轉基因植物的研究

轉基因植物的研究

　　轉基因植物(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技術人工插入其他物種基因以創造出擁有新特性的植物。

　　摘要：轉基因技術在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，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”將目的基因“嫁接”到植物的基因組中。完成基因“嫁接”手術的植物將表現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。隨著科學技術的不斷發展，轉基因技術在現代農業中的使用更加廣泛，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多種植物成功實現了轉基因。

　　關鍵詞：轉基因;基因“嫁接”;基因工程

　　轉基因技術是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了農業革命。基于轉基因技術而出現的轉基因大豆、轉基因玉米、轉基因花生等已經實現了產業化，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8086萬公頃，轉基因玉米的種植面積已達5590萬公頃。轉基因植物充分利用了不同基因中的抗蟲、抗除草劑等性狀，提高了轉基因植物對環境的適應能力。

　　轉基因植物的直接受益者是廣大種植業人員，植物的抗蟲、抗藥、抗倒伏等性狀得到較大程度的提高。然而，經過研究發現，轉基因植物同樣可以應用于生產與人類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，通過常規雜交育種手段很難達成該目標，轉基因技術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改變大豆抗營養因子水平而實現的。不僅如此，杜邦公司還研發出了油品質更好的轉基因大豆品種，該轉基因大豆能夠直接用于生產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研究所通過轉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，通過膿桿菌介導法培育的抗Erwinia細菌病的馬鈴薯新品種已經在智力和巴西進行種植試驗。

　　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量較低，無法為緩解非洲地區糧食危機做出貢獻。在國際熱帶農業和生物技術實驗室(ILTAB)、國際熱帶農業研究中心(CITA)和木薯生物技術網絡的共同努力下，利用轉基因技術提高木薯的抗病害能力，培育出抗病性強、產量高的木薯新品種，對緩解非洲地區糧食危機有著較為深遠的意義。

　　五、轉基因甘薯

　　在1998年舉行的第二屆國際農業生物技術大會上，美國科學家Prakash博士報告了利用轉基因技術改良甘薯蛋白含量及品質方面的進展。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，兩個轉基因品系的貯藏蛋白含量比對照增加2.5-5倍，而且產量也略有增加。

　　六、轉基因棕櫚

　　油棕櫚主要分布于馬來西亞、印度尼西亞和中非地區，是世界的主要油料植物之一，其產油量比大豆、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，比利時科學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，我國的轉基因植物研究和產業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受棉鈴蟲嚴重危害的問題，在國家“863”計劃的支持下，中國農業科學院生物技術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基因轉入到我國長江、黃河流域的棉花主栽品種，獲得了高抗棉鈴蟲的轉基因棉花品種和品系。擁有我國自主知識產權的抗蟲棉花的育成和大面積推廣應用，標志著我國轉基因植物研究開始進入產業化發展階段。

　　(2)抗病基因工程。中國農業科學院生物技術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，現已經農業部批準在四川省進行環境釋放。

　　(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)等與耐鹽相關基因，通過遺傳轉化獲得了而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入田間試驗階段。中國科學院遺傳所將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。

　　(4)植物葉綠體基因工程。中國農業科學院生物技術研究所在國內較早開始進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)基因導入了煙草葉綠體。

　　參考文獻：

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

　　[2]王仁祥，雷秉乾.農業轉基因生物的應用概況與安全性爭論[J].湖南農業大學學報(社會科學版)，2002(03).

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