转基因植物的应用

转基因植物的应用

发表时间：2018-12-06T16:04:38.320Z 来源：《科技新时代》2018年10期作者：方源媛

[导读] 转基因技术的发展前景十分广阔，相信在不久的将来，随着转基因技术的成熟，更多农业方面的问题将得到较好地解决。

昆明市第一中学云南省昆明市 650031

摘要：我国是农业大国，农作物的产量与经济命脉息息相关。农作物生长过程中会受到各种各样的影响，目前国内农作物受到的影响主要有自然灾害、病害、虫害等时刻在威胁着它们的健康生长，减产会造成损失。转基因技术孕育而生，高效地解决了这类问题，成为发展必然。本文通过比较传统防治方法和转基因技术在防治的效果，运用文献阅读、资料分析等方法，从抗病、抗虫、抗除草剂三个方面对比二者，得出转基因技术相对传统防止方法优势明显的结论。转基因技术的发展前景十分广阔，相信在不久的将来，随着转基因技术的成熟，更多农业方面的问题将得到较好地解决。

关键词：转基因植物、抗病、抗虫、抗除草剂

1. 农作物受灾现状

农业是我国的第一产业，是生存之本。而我国又是一个人口大国，农业则显得更为重要。目前农业生产面临着人口不断增长和资源短缺的双重挑战。农作物在生长过程中会受到各种自然灾害及胁迫，容易导致生产上的损失。

首先是自然灾害，由于人类活动范围的扩大，自然灾害也逐渐增多。旱涝灾害、地震、等自然灾害平繁发生，别说植物，就连其他生物的生活都会遭到很大的影响。这将成为农作物减产的一个重要因素。往年因旱灾造成的粮食损失约200亿至250亿千克，直接经济损失约150亿至200亿元。低温影响也不可忽视，如大气环流异常以及拉尼娜现象的出现，引发了2008年一月下旬我国南方地区的极端气候灾害，给社会经济造成了极大的损失。[1]

其次，是病害、虫灾、某些灭生性除草剂等恶劣的环境等胁迫。它们更加直接地对植物的生长发育造成影响。面对这种情况，我们目前采取的措施如喷洒化学农药、喷洒除草剂等，其弊端不言而喻。因此我们急需寻找一种高效的防治方法。

在不断寻找和探索新方法后，转基因技术——一项高效且可持续发展的新技术，其应用前景十分广阔。

2. 转基因植物的优势

2.1 转基因植物抗病

植物的病害种类繁多，同人类一样，在植物生长的整个阶段，都有可能遭受到病原物不同程度的侵害。每年植物病给我国的经济、粮食作物造成的损失很大，仅番茄和烟草两种农作物的损失就超过亿元。同样以西瓜和甜瓜为例，它们是常见的、且经济价值很高的水果，但同样遭受到病害的威胁，真菌病害尤为明显。[2]传统的防治方法缺陷较多，无法较好地解决病害，提升农作物产量、品质。而目前通过将病毒蛋白基因转入植物体体内，来提高农作物对病害的抵抗能力成为了一种直接有效的方法，在一些重要的农作物改良中取得了一些进展。

其次就是将病毒的外壳蛋白基因导入植物体细胞中，这能有效降低病毒的繁殖速率，达到减轻症状的目的。中国农业科学以及中国科学院上海植物生理研究所等单位合作，成功修饰和克隆了几丁质酶基因和葡萄糖氧化酶基因，将它们导入棉花，就获得了抗枯萎病和黄萎病的转基因棉花新品种。它们的生长状况与野生型相比更加良好。

除了棉花之外，近期我国已获得马铃薯、番茄、烟草、黄瓜等作物的抗病毒转基因品种。除此之外，抗细菌、真菌的转基因科研工作也在积极进行着。[3]

2.2 转基因植物抗虫

虫害问题是一直困扰农业生产的重大问题。许多植物都遭遇着虫害的威胁。目前主要采用的是大面积喷洒农药。这样不仅对植物、环境造成危害，而且会使害虫产生抗药性。转基因植物也可以很好地解决这样的问题。植物自身防治害虫，不需要化学药剂的大量喷洒，同时也避免了传统防治方法的负面影响。

说到转基因抗虫，那还得从大名鼎鼎的Bt基因说起。在20世纪初，它首先在受病害的蚕蛾中发现，但未保存下来。20世纪20年代起，Bt作物被大量生产来防治欧洲玉米螟。之后人们才发现，它的杀虫活性是由形成芽孢是产生的杀虫晶体蛋决定。这种蛋白能破坏昆虫的膜腔离子平衡，导致其停止进食而死亡。

近年来，国内外科研工作者致力于抗虫性植物的研究，在抗虫转基因育种方面取得了重大的成就。除了刚才提到的Bt基因之外，蛋白酶抑制剂基因、昆虫毒性基因、植物凝集素基因等抗冲击因也渐渐走入人们的视野，它们大大解决了虫害对植物的侵袭。目前，已经批准或即将批准的转Bt基因作物在21种以上，在我国，只有转Bt基因的抗棉品种得到了商品化生产。这样看来，转基因抗虫方法取缔了喷洒农药对人类及各种生物生存环境的破坏的不良之处。但与此同时昆虫也在不断进化，为此，寻找新的抗虫基因成为了之后研究的重点。[4] 2.3 转基因植物抗除草剂

近几年，杂草对农作物的影响非常巨大。实验表明，杂草品种多，数量大，农作物因此损失严重。如山药损失8.9%，大豆39.6%，棉花64.2%，玉米16.4%，花生80%。[5]目前，绝大多数防治方法就是通过喷洒化学药剂除草剂是现代农业体系的重要一环，同时也是最有效、最可靠的手段。开发抗除草剂植物是近几来的最活跃的生物技术，带来了显著的经济以及环境的效益。最具代表性的是棉花转基因抗草甘膦作物的出现与推广。棉田常用除草剂的机理是通过抑制植物体内的不同生理功能来导致植物体死亡。不同的除草剂基因对植物有着不同的效果。如：氨基酸合成抑制性除草剂是通过抑制植物体内氨基酸生成物的关键酶的分泌；光合作用抑制型除草剂是通过影响光合作用，干扰CO2的固定而抑制光合作用，与此同时产生有害分子对植物造成多重伤害等等。但是，部分的除草剂在除去杂草的同时，对非目标植物也会造成不可挽回的影响。于是，改良植物的基因，使它们不受抗除草剂的影响，这就是植物抗除草剂基因的重要性。

转基因抗除草剂的引入可以使事情变得简单而高效。它们的作用机理如下：1.变化除草剂的结合位，使除草剂对它不发挥作用；2.促进除草剂分解酶的过量表达，使除草剂被迅速降解而发挥不了作用；3.区域化隔离除草剂。目前已研究的除草剂基因有bar(PAT)、抗磺酰脲类除草剂、psbA突变基因等近20种，可以说有很大成果。抗除草剂目前被应用到玉米、大豆、棉花、油菜、甜菜等作物中；[6]而目前已经商业化生产的转基因抗除草剂棉花有：抗草甘膦棉花、抗磺酰脲类棉花、抗草铵膦棉花等。[7]

转基因抗除草剂有其优势所在，但也不是毫无缺点。例如：抗除草剂转基因的安全性；抗除草剂作物本身因提高生长能力而变成超级杂草，打破生态平衡；因转基因产生的新型蛋白质对于食用其的生物，包括人在内可能含有毒素，对生物多样性造成破坏，引起食品安全