抗除草剂转基因作物
抗除草剂转基因玉米的快速鉴定方法
抗除草剂转基因玉米的快速鉴定方法作者：王莹袁英来源：《江苏农业科学》2014年第04期摘要：以含不与除草甘膦结合的突变型5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶基因除草剂筛选标记的转基因玉米为材料，通过叶片喷雾和叶片离体平板培养等试验，建立快速非分子生物学抗除草剂转基因玉米的鉴定方法。
结果表明：用5 000 mg/L草甘膦叶片喷雾和用70 mg/L草甘膦叶片离体培养可快速准确地鉴定是否转入除草剂基因。
关键词：转基因玉米；抗除草剂；草甘膦；鉴定方法中图分类号： S513.01 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0054-03收稿日期：2013-08-15基金项目：吉林省财政厅育种项目。
作者简介：王莹（1982—），女，吉林长春人，硕士，讲师，从事生物技术方向研究。
Tel：（0431）84602461；E-mail：grammy1981@。
通信作者：袁英，硕士，研究员，从事作物遗传转化研究。
Tel：（0431）87063098；E-mail：32854085@。
随着转基因作物商业化生产的发展，转基因作物种植面积从1996年的170万hm2增加到2012年的1.7亿hm2，增长了99倍，这是前所未有的突破，其中抗除草剂作物种植面积最大[1]。
在植物转基因研究过程中，通常采用选择性标记基因提高筛选效率，而除草剂基因是较常用的筛选标记基因，而5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶（EPSPS）基因最常用。
目前，国际上种植面积最大的抗除草剂转基因玉米是转EPSPS基因抗农达除草剂玉米[2]。
近几年，国内对抗除草剂转基因玉米和抗除草剂筛选方法的研究也取得了很大的成功[3-11]。
在转基因研究和安全评价等过程中对转基因植株的鉴定是必不可少的环节[12]，传统上初步鉴定转基因的方法是利用聚合酶链反应（PCR）鉴定目的基因DNA片段是否存在；但是PCR方法步骤繁琐，做大量鉴定运用时有一定的局限性。
利用筛选标记基因的农艺性状，建立快速有效的非生物鉴定方法非常必要。
基因工程农作物抗除草剂的研究进展
基因工程农作物抗除草剂的研究进展近年来，越来越多的农作物生产商开始将基因工程技术应用于生产中，以提高生产效率，减少农药使用量，从而保护环境和人类健康。
其中，基因工程农作物抗除草剂的研究也得到了广泛的关注。
一、基因工程农作物抗除草剂的定义基因工程农作物抗除草剂，简称转基因抗除草剂作物，是通过基因工程技术将除草剂抗性基因或抗性代谢路径转移到农作物中从而使其能够对抗除草剂的能力。
二、转基因抗除草剂作物的发展趋势随着生产效率的提高和全球人口增长，农作物的种植量和面积也在不断扩大。
但是，农业生产过程中使用的化学农药会对人类健康和环境造成危害，因此减少化学农药的使用量已经成为一个世界性的农业问题。
基因工程技术可以帮助提高作物的抗除草剂能力，减少农药使用量，从而对减轻农业对环境的影响、保护人类健康起到积极的作用。
三、转基因抗除草剂作物的技术原理一种常见的抗除草剂作物是抗草甘膦作物，即添加抗草甘膦的抗性基因到植物基因组中。
草甘膦是一种常用的除草剂，可以抑制植物生长。
在抗草甘膦转基因作物中，新加入的基因使该作物不会受到草甘膦的抑制影响。
四、常见的转基因抗除草剂作物常见的转基因抗除草剂作物包括抗草甘膦的大豆、棉花、玉米、油菜和甜菜等。
这些作物均利用了抗草甘膦的抗性基因，使其能够抵御草甘膦的危害，从而提高了生产效率和质量。
五、转基因抗除草剂作物的应用前景转基因抗除草剂作物已经在全球范围内得到了广泛应用。
随着技术的进一步发展，基因工程农作物的应用前景也十分广阔。
首先，转基因抗除草剂作物可以减少农业面临的诸多环境问题和健康问题。
因为这些作物降低了对除草剂的依赖和使用量，减轻了对环境的压力和人类健康的危害。
其次，基因工程技术可以帮助提高农作物的抗性和生产力。
通过导入外源性基因可以提高作物的抗草甘膦能力，促进作物的快速生长和成熟。
第三，转基因抗除草剂作物可以实现农作物的精准种植。
通过调整基因组，为作物提供更好的生长环境和生长条件，使作物能够在不同的区域和气候条件下更为适应生长。
大豆转基因抗除草剂作物安全性的研究
大豆转基因抗除草剂作物安全性的研究大豆是全球主要的粮食作物之一，而抗除草剂转基因技术被广泛应用于大豆的种植中，旨在提高大豆产量、降低劳动成本和提高农业可持续性。
然而，近年来，越来越多的人开始对抗除草剂转基因作物的安全性产生担忧，与此同时，各种相关的研究也纷纷涌现出来。
第一部分：什么是抗除草剂转基因大豆抗除草剂转基因大豆（Glyphosate Tolerant Soybeans，GTS）是通过基因工程技术，将抗除草剂耐受基因导入大豆种子中的一种转基因作物。
该技术的优势在于可以使用广谱除草剂来消灭杂草，而不会对大豆有害。
从市场角度看，抗除草剂转基因大豆的出现，能够降低农民在除草工作中的劳动力和时间成本，同时生产出的产品能够更加稳定和质量更好。
第二部分：抗除草剂转基因大豆安全性的研究尤其是在美国，抗除草剂转基因大豆的种植面积已经占到了全部大豆种植面积的80%以上，因此，对其安全性的评估，已经成为一个十分重要的问题。
近年来，科学家们对抗除草剂转基因大豆的安全性进行了广泛的研究，主要集中在以下几个方面：对健康、环境和生态系统的影响、生物安全性等。
1. 对大豆的生长和生殖机能的影响根据研究发现，抗除草剂转基因大豆与其传统杂交种子之间，没有明显的区别。
这意味着，抗除草剂转基因大豆在发芽和生长过程中与传统大豆没有显著的差异。
2. 对环境和生态系统的影响由于能够使用广谱除草剂，抗除草剂转基因大豆的种植比较容易消灭杂草，从而减少了对环境和生态系统的破坏。
而且，由于抗除草剂转基因大豆能够耐受除草剂，农民不用在大豆生产过程中使用多种不同的除草剂，而这类除草剂可能会对环境和生态系统造成影响。
3. 对生态系统和生物多样性的影响抗除草剂转基因大豆的种植不会对生态系统和生物多样性产生任何不良影响，而杂草的消灭可能会对生物多样性产生有利影响。
抗除草剂转基因大豆实际上不会对野生植被、草地和农田生物多样性产生不利影响。
4. 对健康的影响在美国，抗除草剂转基因大豆的销售已经超过20年了，经过多年的使用和检测，还没有发现影响健康的问题。
各种性状的转基因植物
草 甘 膦 的 杀 草 机 理
15
叶绿素的合成受 到抑制
草
甘
膦 叶绿体变形裂解 的
杀
草
机
细胞膜从细胞壁 上脱落，细胞瓦
理解
16
抗
草
甘
膦
转
转入的CP基 因编码的
基
SPSPS
EPSP
草甘膦抑 制EPSPS 的活性
因
作
物
的
策 略
修饰草甘膦作用的靶 蛋白，使其对草甘膦 不敏感
17
抗 草
引入酶或酶系统，在除草剂 发生作用前将其降解或解毒
23
盐生植物
泌盐盐生植物：盐腺泌盐 真盐生植物：叶或茎肉质化 假盐生植物：拒绝盐进入植物体
24
柽柳（泌盐盐生植物） 碱蓬（真盐生植物）
芦苇（假盐生植物）
25
红树（天然的耐盐植物）
红树耐盐策略：
– 红树积聚低分子量碳水化合物平衡渗透势 – 能防止盐分进入树根中的木质部 – 能以超滤作用防止盐分运送到各组织中 – 能利用水泵原理，把多余的盐分从根部排出
4
已推广或研制成功的抗草甘膦植物
粮食作物
5
已推广或研制成功的抗草甘膦植物
油料作物
6
花生开花授粉后，子房基部的子 房柄不断伸长，子房柄把子房往 外推出，便形成了一个锥形的保 护帽，在开花后的3-5天便可形成 肉眼可见的针状物，所以把子房 柄和顶端锥形的子房形象地称为 “果针”。
果针迅速地纵向伸长。它先向上 生长，几天后，子房柄下垂于地 面。在延伸的过程中，子房柄表 皮细胞木质化，保护幼嫩的果针 入土。
危害豌豆、蚕豆、油菜、甘蓝、白莱、萝卜等
33
马铃薯甲虫
抗除草剂转基因植物抗除草剂原理
抗除草剂转基因植物抗除草剂原理抗除草剂是一种可以抑制杂草生长的化学物质，广泛应用于农业生产中。
然而，传统的抗除草剂使用方式存在着一些问题，比如会对环境造成污染，对作物生长产生不利影响等。
为了解决这些问题，科学家们开始研究利用转基因技术培育抗除草剂转基因植物。
抗除草剂转基因植物是通过将特定基因导入作物中，使其具备抗除草剂的功能。
这些基因一般来自于抗除草剂敏感的细菌、真菌或其他植物物种。
一旦转入植物，这些基因会被植物细胞所表达，从而使植物对抗除草剂具有抵抗能力。
这样一来，农民在使用抗除草剂时就能更加灵活，而且可以减少化学物质对环境的污染。
抗除草剂转基因植物的抗除草剂原理主要有两种：一是通过抗草酮和抗草酮酸转基因植物，二是通过抗草酮磷转基因植物。
下面我们将详细介绍这两种原理。
抗草酮和抗草酮酸转基因植物是通过导入抗草酮和抗草酮酸的基因，使植物能够对这两种抗除草剂产生抵抗力。
抗草酮和抗草酮酸是一类广谱的除草剂，对多种杂草都有很好的除草效果。
这类转基因植物通过抗草酮酸转运蛋白的表达，使草酮酸不能进入植物细胞内部，从而阻断了植物内源性草酮酸的合成途径。
同时，抗草酮的表达也能够抑制植物内源性的草酮合成酶活性，从而使植物对抗草酮和抗草酮酸的抗性显著提高。
抗草酮磷转基因植物是通过导入抗草酮磷的基因，使植物对抗草酮磷具有抵抗能力。
抗草酮磷是一种广谱的除草剂，对多种杂草都有很好的除草效果。
抗草酮磷的作用机制是通过抑制一种叫做乙酰乳酸合成酶的酶活性，从而阻断了植物内源性的乙酰乳酸的合成途径。
转基因植物通过表达抗草酮磷的基因，使其产生的抗草酮磷酶可以将抗草酮磷分解成无毒的物质，从而增强植物对抗草酮磷的耐受性。
抗除草剂转基因植物的研究和应用为农业生产带来了很多好处。
首先，抗除草剂转基因植物能够减少抗除草剂的使用量，降低了农民的经济负担。
其次，抗除草剂转基因植物不会对作物生长产生负面影响，保证了农作物的正常生长和发育。
此外，由于抗除草剂转基因植物对抗除草剂的抗性显著提高，可以更好地控制杂草的生长，提高农作物的产量和品质。
抗草铵膦转基因的原理__概述说明以及解释
抗草铵膦转基因的原理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述抗草铵膦转基因技术是一种针对对草铵膦除草剂抗性问题的生物技术手段。
草铵膦是一种广谱除草剂，被广泛用于农业领域中。
然而，长期的使用导致了某些杂草产生了对这种除草剂的抗性，给农业生产带来了极大的困扰。
为了解决这个问题，科学家们采取转基因技术手段，通过引入特定基因以增强植物对草铵膦的耐受能力。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面来探讨抗草铵膦转基因的原理及其应用意义和相关争议与风险评估。
首先，在第2部分将概述转基因技术及其在农业领域中的应用；接着在第3部分将详细介绍抗草铵膦基因的发现和转基因机制解析；随后，在第4部分将探讨抗草铵膦转基因在提高农业产量、保护环境和促进食品安全方面的应用和意义；最后，第5部分将总结抗草铵膦转基因的原理及其应用价值，并展望未来的研究方向。
1.3 目的本文的目的是对抗草铵膦转基因技术进行全面梳理和论述，旨在加深读者对该技术原理的理解，以及该技术在农业领域中的应用和相应争议与风险评估。
通过本文的阐述，读者将能够了解到抗草铵膦转基因技术带来的潜在益处和挑战，并能够更全面地思考与讨论相关议题。
2. 抗草铵膦转基因的原理2.1 转基因技术概述转基因技术是一种通过改变生物体的遗传组成，向其引入外源性DNA（常指来自其他物种）的方法。
这种技术被广泛应用于农业领域，目的是创造具有特定性状和功能的农作物品种。
2.2 抗草铵膦基因的发现抗草铵膦基因最早来源于一类细菌，它们能够产生一种称为乙酰乙氨酸磷酸化转移酶（EPSP合酶）的酶。
这个酶在草铵膦存在时仍能正常运作，从而使细菌能够在该除草剂的作用下存活。
由于EPSP合酶在其他许多生物体中也扮演着重要角色，科学家开始探索将这个抗草铵膦基因导入到农作物中以提供除草剂耐受性。
2.3 抗草铵膦转基因机制解析抗草铵膦转基因机制主要涉及两个关键步骤：导入外源性抗草铵膦基因和其在转基因植物中的表达。
首先，通过将抗草铵膦基因转入目标植物细胞中，科学家可以利用不同的转基因技术手段，如农杆菌介导转化或基因枪法等。
抗除草剂的玉米的育种原理
抗除草剂的玉米的育种原理抗除草剂是一类可以抑制杂草生长的化学物质，常用于农田中，以防止杂草对庄稼的竞争和危害。
而抗除草剂对玉米的育种原理则是通过修改玉米的基因组，使其对抗除草剂具有耐受性。
以下将详细介绍抗除草剂对玉米育种的原理。
抗除草剂对玉米的育种主要基于转基因技术。
转基因是将具有特定基因的外源DNA导入到目标生物体中，以改变其遗传特性和表现形态。
在玉米育种中，通过转基因技术将抗除草剂耐受基因导入玉米中，使其能够耐受抗除草剂的作用。
首先，育种学家会选择适应于当前种植环境和需求的玉米品种。
然后，从相对抗除草剂的植物中，如拟南芥、水稗等，筛选出具有抗除草剂耐受基因的候选基因。
常用的抗除草剂耐受基因有PAT、BAR、EPSPS等。
接下来，在实验室中，将筛选出的抗除草剂耐受基因进行基因克隆和基因表达载体的构建。
基因克隆包括将抗除草剂耐受基因从基因供体中分离出来，并通过PCR技术扩增基因片段。
构建基因表达载体则是将基因片段连接到合适的载体上，载体可以是植物转化载体如Ti质粒。
然后，将构建好的基因表达载体导入到玉米胚培养体细胞中，使用冲击法或冷冻法使基因表达载体进入胚培养体细胞质内。
通过选择性培养基对转化细胞进行筛选和再生，最终获得转基因抗除草剂耐受的玉米植株。
转基因抗除草剂耐受的玉米植株经过鉴定合格后，可以进行田间试验和繁育工作。
首先，在小面积的农田试验中，通过对转基因抗除草剂耐受的玉米和普通玉米进行施药观察，验证转基因玉米对抗除草剂的耐受性。
如果转基因玉米在抗除草剂的作用下能够正常生长和发育，而普通玉米则出现明显的生长抑制现象，说明转基因玉米具有抗除草剂耐受性。
在繁育工作中，转基因抗除草剂耐受玉米可以被用作亲本，与其他优良性状的玉米品种进行杂交，传递抗除草剂耐受基因。
通过反复的杂交、自交和选择，最终获得抗除草剂耐受性和其他优良性状都较好的新玉米品种。
转基因抗除草剂耐受玉米的育种原理主要是基于抗除草剂耐受基因的导入和遗传杂交的选择。
转基因大豆
背景
1996年春，美国伊利诺伊西部许多农场主种植了一种大豆新品种，这种大豆是移植了矮牵牛的一种基因。这 个新大豆品种可以抵抗杀草剂——草甘膦(毒滴混剂)。草甘膦会把普通大豆植株与杂草一起杀死。
遗传工程有希望使粮食更有利于人健康、更可预测收获、少用合成杀虫剂和提高用水的效率。遗传工程取得 的成果称为“转基因”产品，首先上市的是小宗商品，像上超级市场保鲜番茄和干酪生产中使用的一种细菌生产 的酶。这种酶以前不得不以牛的胃中提取。转基因技术终于走出实验室和试验田，进入像玉米、大豆和棉花作物 的日常耕作。
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转基因作物释放到环境中，可能威胁到传统的野生物种，影响生物多样性。一方面，经过转基因技术改造的 生物体，由于它们在性状与品质上优越于其他自然生物体，按照达尔文的“物竟天择，适者生存”的生物进化论 与竞争机制，会消除生物群落中的野生种，并通过食物链间接影响生物群落的结构，威胁生物多样性。另一方面， 转基因作物的基因漂流到其他物种上，与其他物种杂交，产生比野生植物具有更强的特性的植物，也会影响生物 群落结构与生物多样性。
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5.脂质体介导法
脂质体是由磷脂组成的膜状结构，将磷脂悬浮
在水中，在适当条件下，受到高能声波处理时，磷 脂分子群集在一起形成密集的小囊泡状结构，称为 脂质体。用脂质体包裹一些DNA、RNA分子就成 了一种人工模拟的原生质体，它的外膜相当于人造 的细胞质膜。然后与植物原生质体共保温，于是脂 质体与原生质体膜结构之间发生相互作用，而后通 过细胞的内吞作用而将外源DNA导入植物的原生质 体。这种方法具有许多方面的优点，包括可保护 DNA在导入细胞之前免受核酸酶的降解作用，降低 了对细胞的毒性效应，适用的植物种类广泛，重复 性高，包装在脂质体内的DNA可稳定地贮藏等。
4.叶绿体转化系统 外源基因可以在叶绿体中得到稳定表
达，而且还具有许多优点：
（1）便于外源基因定位整合 （2）基因为多拷贝，表达量高 （3）导入的外源基因性状稳定性高 （4）能直接表达原核基因
四、外源基因导入植物的方法
（一）DNA直接转移法
1.化学刺激法 植物原生质体借助一些化学试剂（如PEG、
二、植物转基因技术的基本路线
1.目的基因的分离 2.载体构建 3.导入细菌并利用细菌繁殖扩增重组DNA 4.对植物组织或细胞进行转化 5.植株再生 6.转基因植株的鉴定 7.转基因植株的种植
三、转基因的受体系统
1．植物组织受体系统： 受伤的细胞容易受到病毒或质粒的感染。
这些病毒或质粒上的某些DNA通过各种不同的 方式转移到受伤的植物细胞，并形成愈伤组织。 愈伤组织可以培养成完整的转化植株。该受体 系统转化率高，可获得较多的转化植株，取材 广泛、适用性广。但再生植株无性系变异较大， 转化的外源基因稳定性差，嵌合体多。
2．原生质体受体系统：
是植物细胞除去细胞壁后的部分，是 一个质膜包围的“裸露细胞”。原生质体 在合适的条件下具有分化、繁殖并再生成 完整植株的能力，具有全能性。原生质体 在体外比较容易完成一系列细胞操作或遗 传操作，互相之间可以发生细胞融合，而 且还可以直接高效的捕获外源基因，嵌合 体少。但缺点是遗传稳定性差，培养周期 长，难度大，再生频率低。
第五章 转基因植物
1.植物的转基因技术 2.转基因植物的筛选与检测 3.改进转基因的技术 4.农作物基因工程 5.生物反应器 6.转基因植物的安全性
第五章 转基因植物
• 是指利用基因工程技术，在离体条件下， 对不同生物的DNA进行加工，并按照人 们的意愿和适当的载体重新组合，再将 重载体转入受体中，并使其在体内表达 的植物。
3.显微注射法
显微注射进行基因转化是一种比较 经典的技术，其理论和技术方面的研究 都比较成熟。特别在动物细胞或卵细胞 的基因转化，核移植及细胞器的移植方 面应用很多，并已取得重要成果。植物 细胞的显微注射在以前使用很少，但近 年来发展很快，并在理论技术上有所创 新。
4.基因枪法
克莱因（Klein）等1987年首次用基因枪轰击洋 葱上表皮细胞，成功地将包裹了外源DNA的钨弹射 入其中，并实现了外源基因在完整组织中的表达。 这一方法要使用一种防枪结构的装置——基因枪， 枪管的前端是封口的，上面只有直径1mm左右的小 孔，弹头不能通过。其具体操作是将直径4um左右 的钨粉或其它重金属粉在外源DNA中形成悬浮液， 则外源DNA会被吸附到钨粉颗粒的表面，再把这些 吸附有外源遗传物质的金属颗粒装填到圆筒状弹头 的前端，起爆后，弹头加速落入枪筒，在枪筒口附 近被挡住，而弹头前端所带的钨粉颗粒在惯性作用 下脱离弹头，以高速通过1mm的小孔直接射入受体， 其表面吸附的外源DNA也随之进入细胞。也可以用 高压放电或高压气体使金属粒子加速。
• 转基因植物通常具有高产优质、抗病虫、 环境抗性、抗除草剂、耐储存、提高某 些成分的含量等优良性状。
第一节 植物转基因技术
一、植物细胞培养技术 植物组织培养的重要理论基础是植
物细胞的全能性。植物细胞全能性 (totipotency)，就是植物体细胞或性细胞， 在人为控制的培养条件下都具有再生成 新个体的潜能，因而在适宜的条件下可 以被诱导生长分化形成完整植株。
6.性 穿孔，从而将外源DNA导入受体细胞。
可在荧光显微镜下找出合适的细胞， 然后用激光光源替代荧光光源，使细胞 壁被击穿，外源DNA进入受体细胞。
7.花粉管通道法
这种方法最早是由周光宇1983年 建立。花粉管通道法是将外源的DNA 片段在自花授粉后的特定时期注入柱 头或花柱，使外源DNA沿花粉管通道 进入胚囊，转化受精卵或其前后细胞， 转化率高达10%。这一方法的建立开创 了整株活体转化的先例，可以应用于 任何开花植物。
氯化钙等）的诱导能吸收外源DNA、质粒等遗 传物质，并有可能整合到植物染色体上去。
此法对细胞伤害少，可避免嵌合体产生， 易于选择转化体，受体细胞不受种类限制。
2.电击法
首先是将原生质体在溶液中与DNA混 合，利用高压电脉冲作用在原生质体膜上 “电激穿孔”，形成可逆的瞬间通道，从 而促进外源DNA的摄取。此法在动物细胞 中应用较早并取得很好效果，现在这一方 法已被广泛用于各种单、双子叶植物中， 特别是在禾谷类作物中更有发展潜力。不 但原生质体而且完整的单细胞也可利用此 法，这对于那些难以从原生质体再生植株 的植物或许有更大意义。
3．生殖细胞受体系统：
它是以植物生殖细胞如花粉细胞、卵细胞为受体 细胞进行基因转化的系统。目前主要以两条途径利用 生殖细胞进行基因转化：一是利用组织培养技术进行 花粉细胞和卵细胞的单倍体培养，诱导愈伤组织细胞， 进一步分化发育成单倍体植株，从而建立单倍体的基 因转化系统；二是直接利用花粉和卵细胞受精过程进 行基因转化，如花粉管导入法、花粉粒浸泡法、子房 微针注射法等。由于该受体系统与其它受体系统相比 有许多优点，如：具有全能性的生殖细胞直接为受体 细胞，具有更强的接受外源DNA的潜能，一旦将外源 基因导入这些细胞，犹如正常的受精过程会收到“一 劳永逸”的效果；利用植物自身的受粉过程，具有操 作方法方便、简单。不足之处是利用该受体系统进行 转化受到季节的限制；只能在短暂的开花期进行，且 无性繁殖的植物不能采用。