小麦转基因技术研究及其应用

小麦转基因技术研究及其应用

发表时间：2016-11-18T15:35:11.400Z 来源：《低碳地产》2016年10月第19期作者：石绍华

[导读] 【摘要】文章以小麦转基因的概述为出发点，对转基因技术的发展进行了阐述，最后根据实际情况对小麦转基因技术研究及其应用进行了讨论。

山东省济南市长清区崮云湖街道办事处山东济南 250307

【摘要】文章以小麦转基因的概述为出发点，对转基因技术的发展进行了阐述，最后根据实际情况对小麦转基因技术研究及其应用进行了讨论。

【关键词】小麦；转基因技术；研究；应用

1.前言

小麦作为中国的主要粮食产物。科学家们利用生物技术对农作物的基因分子水平进行充分的研究，把提高农作物产量问题归结到基因水平，找到相关的控制基因并改良以达到提高产量的目的。

2.小麦转基因的概述

2.1小麦转基因的原理

具有外源物种基因的小麦叫做转基因小麦,一般通过基因工程获得。基因工程是指按照人们的意愿用人工方法在体外对各种不同生物的DNA进行重组,构成遗传物质的新组合,并使其在受体细胞内持续稳定繁殖,从而获得大量新物种的技术。获得转基因小麦需要具备3个要素:小麦受体、目的基因和转化方法。受体的选择要考虑很多因素,如是否会对人类健康和生态环境有不利影响,是否有演变为杂草的可能,是否有敏感源和是否有毒等等。转基因的目的也应考虑进去,例如,选择合适的受体小麦是生产转基因小麦口服疫苗的关键,合适的受体小麦可以

使疫苗兼具表达量高、耐储藏和适宜于口服等优点。又如,为了利用转基因小麦处理土壤污染,则尽量选择大型小麦,以提高处理污染的效率。目的基因的选择也是根据具体研究的需要,截取需要表达的特性对应的基因。

2.2小麦转基因的方法

小麦转基因方法可分为生物学、化学和物理学方法三大类。生物学方法有农杆菌介导转化法、花粉管通道法、病毒介导法等;物理学方法包括基因枪法、显微注射法和电激穿孔法等;化学方法包括聚乙二醇法、脂质体法等。在上述多种方法中,占主导地位的是农杆菌介导法,常用的还有基因枪法。

3.转基因技术的发展

3.1转基因技术

转基因技术就是人为的将目的基因通过分子生物学的方法转入靶细胞中，达到优化目标产物的目的。在我国应用比较广泛的有：农杆菌介导法和我国科学家周光宇提出的花粉管道法。

3.1.1农杆菌介导转化法

农杆菌介导转化法是利用农杆菌感染目标小麦，将目的基因转入小麦细胞的细胞生物学方法。农杆菌介导法最大的不足就是能否转化和转化效率极大地受寄主小麦基因型的限制，单子叶小麦因不是农杆菌的天然寄主所以转化更加困难。令人欣慰的是，近年来农杆菌介导法在玉米、水稻、大麦和小麦（Cheng等，1997）等单子叶作物的遗传转化方面也取得了一系列突破性进展。1998年，刘庆法等首次在国内报道了开展农杆菌介导法小麦遗传转化的研究工作。1999年，夏光敏等再次报道了利用农杆菌介导法小麦遗传转化的工作，部分小麦品种的转化效率达到了5.9%。从2002年开始，农杆菌介导法小麦转基因研究的报道以每年8～10篇左右的速度快速增长，到2006年累计发表相关论文达到40余篇，约占小麦转基因研究报道总数的15%。

3.1.2花粉管通道法

花粉管通道法是利用小麦的双受精，人为的把目的DNA导入小麦子房，通过细胞的分化变化进而导入小麦细胞的基因组中。关于花粉管通道法小麦转基因研究报道始于20世纪90年代初，我国从1994年后通过该法进行小麦转基因的研究报道以每年10篇左右的速度稳步上升。目前，国内已报道的花粉管通法小麦转基因研究达120余篇，约占国内小麦转基因报道总数的41%。可见，花粉管通道法已经成为我国小麦遗传转化的主要方法。

3.2转基因技术在小麦中的应用

3.2.1品质改良

1989年新疆农科院和中科院新疆化学所用新疆大赖草总DNA通过花粉道法转化栽培春麦761，选育了大穗，多粒，高蛋白，抗病的优良品系，经鉴定发现大赖草高度重复序列整合到受体基因组（缪军等，2000）；王广金等（2002）将麦谷蛋白HMW-GSIDX和IDy10基因导入小麦，选出高产优质的转基因品系21K867；刘根齐等（1994）将两粒白粒小麦DNA导入红粒植株，选育出保持原品系其他优良性状的白粒改良新品系75（198）。

3.2.2抗逆性改良

小麦抗逆性的改良，根据我国现状，现在主要集中在对抗非生物胁迫的研究上，西北农林科技大学生化与分子生物学实验室，对小麦的抗逆性做了大量的研究，其中NAC是小麦中抗旱的响应因子，通过前人对改基因在其他小麦上的研究，该实验室通过EST标签筛选，同源比较成功从小麦基因组中提出该基因（2012），以及对其做了序列分析，对以后从该基因的改良奠定了良好基础。

4.小麦转基因技术研究及其应用

4.1转基因小麦的应用范围

4.1.1抗病基因工程

小麦种植在世界范围内广受重视，尽管现已培育出大量供食用加工的优良品种，但其仍不断遭受病毒、真菌和细菌性病害的危害，其中最严重的是小麦晚疫病和小麦病毒病。

4.1.2抗非生物逆境基因工程

除了有害生物威胁，小麦种植还会受一些非生物逆境如低温、干旱、各种理化因素的影响，通过研究抗非生物逆境机制，可以利用基因工程手段来增强其对自然灾害的抵御能力。

4.2农杆菌介导小麦遗传转化的影响因素

农杆菌介导法作为小麦转化的主流方法，转化效率高、单位点插入比例高。一些学者对菌液浓度、侵染时间、预培养和共培养条件等进行了诸多研究，使转基因体系不断优化。

4.2.1基因型及转化受体

农杆菌介导小麦转化最重要的是基因型。由于小麦具有再生频率的品种有限，而且培养条件，尤其是外源激素的使用，用一种或几种培养基并不能适合所有的小麦品种。

4.2.2预培养和共培养影响农杆菌介导转化

小麦受体被农杆菌侵染后，外源基因转化能否实现，关键在于农杆菌Vir基因和活化受体细胞的感受态。不同植物启动脱分化或再分化的时间使得预培养时间存在差异，每种外植体都有不同的最佳预培养时间。外植体预培养4d可显著提高抗性芽的分化率，而张健民等认为小麦外植体预培养时间为2d。

4.2.3乙酰丁香酮对农杆菌介导转化的影响

农杆菌对植物酚类物质存在趋化性，一旦植物体产生酚类物质，将可以诱导活化Vir基因。要提高植物的遗传转化率可在共培养基中添加乙酰丁香酮（AS）。但张宁[7]发现AS转化小麦薯片的效果不佳，主要是由于薯片中酚类物质的本底水平较高，故转化效果受外源AS影响较低。

4.3小麦遗传转化技术的优化

小麦成功的遗传转化首先依赖于良好的植物受体系统。胚状体再生系统是较理想的转化受体系统，接受外源DNA的能力强，体胚发生多为单细胞起源，转基因植株嵌合体少，且具有两极性，即在其发生的最早阶段就具有根端和芽端，它与外植体的维管束系统无直接联系，可形成完整植株。Mazuretal[8]2002年采用胚状体再生系统，转基因植株形态正常，转基因胚性愈伤长时间保持高效体胚分化频率和植株再生频率，通过一次转化可获得大量的转基因植株。此外，体胚可用于快速的转基因检测，有利于对转基因植株进行早期的分子鉴定。

5.结束语

中国国土面积大，但是耕地面积很小，而人口比例又大，所以提高单位面积产量成为势在必行的方案。随着生物技术发展，转基因技术让我们看见了高产的希望，病虫害，抗逆性一直是困扰广大农户的大问题，从生物学角度来看可以本质的解决这些现实问题，因此转基因小麦的推广在中国有很大的前景，但是小麦基因组复杂，从实验到推广是一个漫长的过程，我们必须做好充分的心理准备。

参考文献

[1]卢雄斌,宫祖埙.植物转基因方法及进展[J].生命科学.2011(3).