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2011年2月19日-22日国际植物遗传转化技术大会在奥地利维也纳大学举行。来自世界各地240余人参加了大会。除了欧洲各国有较多人员参加以外,中国和美国分别有14和12人参会。欧洲、亚洲、非洲、拉丁美洲的发展中国家也都有人参加。东道主奥地利只有2人参加会议(会议组织者除外),均来自维也纳自然资源与应用生命科学大学。
会议分为大会报告、墙报和论文摘要三种交流方式。大会报告45个,墙报140个,摘要180余份。本次大会口头报告45个,其中美国14个,欧洲(德国、西班牙、比利时、英国、法国、意大利、爱尔兰、奥地利)21个,澳大利亚新西兰3个,亚洲的中国、韩国和日本各2个。
大会报告分为7个议程,包括以下内容:
l 农杆菌介导植物转化
l 重要植物的遗传转化
l 植物转化工具:载体,启动子与筛选标记
l 标记去除和无标记转化技术
l 叶绿体转化技术
l 生物反应器转基因技术
l 遗传转化新技术及其他
比利时发展中国家生物技术研究所Van Montagu,M.博士作了第一个报告,他报告的题目是“世界农业需要产业革命,生物技术如何适时而为”。
他强调,世界人口每十年增加10亿,土地面积不能无限增加。传统农业过于依赖化肥、农药和水资源,依赖土地面积增加,以破坏环境为代价。通过毁坏森林和草地扩大农业面积的传统农业方式不可能持续。毁坏森林和草地必定以地球气候变化而受到惩罚。我们必须培育耐干旱、耐盐碱、用水高效和营养高效的品种对不能种植作物的土地进行有效利用。转基因大豆、玉米、棉花、油菜和木瓜商业化取得的成功证明转基因技术大有可为。在欧洲,当农民见到转基因抗疫病马铃薯进行田间试验时,他们都迫切期待转基因马铃薯商业化生产。为了满足世界人口增加对食品和饲料的需求,我们非常需要转基因技术。迫切需要用植物来源的原材料替代化石燃料进行化工生产。用转基因微生物处理植物废弃物变废为宝已经得到成功。我们要通过转基因方式使农作物废弃物得到有效利用,更好成为化工原料、饲料和生物能源。
他指出,当今世界威胁人类的不是转基因技术,而是饥饿、贫困和环境恶化。转基因技术将以更洁净的能源和更绿色的农业带领我们走向低碳未来。目前,转基因作物的研究和生产依然是跨国公司的特权,这种局面必须改变。阻碍转基因技术的发展将严重限制世界高产农业的可持续发展。
Van Montagu,M.博士是欧洲第一个转基因植物成功研发者,也是世界转基因植物研究的先驱,他是PLANT GENETIC SYSTEM公司创始人。他发明的LIBERTY LINK 雄性不育杂交系统和抗除草剂系统至今风靡世界,在国际转基因舞台占有主要地位。
植物遗传转化技术是将外源基因转移到受体植物的关键技术。农杆菌介导的遗传转化依然是转化方法的主流。影响农杆菌介导遗传转化的因素包括:1)基因型;2)农杆菌品系;3)载体结构;4)培养方式等。本次大会在前3个方面的分量特别大,通过培养方式提高遗传转化效率的报告较少。
报告显示,植物遗传转化过程是植物与农杆菌互作过程,诸多基因参加其中。农杆菌方面,毒性蛋白基因VirE2,植物方面的VIP1基因具有关键作用。农杆菌毒性蛋白VirE2可以与植物防御蛋白VIP1结合,促进T-DNA进入寄主细胞。植物防御相关蛋白VBF的F-BOX也具有关键作用。抑制VBF表达可以提高细胞内VIP1含量,使植物对农杆菌侵染的抗性大大增加。农杆菌的VirF输出到寄主细胞与VBF互补,而寄主启动蛋白酶途径降解VIRF,降解过程需要植物SCF复合体参与。农杆菌此时对寄主细胞的防御反应产生反应,输出VirD5蛋白应对植物的SCF反应。近年来,发现拟南芥RAT和HAT突变体产生对农杆菌极感和极抗效果。深入研究发现,许多基因与农杆菌转化效率有关。导入拟南芥Myb转录因子可以显著提高植物转化效率。研究还发现,花侵染的农杆菌转化和下胚轴转化有不同基因参与。
从大会得知,难以转化成功的植物物种,如小麦、大麦、香蕉、葡萄、苹果、油橄榄、亚麻、棕榈、莴苣、红薯、厥类植物等都已建立转化方法。本次大会报告较多集中在单子叶植物(小麦、大麦、牧草)以及果树(如苹果、香蕉、柑橘)等的遗传转化技术研究。中国、德国、英国代表均发表了小麦转化技术的综合性报告,显示小麦转化技术取得了突破性进展。美国在能源植物柳枝稷和牧草植物三叶草转化技术方面取得进展。
遗传转化技术朝着精准、安全、高效的方向发展。基因组定向整合和细胞质转化技术、启动子诱导表达技术提高了转化的精确性;外源DNA定向切除技术、花粉基因删除技术、减少非预期效应转化技术使转化技术更加安全;大片段转化技术(包括10个以上基因转化、50kb以上片段转化、代谢途径转化、人工染色体转化)和无组培遗传转化技术提高了转基因的效率和应用范围。
本次大会显示,欧美发达国家在植物遗传转化技术方面取得了显著进展。美国、英国、德国、法国、比利时在植物遗传转化技术方面具有明显优势。美国不但成功转化的物种多,而且对转化工具以及机理研究比较深入。而欧洲国家更加注重精准转化、安全转化以及高效转化的议题。英国JOHN INNERS CENTRE不但建立了成熟的油菜、小麦和大麦转化平台,而且承诺对外开展商业化转化服务。他们研制的pBRACT载体具有操作容易、效率高和应用范围广的特点。德国是除美国以外大会报告最多的国家。他们报道了小麦转化技术、小染色体转化技术、基于转座系统的转化载体系统、细胞质定向转化技术以及用植物生产疫苗的技术。总体而言,转化工具得到发展,植物物种转化平台得到扩展和优化。
从大会反映的信息显示,在植物遗传转化技术方面,我国与发达国家相比,仍然具有一定差距。我国在转化物种的范围、转化工具研究的深度(精准转化、大片段转化、生物反应器)等方面显著落后于美国,甚至落后于欧洲发达国家。
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