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李毅:轉(zhuǎn)基因技術(shù)與花卉產(chǎn)業(yè)發(fā)展

2003年11月29日 18:41


北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物技術(shù)系副主任教授、博士生導(dǎo)師李毅



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  轉(zhuǎn)基因技術(shù)與花卉產(chǎn)業(yè)發(fā)展

  李毅

  基因與克隆已經(jīng)為大家所廣為了解,他與我們是聯(lián)系的,我們生命是為基因所控制的,我們所有的生物都是基因的產(chǎn)物。

  今天我的演講主要有四個(gè)部分:

  一、背景

  (一)、多種轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物大面積商品化

  (二)、水稻、擬南芥等基因組的解密

  2000年美英等國(guó)科學(xué)家完成了擬南芥的基因圖譜破譯。繪出了擬南芥基因的完整圖譜,這是人類首次全部破譯出一種植物的基因序列。

  這一成果除對(duì)植物學(xué)具有重大意義外,對(duì)農(nóng)業(yè)科學(xué)。進(jìn)化生物學(xué)和分子藥物學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展都有重要影響。

  85年第一個(gè)轉(zhuǎn)基因生物在地球上產(chǎn)生,現(xiàn)在已經(jīng)有1000多種。目前歐洲轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用很少,因?yàn)槊绹?guó)人做事果斷,歐洲人比較會(huì)思考,目前美國(guó)的轉(zhuǎn)基因比加拿大多,其次在是歐洲。

  目前轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展非?,廣為應(yīng)用的有玉米,大豆,棉花,等,美國(guó)人出口的大豆都是轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因使我國(guó)農(nóng)業(yè)大大的減少了對(duì)農(nóng)藥的使用,目前產(chǎn)值不島50億,但未來(lái)非?春,美國(guó)科學(xué)家目前已經(jīng)證明,轉(zhuǎn)基因技術(shù)食品對(duì)人類身體無(wú)害,F(xiàn)在歐洲人也逐漸開(kāi)始接受轉(zhuǎn)基因食品。

  近幾年,我國(guó)科學(xué)家在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域作了大量工作,2002年中國(guó)研究人員完成了秈稻基因組框架圖,覆蓋了整個(gè)水稻基因組的92%。而瑞士和美國(guó)科學(xué)家完成了粳稻基因組框架圖。我國(guó)已建成世界上最大的水稻基因組數(shù)據(jù)庫(kù)。這是由我國(guó)科學(xué)家獨(dú)立建成的,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向全球免費(fèi)公布。

  2002年4月5日在美國(guó)出版的權(quán)威雜志《科學(xué)》以封面文章的形式和長(zhǎng)達(dá)14頁(yè)的篇幅發(fā)表了題為《水稻(秈稻)基因組的工作框架序列圖》的論文,介紹了由中國(guó)科學(xué)家獨(dú)立自主完成的這一重大科研項(xiàng)目。

  二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)在花卉新品種、新體系中的應(yīng)用

  (一)、觀賞植物的基因轉(zhuǎn)化方法

  這在理論上是沒(méi)有任何問(wèn)題,因?yàn)樗械纳锒加泄餐目刂葡嗤δ艿幕颍热缈梢园芽刂萍t顏色的基因植入白顏色蘭花,從而培植成經(jīng)顏色的蘭花。

  2002年,科技部已經(jīng)立項(xiàng),轉(zhuǎn)基因花卉作為863科研項(xiàng)目。

  轉(zhuǎn)基因在花卉中的應(yīng)用

  (二)、改變花季及花期

  傳統(tǒng)技術(shù)只能從控制溫度、光線來(lái)達(dá)到目的,現(xiàn)在人們可以通過(guò)基因工程來(lái)控制花卉開(kāi)放的時(shí)間。

  花對(duì)光、溫度、激素、養(yǎng)份、敏感,這們控制了花的新陳代謝,從而控制了花的生長(zhǎng),通過(guò)控制對(duì)光線,就可以達(dá)控制花季的目的。

  如何改變花季

  1、多數(shù)控制植物花季的基因已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),這些基因在所有開(kāi)花植物中都具有同源性

  2、可以根據(jù)市場(chǎng)的需求去改變?nèi)魏位ɑ芷贩N的花季

  3、通過(guò)調(diào)控開(kāi)花基因表達(dá)高低來(lái)實(shí)現(xiàn)花季的改變

  花季基因 所有植物都有四個(gè)主要的信號(hào)傳導(dǎo)通道來(lái)調(diào)節(jié)花季,有的通道或者激活或者抑制開(kāi)花。這些通道具有兩個(gè)特性:絕大多數(shù)植物通道的調(diào)節(jié)基因是同源的;信號(hào)通道基因的表達(dá)高低與植物的花季緊密相關(guān)

  如何改變花期

  1、多數(shù)植物開(kāi)花期長(zhǎng)短由植物激素乙烯調(diào)控,并且多數(shù)植物都具有同源性

  2、通過(guò)調(diào)控乙烯合成或者乙烯信號(hào)傳導(dǎo)途徑活性來(lái)實(shí)現(xiàn)花期的改變

  (三)、改變花形

  1、植株、花穗及花朵的形態(tài)控制基因在植物不同種間是高度保守的

  2、根據(jù)市場(chǎng)的需求可以選擇任何一種花卉改變它的形狀

  3、過(guò)度表達(dá)或抑制表達(dá)一個(gè)目前已知的同源基因能夠產(chǎn)生一個(gè)花卉形態(tài)改變的新品種

  改變花卉株型的方法

  1、植株形態(tài)控制基因在植物不同種間是高度保守的

  2、根據(jù)市場(chǎng)的需求可以選擇任何一種花卉改變它的植株形狀

  3、過(guò)度表達(dá)或抑制表達(dá)一個(gè)目前已知的同源基因能夠產(chǎn)生一個(gè)新的花卉植株形態(tài)

  (四)改變顏色

  1、已經(jīng)明確了催化花色素生物合成關(guān)鍵步驟的基因

  2、根據(jù)市場(chǎng)需求可以改變?nèi)魏我环N花卉的顏色。例如:紅百合、藍(lán)色一串紅、白色瓜葉菊等

  3、過(guò)度表達(dá)或抑制表達(dá)編碼色素生物合成途徑中關(guān)鍵酶的基因

  4、轉(zhuǎn)入新的改變花色的基因

  (五)組學(xué)和基因芯片在花卉中的應(yīng)用

  1、選擇多種主要花卉品系從不同發(fā)育階段花器官中分離及制造基因庫(kù)

  2、根據(jù)已知開(kāi)花基因信息,從有用花卉品系中分離所有同源基因

  3、利用基因芯片技術(shù)分析各種花卉品系的所有開(kāi)花基因表達(dá)狀態(tài)。此類數(shù)據(jù)將幫助我們選擇有應(yīng)用價(jià)值的開(kāi)花基因,用于改良花卉品種

  基因芯片分析目標(biāo)

  1、了解所有開(kāi)花相關(guān)基因表達(dá)的狀態(tài),即何時(shí)表達(dá)以及表達(dá)量高低

  2、分析開(kāi)花基因表達(dá)數(shù)據(jù)將幫助我們選擇在開(kāi)花過(guò)程中起決定作用的相關(guān)基因

  3、通過(guò)調(diào)節(jié)這些相關(guān)基因的表達(dá)高低,來(lái)改良花卉品種

  基因庫(kù)研發(fā)意義

  1、此研究將會(huì)促成大量有應(yīng)用價(jià)值的開(kāi)花基因的發(fā)現(xiàn),為花卉改良打下基礎(chǔ)

  2、此研究屬本領(lǐng)域的學(xué)術(shù)前沿,具有在國(guó)際頂尖相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表的價(jià)值

  3、此研究所產(chǎn)生的結(jié)果是原創(chuàng)性的,可以通過(guò)申請(qǐng)國(guó)內(nèi)及國(guó)際專利來(lái)保護(hù)

  (六)、建立中國(guó)重要花卉種質(zhì)基因庫(kù)

  1、研發(fā)目標(biāo)

  1)、充分及有效利用中國(guó)的花卉基因資源

  2)、將最先進(jìn)的技術(shù)與理念用于研發(fā)過(guò)程中

  3)、充分考慮可利用的技術(shù)設(shè)備及人力資源,制定切實(shí)可行研發(fā)計(jì)劃

  4)、研發(fā)計(jì)劃將以高效快速產(chǎn)生有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的花卉新品種為準(zhǔn)則

  2、實(shí)施方案

  1)、采集、分類及培育中國(guó)重要的花卉品種

  2)、通過(guò)傳統(tǒng)雜交育種工藝,從各個(gè)雜交組合中培育出新的有價(jià)值品系。這種工藝過(guò)程也將提供有用的基因信息資源

  3)、通過(guò)基因組學(xué)手段,在當(dāng)?shù)鼗ɑ苜Y源基因庫(kù)中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的基因,為以后花卉改良提供基因資源

  三、北大在花卉基因工程研究中工的工作

  1、花卉花色2、花卉花期3、蘭花基因

  我們成功建立了高效、穩(wěn)定、簡(jiǎn)便的蘭花轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。并將花色相關(guān)基因CHSA和花期相關(guān)基因AP1轉(zhuǎn)入石斛蘭中,成功地得到了轉(zhuǎn)基因蘭花植株蘭花:建立了高效、穩(wěn)定、便捷的轉(zhuǎn)化系統(tǒng),經(jīng)過(guò)6年攻關(guān)已經(jīng)解決蘭花的轉(zhuǎn)基因難題。

  四、基因工程花卉的前景與我國(guó)花卉產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀

  (一)、傳統(tǒng)育種與基因工程(二)、我國(guó)花卉產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀(三)、轉(zhuǎn)基因花卉市場(chǎng)前景

  (一)、傳統(tǒng)育種與基因工程

  基因工程育種與常規(guī)雜交育種相比有著省時(shí)省力和目標(biāo)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

  轉(zhuǎn)基因花卉可明顯克服當(dāng)前育種的盲目性,大大縮短育種周期,從而創(chuàng)造出技術(shù)含量高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯的花卉新品種。

  (二)我國(guó)花卉產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀1、企業(yè)數(shù)量多,但大型企業(yè)少,花卉生產(chǎn)的規(guī);、集約化程度低,擴(kuò)大規(guī)模勢(shì)在必行。2、以農(nóng)戶為主體的,不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。3、花卉市場(chǎng)數(shù)量多,但規(guī)模不大。4、花卉生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的技術(shù)構(gòu)成較低,花卉新品種研發(fā)滯后。

  (三)、轉(zhuǎn)基因花卉市場(chǎng)前景

  為推動(dòng)我國(guó)花卉業(yè)快速發(fā)展,近年內(nèi)中央和地方相繼出臺(tái)了一批扶持花卉生產(chǎn)的政策。

  從當(dāng)前形勢(shì)看,中國(guó)花卉業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的條件已經(jīng)基本成熟:

  1)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和城鄉(xiāng)居民可支配收入的增加,將會(huì)有力地拉動(dòng)花卉消費(fèi)市場(chǎng);

  2)不少地方在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中已經(jīng)將花卉業(yè)作為重要產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了科學(xué)規(guī)劃;

  3)我國(guó)加入WTO后,花卉業(yè)的國(guó)際合作與交流將更加廣泛,有利于提高我國(guó)花卉生產(chǎn)的整體技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

  (李毅:北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物技術(shù)系副主任教授、博士生導(dǎo)師)(漳州腦庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)錄音整理,未經(jīng)本人審核)

 
編輯:余瑞冬
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