我国科学家在1991年成功地将苏云 金芽孢杆菌Bt杀虫晶体蛋白基因导入 棉花基因组，使其在叶片、幼果等器
官中大量表达，昆虫取食后与肠上皮
细胞受体结合，导致细胞通透系降低， 细胞质破裂渗出，昆虫厌食而死亡 。
中国农业科学院先后培育出31多个棉 花转基因品种和品系，据试验对棉铃 虫的抗性达80％以上，并且具有丰产 性和品质优造花型 改良花色
植物抗性基因工程
• 主要应用于棉铃虫 菜青虫 玉米螟 稻飞虱等农业害 虫的防治
• 抗病毒病 转病毒外壳蛋白基因 、反义复制酶基因 、核糖体失 活蛋白基因、卫星RNA介导的抗性、反义运动蛋白
• 抗细菌病真菌病害 抗菌肽、 溶菌酶基因转化植物 • 真菌病害 植物防卫素 、病程相关蛋白 改变细胞壁结构的基因 植物抗病基因
植物耐盐抗旱基因工程
• 不良环境(如低温、高温、干旱、盐渍等)作 用于植物,将会引起植物体内发生一系列的 生理代谢反应,表现为代谢和生长的可逆性 抑制,严重时甚至引起不可逆伤害,导至整个 植株死亡。
植物耐盐抗旱基因工程
土地盐碱化 （氯化钠） 渗透胁迫 氧化胁迫 离子毒害 通过基因工程将钠氢离子逆向转运蛋白脯氨酸 合成酶 甜菜碱醛脱氢酶和胆碱单加氧酶，甚 至一些转录因子，信号传导分子 蛋白酶等导 入植物，使其过量表达
植物基因工程的应用
植物抗性基因工程 植物抗低温基因工程 植物耐盐抗旱基因工程 植物抗除草剂基因工程 植物基因工程与品质改良 植物基因工程的其他应用
进入21世纪后，以基因为核心的生物技术的研究 与应用成为生物科学的主流，农业生物技术产业 应运而生，成为新世纪发展现代农业的主导产业 之一。为解决长期困扰人类发展的粮食危机、资 源短缺、环境恶化、效益衰退等诸多难题，大量 生物技术逐渐应用于农业生产并发挥越来越重要 的作用，如基因工程、组织培养、细胞工程等技 术。植物基因工程技术是利用重组DNA技术，有计 划地在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法， 对生物基因进行改造和重新组合，再插入、整合 到受体植物基因组中，使重组基因在受体细胞内 表达，从而使受体植物获得新的形状，培育出高 产、多抗、优质的新品种。
植物抗低温基因工程
寒冷和冻害 寒冷是指植物在细胞内水分未结冰之前就 受到伤害 冻害是指植物在细胞内水分结冰膨胀而受 到伤害
低温使植物细胞质膜和内膜系统的流动性减 弱，导致膜结构损伤
磷脂的不饱和脂肪酸含量越高，植 物的耐寒能力越高
• 甘油—3—磷脂酰转移酶 • 抗冻蛋白
低温既限制植物的栽种面积，又会使植物的产量降低。过 度的低温会导致植物体结冰、蛋白质受损、细胞膜遭到破 坏，严重时使植物体发生冻害甚至死亡。近十几年来，随 着对抗寒分子机制的认识，人们不断尝试着采用基因工程 手段培育抗寒新品种。KODAMA将拟南芥叶绿体中的脂肪 脱氢酶基因导入烟草中，所获得转基因烟草的抗寒性增强。 MCKERSIE等通过pEXSOD载体将拟南芥Fe-SOD基因转入紫 花苜蓿中，经过两年的大田试验，发现转基因植株越冬存 活率大大提高。SAMIS等将Mn-SOD基因导入到紫花苜蓿， 不仅提高了转基因植物的膜稳定性，同时还使植物的生物 量增加。LEE等从拟南芥中分离出受低温诱导基因LOS2， 这种基因编码烯醇酶参与植物体内多种糖代谢途径，在逆 境下维持细胞活性具有重要的作用。相信在不久的将来， 会有各种具有强烈抗寒特性的转基因植物出现，使它们能 够在寒冷的环境中得以很好地生存 。
干旱缺水 渗透胁迫 氧化胁迫 涝灾 缺氧 高温 酶结构异常、失去或降低活性
植物抗除草剂基因工程
• 通过对植物的基因转化，表达的蛋白质可 使除草剂发生修饰降解而失去活性
植物基因工程与品种改良
• 目前人们已获得多种抗虫基因，其中有蛋 白酶抑制剂基因，淀粉酶抑制剂基因、植 物凝集素基因、昆虫特异性神经毒素基因、 几丁质酶基因等。它们已被导入烟草、棉 花、油菜、水稻、玉米、马铃薯等多种农 作物，在抗虫方面得到了广泛的应用，有 的已进入了商品化生产。除此之外，人们 通过基因克隆和转化合成一些对人体十分 有利的粮食作物新品种