综述:转基因技术改良花生的研究进展

【字体: 时间:2025年07月25日 来源:Vegetos

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  这篇综述系统探讨了转基因技术(GM)在提升花生(Arachis hypogaea L.)抗逆性中的应用,聚焦于应对生物胁迫(如病虫害)和非生物胁迫(如干旱、盐渍化)的基因工程策略。文章强调转基因花生作为育种亲本的潜力,为传统育种提供抗性资源,助力可持续农业发展。

  

花生的重要经济价值与生产挑战

作为全球重要的油料作物和饲料来源,栽培花生(Arachis hypogaea L.)富含蛋白质、矿物质和维生素,在发展中国家农业经济中占据关键地位。然而其生产受到多重胁迫制约:生物胁迫包括真菌(如叶斑病)、细菌性病害和病毒(如花生丛簇病毒),以及昆虫侵害;非生物胁迫则涉及干旱、土壤盐渍化、涝渍和极端温度。这些因素导致全球花生年均产量损失高达30%,亟需通过现代生物技术手段突破生产瓶颈。

转基因技术的抗逆机制探索

研究发现,花生在胁迫条件下会激活特定基因通路。通过分子克隆技术,已鉴定出多个关键功能基因:

  • 抗病相关基因:几丁质酶(Chitinase)和葡聚糖酶(Glucanase)基因可增强细胞壁对病原菌的防御;
  • 抗旱相关基因:脱水响应元件结合蛋白(DREB)和LEA蛋白基因能调节渗透压平衡;
  • 耐盐基因:Na+/H+逆向转运蛋白(SOS1)通过离子稳态维持细胞功能。

通过农杆菌介导法(Agrobacterium-mediated)或基因枪法,这些基因被成功转入花生基因组,获得稳定表达的转基因株系。

转基因花生的育种应用前景

转基因技术创造的抗性种质展现出三大优势:

  1. 多抗性整合:单个品系可同时携带抗病(如花生条纹病毒外壳蛋白基因)和抗旱(Hbsup超氧化物歧化酶)性状;
  2. 遗传稳定性:T3代转基因植株仍保持目标性状的稳定遗传;
  3. 育种兼容性:通过回交转育可将外源基因导入地方品种,避免直接推广转基因作物的监管风险。

技术挑战与未来方向

当前限制因素包括转化效率低(花生再生困难)、基因沉默现象,以及公众对转基因作物的接受度。新兴技术如CRISPR-Cas9基因编辑和合成生物学可能提供更精准的改良方案。研究者建议建立花生品种特异性转化体系,并开展多环境田间试验以验证抗性持久性。

该综述为花生分子设计育种提供了理论框架,指出整合传统育种与转基因技术是应对全球气候变化下粮食安全挑战的有效路径。

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