中國悠悠期刊咨詢網是專業從事評職稱論文發表,核心期刊征稿,核心期刊發表,學術論文發表等服務的論文發表期刊咨詢網。
展開

抗病毒轉基因植物

發布時間:2019-06-06   |  所屬分類:醫學校驗:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

  這篇論文主要介紹的是抗病毒轉基因植物的內容,本文作者就是通過對抗病毒的相關內容做出詳細的闡述與介紹,特推薦這篇優秀的文章供相關人士參考。

抗病毒轉基因植物

  【關鍵詞】抗病毒植物;基因工程;安全性;風險性

  1前言

  植物病害在農業生產中一直難以防治,嚴重影響了農作物的產量和品質,據聯合國糧農組織(FAO)估計,每年全世界因病害造成的減產約占糧食總產量的14%左右[1]。素有“植物癌癥”之稱的植物病毒病導致的病害十分嚴重,對全球農業經濟具有重大的危害性,危害程度僅次于真菌病害。傳統的防治方法僅能在一定的范圍內有效,并且每種傳統的防治方法均存在不同程度的局限性。例如,種子消毒、使用農藥殺死介體昆蟲不僅費時費力,而且對環境造成污染;常規的抗病育種工作量大、育種周期長、缺乏種質資源,由抗病基因和不良性狀的基因可能發生的連鎖,不易獲得穩定遺傳的抗性基因,還存在遠緣雜交育種不親和等問題;組織培養獲得的脫毒苗在防治某些植物病毒病中取得一定的效果,但是,對于不能無性繁殖的植物物種不適用,而且需要連續不斷地培養脫毒苗,費時費力。Hamilton[2]于20世紀80年代初首先提出了基因工程保護的設想。近年來,隨著分子生物學的不斷發展,人們不斷地加深了對生命本質的認識和理解,不斷地尋求基因工程的技術和方法對植物進行基因的改造,以便獲得抗病毒的轉基因植物。1985年Sanford和Johnston提出,在抗病毒轉基因中,有抗病毒作用的基因主要來自病毒本身,即病原來源的抗性(pathogen-derivedresistance)[3]。植物抗病毒基因工程的研究采用的另一種策略是利用非病毒來源的基因。但從總體上來說,有效的抗性基因主要還是來源于病毒。也有人將注意力轉向生物農藥[4],他們發現植物中存在天然的抗病毒活性的化學物質,將這些抗病毒活性物質提取出來,開發抗病毒的天然藥物,也是防治植物病害的一種重要途徑。

  2抗植物病毒基因的研究策略

  2.1利用病毒CP基因抗病毒基因工程中,目前主要采用將病毒的CP基因導入植物的方法。將病毒的外殼蛋白基因導入植物細胞后,植物就獲得此種病毒的抗性,機制尚不確定[5]。利用病毒CP基因獲得抗病毒轉基因植物的方法已使煙草、馬鈴薯、水稻、玉米、小麥、番茄、黃瓜、南瓜、甜椒、歐洲李、杏等植物獲得了一定的抗病性。水稻紋葉枯病是水稻的重要病害,由水稻條紋葉枯病毒(Ricestripevirus,RSV)引起。1991年日本國家農業環境所獲得了某品種的水稻轉RSV的CP基因的工程植株,接種RSV2~3周后,轉基因植株只有3%~5%的發病率,而未接種RSV的對照植株的發病率高達95%~100%[6]。經過多年的研究,我國相繼培育出了抗病毒率高達90%~95%的轉基因煙草和抗病毒的高產轉基因抗病毒馬鈴薯品種。雖然利用病毒CP基因的技術路線已經獲得大量的成功,但是,這種方法仍然存在一些問題,轉基因植物對病毒的抗性局限于一定程度,僅限于特定病毒或密切相關的病毒,轉基因植物大多不能徹底抗病,而是延遲發病,轉基因植物表達的外殼蛋白有可能包被另一種病毒,形成一種新的雜合病毒。2.2利用病毒復制酶基因將病毒復制酶基因導入,會使植物具有相當高的抗病毒性,其作用機制還不明確。可能是轉基因植株表達的復制酶或復制酶的一部分干擾了病毒的正常復制,也有可能是表達出來的無功能的或功能缺損的復制酶與有功能的復制酶相互競爭,干擾了病毒的正常復制。沈陽農業大學和中國科學院微生物研究所合作,獲得轉PVY復制酶基因的煙草植株,溫室接種實驗表明,轉基因植株表現出延緩發病和發病率降低的現象[7]。相對病毒CP基因,病毒復制酶基因介導的抗性很強,但缺點是抗性比較專一。如何使抗性拓寬為廣譜性抗性是研究工作者今后需要努力的方向。2.3利用干擾素基因脊椎動物細胞在受病毒感染后能合成并分泌干擾素。干擾素是一類相對分子質量較小的蛋白質,能結合在細胞質膜上,并導致抗病毒態的形成。干擾素的作用特別強,而且它賦予細胞對病毒的抗性是光譜的。CaoX[8]等發現轉化了dsRNA特異性核糖核酸內切酶基因的玉米植株對RBSDV(Riceblack-streakeddwarfvirus)的抗性顯著增強。2.4利用病毒衛星RNA基因病毒衛星RNA是一類多核苷酸,相對分子質量較小,存在于RNA病毒的基因組之外,不能獨立復制,它必須依賴于寄主病毒進行復制和傳播,同時,又干擾寄主病毒的復制,并抑制寄主病毒從一個植株傳到另一個植株,衛星RNA的核苷酸序列并不與寄主病毒基因組的序列同源,對寄主病毒的復制也不起主導作用,但是,衛星RNA的相伴能夠影響和改變寄主病毒的致病能力。我國植物病毒學家和生物工程學家田波[9]證明,黃瓜花葉病毒的衛星RNA能夠防治由CMV強毒株感染引起的嚴重病癥。利用衛星RNA獲得抗性植物的最大優點是,一旦相應病毒侵入,衛星RNA被激活和放大,植物細胞中只要有很低濃度的衛星RNA的轉錄物就能干擾病毒的侵入,不會因病毒接種量的增加而使得抗性降低。應用病毒衛星RNA時,也存在許多問題,例如,不是所有的病毒都具有衛星RNA,應用范圍較窄,有些病毒衛星RNA還能增強寄主病毒的致病力,假如病毒衛星RNA與植株衛星RNA發生重組,將產生一種難以預料的病癥。2.5缺陷干擾顆粒抗病毒缺陷干擾(DI)顆粒是存在于多種動物病毒和植物病毒中的RNA分子,必須依賴于病毒才能復制,它和衛星RNA不同,缺陷干擾顆粒的核苷酸序列和病毒基因組的核苷酸序列同源。與反義RNA干擾技術所不同的是,DI顆粒是用有義RNA去干擾病毒的復制[10]。Marsh等發現用大麥花葉病毒的RNA2構建的DI顆粒在大麥原生質體內對病毒的復制產生了干擾。Stanley等則從非洲木薯花葉病毒中顆粒了DI顆粒DNAB,經串聯復制后導入煙草,獲得了抗ACMV的轉基因植株。2.6反義RNA介導抗病毒植物當有義RNA與反義RNA互補配對形成雙鏈時,翻譯受阻,減少基因產物的合成,并且,雙鏈RNA分子容易降解,會減少細胞中的mRNA的數量,導致翻譯蛋白質的模板減少,阻礙了蛋白質的翻譯。例如,Day等于1991年用反義RNA策略成功獲得了高抗番茄花葉病毒的轉基因煙草。反義RNA介導抗病毒植物策略是一種既安全有效又能使植株獲得很高抗性的好辦法。ZhangP[11]和HaqQM[12]I運用此技術相繼成功地培育出了具有ACMV(Africancassavamosaicvirus)和MYMV(Mungbeanyel-lowmosaicvirus)抗性的植株。2.7利用核糖體失活蛋白基因美國Monsanto公司的研究員將具有抗植物病毒和動物病毒的商陸抗病毒蛋白噴灑于植物的葉片上,對植物具有保護作用,能夠使植株抗若干種不同病毒的機械性侵染。這是利用核糖體失活蛋白基因的最大優點,它能使植物獲得對多種病毒的廣譜抗性。Lam等[13]在1996年的研究發現,運用此技術轉化煙草和菜心,能培育出TuMV(Turnipmosaicvirus)抗性的煙草和菜心植株。2.8利用病毒缺陷型移動蛋白基因病毒編碼的移動蛋白,能夠幫助病毒在植物細胞之間侵染和擴散,它也是決定病毒寄主范圍的一個因素。移動蛋白能與胞間連絲結合,調控胞間連絲的孔徑大小,使病毒粒子或是病毒的基因組核酸通過增大了的胞間連絲進入到相鄰的細胞中。植物產生的病毒缺陷型移動蛋白基因編碼的缺損的移動蛋白能夠抑制植物體內產生有功能的移動蛋白,從而抑制病毒的轉移,使病毒限定在一個小的范圍內,讓植物體獲得抗病毒活性。利用病毒缺陷型移動蛋白基因將為植物抗病毒基因工程開辟一條新途徑,實現轉一種基因可抗多種病毒的愿望。2.9利用核酶基因核酶是一種限制性核酸內切酶,它的本質是RNA,并具有酶的催化活性。農業上很多植物病毒都是RNA病毒,核酶能夠識別RNA上的特異位點,并將其剪切。若將能夠剪切病毒RNA的核酶基因轉入植物體中,可以破壞病毒的復制。早在1997年KwonCS等[14]將能切割CMVRNA1和RNA2的核酶基因轉化煙草后得到了CMV的抗性植株。2.10利用植物體內的抗病毒基因以上介紹的抗病毒基因均是來源于病毒基因組,其實,在某些植物中同樣存在抗病毒的基因,植物的抗病毒性狀多由單基因控制。1944年Whitham等從煙草中分離出一種抗TMV的n基因,該基因編碼的蛋白在植物防御反應中具有信號轉到的功能。除了運用上面所提到的單基因策略,具有一定的局限性,實際運用中可以采用多基因的策略。一方面可以防止強耐受性病毒株的出現,另一方面使用多基因可以實現基因功能互補,以便達到更強的抗病毒效果。

  3抗病毒轉基因植物的安全性和風險性分析

  盡管植物抗病毒基因工程的研究已經取得了很多方面的進展,但是,抗病毒轉基因植物作為轉基因植物的一種,也會引發人們對其安全性的思考。人們認為轉基因植物存在風險,如果缺乏對風險的認識,限制甚至反對轉基因植物的利用,那么將會阻礙植物抗病毒基因工程的研究和發展,人們也不會體會到轉基因植物帶來的種種好處和實惠。因此,加深對其風險性和安全性的思考和把握變得很有必要。自1983年以來,轉基因技術得到了迅猛的發展,轉基因植物與傳統植物相比顯現出巨大的優勢,大量的轉基因植物實現了商品化生產,轉基因技術為人們創造了更多的抗蟲、抗病、抗寒、抗旱、抗除草劑、產量高、品質好等等優良性狀的農作物,給人們帶來了巨大的經濟效益,但是與此同時,人們也越來越關注轉基因植物可能帶來的安全性問題。由于人們的知識文化不同、學科背景不同、政治、經濟、社會生活等多方面的不同,人們對轉基因技術和轉基因產品的認識也不盡相同。有人認為轉基因技術引發的生物安全問題不僅僅是實驗室安全操作的問題,而很可能演變為政治、經濟、社會倫理、法律法規等多方面相融合的綜合性問題,將問題在廣度和深度上擴展了。有人將轉基因生物技術總結為七個爭議問題,即食品安全爭議、生物富集爭議、藥食關系爭議、生態影響爭議、基因污染爭議、全球監管爭議、機遇泡沫爭議。針對抗病毒轉基因植物,早在1990年,就有研究者提出抗病毒轉基因植物的釋放會給生態環境帶來一定的風險。這些風險主要有兩類[15],一類是植物與病毒相互作用使表型發生了改變,而基因型未受到影響;另一類是植物和病毒的基因型發生改變。加強對這些可能存在的問題的研究,尋求和探索更多有效的方法消除這些風險,將會消除人們對抗病毒轉基因植物的擔憂。

  4展望

  在聯合國規劃署亞太地區生物安全會議上,來自亞太地區45個國家的代表,極為關注轉基因生物跨國越境轉移可能造成的生態問題。有專家指出,轉基因生物可能會造成分類混亂,因為轉基因技術使得基因在動植物、微生物、甚至是人類之間相互傳遞。轉基因生物具有自然生物所不具備的優勢,若釋放到環境中,是否會打破生態平衡呢?這些也是有爭議的問題。但是,我們應該看到,按照國家法律法規研發轉基因植物品種,能將環境風險控制在安全范圍內。例如,培育抗病毒的轉基因植物,不僅增強了植物的抗病能力,也是植物的產量有了很大的提高,并且,也減少了農藥等化學殺蟲殺菌劑的使用,讓我們的生態環境得到更好的改善。轉基因植物上市以來,我國農業部聯合其他部門組織專家們就轉基因植物的問題,進行了多番討論。專家認為,要不失時機地啟動863計劃和轉基因專項計劃,使我國在植物基因組學和轉基因研究等領域取得絕對優勢,要不失時機地把培育出的轉基因作物推向產業化生產。否則,會喪失國際競爭先機。我們不應懼怕轉基因植物帶來的風險,不應限制轉基因植物的研究和應用,應該建立和健全對轉基因植物安全性評價的系統和方法,以科學的原則對轉基因植物進行客觀的分析和評價,大力發展快速準確地檢測抗病毒轉基因植物釋放的生態風險的新技術和新方法,對于可能存在的風險進行長時間的監測和研究,加強風險的監控和管理。隨著抗病毒轉基因植物的研究的不斷深入,我們完全可以控制和甚至消除抗病毒轉基因植物帶來的消極影響,充分發揮抗病毒轉基因植物對人們的積極作用,使之更好地服務于農業生產、造福于人類社會。

  作者:劉海英 單位:廣西民族大學相思湖學院


轉載請注明來自:http://www.blrhth.tw/yixuexiaoyanlw/20324.html

    上一篇:根因分析法在預防乳腺癌的應用
    下一篇:沒有了

    曾道人内幕玄机