抗病毒病转基因烟草的培育方法及展望
转基因烟草方法

2.材料与方法2.1实验材料植物材料:K326烟草种子药品:MS大量元素,MS微量元素,MS铁盐,吲哚乙酸(IAA),6-苄氨基腺嘌呤(6-BA),烟肌醇(B1B6),蔗糖,琼脂,头孢霉素(Cef),羧苄青霉素(Carb),卡那霉素(Kn)、庆大霉素、利福平等;MS培养基(1L):大量元素(20x)50ml、微量元素(100x)10ml、Fe2+(100x)10ml、蔗糖30g、琼脂8g,PH值约为6.0预培养基(1L):大量元素(20x)50ml、微量元素(100x)10ml、Fe2+(100x)10ml、6-BA(1000x)2ml、B1B6(200x)5ml、甘氨酸(1000x)1ml、琼脂8g,PH值约为6.0。
高温灭菌后加IAA(0.2mg/L)1ml分化培养基(1L):预培养基的基础上加入头孢霉素2ml,羧苄青霉素1ml,卡那霉素1ml.生根培养基(1L):1/2MS、IAA 2mg/L、蔗糖30g/L、琼脂5.8g/L,pH=5.8 LB液体培养基(1L):胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、NaCI 10gMS0培养基:为不加琼脂的只含大量元素MS培养基2.3实验方法2.3.1浸染菌液制备将含有目的基因的农杆菌在固体LB培养基上划板,28℃下暗培养两天。
挑取单菌落,接种于5ml含50mg.L-1卡那霉素、50mg.L-1链霉素及50mg.L-1利福平的液体LB培养基中,28℃下振荡培养过夜。
活化过夜的农杆菌,按1:50的比例,稀释到含50mg.L-1卡那霉素的新鲜液体LB培养基中,继续培养至OD600值约为0.5。
取培养物1ml,置于无菌离心管中,12000rpm离心1分钟,弃上清。
加入100ml的MS0培养基,混匀。
2.3.2烟草转化按叶圆盘法转化烟草。
将剪切好的烟草叶盘放置在预培养基上培养1-2天后,置于悬菌液中(MSO悬浮,可以稀释50—100倍)浸泡3-5分钟。
然后取出,用无菌滤纸吸去其表面的液体。
抗病毒病转基因烟草的培育方法及展望

状、 外源基 因的合成和导人途径、 载体 的构建 、 基因的 整合和表达、 转化细胞的培养和植株再生以及优 良株 系的选育等, 已经形成一套较为成熟 的技术流程, 获得 大批 抗病 、 虫 转 基 因 烟 草 品 种 ( ) 为 烟 草抗 病 育 抗 系 , 种提 供 了新 的方 法 和途 径 J 。本 文 综 述 抗 病 毒 病 转 基 因烟草 的研究 现状 。
[] 7 耿华珠. 中国苜蓿 [ . M] 北京 : 中国农业大学 出版社 ,9 5 19 .
博 士学位论文 , 京 : 北 中国农业大学 ,9 7 19 . [] 2 王成杰. 高水 分打捆贮 藏对 苜蓿干 草营养 价值 和组成 的影
响 [ ] 草业科学 ,0 5 2 ( ) l 7 J. 20 ,2 4 :4—1 .
[ ] uk ae D R H ii sA J Ls sadqat cag 8 Bcm s r , e rh . os n uly h  ̄ t nc e i n
d r g h r e t a d so a e o r s r a ie t ae l l a u n a v s n tr g f p e e v t r td af f h y i v e aa
国农业 出版社 ,9 1 19 .
[] 4 张秀芬. 压扁 苜蓿 茎秆 加快 干燥 速度的研 究 [ ] 中国草地 , J.
18 1 ( ) 2 2 . 9 7,8 1 :3— 9
[ ] A i a F e cec dT cnl y 18 , 7—1. J . nm edS i ea eho g ,9 6 1 l n n o 6: 5
a d n t e t ls e u o r if l o ed d yn l l a n u r n o s s d e t a nal n f l r ig af f h y i i aa
烟草转基因研究的动态和展望 黑龙江农垦师专学报

黑龙江农垦师专学报 2000年第2期烟草转基因研究的动态和展望丁 国 华(黑龙江农垦师专生物系理学硕士・副教授,阿城 150301)[摘 要] 本文综述了烟草的转基因研究的方法、应用及近几年烟草转基因研究的动态,并对存在的问题进行了分析。
[关键词] 烟草 转基因植物 一、烟草转基因研究的意义 烟草是典型的基因工程模式植物。
自1973年基因工程诞生以来,利用烟草进行转基因的研究很多。
其原因主要是烟草易于进行组织培养、容易得到再生的转化烟株。
此外,烟草的病虫害十分典型,其病毒研究充分,因此进行烟草抗病毒转基因的研究也特别多。
研究者还常将侵染其他植物的病毒株系通过转基因的方法在烟草植株上进行抗性的研究,筛选出抗病毒的植株,由此探讨基因的整合、转录、翻译和抗病的状况,从而为最终转化其他植物奠定基础。
烟草是遍布世界的重要经济作物。
烟草业是世界各国的第一税利行业,种植面积很大。
因此如何改进烟叶的品质、提高烟叶的产量、特别是提高烟株对病虫害的抗性,是烟草研究专家的重要课题。
同时由于烟草是基因工程模式植物,是植物界的“果蝇”,许多非烟草研究专家也在用它进行转基因的研究,这就使得烟草的转基因研究特别丰富,研究成果很多,这是烟草得天独厚之处。
但研究的成果真正转化到生产上的数量却相当少,这正是烟草研究者们要努力解决的问题。
目前已经有抗虫、抗马铃薯Y病毒、抗烟草花叶病毒、雄性不育、抗盐、抗除草剂、以及表达非烟草蛋白质等转基因烟草问世。
我们相信,经过基因工程研究者们的努力,具有更优良性状的转基因烟草会不断地涌现。
二、烟草转基因研究的方法 (一)外源基因的导入技术1. 农杆菌介导法 将构建的或分离的目的基因连接到大肠杆菌的质粒上形成转化DN A,再重组到农杆菌质粒上,依靠农杆菌的侵染性使目的基因进入受体细胞并整合到基因组上。
侵染的方法有叶盘法、共培养法、创伤感染法等。
2.化学法 用化学药剂处理原生质体,以促进其对外源DN A分子的摄取。
烟草病虫害防治新技术研究

烟草病虫害防治新技术研究烟草作为一种重要的经济作物,其种植面积广泛分布于全球各地。
然而,烟草病虫害给烟草生产带来了巨大的经济损失。
为了有效防治烟草病虫害,科学家们持续不断地研究和探索新技术。
本文将重点介绍烟草病虫害防治新技术的研究进展。
一、基因工程技术在烟草病虫害防治中的应用基因工程技术为烟草病虫害防治提供了新的方向和可能性。
通过转基因技术,科学家们在烟草中导入了抗虫和抗病基因,从而使得烟草具备了一定的抗性。
例如,Bt基因能够使得烟草产生具有杀虫作用的毒素,在一定程度上抑制害虫的繁殖。
此外,一些研究还发现了烟草中抗病基因的表达,有效抑制了病原菌的感染。
二、生物防治技术的创新与应用生物防治技术是一种利用天然生物及其代谢产物防治病虫害的方法。
近年来,科学家们不断创新和发展生物防治技术,提高其效果和可行性。
例如,利用昆虫捕食者和寄生昆虫来控制烟草害虫的数量,有效地保护了烟草作物。
同时,一些生物制剂也被研发出来,用于防治烟草病害。
这些生物制剂具有安全性高、环境友好等特点,可以有效地减少化学农药的使用。
三、遗传育种和病害监测技术的应用遗传育种是一种传统而又常用的烟草病虫害防治方法。
通过育种工作,科学家们从烟草中筛选出具有高抗病虫害能力的品种,从而提高烟草的产量和质量。
同时,结合现代遗传学技术,如分子标记辅助选育等,更加快速高效地培育出优良品种。
此外,随着病害监测技术的发展,科学家们能够及时监测烟草病虫害的发生情况,从而采取相应的预防和控制措施。
四、互联网与大数据在烟草病虫害防治中的应用互联网和大数据技术的广泛应用也为烟草病虫害防治带来了新的机遇。
通过搭建信息平台,科学家们可以及时地获取和分享烟草病虫害的相关信息,从而提高防治的准确性和实时性。
同时,利用大数据分析技术,科学家们能够更好地了解病虫害的传播规律和发展趋势,为病虫害的防治提供科学依据。
总结起来,烟草病虫害防治新技术的研究为烟草产业的可持续发展提供了有力的支撑。
抗TMV、CMV转基因烟草的初步选育

抗TMV、CMV转基因烟草的初步选育杨晓朱;林爵平;李华平【摘要】将烟草花叶病毒复制酶54 KD蛋白基因构建到质粒pSSZ32.54K,导入根癌农杆菌EHA105株系,用农杆菌介导的叶盘法转化含CMV CP基因的纯合系烟草,获得了含CMV CP基因和TMV RepE基因的转基因烟草,以及只含TMV RepE基因的转基因烟草.以繁殖于新鲜普通烟叶片上的TMV为毒源,机械摩擦接种含双基因的烟草和只含CMV CP基因的烟草.接种15 d后,观察植株发病情况,发现转双基因的烟草无花叶症状出现,而对照植株(只含CMV CP基因)出现花叶症状.通过酶联免疫吸附试验(ELISA)检测病毒含量,发现转基因植株体内无病毒积累,而对照植株体内有病毒积累.因此,含RepE基因的烟草对TMV有一定抗性.【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2011(038)012【总页数】3页(P128-130)【关键词】烟草花叶病毒;复制酶基因;抗病毒;转基因烟草;农杆菌转化【作者】杨晓朱;林爵平;李华平【作者单位】广东省林业职业技术学校,广东广州510520;广东省林业职业技术学校,广东广州510520;华南农业大学资源环境学院,广东广州510642【正文语种】中文【中图分类】S572;Q789烟草花叶病包括普通花叶病和疱斑花叶病两种,在国内外各产烟区均普遍发生,花叶病造成的产量损失可达50~70%,旺长期感染的损失可达30~50%;现蕾以后的感染对产量影响不明显。
此外,病叶在烤晒后颜色不均,烟味较差,品质大为降低,造成巨大的经济损失。
李华平等[1]克隆了CMV CP基因,并构建了CP基因植物表达载体。
陈元生等[2]通过农杆菌共培养法将CP基因导入烟草K326,获得了含CP基因的抗CMV的工程植株。
许欣然[3]进一步进行了抗病性的筛选、种质遗传性状纯合系等的选育工作,现已获得遗传稳定、抗病性强的R3代转基因纯合系。
但是烟区造成严重损失的烟草花叶病是由CMV和TMV两种病毒引起的,因此,上述单抗CMV的转基因烟草只能在以CMV占优势的烟区应用,在其他烟区还需研制能同时抗TMV和CMV的双抗转基因烟株。
烟草抗病毒基因工程研究

烟草抗病毒基因工程研究烟草作为一种重要的经济作物,在全球范围内广泛种植。
然而,烟草病毒病是烟草生产中面临的重要问题,给烟农带来巨大经济损失。
传统抗病毒方法如化学防治和物理防治等存在诸多弊端,而烟草抗病毒基因工程作为一种新型的防控技术,具有高效、安全、环保等优势,近年来备受。
本文将介绍烟草抗病毒基因工程的基本概念、研究现状、研究方法及实验结果与分析,并展望未来发展趋势。
烟草抗病毒基因工程是通过基因克隆、表达和分析等技术,将外源抗病毒基因导入烟草,使其在体内表达出抗烟草病毒的蛋白质,从而提高烟草对病毒的抗性。
该技术可有效解决传统抗病毒方法存在的问题,为烟草生产带来新的防控策略。
自20世纪90年代以来,随着分子生物学技术的迅速发展,烟草抗病毒基因工程研究取得了一系列重要成果。
例如,植物抗病毒基因的克隆与功能分析、抗病毒基因的转化与表达、抗病毒基因工程品种的选育与应用等。
然而,在实际应用过程中,仍存在转化效率低、基因沉默现象严重等问题。
烟草抗病毒基因工程研究的主要方法包括基因克隆、表达、分析等。
基因克隆技术通过对植物抗病毒基因的筛选、克隆和鉴定,为抗病毒基因的表达提供基础。
在基因表达方面,采用农杆菌介导、基因枪轰击、微注射等转化方法,将抗病毒基因导入烟草细胞中,实现基因的高效表达。
同时,利用分子生物学技术如RT-PCR、Southern blot等,对转基因烟草进行分子水平上的检测与鉴定。
通过基因克隆、表达和分析等技术,研究人员已成功获得多个具有抗病毒活性的转基因烟草品种。
这些品种在田间试验中表现出良好的抗病毒效果,有效降低了病毒对烟草的侵染和危害。
研究人员还发现,导入的抗病毒基因在烟草中能够稳定遗传,为抗病毒烟草品种的大规模繁殖和推广奠定了基础。
然而,在实际应用过程中,仍存在转化效率低、基因沉默现象严重等问题。
为了解决这些问题,研究人员尝试通过优化转化条件、筛选高效转化方法、选用适当的启动子等方式,提高抗病毒基因的表达水平和转化效率。
烟草培养方法以及转基因方法

烟草转基因准备工具:EP管灭菌无菌水Ms培养基75%的酒精(蓝口小瓶)升汞(要回收)1ml枪枪头EP管架计时器一、转基因(1) 无菌条件下,将烟草种子放入EP管中用无菌水冲洗2-3次;(2) 于75%的酒精中浸泡30-60sec;(3) 再用0.1%的升汞处理5min,最后用无菌水冲洗5次;(4) 播种于MS培养基上,培养在杭州师范大学生命与环境科学院植物学重点实验室组织培养室中,暗培养4天。
25℃光照培养20-30天。
MS培养基pH5.8(5) 待烟草苗长至3-5cm时(20-30天),取顶芽放于MS+BA0.2mg/L(壮芽,使其快速成长)培养基上,继代培养。
(6) 继代培养14天后(有小叶片即可),取叶片,大小1cmX1cm,切去叶柄,叶片表面及叶边缘划伤,放入MS+ BA1.0mg/L pH6.0-6.5的预培养培养基上,正面朝下紧贴培养基放置,于黑暗条件下预培养2-3天。
(7) 然后取出预培养的叶片或茎段,放入侵染液中进行侵染。
侵染前一天晚上,摇菌农杆菌2瓶。
将2ml离心管装满菌液,4000rpm离心5min,用悬菌液清洗两次。
以1:10比例(10ml悬菌液放1管1.5ml菌体)放入悬菌液,加入As25mg/L(40ml 中加40ulAs)不断摇晃侵染液,使其与叶片及茎段切口处充分接触,10min后,取出,放于灭过菌的干燥滤纸上吸干菌液;(8) 将叶片及茎段放回到预培养基上,28℃黑暗条件下共培养2-3天,至叶片切口周围有微菌斑形成;(9) 洗菌,取出共培养的烟草叶片及茎段,用添加500mg/LCef的无菌水冲洗5次,第一次放置于摇床摇30min,后面每次5min,以洗去外植体表面的农杆菌;(10) 取出后,用滤纸吸干,转移到烟草诱芽培养基上,诱芽培养基为MS+ BA1.0mg/L + Hyg25mg/L + Cef 500mg/L pH5.8;过2周观察,如果发现不长菌,则降低Cef浓度。
将病毒基因转入烟叶南非尝试“种植”癌症疫苗

将病毒基因转入烟叶南非尝试“种植”
癌症疫苗
南非开普敦大学正尝试以烟草作为转基因载体生产预防宫颈癌的疫苗,他们的工作已经取得了初步成功。
人乳头状瘤病毒(HPV)感染与宫颈癌的发生密切相关。
研究中,南非的科学家们首先分离出HPV病毒外壳蛋白的编码基因,用转基因的方法将其移植到烟草上,通过种植烟草进而大量生产病毒的外壳蛋白,用以生产疫苗。
由于这部分基因不含有病毒致病部分,因而不能自我复制,也无法感染人类正常细胞,造成疾病,但它编码的外壳蛋白可以刺激人体的免疫系统产生抗体,从而达到免疫的目的。
在载体的选择上,南非科学家没有使用动物和微生物作为载体,而是选择了烟草这种植物。
据开普敦大学的科学家介绍,烟草是科学家在转基因研究中常用的一种植物,基因修饰不会影响烟草的正常生长,而且科学家对烟草的各种生物学特征也了解得比较清楚。
使用烟草植物作为转基因载体费用十分低廉,每英亩的烟叶产量可以达到20吨,通过正常种植或使用温室就可以获得大量的复制体。
此外,相关的提纯工艺也比较简单,很容易获得大量“失活”病毒。
在南非,宫颈癌是所有癌症中发病率最高的,因此预防宫颈癌具有良好的商业前景。
目前开普敦大学的科学家已经成功将“失活”病毒转移到烟草植物上,首批转基因烟草已经开始生长,但要想真正获得疫苗,还需要进行药理和毒理试验,科学家们估计还需要10年的时间才能在人类中使用。
1。
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抗病毒病转基因烟草的培育方法及展望李秋潼;蔡利【摘要】应用转基因技术将介导病毒抗性的基因导入烟草,获得抗病毒病的转基因烟草,能够有效抵御困扰烟草生产的病毒病害.本文综述了抗病毒病转基因烟草的几种培育方法,具体是利用植物自身的抗病毒基因、病毒外壳蛋白基因、移动蛋白基因、复制酶基因和一些RNA分子等转入烟草,在蛋白质或RNA水平上介导病毒抗性获得抗病毒转基因烟草,并对抗病毒病转基因烟草的研究方向做了阐述.【期刊名称】《种子》【年(卷),期】2010(029)001【总页数】4页(P57-60)【关键词】烟草;抗病毒病;转基因技术【作者】李秋潼;蔡利【作者单位】重庆烟草工业有限责任公司技术部,重庆,400060;重庆烟草工业有限责任公司技术部,重庆,400060【正文语种】中文【中图分类】S572烟草是最重要的经济作物之一,烟草的生产是关乎农业生产的一个大问题。
病毒病作为影响烟草产量、品质的主要因素之一,已成为烟草研究重点。
由于病毒的侵染,造成烟草减产,品质变差,各种生理生化指标达不到合格标准,特别是烟草花叶病毒(TMV)和黄瓜花叶病毒(CMV)发病频率高、危害严重[1]。
传统的抗病育种方法,由于抗源少、育种周期长、对主要病害缺乏多抗性,不能适应生产的需要[2],造成烟草病害越来越严重,成为烟草生产发展的主要障碍。
20世纪80年代,随着生物技术的兴起和发展,特别是基因工程技术在植物抗病性上的广泛应用,对烟草遗传性状、外源基因的合成和导入途径、载体的构建、基因的整合和表达、转化细胞的培养和植株再生以及优良株系的选育等,已经形成一套较为成熟的技术流程,获得大批抗病、抗虫转基因烟草品种(系),为烟草抗病育种提供了新的方法和途径[3]。
本文综述抗病毒病转基因烟草的研究现状。
许多植株对病毒具有天然的抗性,将这些基因克隆并转化到其他植株中,可使转化的植株获得抗病毒病能力。
万多荣等利用农杆菌介导将美洲商陆病毒蛋白基因导入烟草,对其抗病毒机理做了初步的研究[4]。
Hiatt分离出一种催化抗体(IgGL)的重链(H)和轻链(L)基因,并用农杆菌法将它们分别导入烟草,得到的转基因植株体内能生产从小分子抗体到全抗体[5]。
但由于自身编码的抗病毒基因含量少,影响了对该方面的研究和应用。
外壳蛋白基因介导抗性的策略主要是将病毒的CP基因进行体外克隆、重组及构建表达盒,然后将重组的CP基因转化到植物细胞内,使CP基因在植物体内表达,从而使转基因植物获得抗病毒或相关病毒侵染的能力。
自1986年Powel等将烟草花叶病毒(TMV)外壳蛋白基因转移到烟草后,至今已有30多种植物病毒的CP基因转移到烟草等20多种双子叶植物中,取得了明显的经济效益[6]。
外壳蛋白转基因植株抗病毒的机制有两种观点:其一是认为将病毒外壳蛋白基因转移到植物细胞后,转化株内CP基因表达的蛋白能将入侵病毒裸露的核酸包裹,从而阻止入侵病毒核酸的翻译和复制;其二是认为CP基因的表达可抑制入侵病毒的脱壳,从而抑制病毒的繁殖。
外壳蛋白基因介导的抗病性具有以下特点:(1)抗病性与接种的病毒浓度有关,高浓度的接种克服CP介导的抗病性;(2)抗病强度与CP基因的表达量呈正相关;(3)抗病性对裸露病毒RNA的攻击不起作用,只对有蛋白包裹的病毒起作用;(4)抗病谱广泛,不但能抗CP基因供体病毒,而且还能抵抗亲缘关系较近的其他病毒株系;(5)在转基因植株内表达的某一病毒的衣壳蛋白可能与自然界其他病毒发生异源重组而导致危险性病毒的非正常传播和流行;(6)在一般情况下,这种抗病性主要发生在病毒侵染早期,因此对于反复感染的田间作物、多年生或无性繁殖作物,CP蛋白质介导的抗病性不能有效地控制病毒传染。
RNA介导病毒抗性(RNA-mediated virus resistance,RMVR)是近年来发现并引起广泛关注和研究的一种植物抗病基因工程策略。
许多研究发现,在利用转基因技术将特定的植物病毒CP基因导入受体后,转移进来的基因没有(或者少量)转录为对应的蛋白[7],因此人们认为它们是在RNA水平上介导的抗病性。
一般认为RNA介导的抗病性是所导入的基因产生转录后基因沉默(post-transcriptional gene silencing,PTGS),转基因产生的双链RNAs在细胞中积累并产生移动沉默信号siRNAs分子,siRNA长距离的移动就能抑制同源mRNA的表达形成植株的系统沉默[8]。
研究发现RNA介导的抗病性强弱与导入基因的拷贝数、基因的结构、核基质结合区以及导入基因片段的长度等有密切联系。
Goodwin等和郭兴启等认为转基因植株的抗病性与外源基因的拷贝数呈正相关[9,10],而Boogaart等和朱俊华RNA介导的抗病性与转基因的拷贝数关系不大[11,12]。
Fire等发现在线虫中转入双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)后导致的RNA沉默效率比只转正义或反义RNA高10倍以上[13]。
朱俊华等研究表明,转化反向重复cDNA(IR)序列的抗病转基因植株明显优于转化正向重复cDNA(DR)序列[14]。
迟胜起等在研究核基质结合区(matrix attachment regions,MARs)对RNA介导的病毒抗性的影响时发现,核基质结合区的存在能够明显提高RNA介导抗性的效率[15]。
朱俊华等研究表明诱导RNA介导抗性的有效基因片段介于202~417bp之间[14]。
Pang报道当将110 bp的番茄斑萎病毒(TSWV)核衣壳蛋白(Nucleocapsid,N)基因片段导入植物时,转基因植物无病毒抗性产生,但将它与非靶基因GFP连接后导入植物,则可产生具有抗病性的转基因植株,这表明一个临界的转基因的长度对诱导RNA介导的抗病性是必需的[16]。
RNA介导抗病性具有以下特点:(1)抗病性高,能达到高抗或免疫,且抗性不易被高剂量的接种物攻破;(2)安全性高,转基因在植物体内不产生蛋白质,避免外源蛋白质在植株内的积累,减少异质壳体化的潜在危险;(3)抗性持久,抗性一经获得,可以终身保持;(4)抗性谱较窄,能被异源有关的病毒所攻破,但可以通过将同一病毒不同株系或不同病毒的有效核酸片段剪接,构建植物表达载体导入植物,获得多种病毒抗性的转基因植株的方法来部分的解决这一问题。
植物病毒复制酶是植物病毒编码的依赖于RNA的RNA聚合酶(RNA dependent RNA polymerase,RdRp),通常由1~2种病毒编码的蛋白和多种寄主成分组成。
Golembooki等首次应用这一方法将TMV U 1株系核酸的一段RNA序列的cDNA(54K D)转入烟草,获得的转基因植物对TMV具有很强的抗性[17]。
复制酶介导的抗病性机制非常复杂,各国科学家做了相关的研究。
Wilson认为转录后的RNA序列上的微小变化干扰了病毒复制过程中蛋白质-RNA之间的相互作用,转基因产物复制酶作为激发子引发宿主防御系统反应[18]。
Lomonossolf等认为,转录出的mRNA与病毒的复制酶进行无效结合抑制了复制酶的正常功能,或转录出mRNA以某种方式诱导了植物的自然抗病性[19]。
Suzuki等、李颖等认为转基因植物所表达的缺失复制酶与入侵病毒的野生型复制酶产生竞争,干扰入侵病毒的复制,从而诱导抗性[20,21]。
利用植物病毒复制酶基因获得的抗病性具有以下特点:(1)特定的病毒复制酶仅仅能够复制基因亲缘关系紧密的特定的病毒,并且不相关病毒之间的复制酶序列交换几乎都是无功能的,因此,复制酶介导的抗性安全性较高;(2)复制酶介导的抗性通常表现为高抗或免疫,其抗性水平与整合到染色体上的基因拷贝数无关;(3)当这种抗性一经获得,在寄主中能够长期有效,对高温及病毒接种浓度不敏感;(4)这种抗病性具有明显的株系特异性,作用范围相对狭窄。
移动蛋白(MP)是能够帮助病毒通过胞间连丝被病毒本身编码的一类蛋白。
它通过修饰胞间连丝、增加其有效孔径和与病毒核酸结合形成特殊的三维结构,以利于病毒通过胞间连丝,侵染周围细胞。
因此,完整的MP基因对病毒侵染不起作用或抗性弱,甚至有可能提高对病毒的敏感性[22],缺陷型或者异源的MP才能介导转基因植株对病毒的抗性[23]。
MP介导的抗性机制可能是缺陷型MP基因在植物中的表达,通过预先占据野生型MP在植物细胞的靶点,干扰或阻止外源MP正常功能的行使,使病毒无法在细胞间移动,使其仅仅局限于受感染的细胞,从而实现抗病的目的。
通过转移蛋白获得的转基因烟草抗病谱广泛,不仅对该病毒具有较高的抗性,还具有对多种其他病毒的抗性[24,25]。
在某些多分体病毒颗粒内含有一类依赖病毒的核酸才能侵染和复制的小RNA,他与病毒RNA没有同源性,这种RNA就是卫星RNA(satellite RNA,sRNA)。
Baulcombe等首次将CMVsRNA转入烟草,比对照发病轻,产量高50%[26]。
一般认为,卫星RNA介导抗性的机制可能是改造获得的卫星RNA与病毒基因组RNA争夺病毒复制酶,当sRNA被激活大量表达,干扰病毒的复制,达到抗病的目的。
但梁德林等认为,卫星RNA以某种方式直接或间接地干扰了CMV-CP进入叶绿体,从而减轻了CP对光合作用的抑制[27]。
sRNA赋予植物的抗性不会受到接种量的影响,且抗性的获得不需要产生新的异源蛋白,因此提高了转基因植物的生物安全性。
反义RNA是指能与mRNA碱基互补配对的单链RNA。
反义RNA介导的抗病研究处于初级阶段,其抗病机理尚不清楚,一般认为可能是反义RNA与病毒RNA结合形成二聚体,从而抑制病毒的复制,也可能是反义RNA与病毒复制过程中形成负链RNA竞争病毒或寄主,干扰病毒的复制。
缺陷干扰型RNA和双链RNA(dsRNA),这两种RNA介导的抗病性研究较少。
张凯等将TMV的运动蛋白基因(MP)构建反向重复序列转化烟草。
结果表明,目标基因的mRNA在不同抗病类型植株中的积累量有明显的差异,表达的dsRNA的转基因烟草能阻止烟草花叶病毒的侵染[28]。
RNA病毒的核酶是一类具有高效特异切割病毒mRNA的活性,Gerlach等设计针对TMVRNA的核酶序列转化烟草。
结果表明,转基因植株对TMV具有一定的抗性[29]。
Pac 1基因来源于栗酒裂殖酵母,它编码的产物是一类依赖dsRNA的核糖核酸酶,具有降解dsRNA的功能。
高洁等通过农杆菌介导法首次将Pac1基因转入烟草中[30]。
2 b基因是在CMV中发现的一类功能基因,其表达的2 b蛋白是转录后基因沉默(PTGS)的抑制子,其存在可能是CMV寄主广泛的重要原因之一。
庄木等构建CMV反义2 b基因的植物表达载体,获得转基因植株,实验表明反义2 b基因可介导CMV的抗性[31]。