轉基因植物的研究

　　轉基因植物(Transgene plants)是擁有來(lái)自其他物種基因的植物。該基因變化過(guò)程可以來(lái)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(shí)驗室里通過(guò)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：轉基因技術(shù)在21世紀得到最為廣泛的應用，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(dòng)物、植物、甚至微生物中分離出來(lái)，然后通過(guò)“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)的植物將表現出與以往不同的各種性狀，例如，抗蟲(chóng)性、抗病性、抗倒伏、抗鹽堿等。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，轉基因技術(shù)在現代農業(yè)中的使用更加廣泛，在上世紀八十年代轉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(shí)現了轉基因。

　　關(guān)鍵詞：轉基因;基因“嫁接”;基因工程

　　轉基因技術(shù)是20世紀后期生物科技中最重大的突破，轉基因植物的出現又一次推動(dòng)了農業(yè)革命�；�于轉基因技術(shù)而出現的轉基因大豆、轉基因玉米、轉基因花生等已經(jīng)實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化，成為人們日常生活中的重要組成部分。以轉基因大豆、玉米為例，截止到2012年，全球轉基因大豆種植面積已達8086萬(wàn)公頃，轉基因玉米的種植面積已達5590萬(wàn)公頃。轉基因植物充分利用了不同基因中的抗蟲(chóng)、抗除草劑等性狀，提高了轉基因植物對環(huán)境的適應能力。

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

　　一、轉基因水稻

　　不同種類(lèi)植物的光合作用效率存在不同，玉米等C4植物對太陽(yáng)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(guò)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(jìn)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(guò)常規雜交育種手段很難達成該目標，轉基因技術(shù)為其提供了新的方向。

　　二、轉基因大豆

　　轉基因大豆是在常規大豆基因的基礎上，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的轉基因大豆品種就是通過(guò)改變大豆抗營(yíng)養因子水平而實(shí)現的。不僅如此，杜邦公司還研發(fā)出了油品質(zhì)更好的轉基因大豆品種，該轉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(guò)轉基因手段培育出多個(gè)馬鈴薯新品種，每一個(gè)新品種都擁有良好的抗病性，并且，通過(guò)膿桿菌介導法培育的抗Erwinia細菌病的馬鈴薯新品種已經(jīng)在智力和巴西進(jìn)行種植試驗。

　　四、轉基因木薯

　　木薯是僅次于水稻和玉米的世界第三大糧食作物，它是非洲地區的重要糧食作物之一，也是該地區人口的重要食物之一。然而，木薯自身的抗病性較差導致木薯產(chǎn)量較低，無(wú)法為緩解非洲地區糧食危機做出貢獻。在國際熱帶農業(yè)和生物技術(shù)實(shí)驗室(ILTAB)、國際熱帶農業(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，對緩解非洲地區糧食危機有著(zhù)較為深遠的意義。

　　五、轉基因甘薯

　　在1998年舉行的第二屆國際農業(yè)生物技術(shù)大會(huì )上，美國科學(xué)家Prakash博士報告了利用轉基因技術(shù)改良甘薯蛋白含量及品質(zhì)方面的進(jìn)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(gè)轉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、轉基因棕櫚

　　油棕櫚主要分布于馬來(lái)西亞、印度尼西亞和中非地區，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(lái)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導入到棕櫚中，并獲得了轉基因幼苗。

　　七、轉基因香蕉

　　目前，香蕉的轉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(shí)科學(xué)家在前人的研究基礎上，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，預計不久即可育成首例抗病轉基因香蕉品系(Moffat，1999)。

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

　　(1)植物抗蟲(chóng)基因工程。為了解決我國棉花生產(chǎn)受棉鈴蟲(chóng)嚴重危害的問(wèn)題，在國家“863”計劃的支持下，中國農業(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，并與江蘇省農科院和山西省農科院等單位合作將Bt基因轉入到我國長(cháng)江、黃河流域的棉花主栽品種，獲得了高抗棉鈴蟲(chóng)的轉基因棉花品種和品系。擁有我國自主知識產(chǎn)權的抗蟲(chóng)棉花的育成和大面積推廣應用，標志著(zhù)我國轉基因植物研究開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。

　　(2)抗病基因工程。中國農業(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(lái)自天蠶蛾的抗菌肽基因，并導入我國馬鈴薯主栽品種米拉，獲得抗病性提高I∽Ⅲ級的抗青枯病的轉基因株系，現已經(jīng)農業(yè)部批準在四川省進(jìn)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(jìn)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(guò)遺傳轉化獲得了而1%NACL的苜蓿、耐0.8%NACL的草莓及耐2%NACL的煙草，這些轉基因植物已進(jìn)入田間試驗階段。中國科學(xué)院遺傳所將BADH基因導入水稻，獲得的轉基因水稻有交較高的耐鹽性，并能在鹽田中結實(shí)。

　　(4)植物葉綠體基因工程。中國農業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所在國內較早開(kāi)始進(jìn)行植物葉綠體遺傳轉化研究。1996年建立了煙草葉綠體遺傳轉化體系，并成功地將Bt基因導入煙草葉綠體中，轉基因植物殺蟲(chóng)效果顯著(zhù)]。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)基因導入了煙草葉綠體。

　　參考文獻：

　　[1]王進(jìn)忠，孫淑玲，楊寶東.轉Bt基因植物的研究與應用前景[J].北京農學(xué)院學(xué)報，2002(03).

　　[2]王仁祥，雷秉乾.農業(yè)轉基因生物的應用概況與安全性爭論[J].湖南農業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會(huì )科學(xué)版)，2002(03).

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