转基因技术在园艺植物育种上的应用

可应用反义基因技术，抑制果实的多聚半乳 糖醛酸酶（PG）活性、果胶的降解和乙烯的合成， 进而延缓果实的后熟进程，达到改良果实耐储运 性状的目的。
二、延缓果实后熟进程的主要基因
• 多聚半乳糖醛酸酶（PG）基因 • 乙烯生物合成前体1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶（ACC）
基因（ACS） • ACC氧化酶基因（ACO） • ACC脱氨酶基因
4. 除果实外，反义调控还可用于花卉的保鲜。
通过导入反义ACC合成酶基因及反义ACC氧化酶基因 可阻止乙烯合成，延长花期和鲜切花寿命。Aanhane等 （1995）应用此技术培育成的转基因香石竹比正常香石 竹的观赏寿命延长了2倍。
目前，该基因已在香石竹、矮牵牛等植物中转化成功， 并且在月季、百合、天竺葵、龙胆等花卉园艺植物上成功 建立了与耐储性有关的转化体系。
6. 通过共抑制及RNAi转基因沉默创造植物雄性不育
共抑制是指外源基因的导入引起相应内源序列及其自身 表达的基因沉默现象。首先发现于矮牵牛中的CHS基因因 同源序列的共抑制而导致花色的改变。目前，共抑制导致 雄性不育和干扰花的发育过程已有不少研究。
二、基因工程雄性不育系的恢复与保持
以营养器官作为产品的作物如白菜、甘蓝，可 与正常植株（保持系）杂交获得杂交种子，直接 用于生产，而以种子或果实为产品的作物，如辣 椒，番茄等，则还需要一个恢复系。
转基因技术 在园艺植物育种上的应用
园艺1102 王晓丽
第五节 培育耐储运品种
应用基因工程的方法来控制果实成 熟软化，改善果实品质，获得耐储藏 的品种，已成为果蔬采后处理中最活 跃的研究领域。
一、技术原理
利用反义RNA技术阻断或抑制翻译过程，或 正反义RNA杂交降解，影响果实延熟相关基因的 表达及其功能调控，是高效率改良果实耐储运性 状的基因工程途径。
基因工程不育还能有效控制转基因植物外源基因通过 花粉或种子逃逸到自然环境中的可能，有利于转基因植物 安全的田间释放与商业化生产。
一、创造雄性核不育系的途径
1.通过前死亡可直接导致花粉发育不完全，甚至 不发育，而使植株获得雄性不育性状。将花粉（花药）特 异表达的基因及启动子与核酸酶barnase基因嵌合，以破 坏绒毡层的发育来创造雄性不育，是目前应用最多、技术 最成熟的方法。
其中PG基因最先成功用于番茄的反义调控。
三、方法及举例
1. 美国科学家将PG酶反义基因导入番茄，使番茄果实的 PG活性和果胶的降解显著下降，仅为正常的5%-55%， 果实变软的速度明显减慢，从而延长了果实的储藏期，这 个番茄品种被定名为“Flaver Saver”,于1994年作为世 界上第一例商品化的转基因作物获准上市。
随后，鞠戎等（1994）、叶志彪等（1996）均获得 了PG反义cDNA克隆转化的番茄植株，果实PG活性特异 性降低，其他特征无明显变化。
果胶甲酯酶的生理意义：
可能在于为PG作用准备底物，对果胶物质的 降解起辅助作用。
应用反义RNA技术，获得的转基因番茄，果 实内有高水平的反义果胶甲酯酶（PME）mRNA， 抑制了果实中PME的活性，而成熟过程不受干扰。
方法：
1.利用引起雄性不育基因的抑制基因来恢复育性。
根据ＲＮＡ酶／ＲＮＡ酶抑制因子防御系统的工作原 理，ＴＡ２９－芽孢杆菌ＲＮＡ酶的转基因植株便是转Ｔ Ａ２９－芽孢杆菌ＲＮＡ酶基因工程不育系的恢复系。由 于ＴＡ２９启动子在单子叶和双子叶植物中均能正确表达， 所以芽孢杆菌ＲＮＡ酶／芽孢杆菌ＲＮＡ酶抑制剂系统可 广泛地应用于农作物的杂交种子生产中。对于该雄性不育 系的保持问题，可以未转化的的对照正常植株为其保持系， 进行授粉保持。
通过反义RNA技术阻断与花粉发育有关基因的表达， 同样可以获得雄性不育植株。
4.改变激素含量与比例获得雄性不育植株
植物激素通过相互促进或相互颉抗对植物的生长发育 起调控作用，所以雄性不育的发生不仅取决于某种激素的 含量的增加或减少，更重要的是取决于激素间的平衡。
雄性不育植株中多种激素发生了变化，通过转基因的 方法增加或降低与雄性败育过程有关激素水平，可以克服 传统研究中因素多、因果关系不确定等困难。
2. 用ACC合成酶和ACC氧化酶基因的反义调控抑制乙烯的 生物合成，改善番茄的耐储性。
Oeller等（1991）将ACC合成酶反义基因导入番茄，其 乙烯生成仅为对照的0.5%，番茄红素合成受阻不能正常 着色，软化推迟，果实不能自然成熟。但经外源乙烯处理 刺激后，果实进入正常的成熟发育过程，而质地、色泽、 芳香等与对照番茄相同。
5.导入细胞质雄性不育的有关基因导致植物雄性不育
细胞质雄性不育（CMS）与线粒体基因组表达的变化 有关。人们已在矮牵牛等线粒体DNA中找到了与CMS有 关的基因，通过基因工程的方法扰乱线粒体与细胞核之间 的信息交流，便可导致雄性不育。
此外通过在转基因植株中表达未经编辑的atp9基因， 干扰该基因的编辑可获得雄性不育植株。
2.通过化学调控恢复育性。
在花药专一性启动子和雄性不育基因之间插入一段操 纵子序列，这一结构和化学诱导型启动子驱动特异识别该 操纵子的阻遏蛋白基因串接在一起，转化植物后，在没有 外源化学物质时，雄性不育基因正常表达，该植株为雄性 不育株。当施加外源化学物质时，阻遏蛋白得以表达，特 异性结合在操纵子序列上，阻断雄性不育基因的表达，恢 复该植株的雄性可育性。
叶志彪等（1999）利用转基因系与常规品种杂交选育 出了耐储藏的华番一号新品种，已通过审定，产生了一定 的经济和社会效益。
0403062984.jpg
3. ACC脱氨酶可将ACC降解为丁酮酸和氨，从而降低植物体 内乙烯的合成。
Klee等（1911）从假单胞杆菌中克隆到了ACC脱氨酶 基因，并转化得到了转基因番茄，成熟过程中乙烯量被抑 制了90%∽97%。室温下储藏果实软化过程明显减慢，4 个月后仍保持不软，出成熟特性外，其他的表型和对照一 样。
Step2.
轻轻地捏。
一般情况下，当你用手轻轻捏西红柿时，如果是转基因的 西红柿，捏起来会有点硬，若不是会有点软。这个需要一 定的手感，一般人可能拿捏不准。不过记住了，拿捏的西 红柿都要是成熟的。
Step3.
尝味道。这个一般吃西红柿比较多的人会有这种体会。 对于成熟的西红柿，我们在吃的时候，如果不是转基因西 红柿，或多或少都会有一点点酸味。
如何辨别转基因西红柿和非转基因西红柿
当我们去超市选购转基因食品时，面对商家的广告语， 作为消费者，真的能辨别吗？
特别是购买西红柿时，你真的知道哪个是转基因的， 那个不是的，下面支你几招。
方法and步骤：
Step1. 看形状。一般的西红柿形状有椭圆的，和圆形的。仅仅只 是从外形上不一定准确，但是外形还是可以作为我们辨别 的方法，正常情况下，椭圆形的西红柿是转基因西红柿的 概率高，而圆形的西红柿就不一定了，可能是，可能不是。
此法也适用于通过反义基因抑制正常基因表达获得的 雄性不与类型。根据目的基因作用的位置，外源施用不同 化学药剂。
3.利用定位重组系统来恢复不育植株的育性。
定位重组系统一般包括一个重组酶和一段能被 重组酶识别的特异核苷酸序列，常用的的定位重 组系统有Cre/lox、FLP/FR等。当重组酶识别6个 同向的识别位点时，则对识别位点之间的DNA片 段进行删除。用这个系统可以使一个被阻断的基 因重新恢复活动。
2.利用胼胝质酶提前降解胼胝质壁使雄性不育
绒毡层中胼胝质酶合成与分泌特异性对于花粉的正常 发育具有决定性作用，利用β-1,3葡聚糖苷酶（胼胝质酶） 基因转化植物使胼胝质壁提前降解也可得到雄性不育植株。
用此方法已成功地获得莴苣雄性不育植株。
3.利用反义基因获得植物雄性不育
类黄酮是是花粉发育的重要物质，苯基苯乙烯酮合成 酶（CHS）是其生物合成的关键酶。
若是转基因的西红柿， 吃起来的时候，酸味很难感受出来，反而有一点点甜味。
Step4.
贮存。依照转基因西红柿出现的条件，理论上是要比正常 的西红柿要耐储存。不过现代生活中，冰箱已经很普及了， 这一点就显得不是很重要了。
第六节 创造雄性不育材料
利用基因工程培育雄性不育植株可以免除一些园林植 物花粉、种子、果实及其附属物等（如悬铃木花粉、种毛、 樟树种子、枫香果球等）对环境造成的污染，具有显著的 生态效益；