成果名称 ---【 外源蛋白在植物细胞内定位和高效表达的研究 】

基本信息
所属机构
中国科学院遗传研究所
研究起止时间
1996.01 至1998.12
专利授权号
CN1229087A
成果公报内容
1.课题来源与背景 评价基因工程植物是否具有实用价值的一个重要指标是外源基因能否在转基因植物体内进行高效表达。启动子在此起了重要作用,但使用强启动子来控制表达的方法并不总能奏效。研究表明,多肽在细胞中的定位过程与基因高水平表达(或高水平积累)有密功关系。本研究在“国家自然科学基金”以及“国家863计划”的支持下对抗虫基因CpTI进行了体外修饰,获得SCK基因。该基因表达的CpTI蛋白在转基因植物的细胞内积累水平显著提高,从而级大提高了转基因植物的抗虫性。 2.技术原理及性能指标 CpTI基因是使用较为广泛的抗虫基因,其对鳞翅目和鞘翅害虫有很好的抗性。然而,CpTI是一种种子储藏蛋白,它定位于细胞质,转基因植株中的CpTI蛋白在叶片细胞中可能遭受大量蛋白酶的作用而降解,影响转基因植物的抗虫性。通过体外修饰使CpTI基因融合上细胞内定位信号和内质网滞留信号,获得SCK基因。该基因编码的蛋白最终定位并积累于代谢稳定内质网及其衍生的蛋白体内,极大地提高了转基因作物的抗虫能力。 实验表明转SCK植物中CpTI蛋白的积累量以及蛋白酶抑制剂活性均比转未修饰CpTI基因的植物有显著提高。大田测试也显示转CSK基因作物有优良的抗虫特性。 3.技术的创新性与先进性 本研究首次将细胞定位技术与抗虫植物基因工程相结合,使抗虫基因的表达产物在植物细胞内稳定积累,有效地提高了植物抗虫性。该项技术达到国内外领先水平。 对CpTI基因的修饰采取了独创的三引物PCR(TP-PCR)技术,提高了基因融合的效率和精确度。 4.技术的成熟程度,适用范围和安全性 SCK基因适用于多种粮食和经济作物,经过多年的作物转化均表现出优良的抗虫性。CpTI基因来自己广泛作为蔬菜食用的豇豆,大量文献表明其具有很高的安全性。 5.应用情况及存在的问题 目前已成功将SCK基因转化烟草、水稻、棉花、玉米和叶菜类蔬菜等粮食和经济作物,并获得了具有优良抗虫特性的植株。其中,转SCK基因的优良恢复系明恢81、明恢86,经多代基因纯合、抗虫性测试和农艺性状筛选,1999年获得了抗性和产量表现优良的转SCK水稻恢复系。在通过了农业部批准的环境释放后,2000春季在海南小区制种,配制科丰1号(特A/转SCK明恢81)、科丰2号(特A/转SCK明恢86)两个组合参加福建省的中、晚稻区试并在“863”计划支持下进入中间试验,表现出较好的优势,在多个试点上比对照汕优63增产达5%。另外,转SCK基因棉花也得到农业部批准进入环境释放。转SCK叶菜类蔬菜获得国家外经贸部“科技进步”二等奖。相应专利“抗虫融合蛋白,其编码基因以及用该基因生产转基因植株的方法”已在申请之中。 转基因商品化生产有待于农业部的安全审批,由于国家有关政策不明朗,给转基因抗虫水稻的推广和产业化造成了困难。


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