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分子植物育种
(
网络版
), 2012
年
,
第
10
卷
,
第
1185
-
1190
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2012, Vol.10, 1185
-
1190
http://mpb.5th.sophiapublisher.com
1187
图
1
草甘膦的
N
-乙酰转移化反应
Figure 1 The Reaction of Glyphosate N-acetytransferase
氨基酸序列，因此两种基因具有相似的催化能力；
两者的基因片段长度分别为
615 bp
和
1 312 bp
，其
作用位点也存在很大差异。抗草丁膦基因的作用机
理在于：通过编码草丁膦乙酰转移酶使草丁膦的自
由氨基乙酰化
(
图
2)
。
Laursen
和
Sawahel
等先后通
过转基因技术将
Bar
基因导入玉米，获得抗草丁膦
玉米材料。目前，国内在抗草丁膦玉米方面的研究
还不多见，但也获得了成功。杨慧珍等
(2011)
通过
花粉介导法将
Bar
基因
(
启动子为
CaMV35S)
导入玉
米自交系黑玉
2
号，成功获得转基因玉米种子。
图
2
草丁膦乙酰转移酶的催化反应
Figure 2 The Reaction of Phosphinothricin N-acetytransferase
1.3
抗咪唑啉酮基因
咪唑啉酮
(Imidazolinone)
属于一类广谱性的除
草剂。它的作用机理是通过抑制乙酰乳酸合成酶
(ALS)
的活性，显著地抑制植物细胞的有丝分裂，
产生除草作用。
抗咪唑啉酮玉米始于
1982
年
(
苏少泉
, 2006)
。
据报道
(Dong et al., 1991)
，在
ALS
基因上具有许能
够产生抗咪唑啉酮的突变位点，具有该突变体的大
肠杆菌的抗性比野生型提高了
4
倍。
Mazur
等
(1987)
从拟南芥和烟草株系中成功分离出
ALS
基因。徐立
华等
(2008)
通过转基因技术将抗咪唑啉酮基因
(
AHAS
)
导入齐
319
和鲁原
341
的愈伤组织中，经检
测呈呈阳性，并由此自交系获得抗性玉米种子。美
国氰氨公司利用基因转化，推出了抗咪唑啉酮除草
剂的玉米杂交种，其种植面积达近
1
×
10
6
hm
2
。
1.4
抗稀禾定基因
稀禾定
(Sethoxydim)
是一种高效、低毒，具有
触杀及内吸特性的选择性除草剂。这类除草剂的靶
蛋白是乙酰辅酶
A
羧化酶
(ACCase)
，它所催化的反
应是脂肪酸生物合成中的第一步，通过抑制丙二酸
单酰辅酶
A
的合成从而阻碍脂肪酸合成，起到抑制
杂草的作用。
抗稀禾基因
(
ACCase
)
最早发现于
1958
年
(Wakils, 1958)
。赵虎基和王国英
(2003)
采用根癌农
杆菌介导法将
ACCase
转入到玉米的三个自交系
178
、
Z3
和
Z31
的幼胚和愈伤组织，获得有抗性的
植株。郭峰等
(2011)
利用分子生物技术手段，进一
步明确了
ACCase
的作用机理。巴斯夫公司利用转
基因技术将
ACCase
抗性基因成功转入玉米，发现
该玉米的抗性提高了
10
倍，从此抗稀禾定除草剂
转基因的杂交玉米开始商业化生产。
2
抗除草剂基因导入的主要方法
随着科学技术的迅猛发展，转基因技术得以不
断完善和成熟。目前，基因枪法、农杆菌介导法、
花粉管通道法、
PEG
介导法、子房注射法和电击法
等基因转化技术均已在玉米上成功应用。但在玉米
导入抗除草剂基因中应用最多、效果最好、理论依
据较为充分的只有农杆菌介导法和基因枪法。
2.1
农杆菌介导法
农杆菌介导法的优点是：能够导入较大的
DNA
片段，单拷贝或寡拷贝外来的基因组，基因杂合的
概率较低，能够稳定遗传，并可获得可育性较高的
再生植株。
Grimsley
等
(1987)
利用农杆菌介导法将
具有条纹病毒的
DNA
片段成功地导入玉米幼苗，
首次证实了农杆菌能够侵染玉米。
1999
年，黄璐和
卫志明建立了农杆菌介导遗传转化体系
(
黄璐和卫
志明
, 1999)
。孙传波等
(2010)
通过农杆菌介导法成