中药生物技术整理.docx
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中药生物技术整理
注：
黄色标记为参考文献，红色为我觉得的一些要点。
整理框架大致为：
一、植物基因工程总述
二、在农业方面的应用
三、在药学方面的应用
四、在花卉方面的应用
五、环境保护方面的应用。
六、DNA条形码
植物基因工程（植物基因工程技术及其进展李瑞国）
植物基因工程是近几年发展起来的分子生物技术。
基因工程是按照人们的意愿,把一种生物的有用基因提取或合成出来,在生物体外对DNA分子进行剪切、拼接、修饰和重新组合,然后转移到受体细胞内进行组织培养和无性繁殖,在受体细胞内复制并得到表达,产生受体细胞新的遗传性状,产出人类所需的基因产物。
利用植物基因工程技术,改良作物蛋白质成分,提高作物中必需的氨基酸含量,培育抗病毒、抗虫害、抗除草剂、抗盐、抗旱等抗逆境植株,有的已建立了品系,为快速培育优质、高产的良种开辟一条全新途径,并展示了植物基因工程在未来农业生产中的诱人前景。
1.目的基因的获取
1.1目的基因的分离
直接分离是用在核苷酸序列中具有特定切点的DNA限制性内切酶将供体细胞中含目的基因的DNA片段切取分离出来。
目前国际上已经分离出可供植物基因工程使用的不同目的基因有100多个。
大部分是从植物细胞中分离出来的,例如从豆科植物的种子中分离得到多种种子贮藏蛋白基因,抗除草剂基因也是从植物中分离出来的;有的取自微生物和动物,如由苏云金芽孢杆菌中可得到抗虫基因,由病毒中得到抗病毒的基因。
1.2人工合成基因
目前人工合成基因的方法主要有:
一是以目的基因转录成的mRNA为模板,反转录成互补的单链DNA,然后在酶的催化下合成双链DNA,而获得所需要的基因。
另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列,推测出相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对的原则,推测出它的结构基因的核苷酸序列,再通过化学方法以四种脱氧核苷酸（dNTA）为原料合成目的基因。
三是通过DNA序列自动测序仪对提出的目的基因进行核苷酸序列分析,采用聚合酶链式反应（PCR）技术,快速、简便地扩增目的基因的DNA片段。
其基本方法是:
先提取植物的染色体DNA或RNA,对于RNA,需经过逆转录酶合成第一链cDNA,然后以染色体DNA或第一链cDNA为模板,以人工合成的一对寡聚核苷酸为引物,在dNTP存在下,通过DNA模板的变性、模板与引物的退火及引物的延伸3个阶段的多次循环,来扩增目的基因。
2．目的基因的修饰
目的基因分离出来后往往需要经过一些修饰,让它们能够和更好的在转基因植物中进行表达。
生物体细胞中存在着对基因表达的调控机制,使基因能够有序地表达。
在基因DNA分子上有结构基因,在结构基因的上游有协调配合,共同对结构基因的表达起调控作用的操纵基因、启动子和调节基因。
操纵基因起“开关”作用,直接控制结构基因的转录;启动子上有与RNA聚合酶结合的位点,RNA聚合酶在具有选择辨认和起始转录作用的σ因子帮助下与启动子结合并准确地识别转录起点并转录起始,在RNA聚合酶催化下合成RNA,直到终止子为止,即转录出一条RNA链;调节基因能够调节和控制操纵基因的状态和作用。
目的基因的修饰就是在目的基因的3’端加上所需启动子,在5’端加上终止子,以便使该外源基因在受体细胞中有效地表达,充分发挥其功能[1、2]。
启动子的作用部位及强弱直接关系到它所启动的基因在转基因植物中表达产物的出现部位以及出现数量的多少;启动子活动的特异性及局限性决定了有些基因只在某一特定的植物组织器官中和特定的发育阶段进行活动和表达;有些启动子也受生理条件或外界的环境条件调控。
因此,选用适当的启动子和修饰原启动子为适宜的启动子是决定基因工程成败的关键。
常用的称为35S启动子是从花椰菜花叶病毒（CaMV）的基因组里分离出来的,目前它在植物中表达能力最强;Nos启动子是从土壤农杆菌的Ti质粒的胭脂碱（Nopaline）合成酶的基因上分离出的,章鱼碱合成酶可分离出Ocs启动子,它们比35S弱一些,但它们具有真核生物启动子的一些特点,能在植物细胞中进行表达。
此三种启动子都是组成型表达的启动子,具有非特异性。
如果希望目的基因只在某一特定部位如植物根中表达,则应选取具有根部组织特异性表达的启动子。
若想在马铃薯的块茎中得到大豆的贮藏蛋白,就应把大豆贮藏蛋白的基因先分离出来,把上面原有的启动子切掉,换上一个在马铃薯的块茎中能活动的启动子,这样才能在转基因马铃薯的块茎中得到大豆的贮藏蛋白[2]。
转录的终止似乎并不很重要,目前常用胭脂碱合成酶的Nos终止子。
如今,人们认识到在构建植物表达基因时除必须考虑合适的启动子和终止子外,还必须考虑增强子、内含子、密码子偏爱性、加polyA信号序列、转录和翻译起始位点周围的结构、5’和3’端非翻译序列等[3]。
3．目的基因转移到植物受体细胞的方法
3.1植物基因工程运载体及与目的基因的结合
植物基因工程实验常用土壤农杆菌Ti质粒作载体,需删除原Ti质粒上的致病基因并用抗生素抗性基因代之。
已发展出了共整合型载体和双元载体两套载体系统。
也可用DNA病毒等材料构建载体。
Ti质粒是根癌农杆菌细胞核区外存在的一种双链DNA分子,其长度约200-250kb,30℃以下稳定存在于农杆菌中。
Ti质粒有4个同源区,其中T-DNA区和Vir区与基因的转移和表达有关。
T-DNA能转移到植物受体细胞并整合到染色体基因组,称转移DNA。
常见的胭脂碱型根癌农杆菌中T-DNA区段为24kb,T-DNA两侧是25bp的直接重复序列,这个边界序列（尤其是右边界序列）是T-DNA转移所必需的,并有方向性,即必须是顺式才能实现T-DNA转移。
任何放置在边界序列之间的DNA都将被转移到植物细胞中。
Vir区段约35kb,包含至少6个操纵子。
该段是T-DNA转移所必需的,但无需与T-DNA直接相连。
因此导致了双元载体的形成,即Vir区留在Ti质粒上,而T-DNA放在一个更小,能自行复制和易操作的质粒上[4]。
目前,美国Monsanto公司、英国PBI（植物育种研究所）、美国PGEL（植物基因工程实验室）和比利时Gent实验室等都有一批常用植物基因工程的载体,其中大部我国已有引进。
运载体能够携带目的基因在侵染植物细胞时插入整合到受体细胞的基因组中并稳定地遗传给子细胞。
将目的基因与运载体结合,实际上是不同来源的DNA重组过程。
首先用一特定的限制性内切酶切断运载体产生粘性末端,然后用同一种限制性内切酶切断目的基因,使其产生相同的粘性末端,由同一种限制性内切酶切断得到的两个DNA片段的粘性末端可通过碱基互补配对而结合,并在DNA连接酶的催化作用下,DNA链的5’磷酸基与一相邻的DNA链的3’羟基形成磷酸二酯键连接起来,形成重组DNA分子。
3.2DNA直接转移法
直接转移法是利用物理化学方法将外源基因直接转入受体植物细胞的技术。
聚乙二醇、多聚赖氨酸、多聚鸟氨酸等尤其是聚乙二醇是常采用的协助基因转移的聚合物,这些聚合物和二价阳离子如Ca、Mg、Mn及DNA可在原生质体表面形成沉淀颗粒,通过原生质体的内吞作用而被吸收。
电击法是将植物细胞酶解去壁获得原生质体,并与外源基因混合置于电激仪的样品室中,在适当外电压作用
下,进行短时间（μs-ms）直流电脉冲,细胞膜被击穿而使外源基因导入原生质体内。
基因枪法是将外源基因吸附在钨、金等金属微粒（1μm）表面,然后以400m/s的速度直接射入受体植物细胞,微弹携带外源基因穿透细胞壁和细胞膜进入受体植物细胞而实现基因转移。
此外,还有激光微束穿孔法、显微注射法、脂质体介导法和花粉管通道法等。
3.3不同转移方法的有关特性比较
不同的转移方法能导入的外源DNA的大小不同。
基因枪一次能导入多达12个不同质粒,总长为600kb的DNA;利用原生质体可导入长为10kb的DNA;最近研究表明,借助能增加VirG和VirE蛋白表达量的质粒和双元细菌人工染色体载体,农杆菌介导的转移体系能有效的将长达150kb外源DNA完整地导入植物的细胞核并稳定遗传。
不同的基因转化方法对外源基因的整合及其引起的不同程度的基因重排和结构变异、稳定性及其遗传规律均有明显影响[5]。
外源基因在植物基因组中整合的位点和一个整合位点的拷贝数都是随机的。
农杆菌载体转化的外源基因整合位点较稳定,常在T-DNA25bp处与植物DNA整合,大多数是单位点整合;整合的外源DNA基本保持其结构的完整性,结构变化很少;整合外源基因的拷贝数常以单或低拷贝T-DNA为主,也有少量多拷贝T-DNA以首尾串联形式在单位点整合;整合的外源基因在转基因植株的显性表达率较高;外源基因在转基因植株中的分离符合孟德尔的遗传规律,大多数的F1转基因植株以3∶1分离。
DNA直接转化将裸露的DNA随机导入植物受体细胞,其有序性和计量性都较差。
整合机制也尚未清楚,因此它与农杆菌载体转化相比,外源DNA整合位点较多,可以在一条染色体上或不同染色体上进行多位点整合;整合的外源DNA易发生结构变化和修饰,如DNA片段分离、丢失、环化、甲基化等;整合外源DNA的拷贝数也较多,多拷贝的比例相对较高;整合外源DNA的遗传效应比较复杂,基因间的位置效应、共抑制现象等表现明显;整合外源DNA的遗传特性多,转基因植株的表型丰富,F1植物的分离比例比较复杂,但也基本上符合孟德尔遗传规律,单位点的3∶1分离比较少,其遗传稳定性与农杆菌转化相比,表型较差。
但无论采用什么转化方法,一但供体DNA整合进宿主基因组,愈伤组织分化和减数分裂中能保持其遗传稳定性,转化的外源基因在细胞的生长周期中一般都能表达,但不同的转化方法表达水平有一定的差异。
4．植物转化细胞的筛选和转基因植物细胞的组织培养
植物细胞经过目的基因转移处理后,只有少数细胞被转化,需将转化细胞与未转化细胞区分开来,并淘汰未转化的细胞,然后利用植物细胞的全能性在适当的环境条件下使转化细胞发育为转基因植株。
目前,转化细胞与未转化细胞的区分及未转化细胞的淘汰常采用抗生素抗性基因和抗除草剂基因,即筛选标记基因和筛选试剂。
就是将有抗性的筛选标记基因同时转移进植物细胞中去,然后在筛选试剂的作用下,未转化的细胞受到抑制,转化的细胞被赋予抗性而能继续存活、分裂和分化成株。
为了实现有效的转化,必须依据转化材料和转移方法选择合适的抗性基因和筛选试剂[2、3]。
许多双子叶植物如烟草、番茄、辣椒、马铃薯等和一些单子叶植物采用常用的新酶素磷酸转移酶基因作为抗性筛选基因,转化细胞能抵抗筛选试剂卡那霉素（kanamycin）,而未转化的植物细胞则在筛选试剂存在下死去。
但在水稻的转化中,卡那酶素尽管能阻止原生质体的再生,可它对未转化的愈伤组织的抑制作用却很弱,并会阻碍转化的愈伤组织再生植株,而利用抗生素G418就可避免以上问题。
植物细胞的全能性指植物细胞具有全套遗传信息,在特定的适当环境下仍能够进行表达,培养成为一个完整的植物体。
目前目的基因载体转移的实施方法是叶盘法,是将植物的叶片或其他的一些组织切割成段、或切成0.8-2.0cm2的圆盘或方片,切割处即造成损伤口,将他们浸入土壤农杆菌培养液内几分钟,然后将组织表面多余的菌液吸去,把这些侵染过的组织放在合适的固体培养基的表面上培养,经过一段时间的培养后,在这些组织的伤口附近会出现许多愈伤组织。
再经过诱导的方法,在愈伤组织中会分化出芽点,并长出有根有茎的植株,最后将它们移植到土壤中去,此即为转基因植株。
该培养方法也可用于悬浮培养细胞、茎切段、子叶切片、下胚轴切段等离体材料的转化。
这种方法已在多种双子叶植物中使用。
DNA直接转移法是将DNA通过一定手段直接导入到植物的原生质里或细胞中去,然后将它们放在适当的培养基表面进行培养,使其形成愈伤组织,最后诱导出苗并培养成植株。
5．目的基因的表达和鉴定
大多数转基因植物的外源基因的表达都相当低,现在认为这是由于外源基因插入的位点效应引起的;另外,外源基因的表达会受到植物体自身的同源基因或先前转入的外源基因中的同源序列的影响而常表现为外源基因失活。
目的基因在其转化后获得的转基因植物中能否有效表达,转基因植物能否表现出特定的遗传性状,并稳定地遗传给后代,可借助植株的表型、PCR方法鉴定和筛选转化植株,或取植物细胞或愈伤组织的提取物检测外源基因表达的生成物来鉴定。
目前有一类用来显示外源基因导入与否的基因称为报告基因。
双子叶植物农杆菌转化中常用Nos、Ocs作为报告基因,另外常用的还有CAT、GUS、绿色荧光蛋白基因等报告基因。
它们都具有表达稳定和易检测的特点。
外源基因被稳定转化的最直接的证据是检测到整合到植物基因组中的外源基因,且检测到它的表达,最好能进一步分析后代。
植物基因工程的主要内容可以简要的归纳成以下几点：
（1）从种类繁多的植物基因群体中分离出有用的目的基因
（2）寻找或构建能够承受人们感兴趣的外源基因的插入和进行遗传转化等特性的克隆
（3）将重组的载体通过体外转化等方法导入植物受体细胞，并整合到寄主染色体的基因组上
（4）将获得的带有外源目的基因之重组载体DNA的植物细胞或组织再生成形态正常的健康能育的植株
（5）在理想情况下，使这些植物能够通过有性的过程，将外源目的基因持续的传递给后代。
植物基因工程不断发展,目前已形成了一套较为成熟的植物基因转化技术,它构成了植物基因工程的研究内容,主要又包括了以下几个方面.[1]
（1）目的基因的获取:
供植物基因转化的基因可以来自植物本身,也可以来自微生物和动物,少数还可以人工合成,通常以来自植物本身为主.它有一些常见的技术:
①PCR技术.②转座子示踪技术.③基因组相减技术.④染色体步查技术.
（2）目的基因的修饰.
（3）目的基因转化到植物受体细胞的方法:
①将目的基因与运载体结合,实际上是不同来源的DNA重组过程.②直接转移法.聚乙二醇、多聚赖氨酸、多聚鸟氨酸等尤其是聚乙二醇是常采用的协助基因转移的聚合物.电击法、基因枪法等是常用的方法.此外,还有激光微束穿孔法、显微注射法、脂质体介导法等.
（4）植物转化细胞的筛选和转基因植物细胞的组织培养:
目前,转化细胞与未转化细胞的区分及未转化细胞的淘汰常采用抗生素抗性基因和抗除草剂基因,即筛选标记基因和筛选试剂.[2]为了实现有效的转化,必须依据转化材料和转移方法选择合适的抗性基因和筛选试剂.
（5）目的基因的表达和鉴定等.
（——植物基因工程的应用与展望李红梅，王林，陈娟）
农业（植物基因工程在农业上的应用李文兰秦新民）
1．发展现状
自1983年世界上第一例转基因植物问世以来,植物基因工程研究进入了蓬勃发展阶段。
全世界已分离目的基因几百个获得转基因植物近200种,已有几千例转基因植物被批准进入田间试验,涉及的植物有50多种[1]。
1999年有12个国家种植了商业化的转基因植物,种植面积1996年约280万hm2,1997年增加到1100万hm2,1999年增加到3990万hm2,比1996年增加了14倍。
2000年美国、阿根廷、加拿大和中国转基因作物的种植面积占全球种植面积的99.9%,是面积最大的前4个国家。
现在转基因的试验和研究遍布全世界,转基因作物的种植面积在迅速增加,其产值也在逐年增加。
统计到1999年初美国农业部批准进入商品化的转基因农作物有七大类几十种,FAD（美国食品和药物管理局）确定43个转基因品种商品化。
我国的农业基因工程研究于80年代初期开始启动,并于80年代中期开始将生物技术列入国家“863”高科技发展计划。
据中国农业生物技术学会统计,截止1996年底,我国正在研究的转基因植物种类达47种,涉及各类基因103个。
到1999年有73项转基因申请,批准环境释放18项,中间试验24项,目前我国被批准进行商品化生产的转基因植物有6种,包括华中农业大学的转基因耐储藏的番茄,北京大学的转查尔酮合成酶基因矮牵牛、抗病毒甜椒、抗病毒番茄,中国农科院的抗虫棉花和美国孟山都公司的保龄棉。
2．在农业生产中的应用（抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆性、丰产优质、杂交育种、生物固氮、医药工厂化农业）
2.1．抗虫
据不完全统计,全世界农作物每年因病虫害造成的损失约占其总产量的37%,其中13%是由虫害引起的。
植物虫害使全世界每年大约损失数千亿美元,美国在小菜蛾的防治上所耗费用达10亿美元,作物产量损失为4000多万T,我国因虫害每年造成田间作物减产水稻达10%,小麦近20%,棉花则达30%以上。
目前,对农作物病虫害的防治主要依赖化学药物。
化学药物对害虫的防治起到重要的作用,同时也有成本高、污染环境、易残留、会毒害有益的昆虫及害虫的天敌等弊端。
基因工程的发展为培育抗病虫的作物提供了新的手段。
利用基因工程手段培育抗病虫害作物品种可克服常规育种的不足:
（1）它不仅利用存在于植物中的抗病虫基因,还可以利用某些动物、微生物中的抗性基因,将其重组到植物染色体上,并使之在植物体内特定地遗传及表达,从而产生抗病虫害性状,因此基因资源非常丰富。
（2）培育出的抗病虫新品种可控制任何时期植物任何部位发生的病虫害。
（3）育种周期短、成本低。
（4）利用基因工程培育抗病虫作物品种还具有不污染环境及抗病虫物质不易被环境因素所破坏的优点。
目前,人们已发现并分离到了许多有用的抗虫基因,有的抗虫基因已导入植物体内而获得了转基因抗虫植物,有的转基因抗虫作物进入了大田试验,展现出了美好的应用前景,转抗虫基因的烟草、棉花在一些国家已进入商品化生产。
已克隆得到的抗虫基因根据它们的来源可分为三类:
第一类是从细菌中分离出来的抗虫基因,主要是苏云金杆菌杀虫结晶蛋白（Bt）基因;第二类是从植物组织中分离出的抗虫基因,主要为蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、外源凝集索基因等,其中应用最广泛的是豇豆胰蛋白酶抑制剂基因（CpTi）;第三类是从动物体内分离的毒素基因,主要有蝎毒素基因和蜘蛛毒素基因等。
1987年比利时的Vacek研究小组、美国Monsanto公司Fischhoff等人报道了首例有关转Bt基因烟草和番茄的研究结果,此后Bt基因相继被转入到棉花、水稻、玉米、苹果和核桃等农作物中,是目前世界上应用最为广泛的生物杀虫剂。
据粗略统计,目前已经有60多种Bt基因被报道。
美国是育成世界上首例抗虫棉的国家,我国是继美国后育成抗虫转基因棉的第二个国家,育成的中国第一代单价抗虫棉,抗虫性90%以上,减少用药60%~80%,增产30%~40%。
1992年底中国农科院生物技术研究中心的郭三堆等人在国内首先人工合成了Bt基因之后,又对豇豆胰蛋白酶抑制剂（CpTi）基因进行了修饰,构建了同时带有这两种基因的双价杀虫基因高效植物表达载体,再通过花粉管通道转化技术导入我国不同棉花生产区的主栽品种,已获得了数十个双价转基因抗虫棉株系。
南京农业大学等单位培育出的转基因抗虫棉
—南抗3号,具世界该种业领先水平。
南抗3号是我国“863”重点攻关科技项目,该品种具有较好的丰产性、优质性和适应性,产量比国外基因棉种增产20%以上。
这一成果引起世界农业专家和跨国种业公司的强烈关注和震惊。
许多国家都投入大量资金研究开发利用转基因抗虫农作物新品种。
Bt抗虫棉在美国、澳大利亚、南非和我国已被批准商业化释放;Bt土豆在美国、加拿大和日本实现了商业化;Bt玉米在美国、加拿大、阿根廷、日本和欧共体也进入了市场。
这些转基因作物能减少杀虫剂和农药的用量,降低杀虫剂和农药及其残留物对食物链、水体造成的污染,从而有利于保护生态环境。
相信在不远的将来会有更多的转基因抗虫农作物新品种问世。
2.2．抗病（抗病毒）
长期以来,植物病害的防治主要靠抗病育种和合理栽培管理。
采用有性杂交的方式来获得抗病品种存在着各种局限性,因为抗性基因是受多基因控制,并且往往与一些不良基因连锁在一起,而基因工程则是在单个目的基因上进行,具有快速性和定向性。
另外抗病品种存在选育时间长、抗性容易退化等问题。
1986年美国科学家Beachy将烟草花叶病毒（TMV）外壳蛋白基因导入烟草获得了首例抗病毒转基因烟草。
大田实验结果表明,在接种了TMV以后,转基因植物只有约5%的植株得病,,而对照植株的发病率为99%。
在抗病毒基因工程中,目前主要采用的方法是将病毒的外壳蛋白（CP）基因导入植物,使番茄、黄瓜、南瓜、甜椒等植物具有抗病性。
1992年美国国家科学院公布了Hayakawa研究小组利用禾谷类作物抗病毒外蛋白技术获得成功。
我国也获得了多种转基因抗病毒植物,如将合成的CMV和TMV外壳蛋白基因用Ti质粒介导引入烟草良种NC89,得到了TMV/CMV的转基因烟草,并已获大面积推广。
1999年美国批准转基因抗病毒马铃薯、西葫芦、番木瓜品种进行生产后,我国也有转基因抗病毒烟草、番茄和甜椒品种被批准商业化应用。
荷兰的一家植物生物技术公司应用转基因技术培育出一种抗真菌草莓新品种,不仅能减少草莓的病害,并能延长草莓的保鲜期。
2.3．抗除草剂
通过化学方法来控制杂草已成为现代化农业不可缺少的一部分。
那些对威胁农业生产的重要杂草具有活性的除草剂同时也能显著地伤害作物,这就限制了这些除草剂的应用。
目前,世界上采用的除草剂主要分为两大类:
一类是通过破坏氨基酸合成途径来杀死杂草;另一类则是通过破坏植物光合作用中电子传递链的蛋白来杀死杂草。
根据除草剂的特点,目前,耐除草剂的基因工程主要有两种策略:
（1）修饰除草剂作用的靶蛋白,使其对除草剂不敏感,或促其过量表达以使植物吸收除草剂后仍能进行正常代谢。
（2）引入酶或酶系统,在除草剂发生作用前将其降解或解毒。
这两种策略都已成功地应用。
已实现商品化的有以下作物:
（1）美国孟山都公司创制的一系列抗农达（草甘膦）的作物品种,如大豆、玉米、油菜、向日葵、甜菜。
（2）艾格福公司的抗草铵膦的作物品种,如大豆、玉米、油菜、甜菜、棉花、水稻。
（3）美国氰胺公司主要研制抗咪唑啉酮类除草剂的转基因作物,已成功的有玉米、油菜、甜菜、小麦。
（4）杜邦公司研制的抗豆黄隆与阔叶散的大豆、棉花。
（5）巴斯夫公司转基因拿扑净杂交种玉米1997年出售种子。
（6）罗纳卜朗克公司研制的抗溴苯腈转基因棉花,1997年种植面积达20万~50hm2;抗溴苯腈烟草于1997~1998年向其他国家出售种子。
法国、加拿大抗除草剂的研究以油菜为主。
我国已获得的抗除草剂转基因作物有:
抗Bsata水稻、小麦、抗2,4-D棉花、抗阿特拉津大豆和抗溴苯腈油菜和小麦。
具有耐除草剂性状的作物在1998年到1999年间对全球转基因作物增长的贡献最大（占转基因作物种植面积的69%,即830hm2）。
2.4．抗逆性
根据植物抵抗逆境（如抗旱、抗热、抗寒、耐盐碱、耐贫瘠等）的生理反应,可以将自然界中多种适应性基因发掘出来,如将大豆的抗热性基因分离并转移到烟草中,并获得了成功。
胡萝卜抗冻蛋白（AFPs）及其基因的发现,为植物抗寒基因工程注入了新的活力。
1999年,Meyer等[17]用农杆菌介导胡萝卜AFP基因重组子转化拟南芥,诱导了一系列低温调节蛋白的表达,使未经低温驯化的植株具有较强的抗寒能力。
美国斯坦福大学把仙人掌基因导入小麦、大豆等作物,育成抗旱、抗瘠的新品种。
我国在抗逆基因的分离、克隆和转化等方面的研究也有新进展,克隆的耐盐碱相关基因已在烟草、水稻、玉米和八里庄杨等植物中进行了遗传转化,获得了耐2%氯化钠的烟草、耐0.6%氯化钠的木本植物八里庄杨、耐1.17%氯化钠的玉米及耐盐能力达到0.5%氯化钠的水稻[18][19]。
2001年,尹明安等[20]根据克隆的胡萝卜AFP基因,构建成植物表达载体pBAF,为农杆菌介导转化番茄、甜椒等作物奠定了实验基础。
相信在不久的将来,会有各种具有强烈抗逆特性的转基因植物出现,使它们在逆境中能更好地生存。
2.5．丰产优质
作物的丰产优质一直是人们所追求的目标。
90年代前在农作物上主要在于提高农作物产量,近期则侧重于提高品质。
基因工程育种的主要目标就是优质丰产育种。
目前改良作物产品质量的基因及应用主要有:
控制果实成熟的基因;谷物种子贮藏蛋白基因;控制脂肪合成基因;提高作物产量基因等。
迄今为止,世界上已有43种农作物品种得到改良,如水稻、番茄、马铃薯、瓜类、烟草等等。
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