農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化在水稻基因工程育種中的應(yīng)用

夏菊香?劉錦寶

摘 要：現(xiàn)如今，隨著生物技術(shù)的不斷快速發(fā)展，水稻基因工程育種在優(yōu)質(zhì)水稻培育方面的作用日益重要了起來(lái)。在眾多的轉(zhuǎn)基因手段當(dāng)中，農(nóng)桿菌作為一種天然的植物基因轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，在水稻基因工程育種中向來(lái)占據(jù)著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文主要從農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化的科學(xué)原理入手，概要闡述了農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化在水稻基因工程中的影響作用、優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)以及應(yīng)用范圍，以期為農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)在水稻基因工程中的科學(xué)應(yīng)用起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：農(nóng)桿菌；遺傳轉(zhuǎn)化；水稻育種；基因工程

水稻作為我國(guó)最主要的糧食作物之一，在我國(guó)的糧食生產(chǎn)方面長(zhǎng)期占據(jù)著不可替代的重要作用?，F(xiàn)代社會(huì)，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化的技術(shù)手段在水稻基因工程育種方面已經(jīng)取得了顯著的成效，并對(duì)多抗、高產(chǎn)的高品質(zhì)水稻植株的培育有著十分積極的促進(jìn)作用，因此有著十分良好的實(shí)用前景。

一、農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化的概述

1.農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化的原理

通過(guò)對(duì)農(nóng)桿菌分離遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)入植株細(xì)胞并再生出相應(yīng)植株的特性利用，科學(xué)性的對(duì)農(nóng)桿菌分離轉(zhuǎn)入遺傳物質(zhì)進(jìn)行精確的控制，從而達(dá)到控制水稻基因表達(dá)，提升水稻植株品質(zhì)的基因工程目的。

2.農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化的影響因素

（1）農(nóng)桿菌菌株。不同種類的農(nóng)桿菌菌株對(duì)于水稻基因工程育種的試驗(yàn)結(jié)果有著不同的影響，通過(guò)大量試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)桿菌菌株LBA4404的基因轉(zhuǎn)化效率最高，而農(nóng)桿菌菌株EHA105則對(duì)提升水稻愈傷轉(zhuǎn)化能力最好，通過(guò)對(duì)不同農(nóng)桿菌菌株的合理化選擇，可以有效的改良水稻植株的品質(zhì)，提高水稻產(chǎn)品的產(chǎn)量。

（2）受體材料因素。水稻稻種受體材料的來(lái)源、發(fā)育情況等方面對(duì)農(nóng)桿菌菌株的介導(dǎo)敏感性都有著一定的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，粳稻品種的稻種在試驗(yàn)過(guò)程中的轉(zhuǎn)化成功率及轉(zhuǎn)化頻率較秈稻品種的稻種更高，而秈稻品種的稻種則在愈傷組織的形成、分化、成苗等方面的轉(zhuǎn)化都很困難，因此不適用于基因工程的育種。

（3）培養(yǎng)基成分因素。培養(yǎng)基成分對(duì)于水稻稻種對(duì)農(nóng)桿菌菌株敏感程度的提高有著十分重要的促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)研究表明，乙酰丁香酮、槍擊乙酰丁香酮等成分對(duì)于水稻稻種基因工程轉(zhuǎn)化的促進(jìn)作用較強(qiáng)。另一方面，一些小分子的糖類對(duì)水稻作物的基因轉(zhuǎn)化也有著一定的促進(jìn)作用，因此在培養(yǎng)基內(nèi)適當(dāng)?shù)奶砑舆M(jìn)一些小分子糖類對(duì)于提升農(nóng)桿菌菌株對(duì)水稻稻種的轉(zhuǎn)化也有著一定的積極作用。

3.農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化的優(yōu)勢(shì)

與其它遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)手段相比，農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化的技術(shù)手段在水稻基因工程育種的研究中具有成功率高、經(jīng)濟(jì)可行、轉(zhuǎn)化機(jī)理清楚穩(wěn)定、轉(zhuǎn)化質(zhì)量明顯、可人為控制等多方面的優(yōu)點(diǎn)，因而在水稻基因工程育種中得到了較為廣泛的應(yīng)用。通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化在水稻基因工程育種中的應(yīng)用，不僅有效的改良了水稻植株的品質(zhì)，提高了水稻產(chǎn)品的產(chǎn)量，同時(shí)提高了水稻種植的環(huán)境效益，對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境起到了一定的保護(hù)作用。

二、農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化在水稻基因工程育種中的應(yīng)用

1.抗蟲(chóng)基因工程育種。長(zhǎng)期以來(lái)，由于受到水稻的物種限制，因而難以通過(guò)簡(jiǎn)單的雜交方式培育出新型的抗蟲(chóng)水稻品種，從而導(dǎo)致水稻種植只能采用噴灑農(nóng)藥的方式進(jìn)行防蟲(chóng)，長(zhǎng)此以往，不僅對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡造成了一定損害，同時(shí)也在一定程度上提升了水稻種植的成本。通過(guò)對(duì)農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化在水稻抗蟲(chóng)基因工程育種中的科學(xué)性運(yùn)用，則成功的獲得了水稻抗蟲(chóng)植株，提升了水稻種植的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

2.抗病基因工程育種。在水稻的種植過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)白葉枯病、稻瘟病以及紋枯病等危害較為顯著的細(xì)菌性病害。而通過(guò)對(duì)農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)的應(yīng)用，則是直接將各類抗病基因直接導(dǎo)入到水稻種苗中去，不斷提升水稻植株本身的抗病性，從而達(dá)到減少或延遲水稻植株染病發(fā)病的最終目的，得到具有良好抗病性且能夠穩(wěn)定遺傳的水稻植株，不斷提升水稻植株的生態(tài)品質(zhì)。

3.抗逆基因工程育種。當(dāng)今時(shí)代隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)手段的迅猛發(fā)展，一些抗非生物脅迫基因已經(jīng)成功的被奮力克隆，并逐漸應(yīng)用于水稻品種的抗逆性基因工程改良中去。通過(guò)對(duì)水稻品種抗逆性的基因改良，不僅在一定程度上增加了水稻植株對(duì)于干旱、寒冷以及鹽堿土壤的適應(yīng)性，同時(shí)增強(qiáng)了水稻植株對(duì)土壤內(nèi)微量元素的吸收利用能力，有效的提升了水稻的產(chǎn)量。

4.優(yōu)質(zhì)基因工程育種?，F(xiàn)如今，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于水稻品質(zhì)的要求越來(lái)越高，為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)生活需求，科學(xué)家逐漸提出了水稻的優(yōu)質(zhì)基因工程育種研究。通過(guò)優(yōu)質(zhì)基因育種，不僅能夠有效的改良水稻植株內(nèi)直鏈淀粉與支鏈淀粉的含量比例，改善水稻的食用品質(zhì)，同時(shí)還能夠?qū)⑵渌锓N中優(yōu)良的基因排列整合到水稻基因中去，改善水稻植株內(nèi)各類鷹眼含量的不足，有效提升水稻植株的整體品質(zhì)。

5.耐除草劑基因工程育種。水稻的耐除草劑基因工程研究是水稻基因工程研究中設(shè)計(jì)較早的一個(gè)研究領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)水稻耐除草劑基因工程的研究，不僅能夠有效的解決稻田內(nèi)的雜草侵害問(wèn)題，減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)還能在一定程度上提升稻種的基因純度，開(kāi)發(fā)稻種的雜交潛力。另一方面，對(duì)于水稻耐除草劑基因工程育種的研究，還可以增強(qiáng)水稻植株的品質(zhì)，有利于稻田機(jī)械化作業(yè)的普及。

6.提升水稻植株光合效率，延緩植株衰老?，F(xiàn)如今，隨著全球糧食問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，有效提高糧食畝產(chǎn)量已經(jīng)逐漸成為了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究的重中之重，而培育出畝產(chǎn)量更高的新品種水稻植株的一條有效途徑便是基因工程的技術(shù)手段。通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化的方式，不僅能夠有效提升水稻植株的光合作用能力及效率，同時(shí)還可以在一定程度上延緩水稻植株的衰老，為大幅度提升水稻植株畝產(chǎn)量帶來(lái)了希望。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，農(nóng)桿菌介遺傳導(dǎo)轉(zhuǎn)化在水稻基因工程中的有效應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)雜交育種方式所無(wú)法達(dá)到的優(yōu)質(zhì)基因重組，提升了水稻育種的整體水平，同時(shí)還在一定程度上改良了水稻作物的品質(zhì)，提升了水稻植株的畝產(chǎn)量，保證了水稻種植的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。因此，從農(nóng)業(yè)發(fā)展的角度來(lái)看，農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)必然會(huì)成為今后水稻基因工程育種的主要技術(shù)，并在水稻基因工程研究中發(fā)揮出越來(lái)越大的效用。

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