转基因作物：产量与品质的双重提升

三、转基因植物

1.转基因方法

转基因植物的目的在于培育优良品种。早在20世纪80年代人们已通过细胞培养获得。因为植物有细胞壁，必须去细胞壁制得原生质体，加以PEG（聚乙二醇）聚合介质，将外源DNA转化，所谓体细胞杂交，进入植物细胞中表达。随后，人们利用一种能高侵入双子叶植物的根瘤农杆菌（Ag robacterium tumefaciens）Ti质粒介导法和基因枪（gene shot）等技术，将外源DNA转入植物细胞中表达。

Ti质粒介导法最常用的是叶盘转化法，它最先由Horsch（1985）建立。此法原理：先将幼叶消毒，用打孔器取下2～5mm的叶盘，放在含有重组Ti质粒的根农杆菌培养液中培养，诱导分化成幼苗而获得。但Ti质粒转化单子叶植物却很少成功。

基因枪技术是美国康乃尔大学桑福得等人在1984年发明的。其工程原理是将携带基因的钨或金粉末加速，使它们能够穿透细胞壁和膜，实现基因转移。采用基因枪方法，可以一次向数千个细胞注入外源基因，使细胞获得外来的基因的可能性加大，成功率增大。如1987年，美国科学家用吸附有烟草花叶病毒（TMV）的RNA的钨粒对面积为1cm²具有20000多个细胞的洋葱组织进行轰击，约有90％的细胞同时被击中，RNA进入细胞并能够发挥自己的功能使病毒在细胞内繁殖，获得抗病。

2.转基因植物类型(www.xing528.com)

植物品种间的异花授粉本身就是转基因的一种形式，而后通过花粉杂交、花药培养以及去壁体细胞杂交培养在水稻、小麦等作物上都有应用，但所及物种间亲缘比较近。1986年，美国科学家首次将烟草花叶病毒（TMV）的外壳蛋白质（CP）导入烟草，培育出抗TMV的烟草植株，其叶片细胞中含有病毒外壳蛋白而不是病毒粒子，从此揭开了抗病毒的基因工程序幕。人们扩大了各种病毒的CP基因研究，构建了许多种抗病毒工程植株，如大麦黄矮病毒CP对小麦黄矮病毒的抗性表达，此外还有转基因青枯病马铃薯，转基因抗白叶枯病水稻，转基因抗玉米螟。其中，利用苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis）毒蛋白（Bt）基因，培育抗棉铃虫棉花品种是植物抗虫基因工程最为成功的例子，在我国已得到大规模推广种植。

为了改善作物产量与品质，转基因植物类型和种植面积正在不断扩大。据统计，在1966—1999年，全球共有12个国家已种植大豆、玉米、棉花等7种转基因作物，其种植面积达3990万hm²，其中美国的种植面积最多。

据2011年报道，我国转基因作物种植物面积突破390万hm²，进入转基因大国，特别在转基因抗虫棉、转基因水稻、基因工程疫苗等领域的研究成果已居世界前列。自1997-2003年，经过安全评价，农业部批准水稻、棉花、玉米、大豆、油菜、马铃薯等10多种转基因植物进入田间环境释放。目前，农业部批准商业化种植的转基因作物包括棉花、牵牛花、西红柿、甜椒、白杨树和木瓜。

目前，国内林业科学工作者也想利用生物技术开展林木分子生物学研究。关于树木的转基因表达与调控研究有所开展，但成效不明显。主要工作是通过植物特有的Ti质粒介导外源DNA进入繁殖细胞进行诱导再培育成植株以提高抗性、抗病虫害，或者通过细胞培养对抗寒蛋白基因，抗盐蛋白基因诱导，再分成植株，以提高树木的抗旱性、抗盐性和抗寒性。抗逆性植物基因工程就是在农作物上的研究也未取得多少实质性成功。树木是多年的植物，我们对其生长发育基因与性状表达之间，还了解得不够，今后，只有加强分子遗传学研究，才能取得逐步进展。