苜蓿屬是世界上最重要的豆科牧草，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，是一種極好的飼料作物。所以苜轉(zhuǎn)基因研制進(jìn)行得較早、較廣泛。各種轉(zhuǎn)化方法如農(nóng)桿菌法、電擊法、微注射法、基因槍法均成功。
轉(zhuǎn)基因苜蓿
苜蓿是世界上最重要的豆科牧草，在我國(guó)已有2000年以上的栽培歷史，全國(guó)各地都有種植，但主要分布在西北和華北地區(qū)。由于苜蓿中蛋白含量約占總干物質(zhì)量的17－20％，與其它豆科牧草相比，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，是一種極好的飼料作物。此外，苜蓿屬在環(huán)境改良、防止水土流失、提高土壤養(yǎng)份中也起著重要作用。苜蓿轉(zhuǎn)基因研制進(jìn)行得較早、較廣泛，也較為成功。各種轉(zhuǎn)化方法如農(nóng)桿菌法、電擊法、微注射法、基因槍法均有成功報(bào)道。
轉(zhuǎn)化內(nèi)容
也極為廣泛，包括抗除草劑、抗病毒、抗蟲害、抗寒性及品質(zhì)改良等內(nèi)容。
1．品質(zhì)改良
牧草品質(zhì)包括很多內(nèi)容，但最主要的是牧草的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及其可消化性。它不僅直接決定著家畜的生長(zhǎng)和發(fā)育，也間接地影響著畜牧產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。如提高牧草飼料中蛋白質(zhì)的含量，特別是提高甲硫氨酸（SAA）如蛋氨酸和半胱氨酸的含量，可顯著增加羊的生長(zhǎng)量及羊毛產(chǎn)量。因此牧草的品質(zhì)改良主要進(jìn)行兩方面的內(nèi)容：提高蛋白質(zhì)含量和降低木質(zhì)素含量。
早在1991年，有人首次將雞卵清蛋白基因轉(zhuǎn)入苜蓿屬，并在轉(zhuǎn)基因植株中檢測(cè)到雞卵清蛋白的增加。此后有人將豌豆球蛋白基因和菜豆蛋白基因分別導(dǎo)入苜蓿，也獲得較好的結(jié)果。將富含含硫氨基酸的向日葵種子清蛋白（SSA）基因轉(zhuǎn)入苜蓿，獲得轉(zhuǎn)基因苜蓿，其 S SA蛋白含量占葉片可溶性蛋白的0．1％，可為綿羊每天額外提供40毫克SAA。然而，要完全改善苜蓿品質(zhì)，此類蛋白的表達(dá)量仍有待增加。
人們發(fā)現(xiàn)牧草或飼料的消化率一定程度上決定于牧草中木質(zhì)素的含量，通過(guò)降低木質(zhì)素含量可大大提高牧草和飼料的可利用率和飼料的可消化性。肉桂醇（酸）脫氫酶（CAD）是催化木質(zhì)素單體合成的最后一步關(guān)鍵酶，有人成功地降低了苜蓿植株中CAD酶的活性，轉(zhuǎn)基因植株中的木質(zhì)素組成發(fā)生很大變化（雖然沒(méi)有改變含量），從而提高了木質(zhì)素的溶解性和消化率，減少苜蓿莖干物質(zhì)和細(xì)胞壁殘留，大大增加了牧草的消化
率和利用率。
2．抗病性病毒是以裸露的形式在植物細(xì)胞中繁殖和擴(kuò)增，研究人員發(fā)現(xiàn)病毒的外殼蛋白可以通過(guò)重新包裝病毒或抑制病毒脫殼來(lái)抵制病毒對(duì)植物細(xì)胞的破壞。有人將編碼苜蓿花葉病毒（AWV）外殼蛋白基因轉(zhuǎn)入5個(gè)不同的苜蓿品種，病毒接種試驗(yàn)證明，對(duì)照植物在10毫克／毫升時(shí)已感病，而轉(zhuǎn)基因植物在50毫克／毫升濃度下仍對(duì) A WV具較強(qiáng)的抗性。幾丁質(zhì)酶具有抑制病毒的作用，有人將水稻的幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入苜蓿屬，轉(zhuǎn)基因植物能夠抵抗紫色絲核菌和齊整小菌核等真菌病害。
植保素是植物受病原微生物侵害時(shí)自身產(chǎn)生的一類起防衛(wèi)作用的化合物。有人將花生的植保素———白藜蘆醇合成酶（RS）基因?qū)胲俎＃谵D(zhuǎn)基因苜蓿中發(fā)現(xiàn)一種新合成的化合物R gluc，對(duì)苜蓿輪紋病的發(fā)生有較好的抗性，并對(duì)苜蓿壞病斑、失綠現(xiàn)象及病原孢子的繁殖有一定的抑制作用。
3．抗蟲性
全世界每年因蟲害造成的糧食減產(chǎn)達(dá)總產(chǎn)量的20％以上，通過(guò)基因工程技術(shù)培育抗蟲作物新品種，一直是育種學(xué)家們不懈追求的重要目標(biāo)，并在過(guò)去的十幾年中取得了巨大成功。牧草的蟲害也很嚴(yán)重，現(xiàn)在通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育抗蟲品種已開展了一些工作，如將抗蟲基因轉(zhuǎn)入苜蓿屬，轉(zhuǎn)基因苜蓿對(duì)海灰翅葉蛾和甜菜葉蛾均表現(xiàn)出較高的抗性。馬鈴薯抗蟲基因?qū)胲俎：螅谵D(zhuǎn)基因植物葉細(xì)胞的液泡中央積累了大量抗蟲蛋白，使得植物對(duì)咀嚼類昆蟲具有明顯的毒殺作用。但從整體上來(lái)說(shuō)，牧草的抗蟲育種仍未引起足夠重視。
4．抗除草劑
隨著農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模化、集業(yè)化發(fā)展，化學(xué)除草劑得到廣泛使用。但由于化學(xué)除草劑殘留期長(zhǎng)，對(duì)牧草、人畜均有一定危害。通過(guò)基因工程向牧草導(dǎo)入抗除草劑基因可以解決此問(wèn)題。早在1984年有人就發(fā)現(xiàn)了苜蓿的一種變異型比野生型對(duì)除草劑 P PT的抗性強(qiáng)100－200倍。此后有人將廣譜性除草劑的抗性基因?qū)胲俎＃镩g試驗(yàn)檢測(cè)證實(shí)轉(zhuǎn)基因植株具有對(duì)常用除草劑的抗性。
5．抗逆性
試驗(yàn)證明，植物體內(nèi)活性氧化產(chǎn)物與抗氧化物之間的相互作用與其抗逆能力有密切的相關(guān)性。有人將煙草的 M n－SOD基因轉(zhuǎn)入苜蓿，使轉(zhuǎn)基因植物中 S OD酶活性增加，并發(fā)現(xiàn)植物受到凍害后能迅速恢復(fù)。有人將擬南芥 F e－SOD基因轉(zhuǎn)入苜蓿，并檢測(cè)到 F e－SOD的大量增加，但未能證實(shí)抗過(guò)氧化產(chǎn)物（SOD）增加與抗寒能力提高有對(duì)應(yīng)關(guān)系。
6．次生代謝
植物次生代謝產(chǎn)物是很多藥物、化妝品、食品添加劑等的有效成分，但其合成、代謝及調(diào)控機(jī)理還有待于研究闡明。通過(guò)調(diào)控苯丙合成途徑中的幾種關(guān)鍵酶便可調(diào)節(jié)牧草的次生代謝從而達(dá)到改良牧草品質(zhì)的目的。如調(diào)控木質(zhì)素含量和組成，改善牧草消化率；導(dǎo)入外源植保素基因和調(diào)控其表達(dá)，增加植物的廣譜性抗病能力；還可誘發(fā)類黃使結(jié)瘤基因過(guò)量表達(dá)而增加根結(jié)瘤率；及一些次生代謝物誘導(dǎo)受粉作用。
苜蓿屬的一些次生代謝產(chǎn)物有有益的方面，也有不利的方面。采用分子操作可以選擇性地增加有用化合物、減少有害物質(zhì)或是導(dǎo)入新的化合物到苜蓿體內(nèi)，如有人將編碼植保素的基因轉(zhuǎn)入苜蓿，使得苜蓿中白藜蘆醇糖在莖中大量積累，從而增加了苜蓿對(duì)真菌的抗性，有效地防止苜蓿輪紋病的發(fā)生。目前大田試驗(yàn)正在進(jìn)行，以檢測(cè)苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的變化。白蘆醇在水果和牧草中都有一定量的存在，對(duì)人體和動(dòng)物無(wú)害，且能防止人類心血管疾病和腫瘤的形成。
7．植物疫苗
目前，以轉(zhuǎn)基因植物作為人和動(dòng)物病原抗體疫苗的研究受到極大的重視。1999年，有人將口蹄疫病原的結(jié)構(gòu)蛋白 V Pl作為抗原基因轉(zhuǎn)化苜蓿，用獲得的轉(zhuǎn)基因苜蓿作為飼料飼喂小鼠，發(fā)現(xiàn)小鼠對(duì)口蹄疫病產(chǎn)生抗性反應(yīng)。
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