农杆菌介导甜高粱Bar基因再生体系建立及水稻EIS基因转化概述.doc

农杆菌介导甜高粱 Bar 基因再生体系建立及水稻 EIS 基因转化概述第一章引言 1 甜高粱研究概况甜高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench) 属禾本科(Poaceae) 高粱族(Andropogoneae) 高粱属(Sorghum) ,也称糖高粱,是普通高粱的一个变种。甜高粱属 C4 植物,具有光合效率高、生物产量高、抗旱、耐涝、耐贫瘠、耐盐碱和适应性广等特性,被誉为植物中的“ 骆驼” ,在热带、亚热带和温带均可种植,主要种植在热带干旱、半干旱地区、高海拔低温山区及盐碱地区和土壤贫瘠地等地区黎大爵, 1992 ;杨文华等, 2004 )。甜高粱是一种多用途杂粮作物,其籽粒可以食用和酿酒;茎秆汁液丰富、含糖量高,可用于加工生产糖和糖浆,还可用作青贮饲料或加工成糖化秸秆饲料,最重要的是可以用来生产乙醇,代替石油等化石燃料,缓解全球能源危机王艳秋等, 2004 ;张志鹏等, 2005 ;严晋跃等, 2009 )。尤其是近年来,随着国家禁止以玉米、小麦等粮食能源作物的乙醇生产, 以甘蔗、甜菜等非粮能源作物的乙醇生产发展迅速。而在众多的非粮能源作物中,甜高粱具有种质资源丰富、抗逆性强、适应性广、生物产量高、茎秆含糖量高、乙醇转化效率高,乙醇生产成本低等优点,被认为是最具发展潜力的能源作物曹文伯, 2002 ;高士杰, 2005 ;卢庆善, 2008 )。高粱被认为是植物组织培养困难的植物之一,经过几十年的发展,虽然取得了很大的进步,但仍落后于水稻、小麦、玉米等单子叶作物。甜高粱的组织培养研究起步晚,研究的也少,相关研究报道也很少。.2 水稻研究概况水稻是世界上最重要粮食作物之一,在全球温带、热带、亚热带和寒带都可种植,在全球的种植面积超过 16346 万公顷,产量超过 1772 万吨,占全球作物总产量的 %FAO , 2012 )。水稻已经成为单子叶植物研究的模式植物,其遗传转化在品种改良、基因功能检测和突变体筛选中的作用日益凸显。随着大规模的水稻基因组测序的结束和水稻序列图谱的绘制,基因组数据库中积累了大量的数据,功能基因组的研究已经被提上议事日程。因此,如何建立一套稳定、高效的转化系统就显得非常重要。经过科学家们半个多世纪的不断努力,水稻的高效遗传转化系统已经建立,农杆菌介导的遗传转化技术也日益成熟。水稻的组织培养始于 1955 年 Fujiwara 等进行的水稻根尖培养。随后,水稻花药、幼胚、幼穗、成熟胚、成熟种子等的组织培养研究相继被报道。 1968 年,日本科学家 HNiizeki 等进行了水稻花药组织培养研究,并首次获得了水稻花培植株。 1975 年,我国诞生了首个水稻花培品种单丰 1 号,随后黑龙江省农科院在 1976-1997 年间利用花药培养技术培育出了 6个新品种姜健等, 2001 )。随后,石太渊和陈伟 1995 )进行了水稻成熟培养的离体培养研究。李树华等 1995 )、高振宇等 1999 )相继进行了水稻幼胚的离体再生培养研究。 Yang 等 1999 )进行了水稻成熟种子的培养研究,建立了 Taipei309 成熟种子的的高效体外再生体系。进入 21 世纪后,水稻的组织培养研究发展迅速。周元昌等 2000 )、姚淼等 2004 )进行了水稻的花药培养,并进行了细胞学研究。范树国等