基因育苗論文：當(dāng)前雜交和轉(zhuǎn)基因育苗透析

1、基因育苗論文：當(dāng)前雜交和轉(zhuǎn)基因育苗透析 作者：李興鋒 童依平 單位：華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 雖然遠(yuǎn)緣雜交可以轉(zhuǎn)移來自不同近緣種、不同近緣屬的有利性狀和基因，在農(nóng)作物品種培育和保證我國糧食安全中發(fā)揮了巨大作用，但是它也存在著一些缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)為由于雜交親本之間遺傳關(guān)系相對(duì)較遠(yuǎn)，在雜交過程中會(huì)出現(xiàn)雜交不親和、雜種衰亡或不育，以及雜交后代瘋狂分離、獲得穩(wěn)定材料耗時(shí)較長等現(xiàn)象。此外，遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)中雜交親本之間親緣關(guān)系不能太遠(yuǎn)，通常為不同屬植物之間的雜交，很少見到不同屬以上類型（如不同科間材料雜交）的雜交成功的報(bào)道，更不用說植物和動(dòng)物或是微生物之間的遺傳信息交流。此外，遠(yuǎn)緣雜交轉(zhuǎn)移外源優(yōu)良性狀時(shí)，通常是外源種屬的

2、整條染色體臂或者染色體片段向栽培品種的轉(zhuǎn)移。即使是小片段的外源染色體，其上面也可能有著成百上千的基因，因此其上面除了我們所想要的有利性狀和基因外，可能還攜帶有我們所不想要的不利性狀或基因。例如我們上面所說的小麥黑麥1bl1rs易位系，除了轉(zhuǎn)移黑麥的抗病、高產(chǎn)和廣適等優(yōu)良基因外，1rs上的黑麥堿合成基因也同時(shí)轉(zhuǎn)移到普通小麥中，導(dǎo)致所形成的此類小麥品種一般加工品質(zhì)都比較差。 為了快速向目標(biāo)品種中轉(zhuǎn)移優(yōu)良基因，科學(xué)家發(fā)明了轉(zhuǎn)基因技術(shù)。轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指將外源基因整合在目標(biāo)品種的基因組中，培育出符合人們要求的作物新品種的基因轉(zhuǎn)移技術(shù)。與傳統(tǒng)的雜交育種不同，轉(zhuǎn)基因技術(shù)最大的特點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)良基因在植物、動(dòng)

3、物和微生物間的轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步拓寬了育種中種質(zhì)資源的利用范圍，從而培育出一些具有新的優(yōu)異性狀的品種，使得依靠常規(guī)育種技術(shù)達(dá)不到的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。這一特點(diǎn)與育種途徑中的遠(yuǎn)緣雜交有著異曲同工的特點(diǎn)，但是又有著其不可比擬的優(yōu)越性和特點(diǎn)。目前轉(zhuǎn)基因作物育種中的基因來源主要有三類，植物、微生物、動(dòng)物。植物有利基因的利用：轉(zhuǎn)基因技術(shù)中植物科屬的界限正在被打破，不同科甚至親緣關(guān)系的優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。例如科學(xué)家通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將胡蘿卜素形成的基因轉(zhuǎn)移到水稻中，在水稻胚乳中可以合成胡蘿卜素，使得原本白色的大米變成了金黃色的“金色大米”。此外將紅樹耐鹽基因轉(zhuǎn)移進(jìn)煙草、將仙人掌的抗旱基因轉(zhuǎn)移給谷類作物、將稗草的抗逆基

4、因轉(zhuǎn)移給水稻等研究均已獲得成功，相關(guān)的研究報(bào)道越來越多。除此之外，科學(xué)家還可利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)增強(qiáng)或關(guān)閉作物本身的一些基因的表達(dá)從而實(shí)現(xiàn)作物改良的目的，例如我們可以通過基因干擾或沉默技術(shù)關(guān)閉小麥種子中黃色素合成相關(guān)基因，從而提高小麥面粉的白度，降低面粉中增白劑的使用。微生物有利基因的利用：這方面成功的例子比較多，也是目前有人質(zhì)疑轉(zhuǎn)基因作物安全性的主要原因之一，因?yàn)槟壳翱瓜x、抗病轉(zhuǎn)基因作物的抗性基因主要來自微生物。例如生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的抗蟲基因就來自蘇云金芽孢桿菌（bt）的殺蟲蛋白基因。蘇云金桿菌是自然界中普遍存在的一類細(xì)菌，其含有的殺蟲基因已被作為生物殺蟲劑廣泛應(yīng)用了60多年，其殺蟲原

5、理國內(nèi)外已經(jīng)研究的十分清楚。此外利用編碼病毒外殼蛋白基因培育抗病毒病害的轉(zhuǎn)基因作物，利用細(xì)菌細(xì)胞壁降解酶基因、幾丁質(zhì)酶等基因培育抗細(xì)菌性或真菌性病害的轉(zhuǎn)基因作物，均有了許多成功的報(bào)道。 動(dòng)物中有利基因利用的報(bào)道相對(duì)較少，例如將魚的抗凍基因轉(zhuǎn)到農(nóng)作物身上提高農(nóng)作物的抗寒性，將螢火蟲的發(fā)光蛋白基因?qū)霟煵荩蛊湓谝归g也能發(fā)光均有成功的研究報(bào)道，但距商業(yè)化還有一段距離。但是利用轉(zhuǎn)基因作物作為植物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白和疫苗已成為制藥產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)開發(fā)的熱點(diǎn)領(lǐng)域，因?yàn)槔弥参锷a(chǎn)藥物比利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)藥物具有如下優(yōu)點(diǎn)：栽培費(fèi)用低、產(chǎn)量高；從基因到蛋白所需用的時(shí)間相對(duì)較短；需要資金少；治療風(fēng)險(xiǎn)小。把基因藥物生產(chǎn)

6、逐步移向農(nóng)場，利用植物來生產(chǎn)藥物是一種全新的生產(chǎn)模式，國際上發(fā)達(dá)的工業(yè)國家特別是美國、英國、荷蘭、芬蘭和日本都已把植物反應(yīng)器開發(fā)列入國家生物技術(shù)革命的戰(zhàn)略性計(jì)劃。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前已有幾十種藥用蛋白或多肽在植物中成功表達(dá)，一些研究機(jī)構(gòu)或公司已開始從這些藥物蛋白的生產(chǎn)中獲得了巨大經(jīng)濟(jì)效益。例如利用植物表達(dá)生產(chǎn)乙肝疫苗、霍亂疫苗、口蹄疫疫苗等均有成功的研究報(bào)道。此外，與遠(yuǎn)緣雜交相比，轉(zhuǎn)基因作物一般是一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)目標(biāo)基因的定向轉(zhuǎn)移，目標(biāo)比較明確，后代表現(xiàn)容易預(yù)期和把握?？捎行У卮蚱朴欣蚝筒焕虻倪B鎖，充分利用有用基因?qū)崿F(xiàn)作物的定向遺傳改良，加快作物的育種進(jìn)程，使人們可以更快、更有目的地去培育我們所需要的品種。因此，在改良和提高現(xiàn)有轉(zhuǎn)基因