发布日期：2024-05-06 14:41:22 浏览次数：10
种业是现代农林业的“芯片”，关乎国计民生与可持续发展，而植物育种是种业的基础。通过分子设计，可以精准改良农林植物的遗传性状，提高作物的产量、改良品质，并增强抗逆性，进而培育出具有优良特性的新品种。
从20世纪开始的原始育种和传统育种方法在一定程度上推动了农作物改良，但仍然存在较为明显的局限性：需要通过多代植物的繁殖和观察逐步筛选出具有优良性状的品种，然而这一过程不仅耗时长，而且效率低。
为了突破这一局面，植物育种需要与现代生物技术和基因工程技术等先进手段融合。正是在这样的背景下，20世纪末期转基因技术应运而生，其精准高效的育种技术和方式，为现代农林业的高质量发展带来了契机。
转基因技术利用现代生物技术和基因工程手段，对植物的遗传物质进行精确操作，实现对作物性状的精准改良。最终，转基因技术达成了高效、精准的育种目标，带来了植物育种领域的历史性变革。
图1 农业育种的发展历程 （图片来源：生物技术进展, 2021, 11(4)）
转基因技术的工作原理
转基因技术就是通过特定的方法，把其他生物中优异的基因转入目标生物体内，改良其遗传特性。当我们的实验材料为植物时，得到的就是转基因植物，植物通过这个过程能够“学习”新的能力。
首先，我们会从其他生物中找到想要的基因，这个基因可能会让植物更抗病、更抗旱、更抗虫，或者产出更有营养价值的果实。其次我们使用直接转化如基因枪法、PEG转化法，或介导转化如农杆菌介导法等多种方法，把获取到的基因导入植物细胞里，使这些外源基因与植物自身的基因相融合，共同发挥作用，最终得到转基因植物。
农杆菌介导法是最常用的植物基因转化的一种方法，80%的转基因植物均是由农杆菌介导转化后培育而成的。农杆菌是一种普遍存在于土壤中的革兰氏阴性细菌，20世纪70年代末期，研究发现农杆菌在感染受损伤的植物时，能够将自身环状Ti或Ri质粒上的T-DNA（transfer DNA）片段整合到植物基因组中，造成植物遗传性状的改变。利用这种天然的载体系统，即可将外源基因转入受体植物细胞，对植物进行改造。
图2 农杆菌介导法(a) 基因枪法(b) PEG转化法(c) （图片来源：Molecular Biotechnology, 2023）
转基因技术在植物育种中的应用
利用转基因技术能够实现植物品种的改良，这是现代生物技术领域的一大突破。
首先，转基因技术可以帮助植物抵抗病虫害。比如转基因棉花就是一个广为人知的抗虫作物品种。通过导入苏云金芽孢杆菌中产生Bt毒素的杀虫基因，转基因棉花便能够合成对棉铃虫具有强效杀灭作用的天然蛋白。
因此，当棉铃虫啃食棉花的叶片时，就会摄入毒素而导致死亡。这样一来，种植时就不再需要频繁地喷洒农药，既减少了环境污染，又降低了农药对环境和人体的潜在危害[2-3]。
其次，转基因技术还有助于植物应对一些不良气候条件，例如将抗旱、抗盐等关键基因导入水稻后，成功地提升了水稻对逆境环境的适应能力。而且对于光合作用过程的转基因研究，可以优化水稻的生长过程，调控光合效率和水分利用率，使其更高效地利用养分和水分，从而确保水稻的稳定生产，对于保障全球粮食安全具有重要意义。
转基因技术的科学评估与监管
转基因技术在植物育种中的应用为农林生产带来了巨大变革，我国对于转基因作物的监管工作一直保持着严谨的态度，任何涉及转基因植物的研究、试验、生产等活动，都需要严格遵守相关的法律法规和技术规程，确保每一个环节都在严格的管控下进行。
中国转基因粮食作物正式迈入商业化
2023年12月25日，农业农村部发布的一则公告：国内85家企业农作物种子的生产经营许可证被批准发放，其中，包括37个转基因玉米品种和10个转基因大豆品种，涉及26家企业。这是国内首批获得生产经营许可证的转基因玉米大豆种子[5]。此外，还包括两家企业的4种转基因棉花品种。2023年可以看作是中国转基因饲用、食用农作物商业化的元年。
参考文献
[1] 姚冉, 石美丽, 潘沈元, 等. 农杆菌介导的植物遗传转化研究进展[J]. 生物技术进展,2011, 1(4): 260-265.
[2] 谢道昕, 范云六, 倪万潮, 等. 苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)杀虫晶体蛋白基因导入棉花获得转基因植株[J]. 中国科学, 1991, 21(4): 367-373.
[3] 倪万潮, 张震林, 郭三堆. 转基因抗虫棉的培育[J]. 中国农业科学, 1998, 31(2): 8-13
[4] 张正斌, 徐萍, 张建华, 等. 作物抗旱节水相关基因的标记和克隆及转基因研究进展[J]. 西北植物学报, 2002, 22(6): 257-264.
[5] 有限开闸：中国转基因粮食作物正式迈入商业化，2024，中国新闻周刊
