1、生物技術(shù)在花卉中的應(yīng)用（二）基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,授課老師：韋鵬霄 聯(lián)系電話E-mail: ,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,植物基因工程技術(shù)指克隆一些特有性狀的基因，并通過(guò)生物、物理和化學(xué)等方法，導(dǎo)人到受體植物細(xì)胞，通過(guò)組織培養(yǎng)育出轉(zhuǎn)基因植物的生物技術(shù)。 近年來(lái)，基因工程技術(shù)為花卉植物性狀改良提供了全新的思路，成為最有前途的花卉育種新技術(shù)。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,與傳統(tǒng)育種手段相比，基因工程育種具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：可以定向修飾花卉的某個(gè)或某些性狀而保留其它原 有性狀；通過(guò)引入外來(lái)基因可以擴(kuò)大基因庫(kù)。所以，通過(guò)基因工程完全有可能培育出一

2、些新奇、獨(dú)特及具有各種目標(biāo)性狀的品種，大大縮短育種周期，提高育種效率。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,自上世紀(jì)8O年代初美國(guó)首次通過(guò)基因工程手段培育出抗卡那霉素的煙草植株以來(lái)，隨著基因分離，基因載體構(gòu)建，植物遺傳化系統(tǒng)的完善和外源基因在植物細(xì)胞中表達(dá)等方面研究的深入，許多農(nóng)作物的轉(zhuǎn)基因研究有了重大突破，獲得了一系列品質(zhì)優(yōu)良、抗除草劑、抗病蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因植株，花卉植物基因工程也隨著速度發(fā)展。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,與糧食、蔬菜、飼料等作物相比，由于花卉植物僅供觀賞并非食用，就其安全性而言，轉(zhuǎn)基因花卉植物更容易被批準(zhǔn)，推進(jìn)到分子育種時(shí)代，使花卉植物色、香、形、味以及延緩花卉衰老的基因工程操作成為可

3、能并已取得了很多進(jìn)展。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,基因工程育種技術(shù)與傳統(tǒng)的品種改良不同，它能夠使基因重組從而使植物具有自然植物所沒(méi)有的全新特性，按照人們的意愿培育大自然所沒(méi)有的生物。對(duì)于迄今遲遲不得進(jìn)展的品種改良，能夠在極短期間內(nèi)加以完成。由于基因的鑒定、分離及轉(zhuǎn)化技術(shù)的巨大進(jìn)展，特別是近年發(fā)展起來(lái)的反義RNA 技術(shù)可以特異地關(guān)閉某一基因，使得基因工程成為最具吸引力的花卉育種新技術(shù)。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,基因工程已廣泛應(yīng)用于月季、香石竹、菊花、郁金香、百合、扶郎花、火鶴花、金魚(yú)草、石斛、草原龍膽、唐菖蒲和滿天星等幾乎各種重要花卉?；蚩刂频男誀畎ɑㄉ?、花形、抗逆性、抗衰老和開(kāi)花期等

4、。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,基因工程在花卉植物育種中的應(yīng)用重點(diǎn)集中在花色、株型、抗性、花期等方面的改良上。 Meyer等(1987)首次將源自玉米的編碼 DQR的A J基因?qū)氚珷颗０谆ㄍ蛔凅w中，產(chǎn)生了開(kāi)磚紅色花的矮牽牛。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,美國(guó)加州奧克蘭 DNA植物技術(shù)公司研究人員 CourtneyGutterson等(1994)用 TDNA作為載體將苯基苯乙烯酮合成酶(CHS)以有義和反義方向?qū)碎_(kāi)粉紅色花的菊花品種 Moneymaker中。獲得了 133株有義植株和83株反義植株，其中各有 3株開(kāi)白花和淺粉色花，而剩余植株仍開(kāi)粉紅色花。在開(kāi)白色和淺粉色花的植株 中由于 cD

5、NA與 mRNA結(jié)合，而使 CHS活性降低，導(dǎo)致苯基苯乙烯酮前體物質(zhì)咖啡酸含量提高。白花植株通過(guò)無(wú)性繁殖仍能穩(wěn)定地遺傳，但后代開(kāi)白花的植株中有一些花為粉紅色，這可能是反義 RAN未能完全抑制 CHS 基因表達(dá)的緣故。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Aida等(2OOO)用反義抑制法將CHS或 DFR 基 因?qū)?藍(lán)豬 耳 (Torenia ybrid)， 結(jié)果反義方向?qū)说霓D(zhuǎn)化株花色均一變亮，而正義方向?qū)说霓D(zhuǎn)化株花色不均一變亮。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,轉(zhuǎn)基因花卉，就是利用分子生物學(xué)技術(shù)，將在花卉中某些基因轉(zhuǎn)移到其他花卉植物中去，改變?cè)猩锏倪z傳物質(zhì)，使其在花色、花型、抗逆性等方面有所改

6、變，提高其觀賞價(jià)值和產(chǎn)量，或改變其生長(zhǎng)習(xí)性。花卉轉(zhuǎn)基因技術(shù)，比常規(guī)育種具有更多的優(yōu)越性。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,轉(zhuǎn)基因植物中的外源基因可以來(lái)自其他較遠(yuǎn)的植物，甚至來(lái)自其他關(guān)系很遠(yuǎn)的生物基因，這為新品種的培育創(chuàng)造了更多更好更快的成功機(jī)會(huì)。轉(zhuǎn)基因技術(shù)在花卉產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用可概括如下 ：,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,（一）利用基因工程改變花色 （二）利用基因工程改變花形 （三）利用基因工程改變株形 （四）利用基因工程改變花期 （五） 利用基因工程增強(qiáng)抗逆性 （六） 利用基因工程延長(zhǎng)保鮮期 （七）利用基因工程改良花卉香味 （八）花卉基因工程其他方面的研究與應(yīng)用,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,（一）利用

7、基因工程改變花色 植物的花色是最重要的觀賞性狀之一，也是很多花卉育種的首要目標(biāo)。許多名貴的花卉往往顏色單一或缺少某一種顏色，在眾多的觀賞植物中，藍(lán)色花普遍偏少，尤其是常用切花的石竹、郁金香、月季等都缺乏藍(lán)色系花。 花色基因的研究已經(jīng)成為研究的特點(diǎn)，這是因?yàn)榛ㄉ秋@性性狀，它的成功不僅可以人工地修飾花卉顏色，還可以直接地研究基因的表達(dá)、調(diào)控和基因互作。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,花色豐富是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的一個(gè)重要特征。花的顏色主要由三大類群色素決定其中最主要的色素是黃酮類色素。不同的花色素苷使花的顏色產(chǎn)生從紅色到紫色的變化，如花葵素產(chǎn)生橘紅色，花青素產(chǎn)生紅色，翠雀素產(chǎn)生紫色。,基因工程技術(shù)在花卉中

8、的應(yīng)用,德國(guó)科學(xué)家很早就將天竺葵色素基因轉(zhuǎn)移到矮牽牛植株中，使矮牽牛的顏色比正常的艷麗，顏色要淺的多，甚至有一些變成純白色。美國(guó) DNAP公司已從矮牽牛中分離了編碼藍(lán)色的基因并使之轉(zhuǎn)入玫瑰創(chuàng)造出自然界罕見(jiàn)的藍(lán)玫瑰。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,目前花色基因工程主要采用的方法有： 1、反義抑制法 (反義RNA技術(shù)) 2、共抑制法 3、導(dǎo)入新的基因。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,1、反義RNA技術(shù) 反義RNA 技術(shù) (antisense RNA techniques)又稱為反義抑制法 (antisense suppression)。此技術(shù)已在矮牽牛和菊花中進(jìn)行了成功的花色修飾。1988年荷蘭自由大

9、學(xué)采用此法首次獲得了矮牽?；ㄉ儺愋缕贩N，CourtneyGutterson等采用此法得到了菊花花色變異品種。Elomaa等將反義CHS基因?qū)敕侵蘧眨侵蘧盏幕ò瓴荒苷Ｖ?。Van del Krol等將一種反義查爾酮合成酶 (CHS)基因轉(zhuǎn)入矮牽牛中，可抑制花色素苷的形成。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,2、共抑制法 共抑制法 (cosuppression)也稱為有義抑制法 (sensesuppression、)，即通過(guò)導(dǎo)入一個(gè)或幾個(gè)內(nèi)源基因額外的拷貝，達(dá)到抑制該內(nèi)源基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 (RNA)的積累，進(jìn)而抑制該內(nèi) 源基因表達(dá)的技術(shù)，所以共抑制也叫轉(zhuǎn)錄后水平的基因沉默 (posttranscri

10、ptional gene silencing，PTGS)。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,3、 導(dǎo)入新的目的基因 即將欲修飾的受體植株中原來(lái)沒(méi)有的基因?qū)肫渲校乖撌荏w植物增加新的性狀。 第一個(gè)操縱花色的基因是由德國(guó)科隆普朗克研究院分子育種所的科學(xué)家于1987年獲得的玉米 色素合成中的一個(gè)還原酶基因，導(dǎo)入矮牽牛使它產(chǎn)生一種新的顏色一一 磚紅色,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,隨后荷蘭科學(xué)家在紅色矮牽牛中，插入苯基乙烯酮合成酶的反義基因，結(jié)果獲得了白色的矮牽牛及另一種新的色素。 同樣，荷蘭的花卉專家們已利用基因工程將粉色菊花變成了白色。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,北京大學(xué)植物基因工程國(guó)家實(shí)驗(yàn)室利用矮

11、牽牛，首次在中國(guó)培育白色、紫色相間的轉(zhuǎn)基因花。 美國(guó)加利福尼亞州 DNAP公司從矮牽牛中分離出 F35 H基因，導(dǎo)入玫瑰中獲得世界上獨(dú)有的“藍(lán)玫瑰”。為使鮮花的顏色更艷麗，,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,目前有的研究人員正在培育“發(fā)光植物 ”。 日本的科研人員就將來(lái)自螢火蟲(chóng)體內(nèi)編碼發(fā)光酶的基因，成功地重組在土耳其桔梗植株上，使它的葉子發(fā)出淡綠光。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Meyer等 (1987)首次將源 自玉米的編碼 DQR的A J基因?qū)税珷颗０谆ㄍ蛔凅w中，產(chǎn)生了開(kāi)磚紅色花的矮牽牛。 美國(guó)加州奧克蘭 DNA植物技術(shù)公司研究人員 CourtneyGutterson等(1994)用 TDNA

12、作為載體將苯基苯乙烯酮合成酶(CHS)以有義和反義方向?qū)碎_(kāi)粉紅色花的菊花品種 Moneymaker中。獲得了133株有義植株和83株反義植株，其中各有3 株開(kāi)白花和淺粉色花，而剩余植株仍開(kāi)粉紅色花。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,在開(kāi)白色和淺粉色花的植株 中由于 cDNA與 mRNA結(jié)合，而使 CHS活性降低，導(dǎo)致苯基苯乙烯酮前體物質(zhì)咖啡酸含量提高。白花植株通過(guò)無(wú)性繁殖仍能穩(wěn)定地遺傳，但后代開(kāi)白花的植株中有一些花為粉紅色，這可能是反義 RAN未能完全抑制 CHS 基因表達(dá)的緣故。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Aida等(2OOO)用反義抑制法將 CHS或 DFR 基 因?qū)?藍(lán)豬 耳 (Tor

13、enia ybrid)，結(jié)果反義方向?qū)氲霓D(zhuǎn)化株花色均一變亮，而正義方向?qū)氲霓D(zhuǎn)化株花色不均一變亮。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,（二）利用基因工程改變花形 花型也是花卉觀賞的主要方面，花型基因工程成為花卉育種的又一焦點(diǎn)，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良花卉形態(tài)，包括花器官形態(tài)，花枝著生狀態(tài)、花序類型、植株形態(tài)的改變。 常用的基 因是人工重組生根基因 (rol基因)。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Kiyokawa(1996)等用發(fā)根農(nóng)桿菌將 rol A、B、C基因轉(zhuǎn)入了球根秋海(Begoniatuberhybrida)中，結(jié)果觀察到植株矮化，延遲開(kāi)花，葉和花瓣均變皺； Handa等將 rol基因?qū)她埬憣?

14、(Gentiana) 中，除了觀察到轉(zhuǎn)基因植株矮化，葉變皺之外，還觀察到花冠呈杯狀變化；,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Ovadis等用基因槍和根癌農(nóng)桿菌相結(jié)合的方法，將rol基因?qū)讼闶?(Dianthus caryophyllus)中，獲得了高頻轉(zhuǎn)化體系，他認(rèn)為 rol基因減少了向石竹腋芽的產(chǎn)生，增強(qiáng)發(fā)根的能力。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,開(kāi)花基因首先由英國(guó)諾里奇Enricocoen博士和 Rosemarycapenter領(lǐng)導(dǎo)的研究小組從金魚(yú)草分離出來(lái)，這種基因經(jīng)突變失活后，植物便不能開(kāi)花，而是不斷地產(chǎn)生葉芽，該基因的鑒定為人們了解如何控制植 物的發(fā)育提供了證據(jù)。,基因工程技術(shù)在花卉中的

15、應(yīng)用,美國(guó)和日本科學(xué)家還克隆出對(duì)花特異表達(dá)的莽草酸合成酶基因表達(dá)起誘導(dǎo)作用的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子 EPF1，可以改變花色花形，對(duì)開(kāi)花進(jìn)行調(diào)節(jié)。 Kelly等從大煙草中克隆了NFL1和NFL2基因，其作用是特異地決定花和葉的前體細(xì)胞。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,在對(duì)擬南芥和金魚(yú)草的研究中發(fā)現(xiàn)了4對(duì)對(duì)花發(fā)育后期作用的基因，通過(guò)轉(zhuǎn)基因改變這些基因的結(jié)構(gòu) ，可以控制植物開(kāi)花和花形。 現(xiàn)已經(jīng)克隆出的大量與花發(fā)育有關(guān)的基因fTE L，C EN，E MF，F(xiàn)CA，AP 1，AP2，AG等基因)為花型改造提供了新途徑。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,（三）利用基因工程改變株形 株形是花卉植物一個(gè)重要的形態(tài)，如用于盆栽

16、或地被用途的小菊，往往需要植株矮化、分枝性強(qiáng)、著花數(shù)目多等。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Zheng等(2001)將煙草光敏色素基因?qū)司栈ㄆ贩NKitau中，獲得的轉(zhuǎn)基因植物與對(duì)照相比，其株型明顯矮化，而且分枝角度要比野生型大?？赡苁怯捎诠饷羯睾铣梢餑A過(guò)量表達(dá)，從而導(dǎo)致莖縮短，多分枝，這與人工噴施GA 取得的效果是相似的。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Dolgov等(1997)將 rol C基因?qū)司栈ㄆ贩NWhite Snowdon中，獲得二個(gè)轉(zhuǎn)化系，其中一個(gè)系與對(duì)照相比，表現(xiàn)為叢生、矮化，并且葉多分裂。 Petty等(2000)把光敏色素基因 phy A導(dǎo)入菊花中，發(fā)現(xiàn)菊花的花梗變短，

17、葉綠素增加，并延緩衰老。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Yu等 (2000)將 DOH l基 因?qū)胧?Dendrobium nobile)，轉(zhuǎn)基因植株分枝性強(qiáng)且矮化。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,（四）利用基因工程改變花期 美國(guó)拉霍亞索爾克生物研究所的德特勒夫韋格爾和瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)家?jiàn)W韋尼爾松分離得到的山楊 LFY基因，該基因能使山楊長(zhǎng)至57個(gè)月的時(shí)候就開(kāi)出花朵，提前 82O年開(kāi)花。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,同時(shí)，圣迭戈加利福尼亞大學(xué)的另外兩位科學(xué)家通過(guò)操縱 API 基因能夠促使擬南芥提早開(kāi)花。這兩種基因能迅速打開(kāi)一個(gè)控制開(kāi)花的基因，即使在生理上仍處于少年時(shí)期，植物的其余部分也可以使花朵形

18、成并開(kāi)放。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,日本科學(xué)家應(yīng)用基因技術(shù)，把阻止開(kāi)花的基因植入牽牛花中，結(jié)果培育出開(kāi)花時(shí)間延長(zhǎng)了3倍的新?tīng)颗；ㄖ仓?，從而為研究延長(zhǎng)花卉的開(kāi)花時(shí)間找到了新途徑。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,英國(guó)首先從金魚(yú)草中分離出與開(kāi)花有關(guān)的基因，這種基因經(jīng)突變失活后，植物便不能開(kāi)花，不斷的產(chǎn)生葉芽，該基因的鑒定，為人們了解如何控制植物的發(fā)育提供了證據(jù)，可以應(yīng)用它在農(nóng)業(yè)上控制花的數(shù)量、開(kāi)花時(shí)間及位置。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,在花期改良育種中，邵寒霜等（1999）克隆了調(diào)控花分生組織啟動(dòng)的相關(guān)基因一擬藍(lán)芥 LFYcDNA，然后轉(zhuǎn)化到菊花中，轉(zhuǎn)化后代有3株與對(duì)照相比其花期分別提前65d、

19、67d和70 d；另外有2株，花期分別推遲78d和90d。Yu等（2000）用反義抑制法將DOH1基因?qū)胧?，獲得轉(zhuǎn)化株，其花期比對(duì)照早10d。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Zheng等（2001）將PHYBI基因轉(zhuǎn)入菊花，轉(zhuǎn)基因植株LE31和LE32花芽分化比對(duì)照植株分別延遲4 d和5 d，而開(kāi)花分別延遲17 d和20 d，表明PHYBI基因主要影響花芽發(fā)育而不是影響花芽分化。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,（五） 利用基因工程增強(qiáng)抗逆性 轉(zhuǎn)基因技術(shù)在培育花卉抗病，抗蟲(chóng)，提高抗逆能力方面進(jìn)展也很快。現(xiàn)在抗逆 (抗病、抗蟲(chóng)、抗凍、抗熱、抗除草劑等) 基因的導(dǎo)入越來(lái)越被人們重視。基 因工程在增強(qiáng)

20、植物對(duì)病蟲(chóng)害抵抗方面也有巨大潛力。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,最近幾年，已有多種基因被鑒定、分離，甚至被成功地移植到花卉植物中去。 現(xiàn)已有用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將病毒衣殼蛋白基因轉(zhuǎn)入百合，以培育抗病毒品種。 中國(guó)科學(xué)家將抗TMV，CMV 病毒的基因?qū)氲教戚牌延鷤M織中，獲得了唐菖蒲抗病毒轉(zhuǎn)基因植株。 美國(guó)也已經(jīng)培育出切花菊抗病轉(zhuǎn)基因植株。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,抗性育種也是花卉育種的一個(gè)重要方面。 Marchant等(1998)將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入現(xiàn)代月季中，轉(zhuǎn)基因植株黑斑病的發(fā)生率大大降低。 Takatsu等(1999)將水稻幾丁質(zhì)酶基因?qū)刖栈ㄆ贩NYamabiko中獲得了抗灰霉病(Botr

21、ytis cinera)的轉(zhuǎn)化植株。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Dolgov等(1995)將中Bt的內(nèi)毒素基因?qū)朐偕芰軓?qiáng)的Bornholm和White Harricome菊花品種中，獲得轉(zhuǎn)化植株，在不噴施化學(xué)藥劑的情況下，植株表現(xiàn)出對(duì)扁虱(web tick)的抗性。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Wordragen等(1993)以離體葉片為材料將Bt基因轉(zhuǎn)入到菊花品種Parliament，獲得 了抗蟲(chóng)植株。 Kamo等（1996）將菜豆黃斑病毒外殼蛋白基因（BYMV CP）和Gus基因轉(zhuǎn)入唐菖蒲的懸浮細(xì)胞中，獲得了轉(zhuǎn)基因植株。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Yepes等（1999）將編碼番

22、茄斑萎病毒、鳳仙壞死斑病毒和花生環(huán)斑病毒外殼蛋白的基因?qū)刖栈ㄆ贩NPolaris、Golden Polaris、Iridon中，分別獲得了轉(zhuǎn)基因植物。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,（六） 利用基因工程延長(zhǎng)保鮮期 目前，美國(guó)、荷蘭和澳大利亞的科學(xué)家們致力于研究如何利用基因工程手段使切花插瓶時(shí)間和盆花貨架壽命延長(zhǎng)，并能耐受更長(zhǎng)的運(yùn)輸時(shí)間。 乙烯是花卉本身合成的影響切花壽命 的氣體，控制著切花衰老過(guò)程。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,澳大利亞的一家實(shí)驗(yàn)室將編碼氨基環(huán)丙烷羧酸 (ACC)氧化酶的基因的反義基因(即導(dǎo)入與目的基因互補(bǔ)的基因，以阻止目的基因的表達(dá))導(dǎo)入香石竹，已育成保鮮期延長(zhǎng)兩倍的抗衰老香石

23、竹新品系。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,花卉保鮮基因?yàn)榱搜娱L(zhǎng)花期瓶插壽命，科學(xué)家將已從多種植物中分離和克隆出的控制乙烯 ACC合酶基因轉(zhuǎn)入花卉。目前已從蘋(píng)果、美國(guó)南瓜、擬南芥等植物中分離出ACC合成酶基因。該基因在矮牽牛、康乃馨等花卉上轉(zhuǎn)化成功。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,通過(guò)控制體內(nèi)乙烯的合成能達(dá)到延長(zhǎng)花卉保鮮期的目的。 乙烯合成的生物學(xué)途徑已經(jīng)弄清楚，1979年楊祥發(fā)等發(fā)現(xiàn)ACC是植物體內(nèi)乙烯生物合成的前體，并確定了植物體內(nèi)乙烯生物合成的途徑，許多重要的基因已經(jīng)克隆和測(cè)序，包括一些乙烯合成關(guān)鍵酶基因，如ACC合酶、ACC氧化酶和乙烯信號(hào)傳導(dǎo)途徑的關(guān)鍵酶基因。這為在分子水平利用這些基因來(lái)有

24、效地控制植物的成熟與衰老提供了基礎(chǔ),基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)來(lái)控制乙烯的合成已在許多植物上獲得成功。 轉(zhuǎn)反義ACC氧化酶、ACC合酶以及細(xì)菌ACC脫氨酶基因的番茄中乙烯的產(chǎn)生受到抑制，從而延緩了果實(shí)的成熟。 花卉衰老（?。┡c乙烯的關(guān)系最直接，它是一種植物內(nèi)源成熟激素。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,控制切花的乙烯合成，對(duì)于延長(zhǎng)保鮮期，提高切花品質(zhì)至關(guān)重要。 在乙烯生物合成過(guò)程中，最關(guān)鍵的是ACC合成酶 (ACS)和ACC氧化酶 (ACO)2種酶的 mRNA的表達(dá)，促進(jìn)乙烯合成的增強(qiáng)。 通過(guò)導(dǎo)入反義ACC合成酶基因及反義ACC氧化酶基因可阻止乙烯合成，延長(zhǎng)花期和鮮切花壽命。,基因

25、工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,目前，該基因已在香石竹、矮牽牛等植物中轉(zhuǎn)化成功。 將香石竹的乙烯合成酶基因CARN363反向?qū)胂闶裰?，獲得了衰老（敗）延緩的香石竹；將 ACC合成酶基因反向?qū)胂闶瘢D(zhuǎn)基因的香石竹比正常香石竹的觀賞壽命延長(zhǎng)2倍。 1995年，可長(zhǎng)久保存的香石竹在澳大利亞獲準(zhǔn)上市，成為當(dāng)時(shí)唯一上市的轉(zhuǎn)基因切花。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,目前，月季、百合、天竺葵、龍膽等已成功建立了與耐貯性有關(guān)的轉(zhuǎn)化體系。 此外，利用抗細(xì)菌基因轉(zhuǎn)化花卉，使得細(xì)菌不能在損傷部位大量繁殖，也能起到延長(zhǎng)花卉瓶插時(shí)間的目的。 已有一些花卉品種利用上述的方法獲得了延長(zhǎng)瓶插時(shí)間的轉(zhuǎn)基因植物。,基因工程技術(shù)在花

26、卉中的應(yīng)用,（七）利用基因工程改良花卉香味 長(zhǎng)期以來(lái)人們把研究重點(diǎn)放在改良花色、花形及抗性等方面，花香作為花卉的一個(gè)重要品質(zhì)，一直被忽視。 花卉香味基因由于控制花卉香味的代謝物遠(yuǎn)比構(gòu)成色彩的代謝物多，對(duì)芳香這一性狀的背景了解很少。因此，香味基因工程進(jìn)展緩慢?，F(xiàn)在對(duì)花香的遺傳改良開(kāi)始受到重視，但還處于起步階段，成果較少。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,對(duì)于芳香物質(zhì)的生物合成途徑、生理代謝途徑及遺傳背景還不清楚，因而進(jìn)行這方面的深入研究，克隆相關(guān)基因，應(yīng)是當(dāng)前的工作重點(diǎn)。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,近期人們正在合成單萜，它是一類重要的花香物質(zhì)，已克隆出來(lái)的Lis基因可編碼S-Linalool合成酶

27、，這種酶可將櫳牛兒焦磷酸(Gpp)一步轉(zhuǎn)化成S一萜烯醇。 這一成果有望實(shí)現(xiàn)花香的改良。有人利用野生型發(fā)根農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化檸檬天竺葵，使其芳香物質(zhì)大大增加。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,法國(guó)的Pel1egrineschi等人發(fā)現(xiàn)，用發(fā)根農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化檸檬天竺葵 (Lemon geranium)，轉(zhuǎn)化植株的芳香類物質(zhì)櫳牛兒醇(Geranio1)比對(duì)照植株增加 34倍，其他芳香類物質(zhì)如萜烯醇 (Linaloo1)及桉樹(shù)腦(1，8一Einecole)在轉(zhuǎn)化株中也有較大增加。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,Dudareva等研究了一類與花香味有關(guān)的重要物質(zhì)單萜的體內(nèi)生物合成，他們克隆了一個(gè)編碼S一萜烯醇合成酶的基因lis基因，由于該酶是合成S一萜烯醇的關(guān)鍵酶，而S一萜烯醇與花香味的產(chǎn)生密切相關(guān)，因此該基因是一個(gè)潛在的進(jìn)行轉(zhuǎn)基因獲得改變香味花卉新品種的基因。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,另外，GuternmrP等克隆了編碼芳樟醇的基因，并將其導(dǎo)入到康乃馨中，成功地進(jìn)行了花香改良。,基因工程技術(shù)在花卉中的應(yīng)用,（八）花卉基因工程其他方面的研究與應(yīng)用 基因工程在花卉抗逆、抗 除草劑、花期調(diào)節(jié)等方面的研究也取得了一定進(jìn)展。Dunemann等將來(lái)自農(nóng)桿菌的 rol基因轉(zhuǎn)入杜鵑，獲得了l4個(gè)轉(zhuǎn)基因株系，又將其中l(wèi)1個(gè)株