水稻规模化转基因技术体系构建与应用

• 作者: 万建民 付亚萍 刘文真 吴传银 吴洁芳 周君莉 张欣 郭秀平
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 水稻 规模化 转化体系
• 年，卷（期）: 2014,（21）
• 所属期刊栏目: 高效、安全、规模化转基因技术:机会与挑战
• 页码范围: 4141-4154
• 页数: 14页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.21.002

摘要

水稻作为重要的粮食作物和遗传转化的模式植物，其遗传转化一直受到广泛重视。自世界首例转基因水稻于1988年获得成功以来，水稻遗传转化技术体系迅猛发展，尤其是1994年首次通过农杆菌介导实现对粳稻的高频转化，经过近20年的发展，水稻遗传转化技术体系已经比较完善。目前，应用于水稻中的转基因技术主要包括基因枪介导法和农杆菌介导法，一些实验室也采用花粉管通道法、电击法、PEG 转化法等。其中，农杆菌介导的转基因方法以其低成本、易操作、转化效率高、单位点插入比例高、后代表达稳定等特点已经成为水稻转化的主流方法，约占水稻转基因报道总数的80%以上。虽然国内外刊物时有转基因方法改进的报道，但是由于种种原因，水稻的转化还受一些因素的限制，例如部分粳稻品种和籼稻受基因型的限制十分明显，转基因效率普遍较低，严重制约了转基因技术在水稻生产中的应用；某些转基因程序过于繁琐，耗时长，成本高，不但导致效率低，而且长时间的组织培养诱发逆转座子转座引起无性系变异干扰了功能研究和育种工作。因此，迫切需要建立高效、安全、规模化和标准化的水稻转基因技术体系。文章综述了国内外水稻转化技术的发展历程，重点回顾了近5年中国水稻规模化转基因技术研究进展，包括围绕不同水稻基因型高效转化体系优化及建立，对影响农杆菌转化效率及植株分化频率等诸多因素如水稻基因型、外植体类型、农杆菌菌株和质粒载体、培养基组分、共培养时间、侵染方式等方面的研究和探索。整合国内外已有研究结果进行技术集成创新，分别以粳稻和籼稻成熟胚、幼胚为外植体，采用农杆菌转化方法，通过优化受体材料和愈伤状态、农杆菌侵染浓度和分化温湿度、工艺流程标准化等多种组分，突破了成熟胚分化难的技术瓶颈，整合了无选择标记等安全转基因技术，实现了粳稻和部分籼稻转化技术的标准化和工厂化，初步建立了安全、高效、规模化水稻转基因技术体系。但与国际先进水平相比，尤其与一些跨国生物技术公司相比，在转化规模和转化效率方面仍然存在较大差距。认为安全、高效、规模化是转基因水稻新品种培育和产业化的重大技术瓶颈。建立水稻主栽品种快速、高效、稳定的转化系统，开发安全型转化技术，开展多基因、大片段基因转化，实现转基因的定点整合和时空控制表达等是水稻转基因技术的发展趋势，针对水稻规模化转基因技术体系存在的问题，提出了相应的对策，对于促进转基因水稻新品种培育和功能基因组学研究具有一定参考价值。