农产品加工cademiPeriodicalFarmProductProcessingNo．8文章编号：1671—9646(2007)08—0032—03作物生物技术研究进展(1．吉林农业大学生命科学院，吉林长春130118；2．长春职业技术学院，吉林长春1300332；3．吉林农业大学园艺学院，吉林长春130118)摘要：生物技术的发展为果蔬作物的途径。综述前人应用成果，概述细胞工程因工程及分子标记在作物改良中的应用研究进展关键词：果蔬作物因工程；细胞工程；分子标记中图分类号：$18文献标志码egetablePlantsWuXueyan，Liu埘Shuyao3(1．CollegeLifeScience，JilinAgriculturalUniversity，Changchun，Jilin130118，China；ocationalInstituteChangchun，Jilin1300Horticulture，JilinAgriculturalUniversity，Changchun，Jilin130118，China)Abs~et：biotechnologyopenedmoresaysvegetableplants．Baseduponpreviousworkcelularengineeringgeneticengineeringmolecularmarkers．Keywords．fruitvegetable；cellularengineering；geneticengineering；molecularmarker蔬菜水果是人们日常生活中不可缺少的食品为人类提供丰富的维生素、蛋白质、脂肪和多种氨基。随着人们生活水平的不断提高，对蔬菜水果品质也有了更高的要求。近年来，随着生物技术的不断发展，许多蔬菜的产量及品质都有了提高。生物技术是指利用生物系，应用先进的生物学和工程技术，通过加工或不加工底物原料，为人类提供所需各种产品，或达到某种目的的一类新型跨学科技术fl_。近20年来，生物技术迅速发展起来为世界各国发展科学技术的热点已在许多领域得到了广泛的应用。基因工程、蛋白质工程、细胞工程和发酵工程等自20世纪70年代崛起以来发展迅猛，现已成为新技术革命的重要组成部分。随着基因重组、细胞工程及分子标记等技术的发展，对生物技术在果蔬作物中的应用研究得到了极大的促进。本文综述了近几年来果蔬作物生物技术研究进展，并预测其发展前景。因，并通过生物竞技宝JJb、物理和化学等方法竞技宝JJb，导入到受体植物细胞，通过组织培养培育出转基因植物的生物技。植物基因工程旨在通过导入有价值的外源基因而获得转基因作物，以实现作物的改1．1植物基因工程的主要特点和技术果蔬作物基因工程与其他生物的基因工程相具有自身的特点。它表现为以下方面：植物的遗传背景复杂因数量庞大，因而分离目的基因很困；植物的性状多为数量性状，即由微效多基因决，增大了目的基因分离的困难目的基因必须进入受体细胞的细胞核内，并整合到染色体上方能奏效；整合到植物染色体上的外源目的基因，必须经受住减数分裂的考验而不丢失，才能稳定传给后；经典的基因工程，需先使植物微生物化，且经因转化后的受体，竞技宝JJb还必须能再生植株圆。果蔬作物基因工程研究的主要进展基因工程是在分子水平上改造遗传物质，能够打破生物种间界限，扩大杂交范围，提高变异速度生物按人们预期的目标产生变异。目前，利用转基技术对植物抗虫、抗病毒与抗逆性的改良最为有效因工程通过常规的育种手段获得抗虫蔬菜品种是很困难收稿日期：2007—06—08作者简介：吴学彦，吉林人，在读硕士，研究方向物抗逆分子生物学与基因工程。E-mail：。，硕士，博士生导师，研究方向：蔬菜栽培维普资讯，这主要是由于不仅新品种选育历程较长，而且对于虫害尚无基因资源作为育种的亲本，即缺乏抗虫虫质。利用基因工程技术创造抗虫蔬菜新种质，为培育抗虫蔬菜新品种开辟了一条新路。目前用于植物抗虫基因工程的基因主要包括以下几类如苏云金芽孢杆菌(Bt)毒蛋白基因等；蛋白酶抑制剂基，如豇豆蛋白酶抑制剂基淀粉酶抑制剂基因，如菜豆A一淀粉酶抑制剂基因等；植物外源凝集素类基因，竞技宝JJb如雪花莲外源凝集素(GNA)蛛毒素基因等131。这些基因的表达产物都具有相当的杀虫性，并具有一定的转化性，对人及哺乳动物并不构成危害。目前，苏云金芽孢杆菌(Bt)毒蛋白基因了番茄和马铃薯等蔬菜作物，转豇豆蛋白酶抑制剂基因的烟草和棉花等，转菜豆A一淀粉酶抑制剂因的烟草和豌豆等，以及转雪花莲外源凝集素基因的马铃薯、烟草、番茄、水稻和小麦等作物也相继问中抗块茎蛾马铃薯、抗果虫番茄等已进行商业化生产141。蔬菜病害中以病毒病较为普遍，而且十分严重。近几年来，采用基因工程控制病毒病危害或减少危害程度取得了重大进展，可以说，其技术路线已趋向成已经应用的技术路线有：导入病毒外壳白基因(CP)；利用病毒的卫星RNA；利用植物病毒本身编码的抗病毒基因；利用反义RNA技术用病毒复制酶基因等121。其中导入CP目前较为成功的一种。在辣椒、番茄、马铃薯、油菜的转基因植株中，凡是表达基因的，在一定程度上延缓或减轻了症状，具有了一定的抗性，并且可以稳定地遗传给植株子代或几代以上。盐碱、干旱、不适温度、强光和农药残毒等环境逆境在一定程度上限制了果蔬作物的产量和种植，为了更充分地利用现有耕地、提高产量，植物抗逆育种一直都很受重视，但由于抗源少、抗逆机理不，其研究进展不够理想，现代生物技术的发展为改变这一局面提供了新的可能。目前，用于该领域的基因大体有以下几类：逆境诱导的植物蛋白激酶基因；编码植物渗透压调节物质的基因；超氧化物歧化酶(SOD)基因；类黄酮途径相关酶基因防治细胞蛋白质变性的基因；除草剂解毒基目前已获得了耐盐碱的转基因烟草、玉米和水稻等耐土壤农药残毒的转基因亚麻已在美国进行商业化生良目的基因导入植物细胞和组织，并在其中进行表达，从而使植物获得新的性状l5】。20世纪90年代以来，随着基因组计划的发展，生物技术特别是转基因技术发挥着重大作用1983年首例转基因烟草问世以来，至今人们已获得了120余种转基因植物，其中蔬菜占了很大，包括番茄、甘蓝、黄瓜、茄子、菠菜、生菜豆、芦笋、辣椒、菊苣、马铃薯、洋葱、石刁柏目的基因导入蔬菜，为蔬菜作物的遗传育种和品种改良提供了一条有效途径，它使人们有可能获得优质、高产、抗病虫、抗病毒，以及抗逆性强品种，同时可提高了育种的速度和效率 ，在果蔬作物 品种改良上显示 了巨大的潜力。 目前 ，外源基因往往是多拷贝、多位点 、随机地 整合到植物基因组中，转基因的表达活性和转基因植 的表现型很难预测，转基因在遗传传递中虽有可能 按孟德尔遗传规律进行传递 ，但传递过程中基因丢失 和基因沉默是阻碍转基 因技术推广应用 的主要障碍[51。 1．2．3 果树 抗病毒 抗病毒转基因技术是近几年在基因工程的基础上发展起来 的一种新的植物脱毒方法I7．81。抗病毒转基 防治果树病毒的一条新 的有效途径 ，Fitch 等人 获得对环斑病毒完全免疫的番木瓜[91，Laimer da Ca— mara Machado得到的转化的欧洲李和杏 ，提高了对茎 豆病的抗性 果树抗病毒转基因虽取得了成功 ，但仍有 以下问 题需要解决 ：缺乏稳定高效 的再生体系；转化率 ；基因沉默[61。随着分子生物学及基因工程理论 的发展 ，抗病毒转基因将是果树作物脱毒技术研究的 热点，并将在抗病毒研究 中发挥重要作用 植物的细胞具有在发育上的全能性，即在适宜的 条件下 ，一个细胞可形成一个完整 的植株『1J。植物细 胞工程就是在植物细胞全能性的基础上 ，利用植物组 和细胞培养及其他遗传操作，对植物进行改 良性状的新品种 ，保存具有重要价值或濒于灭绝 的植物种类 ，使资源的创新达到一个新的水平。 2．1 果蔬作物细胞和器官的培养 植物细胞和组织培养技术的发展 ，使得许多在实 验室进行 的研究已向工厂化生产过渡。除了植物细胞 培养技术以外 ，竞技宝JJb近年来植物器官 毛状根等)的培养也得到迅速发展 。大规模培养技术 日趋完善，为植物生物技术的产业化发展带来巨大 的动力 ，在果蔬作物培养中具有潜在 的现实应用价 。迄今为止，全世界 已对近 000种植物进行过细 胞培养方面的研究【131。许 多已完成实验室 阶段研究 向工厂中试过渡，有的已完成工厂化生产规模的实 维普资讯农产品加 学刊2007 植物细胞是一个复杂的体系，相信随着分子生物 学和基因工程的发展 ，人们对植物细胞代谢调控的研 究不断深化，植物细胞大规模培养成为一种成熟的工 业化生产方式也为期不远。 果树离体器官的再生果树离体再生研究是体细胞突变和遗传转化研究 的基础 ，为果树品种改 良提供 了有效 的途径 ，从而得 到研究者的重视【l51。影 响离体器官再生的因素很多 主要有培养基成分、外植体特性和培养条件 ，其中任 何一个方面的变化都会对再生过程产生重要影响 最终影响外植体的再生结果。由于植物细胞具有全能性 ，所以外植体可采用多 种类型的器官，主要有叶片、器官 、胚及其组织和茎等。外植体再生不定芽存在 明显 的基因型差异。 因此 ，为特定的基因型建立合适 的再生体系成为研究 的重点【l61。 虽然国内外对植物的离体再生已有多年研究 对离体再生影响因素进行了较为深入的研究，但因再 生过程涉及 因素较多 ，因而对其机理仍未确切认 尤其在多年生木本果树的离体再生方面更是如此。深入研究离体再生机理 ，研究非基因依赖性 的离体再生 操作方式 ，以消除基因型依赖性 ，增大遗传改 分子标记技术 分子标记技术在作物育种上得到了广泛 的应用 近年来还相继发展了一大类 PCR技术为基础 子标记，并已广泛应用于植物的遗传连锁图的构建及 目的基因的定位和克隆旧。分子标记的种类很多 ，依其所用的分子生物学 技术，大致可以分为以 Southern 杂交技术为核心的分 子标记和以 PCR 技术为核心的分子标记。 目前在园 艺植物 中最常用 的分子标记种类有 ：RELP，RAPD， AELP，SSR ，STS 果树性状DNA 标记 的获得主要有 连锁图法；近等基因法 ；分离群体分组分析『l8】。 目前 ，果树性状 DNA标记多为构建遗传连锁 “副产品”或通过BSA 法获得。 迄今 ，已经获得连锁 DNA 标记的重要性状有葡 ，以及苹果的抗黑星病 、抗蚜虫 、果实色泽等[24~321。但是，果树数 DNA标记及标记辅助育种 (MAS) 仍有待深入研究『l9 作物的高产优质一直是我们追求的目标 。目前我 口已达13 如何提高作物的产量是我国农业科学工作者和生物学家所面临的重要课题 ，而且随着人们生活水平 ，对食物的营养和品质的要求也越来越高，这就迫 使植物育种者去培育富含营养及品质优 良的新品种。 毫无疑问 ，在过去的 50 余年中 物细胞和器官培养取得了令人瞩 目的发展 ，从当初的梦想 已经变 成了现实 ，而且发展迅猛 ，方兴未艾 。目前该技术发 展与应用面临的最大 问题是其生产的经济成本 ，提高生产效率、降低生产成本是今后发展的主要 方向。 随着分子生物学的发展，分子标记技术将与比较 基因组学和功能基因组学等学科相结合，继续向深度 和广度方向发展 ，并在果树品种鉴定 、品种创新 本选配、辅助育种等多个领域发挥越来越重要 [2ol。现代生物技术的飞速发展给人类的生存与发展带 的曙光，尽管它仍有许多 问题需待解决和完 ，但其应用价值越来越受到重视，中国、美国和英 国等的七大科学院于 2002 年就联合发表 白皮书 开支持生物技术在 生物改 良中的应用 ，明确 指出 “解决世界贫穷饥饿，生物技术不可替代。”生物技术 在果蔬作物育种中的应用是必然的，转基因果蔬在全 的商业化趋势也不可逆转，它也将最终为人们所接 生物技术作为21 世纪高技术 的核心 ，将在许多 领域发挥巨大的作用。以生物技术为依托的高新技术 产业群正在兴起 ，把生物技术运用到农业上将会创造 出巨大的经济效益 。生物技术作为果蔬作物改良的重 要手段 ，将会为人类和社会作 出应有的贡献 马和平．利用生物技术进行种 良的基本原理及主要 用技术fJJ ．生物技术通讯 ，2005 ，16 广东．我国蔬菜转基因技术研究进展 10)：12． ．利用转基因技 术进行植 物遗传改 ．生物技术通报 ，2002 因在后代中遗传分 离研究进展 fJ] ．生物技术通报 ，2004 ．西北农林科技大学学 自然科学版)，2003 ，31 命科学研究，2000 李红叶．柑橘病 毒与类病毒 分子生 ．果树科学，2000 ，17 ：131-137． M．Stabletransformation p印ayavia microprojec— tiv bombardmeat ．PlantCell Report， 1990 维普资讯：银杏叶的药用作用保健功能与加工利用 53 4．5 原料处理一清洗一干燥一 破碎一加人 10 倍量体积分数 70％的食用酒精重复提取 、一合并 液一加人0．05％的 BH一6 加热至45 保持 ，充分搅拌40 min，将苦 味除去一 经板框压滤机进行精 去除较大颗粒一进行 混合勾兑一保健酒 、酸以及多种食品添加剂)3．5．3 产品特 银杏叶酒呈淡黄褐色、清澈透明，具有银杏叶的 特色和气味 ，风味醇厚。 3．6 银杏叶保健饮料 银杏叶提取物55％，洋槐蜜 44％、柠蒙酸 甲酸钠、矫味剂适量 下冷藏24 槐蜜汁(熬炼 蜜浓度39～40。Be) 甲酸钠一无菌条件下灌装一 产品。 3．6．3 产品特点 饮料 色泽红褐 ，风味柔 ，清香宜人，酸甜可 小结自20 世纪 80 年代 以来 国在银杏叶的加工利用研究方面成绩斐然 。随着研究 的不断深人 ，银杏叶 独特的食疗保健价值 日益引起人们的普遍重视 ，银杏 产品也随之更趋走俏。 目前银杏叶保健 品的加工是热 门话题 。另外 ，还有许多银杏 叶保健食品可供开发 如银杏啤酒、银杏糖果 、银杏糕点和银杏叶保健挂面 。银杏制品的应用领域正在不断扩大。参考文献 吴凡．银杏叶饮料加工 技术 『JJ ．山东食 ，2003，(12) ，杜红岩．绿色食品开发利用【M】．北京 ：中国中 医药 出版社 ，2003． 董淑炎．新编保健中药深加工技术 【M】．北京 ：中国林业 出版社 ，2003． 黄友谊，杨坚．中国特种茶加工 [MI 北京 ：中国农业 ．2004．(上接 corza．Transgenticplums express plumpox virus coat protein gene ．PlantCell Report ，1994 ，14：18—22． 【24] papaya ringspot viru coatprotein gene transgenticplant pox I25 『JJ．Aner Soc Hort Sci，1995 ，120 ：943—950．常珏．植物细胞和器官大规模培养研究进展 『JJ ．生物 术通报，2001 ：31。【26] 物细胞大量 培养 ．中国生物工程，1991，11 ，胡之璧．生物技术在传统生产 中的应用前景 【27】生物工程进展 ，1997 竞技宝JJb，17 『JJ．中国农业大学学报 ，2004 物花芽和花器官 『JJ．广西植物 ，1993 ，13 ：275—288．【29】 杨红花．核 果类果树 DNA 子标记研究进展 『JJ ．生物 技术通报 ，2002 ，王斌．DNA分子标记在果树 遗传学研究 上的应用 【301 】．遗传，2000 ，22 子标记研究进展 『JJ 物技术，2003 ，13 ：57．【31】 宁．果树分子标记研究现状及发展前景 ，2003，13 ．蔬菜作物抗 苹果育种 中的应用 『JJ ．生物技 术通报 ，2002 ：11-13． 小林．蔬菜作物重要农 艺性状 相关 基因分离 『J1．细胞生物学杂志 ，2004 ，26 ．DNA分子标记在果 树遗传学研究上 的应用 】．遗传，2000 ，22 ，等．与葡萄抗霜霉病基 因紧密 的分子遗传 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　　云南省楚雄彝族自治州楚雄市未来小学2022-2023学年三年级下学期期中作业设计数学试题