小麦转基因技术研究及其应用

文/ 李芙蓉

中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 石家庄 050000

小麦是人类主要的粮食作物，其不仅蕴含着丰富的蛋白质，同时还有维生素、纤维素等多种人体所必须的物质。随着人口数量的增加，对小麦的需求量也在逐渐的增加，我国已经培育出好多品种的小麦，很大程度的提升了小麦的产量。但是随着耕地面积的不断减少、人口不断的增长，小麦的生产面临着很大的问题。转基因技术能够打物种之间的基因交流，按照种植的需要进行基因的人工重组，从而充分的利用基因，有效的缩短育种的时间。现阶段的小麦转基因技术还存在着很多问题，需要进行不断的改进。

1 小麦转基因技术研究现状

从方法上来说，小麦的转基因技术可以分为两类，第一类是在培养的时候不依赖组织培养，如显微注射法和花粉管通道管，第二类方法需要依赖组织培养，比如农杆菌介导法、电击穿孔法、基因枪法等。其中基因枪法和农杆菌介导法是现阶段比较常见的技术，其操作简单、受体的组织具有比较强的可再生能力。

1.1 基因枪法

世界上的第一株抗除草剂的转基因小麦就是利用基因枪法研究而生的，在这之后，基因枪法又将多个优良的特性导入到小麦中。基因枪法的转化效率主要由小麦再生体系决定的，在转化的过程中，通过加入氯化钙和亚精胺，提高微弹与核酸之间的结合力，同时要注意选择合适的表达载体和宿住，优化基因的参数，从而提高转化效率。要注意控制温度和病虫对小麦供体的侵害，保证受体组织在转化时的细胞全能性。

基因枪法具有很多特点，比如宿主广泛、操作简单、可控制强等，但是也有很多的缺点，比如在轰击的过程中，容易发生骨架载体的插入、多拷贝之间的整合、DNA断裂等，在宿主的染色体上多基因的整合会使外源基因表达水平的不同，甚至可能发生基因沉默的现象，因此在使用基因枪法是要尤为注意。

1.2 农杆菌介导法

农杆菌介导法在1994年研发成功，这种方法证实了外源基因可具有遗传的作用。影响小麦农杆菌转化效率的因素有很多，比如受体基因的类型、接种的时间、农杆菌的浓度、载体的类型等，相关的研究表明，农杆菌介导法的转化率高于基因枪法，其单拷贝的转基因植株的几率也很高。农杆菌介导法操作简单、整合的位点很稳定，同时还可以转移大DNA片段，在现阶段是应用最为广泛的技术。

2 小麦转基因技术的应用情况

转基因小麦主要面对的是以下几方面的问题，抗病、抗虫、提高产量、改良小麦品质这几方面。

2.1 抗病转基因小麦

在小麦的生长阶段内，容易受到很多病症的侵害，比如白粉病、纹枯病、黄花叶病等，每年因为病害的原因造成小麦减产20%之多，因此在进行小麦的转基因技术应用时，首先要提升小麦的抗病性。

在进行小麦抗病性转基因操作中，被用来移植的转基因主要有抗病程蛋白类基因、几丁质酶基因、类甜蛋白基因等，比如大麦几丁质酶能够明显的提升小麦抵抗白粉病的能力；抗菌肽蛋白类基因，如核糖体失活蛋白基因，能够提升小麦的抗黑粉真菌的特性；植保素类基因，能够增强小麦对白粉病的抗性；抗病毒类基因，比如外壳蛋白基因等，通过基因枪将小麦感染的黄花叶病毒复制酶基因导入到小麦受体中。从目前的研究上看，转化的大部分为单个抗病基因，再通过多种抗病基因之间的聚合，从而将小麦培育成抗病转基因小麦。利用转基因技术研发带有抗病性的转基因小麦，让小麦免受纹枯病、白粉病等病症的侵害，是我国转基因小麦研究的重点。

2.2 抗虫转基因小麦

影响小麦产量的另一个重要的因素就是害虫的侵害，根据相关统计，对小麦产生危害的害虫可达百余种，常见的有麦蚜虫、麦蜘蛛、麦叶蜂等，害虫造成的小麦减产不亚于病症的侵害，随着全球变暖，害虫的繁衍速度在不断的增加，其危害的面积正在不断的扩大，因此，研究小麦的抗虫性也很重要。

在进行抗虫性转基因小麦的研究中，涉及的主要基因有蛋白酶抑制剂基因，比如胰蛋白酶抑制基因，能够有效的抑制害虫幼卵的存活，但是对叶面上的害虫影响不大；外源凝集素基因，比如半夏凝集素基因，能够有效的防止翅目类的害虫。通过农杆菌介导法将基因转入到小麦中，能够有效的降低蚜虫的存活率，提升小麦的抗虫性。

2.3 抗逆转基因小麦

小麦的生长还会受到环境因素的影响，比如干旱地带、低温地带、盐碱地带等，由于我国耕地面积有限，为了充分运用有限的耕地，需要研发出抗逆转基因小麦。在进行抗逆转基因小麦研发中涉及的基因主要有聚糖蔗糖酶基因、胚胎发育晚期丰富蛋白基因等，将这些基因转入到小麦中，发现植株在抗干旱、湿重等方面都有很大的提升。细胞膜上离子排运基因能够提升小麦的抗盐碱能力；调控基因能够增强小麦的抗旱能力。

小麦的抗逆转基因的研究在转基因小麦研究中占了很高的比重，这些抗逆相关的基因可以有效的提升小麦的抗逆性，从而让小麦在比较差的生长环境中获得较高的产量。

3 结语

小麦的转基因技术的研究是我国农业上研究的重点，我国人口数量多，人均耕地面积少，因此小麦的转基因研究关系到了我国的群众温饱问题。在进行小麦转基因技术的应用中，要根据基因的特点选择合适的转入方法，同时要注意提升小麦的各项特性，比如抗病能力、控虫害能力等。要不断的提升小麦的产量，增强我国农业发展的技术水平，同时要积极的进行新技术的研发，让小麦的转基因技术更好的发挥其作用。

[1]刘永伟, 徐兆师, 杜丽璞, 徐惠君, 李连城, 马有志, 陈 明. 病毒复制酶基因 Nib8和 ERF 转录因子 W17基因枪法共转化小麦. 作物学报, 2007,33(9): 1548-1552.

[2]董福双,张艳敏,杨帆,等.小麦芽生长点的基因枪转化技术研究.华北农学报,2009,24（5）:1-6.