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生物-转基因植物

时间:2004-03-17 00:00     作者:     点击:
  

   1  转基因植物研究概况
    1.1  已获得的转基因植物种类
   目前,国际上获得转基因植株的植物已有35个科120多种。包括水稻、玉米、马铃
薯、甘薯等作物;棉花、大豆、油菜、亚麻、向日葵等经济作物;番茄、黄瓜、芥菜、
甘蓝、花椰菜、胡萝卜、茄子、生菜、芹菜等蔬菜作物;苜蓿、白三叶草等牧草;苹
果、核桃、李、木瓜、甜瓜、草莓、香蕉等瓜果;矮牵牛、菊花、香石竹等花卉;以及
霸占杨树等造林树种。据统计,至目前为止,全球转基因农作物主要集中在七大类作物
上,它们是大豆、玉米、棉花、油菜、马铃薯、南瓜、西葫芦和木瓜。
    1.2  进入田间或大田试验的转基因作物品种
    已进入大田试验的基因工程农作物品种有玉米、马铃薯、番茄、大豆、棉花、瓜
类、油菜、烟草、甜菜等;同时还有水稻、小麦、葡萄、甘蔗、核桃、苹果、花生、甘
蓝等进入中型或小规模大田试验,并已有多种基因工程农作物成为商品,进入市场。
    2  转基因植物的应用领域
    2.1  培育抗除草剂作物
    现已获得了抗除草剂基因工程烟草、番茄、马铃薯、棉花、油菜、大豆、水稻等作
物。
    2.2  培育抗虫作物
    已经获得了抗虫基因烟草、番茄、马铃薯、棉花、甘蓝、水稻、大豆、苹果、甘
蔗、杨树等。
    2.3  培育抗病作物
    已经获得的抗病毒转基因作物有番茄、马铃薯、辣椒、小麦、水稻等。
    利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面也取得了很大进展。
    2.4  培育抗逆性强的作物
    如Murata等通过向烟草导入拟南芥叶绿体的甘油-3-磷酸乙酰转移酶基因,以调节
叶绿体膜脂的不饱和度,使获得的转基因烟草的抗寒性增加。
    2.5  培育和改良作物品质
    品质的改良内容包括:水果蔬菜的延熟保鲜;有益于健康的植物油(如不饱和脂肪
酸)含量的提高;增加营养价值(如维生素);富含抗癌蛋白质的大豆;高营养的饲料
(如高赖氨酸、表达植酸的玉米)等等方面。     

  2.5.1  改善食物中的碳水化合物组成
    科学工作者已将果聚糖合成中的关键酶(1-SST)及相关的基因分离出来,并且已
利用基因工程技术将1-SST基因转移到甜菜等食物中,以提高食物中果聚糖的含量。此
外,基因工程技术还被成功地应用于改变食物中直链淀粉和支链淀粉的含量,利用基因
工程技术开发出来的无直链淀粉的马铃薯已在欧洲等地广泛种植。
    2.5.2  改善食物中蛋白质的组成
    目前,通常采用两种途径来改善植物性蛋白质中氨基酸的比例,一是利用基因工程
技术改变食物中各种蛋白质的生物合成途径,从而使谷物和豆类的贮存性蛋白质中的赖
氨酸和蛋氨酸的数量增加;第二种方法是将来自于其他生物体中的编码高含量赖氨酸和
蛋氨酸的外源基因转入谷类或豆类食物中,利用外源基因的表达合成高含量赖氨酸和蛋
氨酸的蛋白质,平衡谷类和豆类食物中的氨基酸比例。利用转基因技术已获得高蛋白质
质量的甘薯。 

    2.5.3  改善食物中油脂、微量元素的组成
    利用基因工程技术已成功地开发出油酸含量由原来的25%增加到85%的转基因大豆新
品系;硬脂酸含量由原来的2%提高到40%的转基因油菜种子以及含油量提高25%的“超油
1号”、“超油2号”油菜品种;富含铁元素、锌元素和维生素A,能防止贫血病和预防
维生素A缺乏的新品种水稻等一批特优品种。
    2.5.4  降低食物中有害成分
    天然食物中含有多种对食品品质产生不利影响的化学成分,如大豆中的蛋白酶抑制
剂、大米等食物中的过敏原蛋白以及能引起番茄等果蔬食品变软腐烂的水解酶等。随着
对这些化学物质研究的深入,有越来越多的与这些化学物质生成有关的基因被分离出
来,为采用基因工程技术降低或去除天然食物中的这些影响食品品质的有害成分打下了
基础。
    而利用基因工程技术降低或去除食物中某一化学成分时,则常采用反义核酸
(anti-sense RNA)技术以抑制食物中原有的与所需去除的化学成分合成有关的基因表
达。
    2.6  利用基因工程调控植物激素和生长发育
    对植物生殖生长过程(包括花的形成、发育、雄性不育、自交不亲和性、胚胎发育
等)的调控,在作物生产及园艺上均十分重要。最为成功的是利用基因工程产生雄性不
育系或控制植物的育性。
    2.7  利用基因工程调节植物的次生代谢或用植物生产具有重要经济价值的蛋白质
    利用转基因技术将蔬菜水果通过“基因手术”变成“天然药物”或“功能食品”以
产生大量有医用价值的蛋白或疫苗成为可能。
    另据报道,一种名为抗乙肝的西红柿在中国农科院生物技术研究中心培育成功,目
前正处于环境释放阶段。虽然它不能治愈乙肝,但只要一年吃上几个,就能完全代替乙
肝疫苗注射。
    3  转基因作物将产生巨大的经济、社会和环境效益
    根据国际农业生物技术应用服务机构的统计和预测,全球范围内,1998年转基因农
作物的销售额为12亿-15亿美元,2000年达到30亿美元,预计2005年可达80亿美元,
2010年将达到250亿美元。农业生物技术产品在农业总产值中的比例将越来越大。   
转基因农作物之所以能够获得如此迅速的发展,是因为它能够为解决人们目前所面临的
人口增长与耕地面积减少的难题提供一条有效途径。
    4  结语
   重组DNA技术的发展,已可将动物、植物、微生物的基因相互转移,打破了物种之间
难以杂交的天然屏障。迄今已经把具有实用价值的基因如抗病毒、抗虫、抗除草剂、改
变蛋白质组分、雄性不育、改变花色和花形、延长保鲜期等的基因分别转入烟草、马铃
萝、棉花、番茄、大豆、苜蓿、矮牵牛等作物。植物基因工程对未来农业将产生不可估
量的影响。


    编号:
 文章出处:摘编自 生物学杂志—2003(6)-14-16
 文章作者:邓小莉 黄建新
 文章编辑:赵敬
 注:本网站为公益性网站,若单位或个人不同意刊载本信息请与本站联系。

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