《園藝植物生物技術》第九章：蔬菜生物技術研究進展張余洋華中農業(yè)大學蔬菜系植物生物技術在蔬菜中的應用蔬菜栽培方面脫毒快繁蔬菜育種方面細胞融合小孢子培養(yǎng)轉基因標記輔助選擇育種設計育種:通過計算機技術進行分子設計，以實現(xiàn)雜交親本的最佳配組InternationalService

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Acquisitionof

Agri-biotech

Applications

(ISAAA)一.蔬菜轉基因研究進展蔬菜抗病基因工程蔬菜抗蟲基因工程蔬菜抗逆基因工程蔬菜品質基因工程延長蔬菜貨架期番茄轉基因植株的再生（誘導培養(yǎng)基+卡那霉素5mg/L+頭孢霉素200

mg/L）花椰菜轉基因植株的再生轉基因植株在卡那霉素選擇培養(yǎng)基上生根1

2

3

4

5

6鄂馬鈴薯3號轉基因試管薯薄片在卡那霉素選擇培養(yǎng)基上再生芽馬鈴薯轉基因植株的再生蔬菜抗病毒基因工程病毒來源基因病毒外殼蛋白基因病毒復制酶基因介導抗性病毒核酶（ribozymes）基因,可特異性催化切割RNA 利用核糖體失活蛋白（ribosome-inactivatingprotein,RIP）基因植物來源基因番茄抗TMV基因植物真核翻譯起始因子eIF4e外殼蛋白介導的病毒抗性是經典的抗病毒基因工程CMV-CP轉基因辣椒（周鐘信等,1991；張宗江等,1994）CMV-CP轉基因番茄（楊榮昌等,1995）苜?；ㄈ~病毒外殼蛋白(AMV-CP)轉基因番茄（Nilgun等）西瓜花葉病毒（WMV-I）CP基因導入西瓜（唐慧中等,2000）蕪菁花葉病毒CP基因（TuMV-CP）轉化大白菜（朱常香等,2001）病毒復制酶基因轉基因馬鈴薯（Braun等,1992）miRNA介導的病毒抗性是未來新的研究方向 RNAi和miRNA技術被認為是一種介導病毒抗性極富前景的新技術。 針對CMV病毒2a/2b基因編碼區(qū)和病毒RNA基因組的3’非翻譯區(qū)的保守區(qū)域,設計miRNA,轉化番茄,提高了番茄對CMV的抗性（張曉輝等,2010）。 同時接種TMV和TYLCV后仍然保持對CMV病毒的穩(wěn)定抗性,人工miRNA能夠耐受非目標病毒的干擾。利用人工miRNA培育抗CMV番茄25

nt

miRNA檢測

mock

2b

r1

a101

病毒抗性鑒定a1012b

r1mock病毒抗性鑒定CMV接種后ELISA檢測CMV接種后ELISA檢測蔬菜抗真菌基因工程 用于抗真菌轉基因研究的基因包括幾丁質酶基因， -1,3-葡聚糖酶基因，植物抗毒素基因，植物抗病基因等，其中幾丁質酶基因研究最多。–機制:幾丁質酶催化真菌細胞壁的重要成分（幾丁質）水解,從而抑制真菌的生長 煙草滲調蛋白(osmotin)基因AP24和菜豆幾丁質酶基因雙價基因導入番茄，提高轉基因番茄對番茄枯萎病菌的抗性（歐陽波等，2005）蔬菜抗細菌基因工程蔬菜抗細菌基因工程主要利用抗菌肽基因等。–機制:在病原細菌的質膜上形成離子通道，從而破壞細胞內外滲透壓平衡，細胞內容物尤其是K＋大量滲出，導致細胞死亡。 將抗菌肽基因導入到馬鈴薯和番茄中，獲得對青枯病抗性提高的材料（賈士榮等，1998；田長恩等，2000） 天蠶（Hylophoracecropia）抗菌肽B基因和柞蠶（Antheraeapernyi）抗菌肽D基因構建成雙價基因，導入到辣椒栽培種中，獲得青枯病抗性提高的轉基因辣椒（李乃堅等，2000；余小林等，2000）將辣椒抗根結線蟲基因CaMi導入番茄,提高對根結線蟲的抗性蔬菜抗線蟲基因工程CaMi轉基因萵苣對照轉基因線蟲接種試驗蔬菜抗線蟲基因工程蔬菜抗蟲基因工程細菌來源基因蘇云金桿菌殺蟲結晶蛋白(Bt)基因植物來源基因蛋白酶抑制劑基因凝集素基因動物來源基因（用于棉花等作物）蝎毒素基因蜘蛛毒素基因蘇云金桿菌殺蟲晶體蛋白基因機制:與昆蟲消化道特定受體結合，昆蟲厭食。原始Bt基因針對密碼子偏好差異修飾的Bt基因解決,2000）轉Bt基因轉Bt基因轉雙價Bt潛在的害蟲對Bt基因產生抗性甘藍藍（（毛毛慧慧珠珠等等,,11999花椰椰菜菜（（華華學學軍軍等等,,11基因因青青花花菜菜（（李李漢漢霞霞966））999977；；鐘鐘仲仲賢賢等等等,,22001100））Bt轉基因青花菜蛋白酶抑制劑基因轉蛋白酶抑制劑基因（CpTI）小白菜（佘建明等,2000；楊廣東等,2002)將水稻半胱氨酸蛋白酶抑制劑基因轉入甘藍,抗蟲性增強（雷建軍等,2002）基因修飾的豇豆胰蛋白酶抑制劑基因(SCK)導入甜椒,提高對棉鈴蟲的抗性；轉SCK基因大白菜對菜青蟲有一定的抗性植物凝集素基因–機制:外源凝集素在昆蟲消化道中與腸道的糖蛋白專一性結合，影響昆蟲對營養(yǎng)的吸收，從而達到殺蟲目的。轉雪花蓮凝集素基因（GNA）萵苣（郭文俊等，1998）轉GNA基因番茄，提高對蚜蟲抗性（吳昌銀等，2000）轉GNA基因大白菜，具抗蚜蟲能力（楊廣東等，2003）轉GNA基因紅菜薹（張揚勇等，2003） 由于蚜蟲是傳播病毒病的一個重要媒介，因此，抗蚜蟲轉基因蔬菜可能對病毒病的防治具有積極效果。如何解決抗性問題將成為抗蟲基因工程的關鍵 抗蟲轉基因蔬菜中，若依賴單一抗性基因，昆蟲可能產生抗性，應對轉基因蔬菜的抗蟲性減少昆蟲抗性的策略篩選廣譜性抗蟲基因雙價或多價抗蟲基因提高外源基因表達活性:特異性和誘導型啟動子，特定部位或特定時間表達抗蟲基因“高劑量/逃避所”系統(tǒng):將轉基因作物和非轉基因作物混種（a）低溫對種子萌發(fā)的影響（c）轉基因株系的種子的發(fā)芽率和甜菜堿含量之間的相關性Park

et

al.,

Plant

J,

2004蔬菜抗逆基因工程超量表達膽堿氧化酶基因（

CodA

）提高番茄耐冷性CodA催化合成甘氨酸甜菜堿耐鹽轉基因番茄葉片中積累鹽份,但果實中并不積累Transgenicsalt-toleranttomatoplantsaccumulatesaltinfoliagebutnotinfruitNature

biotechnology

2001Transgenic

tomato

plants

overexpressinga

vacuolar

Na+/H+

antiport

were

able

togrow,

flower,

and

produce

fruit

in

thepresence

of

200

mM

sodium

chloride.對照轉基因5

mM

Salt對照200

mM

Salt轉基因200

mM

Salt離子通道蛋白編碼基因超量表達CBF1基因提高番茄耐寒性Overexpression

of

CBF1

Improve

Cold

toleranceHsieh

et

al.Plant

Physiol,

2002Transgenic

tomato

plants

overexpressing

CBF1

display

highlevel

of

tolerance

to

chilling

stresses.For

survival

rate

test,

WT,

C5,

C15,

and

C21

were

incubated

at

0

oC

for

7

dand

returned

to

24

oC

for

5

d.轉ABRC1::CBF1基因番茄對低溫、干旱和滲透脅迫的抗性Transgenic

ABRC1-CBF1

tomato

plantsexhibited

more

tolerance

to

chilling

andosmotic

stresses

than

untransformed

plants.Leeetal.Plant,Cell&Environment26:1181-1190冷害干旱鹽脅迫ABRC1: