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《园艺植物生物技术》 第九章： 蔬菜生物技术研究进展 张余洋 华中农业大学蔬菜系 植物生物技术在蔬菜中的应用 • 蔬菜栽培方面 – 脱毒 – 快繁 • 蔬菜育种方面 – 细胞融合 – 小孢子培养 – 转基因 – 标记辅助选择育种 – 设计育种： 通过计算机技术进行分子设计 ， 以实现杂交 亲本的最佳配组 International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications ( • 蔬菜抗病基因工程 • 蔬菜抗虫基因工程 • 蔬菜抗逆基因工程 • 蔬菜品质基因工程 • 延长蔬菜货架期 一. 蔬菜转基因研究进展 番茄 转基 因植 株的 再生 植株的 （诱导培养基+卡那霉素5mg/L+头孢霉素200 mg/L） 再生 花椰菜 转基因 鄂马铃薯3号转基因试管 薯薄片在卡那霉素选择 培养基上再生芽 1 2 3 4 5 6 转基因植株在卡那霉素 选择培养基上生根 马铃薯转基因植株的再生 蔬菜抗病毒基因工程 • 病毒来源基因 – 病毒外壳蛋白基因 – 病毒复制酶基因介导抗性 – 病毒核酶（ riboz ymes） 基因 ， 可特异性催化切割RNA – 利用核糖体失活蛋白（ ribosome-inactivating protein ， RIP） 基因 • 植物来源基因 – 番茄抗TMV基因 – 植物真核翻译起始因子eIF4e • CMV-CP转基因辣椒（周钟信 等 ， 1991； 张宗江 等 ， 1994 ） • CMV-CP转基因番茄 （杨荣昌 等 ， 1995） • 苜蓿花叶病毒外壳蛋白(AMV-CP)转基因番茄（Nilgun 等） • 西瓜花叶病毒（ WMV- I） CP 基因导入西瓜（唐慧中 等 ， 2000） • 芜菁花叶病毒CP基因（TuMV-CP） 转化大白菜（朱常香 等 ， 2001） • 病毒复制酶基因转基因马铃薯（Braun等 ， 1992） 外壳蛋白介导的病毒抗性是经典的抗病毒基因工程 miRNA介导的病毒抗性是未来新的研究方向 • RNAi和miRNA技术被认为是一种介导病毒抗性极富前景的 新技术。 • 针对CMV病毒2a/2b基因编码区和病毒RNA基因组的3 ’ 非 翻译区的保守区域 ， 设计miRNA,转化番茄,提高了番茄对 CMV的抗性（张晓辉 等 ， 2010） 。 • 同时接种TMV和TYLCV后仍然保持对CMV病毒的稳定抗性 ， 人工miRNA能够耐受非目标病毒的干扰。 mock 2b r1 a101 病毒抗性鉴定 利用人工miRNA培育抗CMV番茄 a101 2b r1 mock 病毒抗性鉴定 CMV 接种后ELISA检测 CMV 接种后ELISA检测 25 nt miRNA检测 蔬菜抗真菌基因工程 • 用于抗真菌转基因研究的基因包括几丁质酶基因 ， - 1,3- 葡聚糖酶基因 ， 植物抗毒素基因 ， 植物抗病基因等 ， 其中 几丁质酶基因研究最多。 – 机制： 几丁质酶催化真菌细胞壁的重要成分（几丁质） 水解, 从 而抑制真菌的生长 • 烟草渗调蛋白(osmotin)基因AP24和菜豆几丁质酶基因双 价基因导入番茄 ， 提高转基因番茄对番茄枯萎病菌的抗性 （欧阳波 等 ， 2005） 蔬菜抗细菌基因工程 • 蔬菜抗细菌基因工程主要利用抗菌肽基因等。 – 机制： 在病原细菌的质膜上形成离子通道 ， 从而破坏细胞内外渗 透压平衡 ， 细胞内容物尤其是K＋大量渗出 ， 导致细胞死亡 。 • 将抗菌肽基因导入到马铃薯和番茄中 ， 获得对青枯病抗性 提高的材料（贾士荣 等 ， 1998； 田长恩 等 ， 2000） • 天蚕（Hylophora cecropia）抗菌肽B基因和柞蚕 ( Antheraea pernyi）抗菌肽D基因构建成双价基因 ， 导入 到辣椒栽培种中 ， 获得青枯病抗性提高的转基因辣椒（李 乃坚 等 ， 2000； 余小林 等 ， 2000 ） 将辣椒抗根结线虫基因CaMi导入番茄 ， 提高对根结线虫的抗性 蔬菜抗线虫基因工程 对照 转基因 蔬菜抗线虫基因工程 CaMi 转基因莴苣 线虫接种试验 蔬菜抗虫基因工程 • 细菌来源基因 – 苏云金杆菌杀虫结晶蛋白(Bt)基因 • 植物来源基因 – 蛋白酶抑制剂基因 – 凝集素基因 •