杨金华?尚秋霞

[摘 要]基因工程作为生物技术的一个重要部分，已在生产和生活等多方面起重要作用。不断成熟的基因工程技术解决了传统育种不能突破的问题，与传统育种方法相比， 基因工程技术具有独特优势，可定向修饰植物的某些目标性状并保留其它原有性状，通过引入外来基因扩大基因库。

[关键词]基因工程；植物育种；应用

基因工程是指运用分子生物学技术，将目的基因或DNA片段通过载体或直接导入受体细胞，使受体细胞遗传物质重新组合，经细胞复制增殖，新的基因在受体细胞中表达，最后从转化细胞中筛选有价值的新类型，继而再生为工程植株，从而创造新品种的一种定向育种技术。这种DNA分子的新组合克服了固有的生物种间的限制，打破了物种之间杂交的障碍，这就赋予基因工程跨越天然物种屏障的能力，克服了固有生物种限制，扩大和带来了定向创造生物的可能性，这是基因工程的最大特点。下面就简单的介绍基因工程在植物育种中的部分应用。

一、基因工程在花卉育种中的应用

植物基因工程解决了传统育种不能突破的问题， 为花卉性状改良提供全新的思路。因此，人类希望在传统育种的基础上能够利用基因工程技术，培育出向往已久的奇异花卉。

1.新基因导入观赏花卉植物，改良花色

花色是观赏花卉植物最重要的质量指标之一。花色的母体是花色素，要由类胡萝卜素、类黄酮和花青素3类物质决定。花色素的形成以及花色素在花瓣中的含量和分布等都受基因控制。正是由于这些基因的存在和改变，致使观赏植物花色丰富多彩、变化多样。利用常规育种技术尤其是杂交育种技术，虽然在花色改良中做出了重要贡献，但其远缘杂交亲和力差， 物种生殖隔离和基因连锁难以打破，染色体重组时交换值小，创造符合人类各种需求的新种质所需的育种周期长、效率较低。通过基因工程，利用农杆菌介导和直接转移将控制花色的目的基因转入植物受体， 从而使受体增加1个或几个新性状，创造出具有优良花色性状的新种质，例如对于单基因控制的花色，如果某观赏植物种或品种体内缺乏这种基因，可直接导入外源结构基因改变其花色。

2.基因工程技术改变花型

花卉形态是花卉的重要组成部分， 因此改良花卉形态长期以来一直是科学工作者研究的重点之一。花卉形态改良包括花朵的大小、花朵的分布状态等。转基因育种研究在改变形态方面也取得了进展。德国研究人员将一种基因导入蔷薇， 使植株的花枝数和每枝上的花朵数量大幅度增加。研究人员还发现， 金鱼草和兰花的花朵不具辐射对称是由控制花卉形状的基因所控制。现在，人们已能通过生物工程技术将雄蕊转换为花瓣，或是将萼片转为叶片等。如一些研究人员利用先进的转基因技术，成功育出2 盆转基因非洲菊。与一般的非洲菊相比， 转基因非洲菊的花朵更大、更饱满。第一盆非洲菊由原来的纯橙黄色转变为一半橙黄、一半金黄；而第二盆非洲菊的萼片、花瓣、花蕊等外形保持原状，花瓣为深橙色，花蕾呈浅绿色，叶脉为橘红色。转基因非洲菊花期可维持1个月左右。这一系列进展为人类利用基因工程手段修饰花卉的形态打下良好基础。

3.基因工程技术延长鲜花的寿命

为提高鲜花的商业价值， 不仅需要花朵美丽， 尽可能延长花朵寿命也非常重要。日本研究人员成功开发出了花期相当于普通品种约三倍的康乃馨。在花卉研究所进行的试验中，普通康乃馨完全开放后5～7d 就开始枯萎，而新开发的康乃馨“筑波1 号”一直到第19.5 天也没有枯萎。如果是在气温较低的冬季，可以保持1 个月以上。花期长短的关键在于化学物质乙烯的释放量。花朵在开放一定时间后， 自身就会释放出乙烯促使花瓣枯萎，这是为了保存后代而将体内能量集中到果实或种子的缘故。“筑波1 号”产生的乙烯大约只有普通康乃馨的1/ 20。

二、基因工程在番茄抗虫育种中的应用

由于常规育种方法在抗虫育种中难以在短时间内奏效，因此，育种家近年来把抗虫育种的重点放在利用基因工程选育抗虫新品种上，且取得了重大进展，尤其是在番茄等蔬菜上。

1.Bt毒蛋白基因

在蔬菜抗虫育种中，苏云金杆菌晶体毒蛋白（Bt）基因应用最为广泛，不同类的Bt基因具有不同的杀虫谱，其抗虫机制是诱导细胞膜产生非特异性小空，扰乱细胞的渗透平衡，引起细胞膨胀，裂解，最后导致昆虫死亡。最早是美国孟三多公司研究人员1987年报道的将Bt.Kurstaki HD-B缺失的CryIAd导入番茄，转基因植株对烟草天蛾、烟草夜蛾、番茄果蝇螟显示出了不同的抗性。大田试验结果证明，在转基因番茄两个株系上的虫害可得到有效的控制。目前已经有近180个经改造的Bt基因被克隆和测序，经过改造的Bt基因，其抗虫效果比改造前的提高100多倍。现已经导入了很多植物中，包括番茄、马铃薯、青花菜、结球甘蓝、白菜、菜心等。

2.淀粉酶抑制剂基因

淀粉酶抑制剂基因主要有两类，一是来源于小麦，一是来源于菜豆（BAAI）。将BAAI导入豌豆中，抗豆象的能力增强了。这种淀粉酶抑制剂是通过阻断幼虫中肠的进食而起作用的。

3.凝集素

凝集素是另外一大类通过抗虫基因工程改造的昆虫毒素蛋白家族，也叫做糖蛋白。近年来比较关注的一种凝集素来自雪花莲它能抵抗蚜虫的侵害。通过基因工程的方法在多种植物中（如马铃薯，番茄，油菜）等已经成功的表达了这种编码凝集素蛋白的基因。这种蛋白的一个重要特性就是能组织昆虫在植物上的穿刺和吸吮树汁，但不利的方面是只有当凝集素的表达量很高的时候才起作用，如在昆虫食物中需要含毫克级的量才能进行生物学鉴定。目前，虽然已经克隆了许多凝集素基因并在转基因植物中得以表达，但是杀虫性能依然很低。

人类社会已进入到21世纪，农业先进国家把物技术确定为农业高新技术发展的优先领域，我国正在准备进行新的农业技术革命，专家们预测，我国21世纪重点发明应用的现代农业生物学技术领域是农作物转基因基础研究，将育成更多的转基因农作物新品种用于生产，进一步提升我国的基因工程研究与应用水平。

参考文献：

[1]张海新.基因工程在观赏植物种质创新中的应用[J].河北农业科学，2008， 12（3）：80～81.