转基因番茄的功能性特点及其研究产业化

普通遗传学论文

题目：转基因番茄的功能性特点及其研究产业化

2013年12月5日作者： 学 号： 111411*** 学院(系)： 生命科学与工程学院 专业： 生物工程 指导教师：

单琳娜

转基因番茄的功能性特点及其研究产业化

摘要番茄是一种广受人们喜欢的蔬菜，而且分布广泛，在蔬菜种植和生产中占有非常重要的地位，也是基础生物学研究中的重要对象和模式植物，在所有蔬菜作物中番茄的研究文献居于首位。由于番茄研究深入，而且易于转化，转基因番茄研究与应用达到了迅速的发展。随着转基因技术的成熟与发展，越来越多的转基因番茄已经被研制成功，并逐步走向产业化阶段。本文就目前转基因番茄的研究以及产业化情况进行概述，为进一步进行转基因番茄研究工作提供提供重要的基础信息，同时也为进行转基因番茄的管理和研究提供理论基础。

关键词转基因番茄功能性产业化

1 转基因番茄的功能特点研究现状

1.1 抗盐转基因番茄

近年来，随着环境的不断恶化以及人类活动的干扰，盐碱地面积不断扩大。植物盐胁迫耐受性的分子生物学研究不仅对于培育耐盐农作物品种和开发大面积的盐碱地具有重要的应用价值，而且已成为植物基因表达调控等基础理论研究的重要内容。[1]

盐分是限制植物生长和产量的主要环境因素之一。发展盐土农业或海水农业（在陆地上种植耐盐作物，利用海水进行灌溉）已成为当今世界研究的热门领域。通过传统方法,如对种子进行预处理、嫁接等都不同程度提高了植物的耐盐性，但与人们的要求还相距甚远。[2]

近年，通过基因工程方法将耐盐性基因转入植物，使植物的耐盐性得到了明显改善。盐分抑制植物生长的原因主要是缺水导致的渗透胁迫和盐离子过量导致的毒害，并由此对细胞产生一系列的次级胁迫，如过氧化物胁迫。[3]尽管不同植物的耐盐程度不同，它们具有共同的耐盐机制。番茄的耐盐性属于生理耐盐，是多种生理性状的综合表现。这也决定了番茄耐盐机制的复杂性。番茄的耐盐性体现在多个方面。

转基因番茄的特别之处是能在含盐量较高的土壤中生长。他们从一种与卷心菜有亲缘关系的植物中提取出抗盐基因，然后将该基因注入番茄中。用这种办法培育出的转基因番茄能够在含盐量为正常情况50倍的土壤中存活。

1.2 抗干旱转基因番茄

全球的干旱地区普遍农业低产，随时有发生大饥荒的危险。因此，运用基因工程的知识培育抗旱、高产的农作物，可以帮助缓解世界农业面临的危机。

在这一研究中，将拟南芥的一个名为AVP1的基因植入普通番茄植株内，并观察其效果。AVP1基因的过度表达能使拟南芥细胞免受脱水之害，并能使其根部吸收和保持水分的能力更强，从而帮助植株忍耐缺水环境。[4]插入AVP1基因的番茄根部比普通番茄根部更强壮，在干旱期吸水能力更好。在实验中模拟了13天的干旱环境，并对比两种番茄的生长情况，结果转基因番茄不仅在干旱期的生长状况远好于普通植株，在干旱期结束后的恢复中，生长速度也比普通番茄快两倍。此外，转基因植株结出的果实在成分上与普通番茄没有明显区别。格拉克西奥亚等人因此认为，植入AVP1基因能帮助番茄更好地抵抗干旱，安全且高产。

1.3 双抗转基因番茄

番茄果株在生长期间不耐寒，一个晚上霜冻就会导致其死亡。并且，如果生长期间受到黄瓜花叶病病毒(CMV)的影响，植株也往往会变成棕色最后枯死。［5］科学家发现一种方法，能够使番茄不仅不受CMV病毒的影响，而且能耐低温。通常，与同一种形式CMV病毒有关的寄生菌触发细胞后凋亡，或预先安排的细胞死亡，是一种因各种原因促使细胞自杀的自然过程。研究表明，将来自人或蠕虫的特定基因嵌入番茄植株内，就能生长出耐这种寄生菌的番茄，所嵌入的基因可制造出多种蛋白质，能抗早期细胞凋亡，让CMV病毒成为无害病毒。基因改造后的番茄也比自然生长的番茄有更好的抗低温气候特性。

1.4 高保健功能的新品种番茄

美国尤尼利陈公司的荷兰籍和英国籍科学家最近开发成功了另一种转基因番茄新品种，它是含有对预防心脏疾病和癌症有效的特殊化学物质烷醇增加了78倍的番茄新品种。

为了刺激产生查尔酮、异构酶，以增加取得黄烷醇这一特殊功能性成分的含量，研究中将敌牵牛属植物中的遗传基因插转到番茄表皮。这种番茄品种的改良对其风味无任何影响，在以这种转基因番茄新品种为基础原料的加工中，黄烷醇的含量虽然会遭到一定量的损失，但是仍然能够保持在65%左右。

转基因番茄新品种在人体保健方面所具备功能特征为人们提供了健康上的优越性及好处，为加工新型保健类番茄制品提供了新的可能和原料。现在，人们正在进一步研究开发利用这种番茄新原料加工有保健功能的比萨饼之类的新产品等各种新食品，其研发前景甚好。

1.5 番茄红素增加3.5倍的生物技术新品种

美国印第安那州的帕丹尤大学与农业部农业研究局的科研工作者们最近培

育出一种含抗氧化物质番茄红素---比老品种高3.5倍，被确认为有抗癌作用和保健功能的新品种番茄。科研人员的原意是开发在成熟前的数天内获昨高品质加工用的番茄新品种。

这种番茄新品种是通过将酵母菌的遗传基因引入到番茄的DNA中后取得的，酵母菌在这里起到刺激产生番茄红素的作用。番茄红素是原本就存于番茄中的活性成分，但是随着番茄果的成熟而进入“休眠”状态。同时，番茄红素是番茄体内形成红色的色素成分，在人体内俱有捕捉可使组织遭受损伤并此发癌症的活性氧的性质，从而充分显示其在抗癌保健中的重要作用。

1.6 抗艾滋病和乙肝病毒的转基因番茄

我们已经利用基因技术改良番茄，培育出了可预防两大致命病毒——艾滋病病毒和乙型肝炎病毒的转基因番茄。利用土壤农杆菌将艾滋病病毒和乙肝病毒DNA片段合成物送入番茄植株。经过这种方法处理的番茄植株能制造这些病毒的蛋白质。通过给实验鼠喂食含这种转基因番茄粉末的溶液后发现，实验鼠血液中产生了艾滋病病毒和乙肝病毒的高含量抗体。

研究人员还证实，HIV抗原能够经繁殖遗传给下一代转基因番茄。食用这种番茄后，其中所含的HIV抗原会与胃肠道黏膜结合，激活免疫系统保护功能，肌体会针对病毒蛋白质生成抗体，对HIV病毒产生免疫作用。其优点是无需冷藏，无需注射，感染风险低，易于生产，比传统的疫苗更为安全。这无疑为饱受病痛折磨的患者以及处于感染危险中的高危人群带来了福音。

这种转基因番茄长势良好，叶子和果实中均含有HIV抗原。虽然此前科学家已经培植出含有HIV抗原的转基因植物，比如烟草和土豆，但是都因无法直接食用而不适用于艾滋病治疗。

2 转基因番茄的产业化

转基因番茄的的技术已经相对成熟，但还没有达到产业化飞速发展的要求，纵观国内外转基因番茄的产业化现状，可以发现，转基因产品的上游研究与下游成果转化、产业化严重脱节，在田间试验的转基因产片很多，真正推广产业化生产的并没有多少，随着转基因番茄技术的日益成熟、广大消费者群体对转基因产品的认识有了相当大的提高，在生命科学飞速发展的时代背景下，转基因番茄产业化的发展必势如破竹，并迅速占领市场。

2.1 加大研究力度

由于转基因作物能产生巨大的经济、社会、环境效应，其产业化必将蕴藏着巨大的发展空间。面对国际上竞争日益激烈的转基因市场，我们应充分认识到转