轉(zhuǎn)基因植物的研究

　　轉(zhuǎn)基因植物(Transgene plants)是擁有來自其他物種基因的植物。該基因變化過程可以來自不同物種之間的雜交，但今天該名詞更多的特指那些在實驗室里通過重組DNA技術(shù)人工插入其他物種基因以創(chuàng)造出擁有新特性的植物。

　　摘要：轉(zhuǎn)基因技術(shù)在21世紀得到最為廣泛的應(yīng)用，它是基于基因工程的一種基因“嫁接”技術(shù)，將目的基因從動物、植物、甚至微生物中分離出來，然后通過“手術(shù)”將目的基因“嫁接”到植物的基因組中。完成基因“嫁接”手術(shù)的植物將表現(xiàn)出與以往不同的各種性狀，例如，抗蟲性、抗病性、抗倒伏、抗鹽堿等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的使用更加廣泛，在上世紀八十年代轉(zhuǎn)基因植物試驗成功之后，全世界共有35科，共計120多種植物成功實現(xiàn)了轉(zhuǎn)基因。

　　關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因;基因“嫁接”;基因工程

　　轉(zhuǎn)基因技術(shù)是20世紀后期生物科技中最重大的突破，轉(zhuǎn)基因植物的出現(xiàn)又一次推動了農(nóng)業(yè)革命。基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)而出現(xiàn)的轉(zhuǎn)基因大豆、轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因花生等已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，成為人們?nèi)粘Ｉ�活中的重要組成部分。以轉(zhuǎn)基因大豆、玉米為例，截止到2012年，全球轉(zhuǎn)基因大豆種植面積已達8086萬公頃，轉(zhuǎn)基因玉米的種植面積已達5590萬公頃。轉(zhuǎn)基因植物充分利用了不同基因中的抗蟲、抗除草劑等性狀，提高了轉(zhuǎn)基因植物對環(huán)境的適應(yīng)能力。

　　轉(zhuǎn)基因植物的直接受益者是廣大種植業(yè)人員，植物的抗蟲、抗藥、抗倒伏等性狀得到較大程度的提高。然而，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因植物同樣可以應(yīng)用于生產(chǎn)與人類生活更加緊密的食品、藥品，以及化工原料等。

　　一、轉(zhuǎn)基因水稻

　　不同種類植物的光合作用效率存在不同，玉米等C4植物對太陽光的有效利用率就遠遠大于水稻、小麥等C3植物。影響水稻等植物光合作用效率的關(guān)鍵就是PEPC――磷酸烯醇丙酮酸羧化酶，CA4植物通過自身的CO2壓縮功能，在CO2濃度較低的情況下，也能夠較高效率的進行光合作用。所以，玉米等C4植物中的這一性狀將直接改變水稻光合作用較低的情況，然而，通過常規(guī)雜交育種手段很難達成該目標(biāo)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)為其提供了新的方向。

　　二、轉(zhuǎn)基因大豆

　　轉(zhuǎn)基因大豆是在常規(guī)大豆基因的基礎(chǔ)上，添加了其它植物基因形成的大豆新品種，美國杜邦公司所培養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因大豆品種就是通過改變大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子水平而實現(xiàn)的。不僅如此，杜邦公司還研發(fā)出了油品質(zhì)更好的轉(zhuǎn)基因大豆品種，該轉(zhuǎn)基因大豆能夠直接用于生產(chǎn)更加健康的單不飽和脂肪酸。

　　三、轉(zhuǎn)基因馬鈴薯

　　馬鈴薯的致命缺陷是抗病性較差，布宜諾斯艾利斯遺傳工程與分子生物學(xué)研究所通過轉(zhuǎn)基因手段培育出多個馬鈴薯新品種，每一個新品種都擁有良好的抗病性，并且，通過膿桿菌介導(dǎo)法培育的抗Erwinia細菌病的馬鈴薯新品種已經(jīng)在智力和巴西進行種植試驗。

　　四、轉(zhuǎn)基因木薯

　　木薯是僅次于水稻和玉米的世界第三大糧食作物，它是非洲地區(qū)的重要糧食作物之一，也是該地區(qū)人口的重要食物之一。然而，木薯自身的抗病性較差導(dǎo)致木薯產(chǎn)量較低，無法為緩解非洲地區(qū)糧食危機做出貢獻。在國際熱帶農(nóng)業(yè)和生物技術(shù)實驗室(ILTAB)、國際熱帶農(nóng)業(yè)研究中心(CITA)和木薯生物技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的共同努力下，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高木薯的抗病害能力，培育出抗病性強、產(chǎn)量高的木薯新品種，對緩解非洲地區(qū)糧食危機有著較為深遠的意義。

　　五、轉(zhuǎn)基因甘薯

　　在1998年舉行的第二屆國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)大會上，美國科學(xué)家Prakash博士報告了利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良甘薯蛋白含量及品質(zhì)方面的進展。他們將人工合成的富含人體必需氨基酸的貯藏蛋白基因整合到甘薯基因組后，兩個轉(zhuǎn)基因品系的貯藏蛋白含量比對照增加2.5-5倍，而且產(chǎn)量也略有增加。

　　六、轉(zhuǎn)基因棕櫚

　　油棕櫚主要分布于馬來西亞、印度尼西亞和中非地區(qū)，是世界的主要油料植物之一，其產(chǎn)油量比大豆、油菜等高8-10倍。兩年前，馬來西亞棕擱研究所(PORIM)已成功地利用基因槍法將抗除草劑基因?qū)�入到棕櫚中，并獲得了轉(zhuǎn)基因幼苗。

　　七、轉(zhuǎn)基因香蕉

　　目前，香蕉的轉(zhuǎn)基因研究主要集中于提高抗病性和可食疫苗上。最近，比利時科學(xué)家在前人的研究基礎(chǔ)上，已將編碼抗Mycosphaerella fijiensis(香蕉最嚴重的真菌病害)的基因整合到香蕉的基因組中，預(yù)計不久即可育成首例抗病轉(zhuǎn)基因香蕉品系(Moffat，1999)。

　　近年來，我國的轉(zhuǎn)基因植物研究和產(chǎn)業(yè)化進程中的主要成果有：

　　(1)植物抗蟲基因工程。為了解決我國棉花生產(chǎn)受棉鈴蟲嚴重危害的問題，在國家“863”計劃的支持下，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所成功地人工合成和改造了Bt基因，并與江蘇省農(nóng)科院和山西省農(nóng)科院等單位合作將Bt基因轉(zhuǎn)入到我國長江、黃河流域的棉花主栽品種，獲得了高抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因棉花品種和品系。擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的抗蟲棉花的育成和大面積推廣應(yīng)用，標(biāo)志著我國轉(zhuǎn)基因植物研究開始進入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。

　　(2)抗病基因工程。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所已成功地人工合成和改造了來自天蠶蛾的抗菌肽基因，并導(dǎo)入我國馬鈴薯主栽品種米拉，獲得抗病性提高I∽Ⅲ級的抗青枯病的轉(zhuǎn)基因株系，現(xiàn)已經(jīng)農(nóng)業(yè)部批準在四川省進行環(huán)境釋放。

　　(3)植物抗逆基因工程。我國在抗鹽基因工程上已取得了一些進展，先后克隆了脯氨酸合成酶(proA)，山菠菜堿脫氫酶(BADH)，磷酸甘露醇脫氫酶(mtl)及磷酸山梨醇脫氫酶(gutD)等與耐鹽相關(guān)基因，通過遺傳轉(zhuǎn)化獲得了而1%NACL的苜蓿、耐0.8%NACL的草莓及耐2%NACL的煙草，這些轉(zhuǎn)基因植物已進入田間試驗階段。中國科學(xué)院遺傳所將BADH基因?qū)�入水稻，獲得的轉(zhuǎn)基因水稻有交較高的耐鹽性，并能在鹽田中結(jié)實。

　　(4)植物葉綠體基因工程。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所在國內(nèi)較早開始進行植物葉綠體遺傳轉(zhuǎn)化研究。1996年建立了煙草葉綠體遺傳轉(zhuǎn)化體系，并成功地將Bt基因?qū)�入煙草葉綠體中，轉(zhuǎn)基因植物殺蟲效果顯著]。他們還將固氮酶基因(nifH和nifM)、抗劑基因(bar基因)和綠色熒光蛋白(GFP)基因?qū)�入了煙草葉綠體。

　　參考文獻：

　　[1]王進忠，孫淑玲，楊寶東.轉(zhuǎn)Bt基因植物的研究與應(yīng)用前景[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2002(03).

　　[2]王仁祥，雷秉乾.農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的應(yīng)用概況與安全性爭論[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2002(03).

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