构建转基因植物

至今为止,大多数抑制植物病原菌和腐生真菌离体生长的蛋白质都是从植物材料中鉴别出来的,但在微生物中也普遍存在[54]。如果将编码此种抗菌蛋白的基因转入植物体内,使该植物也能合成微生物起源的抗真菌蛋白,则该植物也同样能显示出抗真菌性。因此,寻找某些抑制病原真菌生长繁殖的抗菌蛋白基因,将其纯化并导入植物体内,是目前农作物抗真菌病害基因工程研究的一大热点[55]。

研究应用于生物防治的遗传工程微生物(Genetically Engineered Microorganisms)就是利用基因操作技术对某种微生物进行遗传改造,引入外来的具有防病、杀虫等作用的基因;或切除原有的、具有不良作用的部分基因;或插入一段DNA,以改变原来基因的调控与表达,从而促使微生物生防作用的加强或防治范围扩大,为高效微生物农药的研制开辟了新的途径。如:世界上第一个商品化的遗传工程杀菌剂为防治根癌病的工程菌Nogall。20世纪70年代, Kerr等发现了放射土壤杆菌(A.raidobacter)K84菌株通过分泌细菌素agrocin 84对引起桃树根癌病的根癌土壤杆菌(A.tumerfaciens)有显著的抑制作用。近年来,又通过遗传构建了更为安全有效的工程菌株K1026。该菌已通过田间药效及安全性试验,定名为Nogall,并作为第一个商品化的遗传工程杀菌剂在澳、美、日等国开始登记销售。

在我国,“荧光93”是防治小麦全蚀病的工程菌。彭于发等于1987年将转座子Tn5导入小麦根部定植的荧光假单胞菌基因组内,从5100个转移接合子中选出了对全蚀病菌离体的拮抗作用提高2～3倍,并有明显刺激生长作用的菌株D93,它连续5年在冬春麦田间试验中一直保持稳定的防效,平均增产二成以上。该工程菌已被定名为“荧光93”。

对防治真菌病害有效的几丁质酶基因的利用的研究也取得了可喜进展。几丁质(Chitin)是除卵菌(Oomycetes)外大多数病原真菌细胞壁的主要成分。过去曾发现土壤中富含几丁质的甲壳类物质诱导分泌几丁质酶(Chitinase)的微生物增殖,而减轻镰刀菌(Fusarium)、丝核菌(Rhizoctonia)引起的植物病害。近年,国外对土壤细菌(Serratiamarcescens)几丁质酶基因的结构与功能做了许多研究。Sandherm等于1988年将此基因导入荧光假单胞菌工程菌株,可抑制立枯菌菌丝,并使萝卜根腐病的危害明显减轻。Chet等于1991年报道,将此基因转入哈茨木霉(Trichodermaharzianum),可使后者对土壤病原真菌的防治效果进一步提高[55-56]。另外,任春梅等(2002)用细菌几丁质酶基因转化番茄和烟草,采用农杆菌介导法将细菌几丁质酶基因分别转化番茄和烟草子叶,获得了抗卡那霉素的转化植株[57-58]。

对高效价抗性荧光假单胞菌的研究也正在进行中。以对水稻纹枯病菌具有抗生作用的荧光假单胞杆菌为受体,应用转基因方法,筛选出了4株远远高于母株抗生作用的荧光假单胞杆菌菌株,比对照母株提高抗性128%～187%。