第三章植物基因工程技术及应用

1、 基因工程（基因工程（genetic engineering） 基因工程（基因工程（gene engineering），又称为重组），又称为重组DNA技术，是按着人们的科研或生产需要，在分子水技术，是按着人们的科研或生产需要，在分子水平上，用人工方法提取或合成不同生物的遗传物平上，用人工方法提取或合成不同生物的遗传物质（质（DNA片段），在体外切割，拼接形成重组片段），在体外切割，拼接形成重组DNA,然后将重组然后将重组DNA与载体的遗传物质重新组与载体的遗传物质重新组合，再将其引入到没有该合，再将其引入到没有该DNA的受体细胞中，进的受体细胞中，进行复制和表达，生产出符合人类需要的产品或创行

2、复制和表达，生产出符合人类需要的产品或创造出生物的新性状，并使之稳定地遗传给下一代。造出生物的新性状，并使之稳定地遗传给下一代。基因工程的基本特点基因工程的基本特点: :分子水平操作，细胞水平分子水平操作，细胞水平表达。表达。基因工程的概念基因工程的概念 在这个过程中：在这个过程中： 1.“基因剪刀基因剪刀” 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 2.“缝纫针缝纫针” DNA连接酶连接酶 3.“交通工具交通工具”载体载体 4.“乘客乘客”目的基因目的基因一、植物基因工程的发展历程一、植物基因工程的发展历程1983 年 美国和比利时科学家首次将外源基因导入烟草和胡萝卜 1994 年 世界上第一种耐储

3、藏的番茄在美国批准上市 1995 年 转基因的抗虫、抗除草剂的玉米和棉花在美国投入生产2000 年 美国转基因大豆的种植面积首次超过普通大豆到2005年为止， 世界上共批准了12种作物、6大类性状的48个转基因品种进行商业化生产，其中包括水稻、玉米、马铃薯、小麦、黑麦、红薯、大豆、豌豆、棉花、向日葵、油菜、亚麻、甜菜、甘草、卷心菜、番茄、生菜、胡萝卜、黄瓜、芦笋、苜蓿、草莓、木瓜、猕猴桃二、植物基因工程中常用遗传转植物基因工程中常用遗传转化的基因元件化的基因元件 1、目的基因、目的基因 真菌和细菌：真菌和细菌： GUS、HPT、NPT、GNA均来自大肠杆菌；均来自大肠杆菌；杀虫蛋白基因杀虫蛋白

4、基因cry1Ab、cry1Ac、cry2A则来自苏云金芽孢杆菌；则来自苏云金芽孢杆菌；抗除草剂基因抗除草剂基因Bar来自吸水链霉菌。来自吸水链霉菌。 病毒：病毒： 几丁质酶基因。几丁质酶基因。 植物：植物： 蛋白酶抑制基因、凝集素基因等、蛋白酶抑制基因、凝集素基因等、Xa21、C4相关基因、相关基因、水稻中生产胡萝卜素水稻中生产胡萝卜素前维生素前维生素A的基因。的基因。 动物：动物： 来自水母的绿色荧光蛋白基因（来自水母的绿色荧光蛋白基因（GFP）、蝎的昆虫毒）、蝎的昆虫毒素基因、蜘蛛毒素基因。素基因、蜘蛛毒素基因。 人工合成基因：人工合成基因： Wx的反义基因。的反义基因。 2、选择标记基因

5、、选择标记基因 新霉素磷酸转移酶基因新霉素磷酸转移酶基因NptII：表达产物表达产物可以拮抗卡那霉素可以拮抗卡那霉素 、G418 潮霉素磷酸转移酶潮霉素磷酸转移酶Hpt基因：基因：表达产物可表达产物可以抗潮霉素（以抗潮霉素（Hygromycin B） Bar 基因：基因：表达产物可以抗表达产物可以抗 PPT)三、转基因的主要方法及原理三、转基因的主要方法及原理受体细胞受体细胞转化方法转化方法转化原理转化原理载体载体转化系统名称转化系统名称共感染法（整体接种法）Ti质粒Ri质粒 农杆菌原生质体共培养法（细胞接种法）RNA载体转化系统叶盘法DNA 病毒基因枪法 各种受体微针注射法电击法电泳法 物理

6、原理 原生质体超声波法 激光法直接转化系统脂质体法PEG法 化学原理浸泡法卵细胞花粉管通道法花粉粒生殖细胞 细胞细胞转化法茎尖细胞种质细胞种质转化系统植物成功应用的转化方法：植物成功应用的转化方法：直接转化法：直接转化法：是通过物理或化学方法将外源基因导是通过物理或化学方法将外源基因导入植物细胞或原生质体，由此获得转基因植株的方入植物细胞或原生质体，由此获得转基因植株的方法。基因枪法、花粉管通道法、电击法、法。基因枪法、花粉管通道法、电击法、PEGPEG法、法、超声波法、激光束法、脂质体法和减压渗透法等。超声波法、激光束法、脂质体法和减压渗透法等。 间接转化法：间接转化法：是通过生物体（如农杆

7、菌、细菌球、是通过生物体（如农杆菌、细菌球、病毒等）介导，将外源基因导入植物细胞。根癌农病毒等）介导，将外源基因导入植物细胞。根癌农杆菌介导转化法。杆菌介导转化法。基因枪法（微弹轰击法）基因枪法（微弹轰击法） 基本原理：将DNA包被在微小的金粉或钨粉粒表面上，以火药爆炸、高压气体或高压放电等作为驱动力，将微粒射入受体细胞或组织，伴随伴随而入的DNA分子便随机整合到寄主细胞的基因组中，从而实现转化的目的。 优点：优点： （1 1）直接将）直接将DNADNA送入完整的、可再生的植物细胞，避送入完整的、可再生的植物细胞，避开了原生质体分离和再生的困难。开了原生质体分离和再生的困难。 （2 2）靶细胞

8、类型广泛，不受组织类型限制，几乎所）靶细胞类型广泛，不受组织类型限制，几乎所有具有潜在分生能力的组织或细胞都可以用基因枪进有具有潜在分生能力的组织或细胞都可以用基因枪进行轰击转化。行轰击转化。 （3 3）利用基因枪法可以同时将多个基因导入植物。）利用基因枪法可以同时将多个基因导入植物。 缺点：缺点： 易引起多拷贝插入和非孟德尔遗传，且外源易引起多拷贝插入和非孟德尔遗传，且外源DNADNA整合整合机理不清楚，随机性较大，目标基因与筛选标记基因机理不清楚，随机性较大，目标基因与筛选标记基因有时发生重排，有益基因有可能丢失。此外，不同的有时发生重排，有益基因有可能丢失。此外，不同的受体类型，其基因枪

9、转化参数需进行优化，且价格昂受体类型，其基因枪转化参数需进行优化，且价格昂贵。贵。气气 压压 表表气体加速管气体加速管可裂圆片可裂圆片运动中的微弹运动中的微弹靶细胞靶细胞PEG 诱导法诱导法 基本原理： PEG法借助化合物聚乙二醇、磷酸钙，在高pH值条件下诱导原生质体摄取外源DNA分子。 优点：优点： 对细胞伤害小，转化顺利对细胞伤害小，转化顺利 实验成本低实验成本低 受体植物不受种类限制受体植物不受种类限制 能够转化较大的外源能够转化较大的外源DNA片段（甚至某物种的总片段（甚至某物种的总DNA） 转化子易于筛选转化子易于筛选 结果较为稳定、重复性较好结果较为稳定、重复性较好 易于推广等优点

10、易于推广等优点 缺点：缺点： 受体制备和保持比较困难受体制备和保持比较困难 分化效率低，费工费时，分化效率低，费工费时， 基因依赖性强，原生质体再生困难基因依赖性强，原生质体再生困难 再生植株结实率低，易产生突变体再生植株结实率低，易产生突变体电击（激）法电击（激）法 基本原理：利用高压电脉冲作用，在原生质体质膜上电击穿孔，形成瞬间可修复通道（一般只有8nm），当外源DNA附着于细胞质膜电击点时，DNA分子就有可能通过小孔进入细胞内，进而整合到受体细胞基因组上。 优点： 除具有PEG原生质体转化法的优点外，还具有操作简便、DNA转化效率高的优点。 缺点： 造成原生质体的损伤，使植板率降低 仪器

11、比较昂贵。 “电注射”法，它可以直接在带壁的植物组织和细胞上打孔，将外源基因直接导入细胞。使用该技术可以不制备原生质体，提高了植物细胞的存活率，而且简便易行，现已有水稻上成功应用的报道。 花粉管通道法花粉管通道法 基本原理：是利用植物受粉后一定时间内，外源DNA可通过花粉管渗入，经珠孔通道进入胚囊，转化尚不具备正常细胞壁的卵、合子或早期胚胎细胞，进而借助天然的种胚系统（Germ line）形成转基因种胚。 优点： 在理论上可以应用于任何开花植物，不需离体再生过程 具有广泛的应用性，特别是对于一些其它转化条件不具备的实验室尤其值得尝试 操作简便 缺点： 无法提供令人信服的分子证据以及遗传分析数据

12、 重复性也比较差 脂质体转化法脂质体转化法 基本原理：是用脂类化学物质包被DNA成球体，通过植物原生质体的吞噬或融合作用把脂体内的DNA转入受体细胞。 激光微束介导法 基本原理：激光经光学显微镜聚焦后，形成微米级的微光束，细胞经过这种微光束照射后，在细胞膜上可形成能自我愈合的小孔，使加入细胞培养基里的外源DNA流入细胞，实现基因的转移。低能离子束介导法低能离子束介导法 基本原理：利用低能离子束的溅射，引起植物细胞壁刻蚀变薄并产生局部穿孔，使外源DNA导入受体细胞。根癌农杆菌介导转化法根癌农杆菌介导转化法 根癌农杆菌：能够诱发冠瘿瘤的称为根癌农杆菌。 发根农杆菌：诱导毛发状根的称为发根农杆菌。评

13、价条件评价条件植物基因转化方法植物基因转化方法农杆菌法农杆菌法PEG法法电击法电击法微针注射法微针注射法基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法受体材料受体材料完整细胞完整细胞原生质体原生质体原生质体原生质体原生质体原生质体完整细胞完整细胞卵细胞卵细胞宿主范围宿主范围有有无无无无无无无无有性繁殖植物有性繁殖植物组织培养条件组织培养条件简单简单复杂复杂复杂复杂复杂复杂简单简单无无转基因植株转化率转基因植株转化率10-210-110-510-410-510-410-310-210-310-210-1101出现嵌合体比例出现嵌合体比例有有无无无无无无多多无无操作复杂性操作复杂性简单简单简单简单复杂复

14、杂复杂复杂复杂复杂简单简单设备要求设备要求便宜便宜便宜便宜昂贵昂贵昂贵昂贵昂贵昂贵便宜便宜转化工作效率转化工作效率高高低低低低低低高高低低单子叶植物的应用单子叶植物的应用少少可行可行可行可行可行可行广泛广泛广泛广泛1、 利用转基因植物生产功能蛋白和工利用转基因植物生产功能蛋白和工业原料业原料利用植物生物反应器生产医用蛋白利用植物生物反应器生产医用蛋白利用植物生物反应器生产食品或饲料利用植物生物反应器生产食品或饲料添加剂添加剂利用植物生物反应器生产工业原料利用植物生物反应器生产工业原料四、植物基因工程的应用四、植物基因工程的应用转基因植物作为生物反应器的优势如下：转基因植物作为生物反应器的优势如

15、下：植物易于生长，农田管理成本相对低廉，操作植物易于生长，农田管理成本相对低廉，操作技术要求也不高技术要求也不高绝大多数植物的表达产物对人和牲畜无毒副作用，绝大多数植物的表达产物对人和牲畜无毒副作用，安全可靠安全可靠植物具有完整的真核表达修饰系统，利用转基因植物具有完整的真核表达修饰系统，利用转基因植物生产的重组蛋白药物和疫苗在分子结构和生植物生产的重组蛋白药物和疫苗在分子结构和生物活性上，与人体来源的蛋白质相似物活性上，与人体来源的蛋白质相似利用植物生物反应器生产医用蛋白利用植物生物反应器生产医用蛋白 借助于根瘤农杆菌介导的转化系统，将小鼠抗体借助于根瘤农杆菌介导的转化系统，将小鼠抗体的轻链

16、和重链编码基因分别置于两种烟草植物体内表的轻链和重链编码基因分别置于两种烟草植物体内表达，然后两种重组植物品系进行杂交，产生的子代植达，然后两种重组植物品系进行杂交，产生的子代植物能同时合成小鼠的轻链和重链两种多肽。物能同时合成小鼠的轻链和重链两种多肽。转基因烟草表达小鼠抗体转基因烟草表达小鼠抗体转基因烟草表达小转基因烟草表达小鼠抗体鼠抗体利用植物生物反应器生产医用蛋白利用植物生物反应器生产医用蛋白 人葡萄糖脑苷脂酶（人葡萄糖脑苷脂酶（hGC）是治疗高歇斯症遗传病的特）是治疗高歇斯症遗传病的特效药，可能也称得上当今世界最昂贵的药物。每生产一个剂量效药，可能也称得上当今世界最昂贵的药物。每生产一

17、个剂量的的hGC要消耗要消耗 2000-8000 只人类胎盘，因此这种药物一直供不只人类胎盘，因此这种药物一直供不应求。美国应求。美国VPI研究机构的专家将克隆的研究机构的专家将克隆的hGC基因经改造导入基因经改造导入到烟草中，并获得高效表达。在每克这种转基因烟草的新鲜叶到烟草中，并获得高效表达。在每克这种转基因烟草的新鲜叶片中，片中，hGC的含量竟高达的含量竟高达1mg，也就是说，从一株转基因烟草，也就是说，从一株转基因烟草中就能产生出传统工艺需要消耗数千只胎盘才能获得的药物。中就能产生出传统工艺需要消耗数千只胎盘才能获得的药物。转基因烟草表达人转基因烟草表达人葡萄糖脑苷脂酶葡萄糖脑苷脂酶

18、利用植物生物反应器生产食品或饲料添加剂利用植物生物反应器生产食品或饲料添加剂 荷兰科学家把果糖基转移酶基因导入烟草和马铃荷兰科学家把果糖基转移酶基因导入烟草和马铃薯中，在获得的转基因植株中，果聚糖含量占薯中，在获得的转基因植株中，果聚糖含量占8%（干重）以上，具有良好的开发前景。（干重）以上，具有良好的开发前景。转基因烟草和马铃薯生产果聚糖转基因烟草和马铃薯生产果聚糖利用植物生物反应器生产食品或饲料添加剂利用植物生物反应器生产食品或饲料添加剂 荷兰科学家从黑曲霉菌中克隆到植酸酶基因，并荷兰科学家从黑曲霉菌中克隆到植酸酶基因，并将之导入到烟草的种子中表达。在饲料中添加这种转将之导入到烟草的种子中

19、表达。在饲料中添加这种转基因烟草的种子便可达到良好的效果。基因烟草的种子便可达到良好的效果。转基因烟草生产植酸酶转基因烟草生产植酸酶利用植物生物反应器生产工业原料利用植物生物反应器生产工业原料 油菜通常产生十八碳的不饱和脂肪酸，但只要在油菜通常产生十八碳的不饱和脂肪酸，但只要在其体内表达另一个特殊的基因即可使转基因油菜改为其体内表达另一个特殊的基因即可使转基因油菜改为合成合成月桂酸月桂酸，并可使其含量提高到，并可使其含量提高到44%。此外，鉴于。此外，鉴于油菜植物易生长且产量高的特点，人们还致力于用它油菜植物易生长且产量高的特点，人们还致力于用它来生产其它工业用油，如可作润滑油和尼龙生产原料来

20、生产其它工业用油，如可作润滑油和尼龙生产原料的的芥酸芥酸以及用于麦淇淋制作的以及用于麦淇淋制作的6-十八碳烯酸十八碳烯酸等。等。 转基因油菜生产月桂酸转基因油菜生产月桂酸利用植物生物反应器生产工业原料利用植物生物反应器生产工业原料 聚聚-b b-羟基烷酸羟基烷酸（PHAs）和）和聚羟基丁酸聚羟基丁酸（PHB）两种结构相似的多聚体具有热塑性好、可被微生物完两种结构相似的多聚体具有热塑性好、可被微生物完全分解的特性，因此被认为是最好的无污染性塑料原全分解的特性，因此被认为是最好的无污染性塑料原料。料。转基因拟南芥生产聚羟基丁酸转基因拟南芥生产聚羟基丁酸 将将真真核细菌核细菌养产碱菌养产碱菌的的PH

21、B生物合成基因导入拟生物合成基因导入拟南芥中，转基因植物在整个生命周期中，南芥中，转基因植物在整个生命周期中，PHB的含量的含量逐步增加，并达到每克湿重植物产逐步增加，并达到每克湿重植物产10毫克毫克PHB的最大的最大产量，大约相当于细胞干重的产量，大约相当于细胞干重的14%。2、 植物转基因技术在植物品种改良中的植物转基因技术在植物品种改良中的应用应用控制果实成熟的转基因控制果实成熟的转基因植物植物抗病虫害的转基因植物抗病虫害的转基因植物抗除草剂的转基因植物抗除草剂的转基因植物改变花卉形状和颜色的转基因植物改变花卉形状和颜色的转基因植物抗环境压力的转基因植物抗环境压力的转基因植物改善品质的转

22、基因植物改善品质的转基因植物控制果实成熟的转基因植物控制果实成熟的转基因植物 植物细胞中的乙烯由植物细胞中的乙烯由S-腺苷甲硫氨酸经腺苷甲硫氨酸经氨基环丙氨基环丙烷羧酸合成酶烷羧酸合成酶ACC和和乙烯合成酶乙烯合成酶EFE催化裂解而成。催化裂解而成。科学家采用反义科学家采用反义RNA技术封闭番茄细胞中上述两个酶技术封闭番茄细胞中上述两个酶编码基因的表达，由此构建出的重组番茄的乙烯合成编码基因的表达，由此构建出的重组番茄的乙烯合成量分别仅为野生植物的量分别仅为野生植物的3%和和0.5%，明显增长了番茄，明显增长了番茄的保存期。的保存期。控制果实成熟的转基因植物控制果实成熟的转基因植物植物体内乙烯

23、的生物合植物体内乙烯的生物合成机制成机制抗病虫害的转基因植物抗病虫害的转基因植物 将抗虫基因导入农作物是植物基因工程的得意之将抗虫基因导入农作物是植物基因工程的得意之笔，能避免化学杀虫剂所造成的许多负面影响。目前，笔，能避免化学杀虫剂所造成的许多负面影响。目前，抗虫作物已占全球转基因作物的抗虫作物已占全球转基因作物的22。 用于构建抗虫害转基因植物常见的外源基因有苏用于构建抗虫害转基因植物常见的外源基因有苏云金芽孢杆菌的云金芽孢杆菌的毒晶蛋白毒晶蛋白基因、基因、蛋白酶抑制剂蛋白酶抑制剂基因、基因、淀粉酶抑制剂淀粉酶抑制剂基因、基因、凝集素凝集素基因、基因、脂肪氧化酶脂肪氧化酶基因、基因、几丁质

24、酶几丁质酶基因、基因、蝎毒素蝎毒素、蜘蛛毒素蜘蛛毒素基因等基因等40多个，其多个，其中毒晶蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因和凝集素基因应中毒晶蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因和凝集素基因应用最为广泛。用最为广泛。 细菌毒素蛋白编码基因的植物转基因程序细菌毒素蛋白编码基因的植物转基因程序FEDCBAB抗除草剂的转基因植物抗除草剂的转基因植物 在大田里，尽管每年花费上百亿美元使用在大田里，尽管每年花费上百亿美元使用100多多种化学除草剂，但杂草的生长仍使农作物减产种化学除草剂，但杂草的生长仍使农作物减产10%。目前使用的除草剂特异性不强，或多或少会影响农作目前使用的除草剂特异性不强，或多或少会影响农作物的生长

25、。利用转基因技术构建抗除草剂的重组植物物的生长。利用转基因技术构建抗除草剂的重组植物可望解决这一问题，其战略包括：可望解决这一问题，其战略包括：抑制农作物对除草剂的吸收抑制农作物对除草剂的吸收高效表达农作物体内对除草剂敏感的靶蛋白高效表达农作物体内对除草剂敏感的靶蛋白降低敏感性靶蛋白对除草剂分子的亲和性降低敏感性靶蛋白对除草剂分子的亲和性向农作物体内导入除草剂的代谢灭活能力向农作物体内导入除草剂的代谢灭活能力EPSPCK抗环境压力的转基因植物抗环境压力的转基因植物 植物对盐、碱、旱、寒、热等环境不利因素的自植物对盐、碱、旱、寒、热等环境不利因素的自我调节能力很大程度上取决于细胞内的渗透压，提高

26、我调节能力很大程度上取决于细胞内的渗透压，提高渗透压往往能改善植物对上述环境不利因素的耐性。渗透压往往能改善植物对上述环境不利因素的耐性。两种战略：两种战略： 一：高效表达能提高植物胞内渗透压的同源或异一：高效表达能提高植物胞内渗透压的同源或异源蛋白；源蛋白； 二：借助于基因工程技术改变植物细胞内丰度较二：借助于基因工程技术改变植物细胞内丰度较高的蛋白质的氨基酸组成。高的蛋白质的氨基酸组成。 改善品质的转基因植物改善品质的转基因植物 植物油大都是含有双键的不饱和脂肪酸，故在室植物油大都是含有双键的不饱和脂肪酸，故在室温下呈液态。人造黄油的制作是通过催化加氢使植物温下呈液态。人造黄油的制作是通过

27、催化加氢使植物油熔点上升，这种工艺不但加工成本很高，而且还会油熔点上升，这种工艺不但加工成本很高，而且还会导致顺式双键转变为对健康不利的反式双键。利用反导致顺式双键转变为对健康不利的反式双键。利用反义义RNA技术，特异性灭活植物体内技术，特异性灭活植物体内硬脂酰硬脂酰-ACP脱饱脱饱和酶和酶的编码基因，即可提高转基因油料作物中饱和脂的编码基因，即可提高转基因油料作物中饱和脂肪酸的含量。肪酸的含量。 将不饱和脂肪酸转化为饱和脂肪酸将不饱和脂肪酸转化为饱和脂肪酸改善品质的转基因植物改善品质的转基因植物 一般粮食种子的储存蛋白中几种必需氨基酸的含一般粮食种子的储存蛋白中几种必需氨基酸的含量较低，例如

28、禾谷类蛋白的赖氨酸含量低，豆类植物量较低，例如禾谷类蛋白的赖氨酸含量低，豆类植物的蛋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸含量低，直接影响到人的蛋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸含量低，直接影响到人类主食的营养价值。将蚕豆中一种富含赖氨酸和甲硫类主食的营养价值。将蚕豆中一种富含赖氨酸和甲硫氨酸的蛋白编码基因植入玉米中，可显著提高其营养氨酸的蛋白编码基因植入玉米中，可显著提高其营养价值。马铃薯和水稻的类似改良也在进行之中。价值。马铃薯和水稻的类似改良也在进行之中。 提高粮食中必需氨基酸的含量提高粮食中必需氨基酸的含量改善品质的转基因植物改善品质的转基因植物 为了增加稻米中的铁质含量，从大豆芽中分离为了增加稻米中的铁质含量

29、，从大豆芽中分离出铁蛋白编码基因，将之转入亚洲稻谷一个普通品出铁蛋白编码基因，将之转入亚洲稻谷一个普通品系中。结果发现，转基因稻谷能储存相当于普通稻系中。结果发现，转基因稻谷能储存相当于普通稻谷谷3倍的铁质。倍的铁质。 普通稻米中含有一种植物酸，阻碍人的消化系普通稻米中含有一种植物酸，阻碍人的消化系统对铁的吸收。瑞士科学家将来自水仙等植物的相统对铁的吸收。瑞士科学家将来自水仙等植物的相关基因植入水稻中，不仅铁的含量有所提高，而且关基因植入水稻中，不仅铁的含量有所提高，而且维生素维生素A的含量也丰富了。的含量也丰富了。提高粮食中铁元素和维生素的含量提高粮食中铁元素和维生素的含量改变花卉形状和颜色

30、的转基因植物改变花卉形状和颜色的转基因植物大多数花卉的色素为黄酮类物质，而颜色主要取决于大多数花卉的色素为黄酮类物质，而颜色主要取决于色素分子侧链取代基团的性质和结构，如花青素衍生色素分子侧链取代基团的性质和结构，如花青素衍生物呈红色，翠雀素衍生物呈蓝色等。在黄酮类色素的物呈红色，翠雀素衍生物呈蓝色等。在黄酮类色素的生物合成途径中，生物合成途径中，苯基苯乙烯酮苯基苯乙烯酮合成酶（合成酶（CHS）是一）是一个关键酶。利用反义个关键酶。利用反义RNA技术可有效抑制矮牵牛花属技术可有效抑制矮牵牛花属植物细胞内的植物细胞内的CHS基因表达，使转基因植物花冠的颜基因表达，使转基因植物花冠的颜色由野生型的

31、紫红色变成了白色，并且对色由野生型的紫红色变成了白色，并且对CHS基因表基因表达抑制程度的差异还可产生一系列中间类型的花色。达抑制程度的差异还可产生一系列中间类型的花色。改变花卉的颜色改变花卉的颜色各种花色独特各种花色独特、花式新颖的转基因矮牵牛花式新颖的转基因矮牵牛花色深浅不同的矮牵牛花色深浅不同的矮牵牛改变花卉形状和颜色的转基因植物改变花卉形状和颜色的转基因植物 植物激素在控制花朵的形状和大小方面起着重要植物激素在控制花朵的形状和大小方面起着重要的作用。例如，细胞分裂素与植物生长素的比值可以的作用。例如，细胞分裂素与植物生长素的比值可以决定植株包括花的形状。分子生物学和遗传学的研究决定植株

32、包括花的形状。分子生物学和遗传学的研究都表明，都表明，同源异形同源异形基因表达的加强或减弱都会改变花基因表达的加强或减弱都会改变花的大小和形状，而这些基因的表达时间直接影响到植的大小和形状，而这些基因的表达时间直接影响到植物的花期。同源异形基因控制花形的过程十分保守，物的花期。同源异形基因控制花形的过程十分保守，在几乎所有的观赏花卉中都是一样的，这就为人们用在几乎所有的观赏花卉中都是一样的，这就为人们用基因工程的方法改变花形和花期提供了有利条件。基因工程的方法改变花形和花期提供了有利条件。改变花卉的形状改变花卉的形状五植物基因工程面临的主要问五植物基因工程面临的主要问题和对策题和对策 1 、转

33、化率低、转化率低 基因枪法和农杆菌法虽然经过了不断的基因枪法和农杆菌法虽然经过了不断的改进，但转化率任然普遍较低，而且基改进，但转化率任然普遍较低，而且基因依赖性很强，部分材料甚至很难实现因依赖性很强，部分材料甚至很难实现成功的转化。成功的转化。 2、转基因沉默、转基因沉默 转基因沉默：转基因在受体植物中往往不能稳定表达，有时甚至完全不表达，它是目前制约基因工程育种的一大障碍。 转录水平的沉默：是mRNA的合成大幅度减少或根本没有RNA合成； 转录后沉默：是mRNA或mRNA前体可以正常地合成，但很快被降解或被不正常地加工。 3、 外源基因的低效表达外源基因的低效表达 转基因表达效率低乃至不表

34、达的问题，一般认为这与植物表达载体的设计不当有关，如载体中含有多重复区域导致多基因重组而失活；启动子选择不当；启动子来源和受体材料之间不相匹配等，而启动子是最为重要的因素之一。 4、 转基因的安全性转基因的安全性 食品安全性 环境安全性4.1、转基因植物的食品安全性、转基因植物的食品安全性 “实质等同性”原则：如果转基因植物生产的产品与传统产品具有实质等同性，则可以认为是安全的；若转基因植物生产的产品与传统产品不存在实质等同性，则应进行严格的安全性评价。 在进行实质等同性评价时，主要考虑： 有毒物质：必须确保转入外源基因或基因产物对人畜无毒。 过敏源： 如美国有人将巴西坚果中的2S清蛋白基因转入大豆，虽然使大豆的含硫氨基酸增加，但也未获批准进入商品化生产。4.2、转基因植物的环境安全性、转基因植物的环境安全性 转基因植物释放到田间去是否会打破原有生物种群的动态平衡 转基因植物释放到田间去是否会将外源基因转移到野生植物中 转基因植物释放到田间去是否会破坏自然生态环境。 usztai事件：英国owett研究所usztai博士，他用转雪花莲凝集素基因的土豆喂大鼠，大鼠食用了这种土豆后，体重和器官重量