植物改良方面的研究及应用
植物生物技术应用生物学改良植物

植物生物技术应用生物学改良植物植物生物技术是一门应用生物学知识和技术手段,改良植物优良性状的学科。
它通过基因工程、组织培养、遗传育种等方法,针对植物的形态、生理、发育等方面特性进行改良,以提高植物的适应性、产量和品质,或增加植物的抗病虫害能力。
植物生物技术在农业、园艺、林业等领域具有广泛的应用前景。
一、基因工程改良植物基因工程是植物生物技术的重要方法之一,它通过改变植物遗传物质的结构和功能,实现对植物性状的改良。
例如,通过基因克隆技术,可以将耐旱、抗病虫害等优良基因导入植物,增强植物的抗逆性和抗病虫害能力。
同时,基因工程还可以实现植物的免疫性状改良,提高植物对病原体的免疫能力。
二、组织培养促进植物繁殖组织培养是利用组织、细胞和器官的无性繁殖能力进行植物繁殖的技术手段。
通过合适的培养基和培养条件,可以实现植物组织的体积扩增,加快植物繁殖速度。
例如,利用组织培养技术,可以大幅度提高观赏植物的繁殖率,推动花卉产业的发展。
三、遗传育种研究新品种遗传育种是传统农艺学与现代遗传学相结合的一门学科,通过性状选择和种质改良,培育出适应各种环境和需求的新品种。
植物生物技术可以在遗传育种中发挥重要作用。
比如,通过遗传工程手段,可以将优质基因或性状导入农作物中,提高农作物产量和品质;通过分子标记辅助选育,可以提高育种效率和选择准确性。
四、生物学改良植物的应用生物学在植物生物技术中的应用非常广泛,例如利用作物的生理生化特性进行改良。
通过调节植物的激素代谢,可以促进植物的生长发育,提高产量和品质。
此外,通过植物的细胞生理和分子生物学研究,可以改善植物的光合作用效率,提高植物对环境的适应能力。
综上所述,植物生物技术是一门应用生物学原理和技术手段改良植物的学科,它在农业、园艺、林业等领域具有重要的应用价值。
通过基因工程、组织培养、遗传育种等方法,可以实现植物性状的改良,提高植物的适应性、产量和品质。
生物学在植物生物技术中的应用也是不可或缺的。
植物品种改良的基础与应用研究

植物品种改良的基础与应用研究植物品种改良是现代农业生产的基础之一。
通过研究植物的遗传基础以及利用各种手段改良植物的遗传特性,可以培育出更加适应环境、产量更高、品质更优等具有现实价值的植物品种。
本文将介绍植物品种改良的基础与应用研究。
一、植物品种改良的基础1. 遗传基础植物品种改良的基础在于对植物的遗传基础的深入研究。
植物的遗传基础包括染色体、基因、核酸等。
通过对植物的遗传基础的分析和研究,可以确定确定植物基因型,为植物品种的选育提供有力的遗传基础。
2. 遗传变异植物在自然环境下会发生各种遗传变异。
遗传变异是植物品种改良的基础。
通过对植物的遗传变异的研究,可以发现可能存在的植物基因型,也可以为遗传改良提供思路和方法。
3. 自然选择自然选择是植物品种改良的基础之一。
在自然环境下,一些优秀的植物品种更容易生存和繁衍,这样的植物品种逐渐成为了当地的特色品种。
因此,在植物品种改良中,也需要考虑与自然环境的适应性问题。
二、植物品种改良的应用研究1. 传统育种法传统育种法是植物品种改良的重要方法之一。
传统育种法包括选择、杂交、选择再交等方法。
这些方法在植物品种改良中得到广泛的应用,不仅可以提高作物产量和品质,还可以增加植物的抗病性和适应性等。
2. 分子标记辅助育种分子标记辅助育种是近年来发展起来的新型育种方法。
分子标记辅助育种是以分子标记为基础,通过分析植物基因型和表型差异,寻找与繁殖性状之间的联系,从而选育合适的植物品种。
分子标记辅助育种虽然需要较高的科技含量和资金支持,但具有快速、高效、精准等特点,可以有效地提高植物品种改良的效率和效果。
3. 基因编辑基因编辑是近年来开发出来的一种能够精确修饰基因的新技术。
通过基因编辑技术,可以精确地改变植物基因型,从而培育出理想的植物品种。
然而,基因编辑技术的实施需要严格的管理和监管,以免对自然环境和人类健康造成潜在威胁。
结语植物品种改良是现代农业生产的基础之一。
它不仅可以提高作物的产量和品质,还可以增加植物的抗病性、适应性等。
植物遗传改良利用遗传学手段改良植物的性状与品质

植物遗传改良利用遗传学手段改良植物的性状与品质植物遗传改良:利用遗传学手段改良植物的性状与品质植物遗传改良是通过利用遗传学手段,对植物进行基因组的改造,改良植物的性状与品质。
这种改良方式可以使植物具备更好的抗病性、抗虫性、耐逆性等特点,提高产量和品质,满足人类对植物产品的需求。
遗传学是研究遗传规律的学科,通过研究植物的遗传信息,可以了解植物的性状形成机制,并且可以利用这些知识进行植物遗传改良。
植物遗传改良包括传统育种方法和基因工程技术两个方面。
传统育种方法是利用植物的天然变异,通过人工选择和杂交等手段,选育具有优良性状的品种。
在传统育种中,常常利用品种间的杂交,将优良品种的遗传特性进行组合,产生优良后代。
同时,通过人工选择,筛选出具有目标性状的个体,进一步提高品质。
基因工程技术则是利用分子生物学的方法,直接对植物的基因进行改造。
通过将外源基因导入植物细胞中,使得植物具备其他物种所具有的特点。
基因工程技术的出现,使得植物遗传改良的手段更加精确与高效。
例如,通过转基因技术,可以向植物中导入一些抗虫、抗病的基因,使得植物具备抗虫、抗病的能力。
无论是传统育种还是基因工程技术,都需要遵循遗传学的基本原理。
首先,需要了解植物的遗传特性,确定目标性状所涉及的基因型,并寻找与之相关的分子标记。
通过分析分子标记,可以了解目标性状所涉及的基因在何处,从而实现有针对性的改良。
其次,为了保持植物的稳定性,需要进行遗传纯化和选择。
值得注意的是,植物遗传改良不仅仅局限于农作物,也可以应用于植物生态恢复、草坪建设等多个领域。
例如,一些植物改良出了抗逆性更强的新品种,可以用于荒漠化土地的修复,增加植被覆盖。
尽管植物遗传改良具有广阔的应用前景,但也需要考虑其潜在的风险。
例如,基因工程技术可能导致不可预见的副作用,对生态系统产生不良影响。
因此,在进行植物遗传改良时,需要遵守相关的法律法规,并进行严谨的评估和监管。
总之,植物遗传改良利用遗传学手段改良植物的性状与品质,具有重要的意义和应用价值。
农业科技的研究和应用

农业科技的研究和应用一、植物遗传改良技术现代农业科技对于植物遗传改良十分注重。
这一技术不仅可以优化植物的大多数性状,如病虫害抗性、优良品质等,也可以提高植物的产量和耐受性。
例如,通过利用种间杂交技术,植物品种之间可以进行交配跨越,从而在亲本间传递不同的基因组合。
此外,通过使用基因编辑工具(如CRISPR-Cas9)可以准确地删除、替代或插入特定的DNA序列,从而达到更加精确的遗传改良效果。
二、水稻高产栽培技术水稻是我国人民中最为广泛的粮食作物之一。
为了满足国内需求,农业科技人员致力于研究和开发水稻高产栽培技术。
这一技术可以通过调整水肥管理、避免病虫害、实现现代化种植管理和适应气候变化等多种手段来提高水稻的单产和总产量,并优化水稻所需的土地和肥料的利用率。
例如,研究显示改善田间水分管理不仅可以使水稻产量显著增加,而且可以提高水稻的品质。
三、动物疫苗研发技术动物疫病是农业领域遭受的重要问题之一。
为了更好地保护动物健康和提高农作物生产效益,农业专家们提出了许多创新的动物疫苗研发技术。
这些技术可以有效地预防和控制各种动物疾病,从而减少农业生产过程中的经济损失。
例如,通过开发突变病原体的基因和反转转录元件,疫苗可被制成在基因水平上诱导特异性免疫反应的疫苗。
这一技术正在为现代农业带来更好的健康保障。
四、精准农业技术精准农业技术是当今农业领域发展中的重要方向。
它可以利用各种工具和传感器追踪并收集土壤、气象、环境和地理数据,以便精确控制农作物的生长过程确定土地和肥料利用率以及最佳种植方案。
此外,还可以通过整合大数据、人工智能和物联网等技术支持,实现对农业生产整个过程的自动化和精细化管理。
这种技术的应用将有助于转向资源和效率的可持续性,推动农业产业向数字化和现代化的方向发展。
总之,作为农业领域中十分重要的技术,人们需不断加强探索和研究。
这种技术的应用除了可以满足社会对食品安全和健康的需求,还可以促进农业补贴政策的转变,加强农作物营养保护,以及促进农业产业与新兴科技、云计算等行业的融合。
植物学研究的新进展和应用

植物学研究的新进展和应用植物是地球上最重要的生物体类群之一,它们是地球上的基础和基石。
植物是所有生命体的“食物之源”,提供丰富的营养物,同时还能为人类、动物提供药物、工业原料、能源和装饰品等。
近年来,随着科学技术的发展,植物学研究也得到了重视,并取得了一系列新的进展和应用。
一、植物基因组学植物基因组学是植物学研究的一个重要方向,它涉及到植物的基因、遗传变异以及细胞和分子机制等多个方面。
植物基因组学的研究对植物的分类、进化、种质资源研究有着重要的影响。
目前,国际上关于植物基因组组成、结构、功能和调控等问题的研究已经初具规模。
较早的有水稻、拟南芥等模式植物,近年来也有玉米、大豆、小麦和葡萄等作物。
植物基因组学的研究不仅可以突破传统的植物育种技术,还能为人类认知植物提供新思路和技术手段。
二、植物组织培养技术植物组织培养是指在人工条件下,利用植物分生组织 (如芽、叶、胚等) 在特定培养基上形成愈伤组织,再通过一系列方法进行灭菌、定向分化、干涉加强等过程,使这些分生组织继续分裂、分化,最终形成整个植物体系的一种模拟。
这种技术手段可以在不同的生境和条件下,合成出拟造豆科、酸模等新品种。
组织培养技术的优点在于可以实现无土栽培,更好的范围控制和栽培,可以实现快速大规模繁殖、质量控制、质量保障等优势。
三、植物基因工程植物基因工程是指人工切断植物的某些基因序列,或向植物加入外源基因,并使其高效表达作用,从而达到改良植物性状的目的。
植物基因工程技术的研究,对于促进植物育种、增加农作物产量、改良农产品品质等方面意义重大。
近年来,随着国际上生物技术和信息技术的传播和突破,植物基因工程技术又取得了很大的进展和应用。
在经济作物上的应用尤为广泛,比如转基因水稻、转基因小麦、转基因玉米等作物,以及一些葡萄、草莓、西红柿等果蔬类作物等。
四、植物多样性保护植物多样性保护是现代植物学研究的一个重要分支,其研究内容包括植物分布和种群生态、植物种类和分布、绝种、恢复及保护等方面。
植物农学中的遗传改良方法与应用案例

植物农学中的遗传改良方法与应用案例遗传改良方法是农学领域中广泛应用的技术手段,旨在改良植物的遗传特性,提高其产量、抗病性、适应性等方面的性状。
本文将介绍植物农学中常见的遗传改良方法,并结合实际案例进行说明。
一、选择育种法(选择与杂交)选择育种法是通过选择具有理想性状的个体或群体进行繁殖,逐代累积目标性状的方法。
其流程一般包括遴选材料、人工选择、群体选择等步骤。
例如,在小麦育种中,育种家通过在大量小麦种质中筛选出具有高产、耐旱、抗病性强的个体,进行连续几代的人工选择和繁殖,以获得具有多种抗逆性状的高产新品种。
杂交育种是指利用两个不同亲本进行交配,通过杂种优势的表现来改良植物。
杂交育种有助于将双亲的优点结合在一起,提高植物的产量、抗病性等性状。
二、变异诱变法变异诱变法通过人为诱导植物发生突变,从而产生新的遗传变异体。
常用的方法有化学诱变、物理诱变和基因工程诱变等。
以化学诱变为例,研究人员可以利用化学物质,如亚硝基尿酸、甲基磺酸乙基酯等,处理植物种子或幼苗,使其产生基因突变。
通过筛选和鉴定,可以从大量处理的植株中选出具有特定性状的突变体,例如产量提高、抗病性增强等。
三、基因编辑技术基因编辑技术是近年来快速发展的一种遗传改良方法,其主要思想是通过人为修饰或改变植物的基因组,以实现对特定性状的精确控制。
目前,CRISPR/Cas9系统是基因编辑技术中被广泛应用的一种方法。
通过CRISPR/Cas9系统,研究人员可以准确定位到植物的目标基因,并进行精确的基因修饰,如基因敲除、基因编辑等。
这种方法具有高效、简便、经济的特点,被广泛用于各种作物的遗传改良工作。
四、应用案例在植物农学中,遗传改良方法的应用案例琳琅满目。
以水稻为例,通过优良种质的选择育种和杂交育种,培育出了一系列高产优质的水稻品种,如杂交稻“超级稻”系列。
此外,利用变异诱变方法,研究人员还成功培育出抗病性、抗逆性等方面有所提高的品种。
另外,基因编辑技术的应用也为植物农学带来了许多突破。
植物细胞培养技术的研究进展与应用案例

植物细胞培养技术的研究进展与应用案例植物细胞培养技术是一门现代生物技术领域的重要技术,其通过体外培养植物细胞或组织,实现植物的无性繁殖、基因转化等目标。
这项技术在农业、园艺和药物生产等领域具有广泛的应用价值。
本文将对植物细胞培养技术的研究进展与应用案例进行探讨。
一、植物细胞培养技术的研究进展1. 培养基优化植物细胞培养技术的成功与否很大程度上取决于培养基的配方。
目前,许多研究致力于优化培养基的成分和浓度,以满足不同类型植物细胞的需求。
例如,通过添加适量的激素,可以调控植物细胞的生长和分化,从而提高培养效果。
2. 组织培养植物细胞培养技术在组织培养方面也取得了显著进展。
通过培养某些植物的组织片段,如茎段、叶片等,可以实现新的植株生长。
这种方法在植物繁殖和无性系育种方面具有重要意义。
3. 基因转化植物细胞培养技术还可以用于基因转化。
通过导入外源基因到植物细胞中,可以改良作物的性状,增加抗病虫害的能力,提高产量等。
目前,已经成功地培育出多个基因转化作物,如转基因玉米、大豆等。
二、植物细胞培养技术的应用案例1. 植物生产药物利用植物细胞培养技术可以大量生产药用植物中所含的有效成分,如利用紫杉醇酶培养细胞生产癌症治疗药物紫杉醇。
这种方法不仅能够减少对天然植物的采集,还可以提高药物的纯度和稳定性。
2. 无性繁殖植物细胞培养技术可以实现植物的无性繁殖,即通过植物细胞的培养和再生,获得与母本相同的大量无性繁殖植物。
这种方法广泛应用于苗圃生产、林业育种和观赏植物繁殖等领域。
3. 耐逆性提高通过植物细胞培养技术,可以诱导植物细胞形成耐逆性,如耐盐、耐寒、耐干旱能力。
这对于改良作物品种、提高耕作环境适应能力具有重要意义。
4. 蓝色假丝酵母植物生产利用植物细胞培养技术,可以使植物细胞表达蓝色假丝酵母的酶系统,进而生产出丰富的蛋白质,如抗体和酶等。
这一技术对于生物制药和工业生产具有重要意义。
综上所述,植物细胞培养技术在研究进展和应用案例方面都取得了显著的成果。
叶绿体基因工程技术及其在植物改良中的应用研究

叶绿体基因工程技术及其在植物改良中的应用研究随着基因工程技术的不断发展,越来越多的研究人员开始关注叶绿体基因工程技术。
叶绿体是植物细胞中的一种细胞器,具有自主复制和自主转录的特点,因此成为进行植物基因工程研究的一个热门领域。
本文将详细介绍叶绿体基因工程技术的基本原理和在植物改良中的应用研究。
一、叶绿体基因工程技术的基本原理叶绿体基因工程技术是通过改变叶绿体基因组中的某些基因来实现对植物性状的调控。
具体来说,就是将外源基因导入到叶绿体基因组中,使其在叶绿体内部得到表达。
由于叶绿体具有自主复制和自主转录的特点,外源基因能够在叶绿体内部得到大量表达,从而实现对植物性状的调控。
叶绿体基因工程技术主要包括两个关键步骤:质粒转化和叶绿体基因组整合。
首先,将外源基因通过质粒转化技术导入到叶绿体外膜下的叶绿体基因组中。
在这一步骤中,需要切割叶绿体基因组中的特定区域来达到导入外源基因的目的。
然后,将带有外源基因的叶绿体DNA导入到植物细胞中,通过光合作用促进叶绿体基因组在细胞内的整合,从而实现对植物性状的调控。
二、叶绿体基因工程技术在植物改良中的应用研究1.抗病性的提高通过叶绿体基因工程技术,研究人员成功将外源基因导入到叶绿体基因组中,从而实现对植物抗病性的提高。
例如,有研究人员利用叶绿体基因工程技术将外源基因导入拟南芥的叶绿体基因组中,成功提高了拟南芥对紫斑点病毒的抗性。
2.生物质的提高利用叶绿体基因工程技术可以使植物生产的蛋白质与天然蛋白质相比更加高效。
这将有望提高植物的生物质生产能力,有望解决能源危机。
例如,有研究人员成功将外源基因导入到拟南芥的叶绿体基因组中,使其生产出更多的纤维素,从而提高了拟南芥的生物质生产能力。
3.抗旱性的提高叶绿体基因工程技术还可以用于提高植物的抗旱性。
例如,有研究人员通过导入外源基因来增强植物叶绿体蛋白质对胁迫的反应。
这项研究成果有望为改善干旱地区的作物生长提供新的途径。
4.植物光合作用的改进叶绿体是植物进行光合作用的重要器官,因此利用叶绿体基因工程技术可以对植物光合作用进行改进。
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基因工程技术应用植物品质改良进展1 传统植物品质改良技术1.1 品种间杂交世界各国大多数优质植物品种是通过品种间常规杂交的常规育种途径育成的。
由于要求所育成的品种适应性良好,并具有丰产、抗病等特性,品质育种往往采取2个以上的亲本问杂交的方式。
前苏联的优质春小麦品种萨拉托29,就是通过3次阶梯杂交育成的。
美国的优质、高产、抗病品种Lancota则是通过两轮杂交,从后代中选育成的,其籽粒蛋白质含量又显著地高于亲本【1】。
1.2 远缘杂交植物中的其他种和近缘种属中的有关品质性状存在很大的遗传差异,对小麦品质的遗传改良具有很大的研究利用价值。
利用远缘杂交已有不少成功的事例。
前苏联全苏植物育种遗传研究所育成的小黑麦品种,其籽粒蛋白质和赖氨酸含量都超过了小麦和黑麦。
齐津等【2】从小麦与冰草及滨麦草的杂交中都育成了高蛋白质含量的品种类型。
1.3 诱发变异诱发变异也是植物品质改良的有效手段之一。
通过物理或化学等诱变手段,例如r射线、紫外线或EMS 等处理植株或其单倍体,从而在染色体层面上发生突变畸变,以期获得特异性状。
如多倍体植物,其植物的高大肥厚特性,如奇数倍染色体植株的无籽特性,三倍体西瓜。
1 农杆菌参与的植物转化1 .1 整株感染在整体植株上造成创伤后把农杆菌接种于创伤面上,或把农杆菌注射到植物体内使其进行侵染转化【3】。
这种方法具有较高的转化成功率,可以避开组织培养的过程,对于诱导再生困难的植株,是一条可以选择的途径。
1 .2 叶盘法应用于基因转化外植体,是双子叶植物较为常用的简单有效的方法。
将带有新鲜伤口的叶圆盘与载有外源基因的Ti和Ri质粒的农杆菌液进行短期共培养,使外源基因整合进植物基因组中。
1 .3 原生质体法是指将处于再生壁时期的原生质体与农杆菌一起共培养,在选择培养基上即可得到转化的细胞克隆【4】。
优点:得到的转化体一般不会是嵌合体。
2 DNA直接转化2.1 DNA直接转化法即用裸露的DNA(在5端加上一个启动子,在3端加上终止子)直接转移到植物细胞和原生质体中导致细胞转化的技术。
它适用于对农杆菌感染不敏感的植物。
2.2 基因枪法其原理是将DNA包裹于微小的金属钨或金粒的表面,在高压下使金属颗粒喷射,高速穿透受体细胞或组织,使外源基因进入受体细胞核并整合表达的过程。
选择钨或金作为子弹的原因,在于它们在植物细胞和原生质体中呈现惰性,不会影响植物细胞或原生质体正常的生理活动性。
2 .3 电穿孔法( electroporation ) 是在高压电脉冲作用下原生质体的质膜上形成可逆性的瞬间通道,从而发生外源DN A的摄取。
电穿孔法对植物细胞不产生毒性,而且转化效率较高,特别适于瞬间表达。
但该法存在易造成原生质损伤的缺点。
2.4 显微注射法( microinjection ) 在用进行基因导入时,通常把原生质体或培养的细胞固定在琼脂上,或用聚赖氨酸处理使原生质体附着在玻璃平板上,再进行操作。
该方法的优点是转化效率高,无特殊的选择系统。
3 脂质体介导转化脂质体为人工拟造的类脂与磷脂构成的小体,可将核酸包裹并跨膜转运,免于核酸酶的作用,而保持核酸的完整性。
该法在包装DNA时需短时间超声处理,会使相当多的DNA断裂,所用的材料必须使用具有全能性的原生质作为受体细胞【5】。
4 病毒载体转化在2 0世纪8 0年代初期开始研究将病毒作为植物基因转移载体的可能性。
双链DN A病毒、单元边DNA病毒和RNA病毒在侵染植物后都可以把基因转移到完整的植物体或组织中,并得到表达。
这种方法的基因转化效率比较高,但是它的安全性受到质疑,目前主要用于动物的基因转移【6】。
2.4 分子标记辅助选择育种选择优良的目标性状是植物育种中最重要的环节。
要提高选择的效率,最理想的方法就是用分子标记法直接对基因型进行选择,此种方法的应用不仅提高了性状选择的效率,而且提高了准确性,减少了育种过程的盲目性、不确定性、周期性。
如果目标基因与某个分子标记紧密连锁,那么通过对分子标记基因型的检测,就能获知目标基因的基因型[7]。
孟金陵等[8]认为,通过分子标记辅助选择技术,借助于饱和的分子标记连锁图,对各选择单株进行整个基因组的组成分析,进而可以选出带有多个目标性状而且遗传背景良好的理想个体。
到目前为止,利用分子标记辅助选择育种在水稻以及玉米的改良方面应用的比较多,主要是涉及到质量性状的辅助选择和数量性状辅助选择育种。
Tankeley[9]利用分子标记在一小果西红柿中标记了两个果重基因,并将其转移到一大果品种,果重提高了31 %。
4 RNAi技术现今,RNAi技术已被广泛应用于植物品质的改良,如改善植物营养价值方面的研究,使得满足人们对植物的品质需求成为可能。
应用RNAi技术下调两个主要脂肪酸脱氢酶基因(硬脂酰载体蛋白脱氢酶和油酰卵磷脂脱氢酶) 的表达,从而将棉籽油中的高油酸和高硬脂含量水平降低[10]。
利用RT-PCT技术克隆了油菜PEP基因片段并构建了对应于PEPase基因的RNAi载体,以利用RNAi技术抑制PEPASE基因的表达,使代谢流偏向油脂合成,从而提高油菜籽粒中的油脂含量[11]。
咖啡是世界上主要的饮料之一,但咖啡植物里咖啡因含量多,饮用后易引起心慌、失眠、过度兴奋等症状,对于高血脂患者来说容易使血压升高并诱发心脏病。
虽然也可以用一些物理和化学方法来降低咖啡中咖啡因的含量,但这不仅增加成本而且咖啡的部分风味也丧失了[12]。
利用RNAi技术对控制咖啡因合成的基因进行抑制,使材料中的咖啡因含量降低了50%—70%。
采用果实特异启动子结合RNAi技术抑制番茄内源光形态,建成调节基因DET的表达,结果显示再生植株中DET1的表达下降,类胡萝卜和类黄酮含量明显升高,而果实的其他品质参数没有发生大的改变[13]。
这些均表明利用器官特异基因的沉默可以改善植物营养价值.另有研究者发现利用RNA i来沉默番茄的多聚半乳糖醛酸酶(该酶在果实成熟时能消化细胞壁)基因[14],结果番茄可以推迟采摘期,其香味变得更浓。
RNAi技术可针对植物的一些表型进行改良,改善植物经济品质价值。
日本生物研究所使用RNAi 技术成功地诱导花色和类黄酮生物合成的关键酶查尔酮合成酶(CHS)基因沉默,成功地将花由原来的蓝色变为白色和粉色,创造了新的商品花卉[15]。
澳大利亚和日本的研究者通过去除玫瑰中Enzyme dinydioflavonal reductase (DRF)基因,培育出了世界上唯一的蓝玫瑰[16]。
这些都显示了RNAi技术在调节花卉的花色等观赏器官方面所具有的独特的经济价值。
RNAi除具有高效性、特异性等优点外,还有一大优点,即它能够调节基因表达程度[17],而且可以获得抑制目标基因的特定程度.我们可以通过使用大量同源于目标基因的相近或远缘种“设计”基因表达的抑制程度.如水稻突变系LGC-1(LOW GLUTELIN Content-1),研究中由RNAi引起的同源依赖型抑制现象,能降低麦谷蛋白表达水平,给不能消化麦谷蛋白的肾病患者带来了福音[18]。
这也是第一个商品化的RNAi品种.2 品质改良的策略种子与其他贮藏器官(如块茎、块根、鳞茎等)中蛋白质的含量及其氨基酸组成、淀粉和其他多糖类化合物以及脂类物质的组成,直接关系到食物的营养价值或在工业上的用途。
另外针对植物的一些表型进行改良,可增添人们的生活情趣,也增加了更多经济价值,从另一层次来说,也丰富了植物的品种,尤其是对花卉品质的改良。
所以在植物品质的改良内容包括:植物食用品质方面的改良和植物经济品质的改良这两方面。
2 .1 使水果蔬菜能延熟保鲜乙烯是植物果实成熟时重要的内源激素,它控制着果实的成熟及程度。
为了延长某些水果和蔬菜瓜果的保鲜期,通过转入控制乙烯合成的关键酶的基因,从而达到控制果实中乙烯的合成量,不仅能按需要减缓成熟过程,甚至可以使果实在自然条件下不能成熟,极大地方便了贮藏和运输。
这方面最典型的应用例子就是转基因耐贮存的番茄。
为了提高其风味和货架期以及避免在运输过程中碰伤,普通番茄都是在绿而硬的状态下采摘的,通过喷洒乙烯,番茄可转成红色,但这样的番茄缺少光泽,并有来成熟的味道。
为了改变这种情况,Calgene公司开发了Flavor Savr TM番茄。
他们利用反义基因技术,通过抑制细胞壁降解酶—聚半乳糖醛酸酶(PG )的合成,使Flavor Savr TM番茄的成熟期显著地推迟,从而增强了番茄的风味,并延长了货架期[20]。
并将具有生长发育和胁迫反应的植物激素乙烯的基因,导入到目前优良番茄品种的基因组中,从而转基因和培育出耐贮运、抗逆性强的转基因番茄植株[19]。
在马铃薯的加工中的应用。
马铃薯去皮后极易在多酚氧化酶(PPO) 的作用下发生褐变。
因此,在加工中需将去皮的马铃薯浸泡在含抗氧化剂的溶液中并随后采用漂烫工艺使PPO失活。
应用反义基因技术可培养出抗褐变的马铃薯品种。
澳大利亚的Robinson用PPO的cDNA库中一段名为“PCIT32”的DNA片断,通过农杆菌介导,反向插入澳大利亚的马铃薯主栽品种Norchip中,成功地培养出抗褐变的马铃薯品种。
该品种的马铃薯切开或碰撞后仍然保持白色而不变成褐色[20]。
另外,马铃薯易遭受碰伤、机械擦伤和引起内伤,受伤组织对微生物的抗性大为降低,易被霉菌感染,形成黑色、褐色等色素。
在几年前由于对产生蔗糖合酶( sucrose synthase,该酶有助于改变植物的结构)的基因结构的了解,研究者们找到了另一条改良马铃薯加工性能的途径。
根据最新出版的国际应用专利报道,Monsanto公司的研究者们发现增加了蔗糖合酶的马铃薯有较好的低温耐受性和不易碰伤性,这种可冷藏的、不易碰伤的马铃薯将给油炸马铃薯加工带来极大的好处[21]。
2 .2 改善食物中的碳水化合物组成基因工程技术已被成功地应用于食物中多种碳水化合物组分的修饰改造。
负责淀粉合成的酶有三种:腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶( ADPGPP )、淀粉合成酶和分支酶。
淀粉改良的一个分子技术是由大肠杆菌的突变体克隆的不受反馈抑制的ADPGPP基因,用马钤薯块茎贮藏蛋白基因的启动子启动,转入马钤薯后可使块茎的淀粉含量明显增加[22]。
Monsanto公司应用此技术开发了淀粉含量平均提高了20%~30%的转基因马铃薯,其固形物含量提高,水分含量减少,可使油炸后的产品具有更强的马铃薯风味,更好的质构,较低的吸油量和较少的油味[20]。
此外,基因工程技术还被成功地应用于改变食物中直链淀粉和支链淀粉的含量,利用基因工程技术开发出来的无直链淀粉的马铃薯已在欧洲等地广泛种植。
果聚糖是一类有益于人类健康的可溶性碳水化合物,是由果糖形成的聚合物链,普通食物中果聚糖的含量一般较低,只在菊芋等少数几种植物中的含量很高。