转基因水稻的研究进展和优势是什么

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转基因水稻获得成功始于1986 年,Uchimiya等首先获得了卡那霉素抗性的转基因水稻愈伤组织,下面我们一起来看看转基因水稻的研究进展和优势特点有哪些。

转基因水稻的研究进展和优势是什么

研究进展

昆虫抗药性

用于提高水稻抗虫性的外源基因有三种,一种是从苏云金芽孢杆菌中分离出的苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因(Bt基因),另一种是从植物中分离出的昆虫蛋白酶抑制剂(PI基因),第三种是植物凝集素基因。科学家们分别通过基因枪法、农杆菌介导法和电击法成功地将cryIA (b)和cryIA (c)基因导入水稻,获得了转基因植株。通过抗虫性试验,转基因植株对二化螟、二化螟、二化螟和稻纵卷叶螟有明显的致死作用。

1993年,康奈尔大学将豇豆胰蛋白酶抑制剂基因CPT导入水稻获得转基因植株,对二化螟和二化螟有一定抗性。Vain等人将半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因导入水稻获得转基因植株,使线虫的孵化率降低了55%。浙江大学选育的转Bt基因“科技水稻”已通过浙江省科技厅鉴定,并于1999年获准进行环境释放试验。美国是转基因作物种植面积最大的国家,中国排名第四,但种植面积仅占全球总面积的1%。

抗病力

日本国家农业环境研究所成功将水稻条纹病毒外壳蛋白基因RS V CP导入水稻获得转基因植株。在接种后2 ~ 3周,发现只有2% ~ 3%的转基因植株被感染,而95% ~ 100%的对照植株被感染。

Christou等人将Xa21基因导入水稻,显著提高了水稻对白叶枯病和稻瘟病的抗性。何应春等人将烟草几丁质酶基因导入水稻,获得了高抗纹枯病和稻瘟病的转基因植株。四川农业大学将抗病、抗虫基因导入杂交水稻恢复系,获得了双抗转基因杂交水稻。

除草剂抗性

20世纪80年代,美国孟山都公司因其广谱高效除草剂农大(草甘膦)的优势,率先开展除草剂抗菌基因转移研究和抗病品种开发。随后,抗广谱除草剂草铵膦的AgrEvo转基因水稻和抗咪唑啉酮除草剂的氰胺转基因水稻相继问世。我国用于水稻抗除草剂的基因主要是PPT乙酰转移酶基因,即巴斯塔抗性基因(bar),也获得了巴斯塔抗性水稻。

反抗

由于水稻抗逆基因难以定位、克隆和分离,因此关于抗逆转基因水稻的报道很少。导入水稻的抗逆基因主要包括烟草中的CMO基因、甜菜碱合成酶基因codA和与水稻耐淹性相关的基因(pdc、pdc、pdc)。将转基因水稻植株转入水稻,获得了抗旱、耐碱、耐盐、耐涝的转基因植株。

高产优质性状

产量和品质是多基因控制的综合性状。单个外源基因的引入只能提高其成分中的单因子水平,对其综合水平没有明显影响。基因工程提高水稻产量的主要思想是将来自C4光合效率高的植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和rubp羧化酶基因(RuB pC)导入水稻,并在水稻叶片叶绿体中表达,以提高水稻的光合效率,达到提高水稻产量的目的。虽然Ku等人将PEPC基因引入水稻,获得了光合效率提高近50%的转基因水稻,但仍远未获得高产品种,这只能为水稻增产带来新的希望。在品质改良方面,富含脯氨酸基因、富含蛋氨酸和赖氨酸基因、八氢番茄合成酶和脱氢酶基因、大豆球蛋白基因和高赖氨酸基因已成功导入水稻并获得转基因植株,对开发特种水稻产品具有重要意义。

优势特征

农药施用量少

科学家发现转基因水稻和非转基因水稻的一个显著区别是农药施用量的差异。结果表明,种植转基因抗虫水稻的农民一季施用农药不到1次(0.5次),种植非转基因水稻的农民一季施用农药3.7次。在种植转基因水稻的地块中,62%没有施用农药,近90%的转基因稻田没有施用农药来控制螟虫。与种植非转基因水稻相比,施用转基因抗虫水稻每公顷农田减少16.77公斤农药,相当于减少80%的农药施用量。

高产

两种水稻的产量也有显著差异。转基因水稻的平均产量比非转基因水稻高6%-9%。科学家们发现,这主要是因为转基因抗虫水稻在生产过程中可以更有效地预防和控制螟虫的危害。

提高了施药的安全性

转基因抗虫水稻可以减少稻农因施用农药引起的过敏和中毒。例如,在2002年和2003年,种植转基因水稻的农民没有一个报告因施用农药而中毒。在种植转基因水稻和非转基因水稻的农民中,两年内分别有7.7%和10.9%的人在施用农药时中毒,在所有种植非转基因水稻的农民中,两年内分别有8.3%和3%的人中毒。种植转基因抗虫水稻对水稻生产和农民健康有积极影响。结果表明,农业生物技术可以促进我国农业发展,提高食品安全,增加农民收入,改善农民健康。转基因水稻将给生态环境和食品安全带来诸多风险。大米是主食,其安全性尤为重要。然而,转基因水稻的安全性长期以来没有得到评价,食用是否安全仍有争议。

环境安全

在生态环境方面,转基因水稻会通过花粉将基因传递给近亲,使其他植物具有转基因水稻的特性(如抗除草剂),扰乱生态平衡。如果抗除草剂基因扩散到杂草上,就会出现“超级杂草”,危及粮食生产。害虫接触某些毒素多年,体内自然会产生抗体,有可能成为不怕农药的“超级害虫”。

强大的转基因生物可能导致自然界原有的品种灭绝,破坏生物多样性。此外,转基因生物可能会给蝴蝶、瓢虫等其他生物带来危害。

食品安全

在绿色和平组织的报告和“推迟推广转基因主食”的呼吁中,我们可以看到食用转基因大米是不安全的,或者说安全性是“不确定的”。

2010年2月22日,华中农业大学转基因水稻研究负责人张启发在回答相关领导的提问时说,转基因抗虫水稻比符合国家安全标准的饮用水更安全。我国饮用水标准中,有毒亚硝酸盐含量不能超过百万分之一,而(原创版权www.isoyu.com)转基因抗虫水稻中抗虫蛋白基因含量为百万分之二点五。一个人每天可以喝几公斤水,但不能吃一公斤米。而且,Bt抗虫蛋白已经被证明对人体完全无毒。

许多转基因的反对者指出,转基因食品作为一种新生事物,应该“绝对安全,零风险”。政府部门在评估转基因食品的安全性时,都遵循一个原则:实质等同。也就是说,转基因食品与同类非转基因食品相比。

在农业部网站上,由中国疾病预防控制中心营养与食品安全研究所研究员杨晓光和中国农业大学食品科学与营养工程学院教授黄昆仑署名的一篇文章称,经中国疾病预防控制中心和农产品质量监督所检测验证, 农业部检验检测中心(北京)证实,转基因水稻“花恢1号”和“Bt汕优63”与非转基因水稻一样安全,消费者可以放心食用。