膦玉米品種，是我國玉米種子產業(yè)面對國外競爭和挑戰(zhàn)的唯一出路。轉基因抗草甘膦植物可以通過以下三種途徑獲得:一是在植物體內過量表達EPSPS;二是引入能夠降解草甘膦的酶;三是在植物中表達對草甘膦不敏感的EPSPS。本研究主要是通過向玉米中導入對草

2、甘膦不敏感的EPSPS基因，從而獲得了對草甘膦抗性良好的轉基因玉米株系。
　　 轉基因技術作為一種非常強大的改造生命的技術，同時存在著相當?shù)臐撛陲L險，所以轉基因農作物的控制和識別技術變得非常重要。盡管目前對于轉基因有嚴格的監(jiān)管政策，但是依靠物理分離和隔離的控制方法，轉基因污染和意外傳播仍然時不時發(fā)生。因此，在發(fā)展轉基因生物技術的同時必須發(fā)展轉基因安全技術。為此，本研究在培育轉基因抗草甘膦玉米的同時，又發(fā)明了一種可以被選擇性滅殺的

3、玉米安全轉基因控制的方法。
　　 所得主要結果如下:
　　 (1) EPSPS基因G10是本課題組獨立從微生物細菌Deinococcus radiodurans R1(GI:8469109)中發(fā)掘出來的，它是既不屬于ClassⅠ也不屬于ClassⅡ的新型抗草甘膦基因。根據(jù)玉米密碼子的偏愛性，重新合成了新的G10基因，并且利用兩個不同的組成型啟動子pZmUbi-1和p35S-actintron分別啟動該基因的表達。為了使該

4、基因成功定位到細胞葉綠體內，在G10基因的5’端加上了一段玉米葉綠體信號肽。最終構建好的攜帶有兩個G10基因的pCAMBI1300載體通過電轉法導入農桿菌LB4404中。采用農桿菌介導的玉米轉基因方法我們共獲得了208個轉基因抗草甘膦玉米株系。研究中，通過PCR檢測、Southern blot、Western blot、Tail-PCR以及草甘膦抗性實驗對所獲得的轉基因株系進行了分子生物的鑒定。結果表明，在所獲得的轉基因玉米株系中株系A

5、nti-G-162不但對草甘膦表現(xiàn)出了高水平的抗性，而且為單拷貝株系，并且其T2代在農藝性狀上與非轉基因玉米相比并沒有明顯的差異。該株系在浙江的試驗表明，其抗性水平至少和Monsanto的相同。因此在抗草甘膦轉基因農作物開放以后，我們研發(fā)的產品能夠和Monsanto的產品進行競爭，從而保護我國的轉基因農作物種業(yè)。篩選出的株系可以作為良好的轉基因抗草甘膦玉米，為下一步的玉米育種工作提供材料。
　　 (2)轉基因玉米因為異花授粉，花

6、粉飄散的距離很遠，容易造成基因漂移，如何進行安全控制一直是轉基因安全控制研究的重點。根據(jù)本課題組早期轉基因水稻的安全控制技術思路，我們也研究了一種在轉基因玉米上適用的安全控制技術。本研究中，采用RNA干擾的方法抑制玉米體內煙嘧磺隆解毒酶基因CYP81A9的表達，從而使轉基因玉米對煙嘧磺隆敏感;同時引入一個抗草甘膦基因G10，這樣所獲得的轉基因玉米能被煙嘧磺隆選擇性殺死但對草甘膦具有抗性，而常規(guī)玉米由于本身對煙嘧磺隆不敏感所以不會受到任何

7、影響。本論文中，最終所獲得的轉基因玉米株系R450-58能被正常大田使用濃度的煙嘧磺隆殺死。上述結果表明，本研究發(fā)展的這種可被選擇性滅殺的轉基因玉米技術是非常簡單并且方便的。事實上，我們可以將任意我們所感興趣的基因導入到本研究所用到的T-DNA載體骨架上，從而培育出可被選擇性控制的轉基因玉米，進而根據(jù)我們的意愿通過噴施兩種常用的除草劑輕易的選擇出或是滅殺掉轉基因玉米植株。這一技術的出現(xiàn)，將為我國發(fā)展更加安全、可靠、可控的轉基因生物提供技