中国农大棉花基因克隆研究取得重大突破

　　

生物通综合：科技中国报道，在棉花主要害虫——棉铃虫得到控制今天，黄萎病已成为影响棉花产量和品质的最主要障碍因素。从海岛棉中分离克隆抗黄萎病基因，然后转到陆地棉，培育抗病丰产品种，是解决棉花抗黄萎病的有效途径。

黄萎病是棉花的最重要病害之一，有棉花的“癌症”之称，1935年传入中国。自上世纪80年代末枯萎病得到控制后，黄萎病上升为棉花第一大病害，1993年全国大面积发生，此后连续多年严重发生，目前发病面积达到全国棉田面积的一半以上。黄萎病属于土传、维管束病害，化学防治难以奏效，培育抗病品种是防治该病的主要方法，但目前尚无高抗黄萎病棉花品种。黄萎病抗性鉴定证明，在三大栽培棉种（陆地棉、亚洲棉及海岛棉）中，仅有海岛棉高抗黄萎病，海岛棉中应具有抗黄萎病基因，但利用普通杂交育种手段难以获得高抗黄萎病又高产的品种。

　　中国农业大学植病系齐俊生博士课题组，经过10年艰苦努力，从海岛棉中分离获得了具有自主知识产权的抗黄萎病基因At7，通过转基因研究，培育出了高抗黄萎病的株系。利用棉花黄萎病菌强致病力落叶型V991菌系的毒素诱导高抗黄萎病海岛棉，然后用抑制性消减杂交（Suppression  Subtractive  Hybridization,  SSH）方法，获得了10个差异片段，分别命名为At1和At10，其中的At7获得了全长cDNA。

        对获得的全长cDNA，首先原核表达，结果AT7蛋白对黄萎菌具有较强的抑制作用；然后分别转化了烟草、拟南芥和棉花。转基因烟草叶片对黄萎菌毒素具有很强的抗致萎能力，毒素处理后只是出现较小的坏死斑，而对照的整片叶片叶肉细胞受到不规则地破坏。由转基因拟南芥的表型分析可知，At7在转基因的后代中符合单基因显性遗传规律。

        对转At7基因获得的陆地棉种子，在黄萎菌加强接种（接种量约为正常值的30倍以上，达到每克土含有30个孢子）条件下只筛选出11株表型无病植株。经分子检测，其中9株为转基因植株。用黄萎菌毒素（测定毒素蛋白含量为2.2μg/mL）浸泡检测转基因植株叶片，这些叶片对黄萎菌毒素具有极强的耐受理力，抗萎蔫时间与对照相差5倍以上。2005年9月11日，经教育部组织的国内植物病理、分子生物学及遗传育种界的9名专家鉴定认为：该项研究取得了突破性进展，研究成果达到国际领先水平。

齐俊生博士向记者介绍，经8月22日田间调查显示，导入At7抗病基因的植株发病变化率在22.58%-55.81%之间，病情指数控制在7.26-19.08之间。同时，抗及高抗黄萎病的株行表现出结铃性好、铃大等丰产特性。目前，这些株系属于转基因第3代，根据单基因遗传规律，这些株系中已存有单个抗病基因（At7）的纯合株系，为下一步选育出高抗黄萎病棉花品种打下了良好基础。

中棉所转基因抗虫棉上中下游合作机制的探索

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人民网消息，以中国农科院生物所、中科院遗传发育所和微生物所等为代表的基因构建单位，他们成功构建了拥有自主知识产权的抗虫基因。郭三堆率先获得Bt杀虫基因专利，使我国成为继美国之后第二个拥有Bt杀虫基因自主知识产权的国家，同时还研发出更先进的双价杀虫基因。

身处中游的中棉所能与上、下游协作成功，关键在于他们采取双赢互利的发展模式，通过合同关系，在尊重知识产权、成果利益共享的情况下，与我国从事基础研究的8家上游基因构建单位开展了全面合作，一旦产生效益，都按合同规定的比例进行利益分配，很好地解决了知识产权问题。

合作体系的中游以中棉所为主，他们建立了棉花规模化转基因技术体系，大批量创造转基因棉花种质新材料，并将所获得新材料快速发放给育种研究单位；中棉所、山东棉花研究中心等10余家棉花育种单位迅速培育出适宜我国不同棉区种植的国产转基因抗虫棉新品种，并在河南安阳、山东惠民、安徽望江等地的生态育种试验站进行中试试验。

体系的下游则是科技型棉花龙头企业，中棉所科技贸易公司、山东惠民中棉种业有限责任公司、安徽长江中棉种业有限责任公司等企业经营新培育的转基因抗虫棉新品种由，并通过转基因抗虫棉新品种的展示与示范以及建立遍布各棉区的营销网络，使国产转基因抗虫棉良种迅速进入市场，种到棉农的地里。

1999年国家发改委启动了“国产转基因抗虫棉种子产业化”和2002年科技部立项的“国家转基因棉花中试与产业化基地”项目，均由中标的中棉所牵头，一只优势互补、强强联合、具有国际竞争力的“联合舰队”终于成功地建立起来了。全国“一盘棋”的研发推广体系展现出旺盛的生命力。

2002年，国产抗虫棉市场份额上升到了35%，2003年，国产抗虫棉又占市场份额的50%左右；2004年攀升到60%以上，2005年已经占据70%的份额。抗虫棉的种植有效地控制了棉铃虫地暴发危害，农药用量减少60～80%，每年节约化学农药用量2000-3000万公斤，农药中毒事件降低了70%～80%。国产转基因抗虫棉每亩还可增产皮棉7公斤，增收节支约120元。

目前，在国家发改委、农业部等部门的大力支持下，以中国农科院棉花所科技贸易公司为主体，依托中棉所科技成果，在我国三大棉区分别与地方合作，通过优势互补成立了8个区域性合资公司，形成了以中棉所为研发中心的遍布全国的产业化体系，建立了抗虫棉新品种示范点200多个，促进了国产转基因抗虫棉的快速发展。至2005年，国产抗虫棉已累计推广9000多万亩，创造社会经济效益150多亿元。