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转基因技术在作物育种中的应用
作物转基因育种就是根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，并经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。与常规育种技术相比，转基因育种在技术上较为复杂，要求也很高，但是具有常规育种所不具备的优势：①拓宽可利用的基因资源；②培育高产、优质、高抗优良品种提供了崭新的育种途径；③可以对植物的目标性状进行定向变异和定向选择；④可以大大提高选择效率，加快育种进程。 l转基因技术的发展现状 自1983年获得第1例转基因植物至今，全球已有35科120种植物转基因成功，目前已有30个国家先后批准了3000多例转基因植物进入田间试验，所涉及的植物有40多种，主要是玉米、油菜、马铃薯、番茄、大豆和棉花，其中有50多个农作物转基因的品种投入商业化生产。世界银行下属机构预测，世界范围内转基因作物产业的交易额：2010年将达到200亿美元。 我国农业转基因技术研究始于20世纪80年代初，是世界上第一个商品化种植转基因作物的国家。经过了3个五年计划的实施，特别是国家“863”计划的实施，使转基因工程研究进入了一个新的发展阶段。目前，我国已有22种棉花、大豆、马铃薯、烟草、玉米等转基因品种进行田间试验，其中棉花转基因品种已进入国家级试验，2001年参试品种有14个，试点19处，有些品种已获准进入商业化生产。2004年种植转基因棉花370万hm2，占棉花种植面积的50％。另外我国还培育出一批转基因抗虫优质油菜、抗除草剂转基因杂交水稻品种。根据资料显示，目前我国转基因农作物田问试验和商业化生产的面积仅次于美国、阿根廷和加拿大，居世界第4位。 2转基因技术的方法 2．1农杆菌介导法 农杆菌介导法的原理是利用根癌农杆菌和发根农杆菌为中间介体，让农杆菌感染受伤的植物细胞，然后将它所携带的质粒DNA片段整合到植物细胞基因组中，从而实现外源DNA到寄主植物细胞的转化。 2．2基因枪法 基因枪法又称生物弹射击法。它是将外源基因或DNA在Ca2+或亚精胺等作用下吸附在重金属金或钨粒子表面，制成DNA-微弹，利用基因枪将微弹高速射入植物受体细胞或组织中从而实现转化。 2．3电击、聚乙二醇(PEG)法 利用植物原生质体具有整合和表达外源DNA的能力，使细胞膜透性在电击或聚乙二醇处理下发生变化，出现一些可逆性孔隙，和原生质体膜直接接触的DNA分子可进入细胞，其中大部分DNA被细胞内酶降解，一小部分DNA整合到核基因组中，并可稳定遗传。 2．4花粉管通道法 利用植物授粉后花粉在雌蕊柱头上萌发形成的花粉管通道，将外源DNA液用微量注射器注入花中，带入受精卵而自然发育成种子，观察其后代的变异，筛选出转基因植株。 3转基因技术在作物育种中的应用 3．1 抗病毒 抗病毒方面目前以转移病毒外壳蛋白(CP)基因的技术最为成功。1986年首先将TMV外壳蛋白导入烟草和番茄，使转基因植物获得了对TMV的抗性。至今除TMV外壳蛋白基因外，还把CMV、PVX、SMV、ALMV等多种病毒的外壳基因导入烟草、番茄、马铃薯、大豆等多种作物中，在不同程度上减轻了病症，推迟了发病时间。 3．2抗细菌和真菌 从抗病植物中克隆出抗病基因再导人易感病的植物中，从而提高后者的抗病性。例如已转育成功的抗白粉病、赤霉病和黄矮病的小麦，但这些基因只能对特异的病原菌生理小种有一定抗性，当新的生理小种占优势后就会丧失其抗性，因此这类基因的转育效果并不理想。 3．3抗虫 抗虫方面目前应用最广泛的是苏云金杆菌的Bt杀虫晶体蛋白基因和豇豆等作物中的胰蛋白酶抑制基因。转Bt基因的作物已有烟草、番茄、马铃薯、水稻、玉米和棉花等，均有较好的杀虫效果。 3．4抗除草剂 目前利用转基因技术获得抗除草剂作物的途径有二条，其一是改变除草剂靶物的敏感性，其二是导入编码降解除草剂的解毒酶基因，对相应的除草剂呈现出一定的的抗性。 3．5改善植物品质 主要是通过转基因技术改变植物中氨基酸组成和含量，提高植物品质。其他，如分别导入抗寒基因、热休克蛋白基因和耐盐的相关基因，从而提高转基因植物的抗寒、耐热和抗盐能力。此外转基因技术还获得了一些雄性不孕植物、果实延缓成熟的番茄、改变了花颜色的矮牵牛等。 4主要问题和措施 通过转基因技术生产的产品具有抗性强、产量高、品质好及商品经济效益高等优点，但也存在安全性问题。目前，转基因植物的安全性问题主要有两方面：一方面是环境安全性，另一方面是食品安全性。在环境安全性方面主要是：一是基因漂移，二是对生物多样性的影响。在食品安全性方面，转基因产品可能对人类健康的危害主要有：一是可能含有已知或未知的毒素，引起人类急、慢性中毒或有致癌、致畸、致突变的作用；二是可能含有已知或未知的免疫或致敏物质，引起机体产生变态反应或过敏性反应；三是转基因产品中的主要营养成分、微量营养成分及抗营养因子可能产生变化，会降低食品的营养价值，营养结构失衡，使人体出现某种病症等。 尽管转基因技术在应用上存在安全性问题，但值得肯定的是，它是一项非常有用的生物技术，在作物育种方面有着非常广阔的应用前景，会对人类未来产生深远的影响。真对转基因技术及转基因食品安全性问题，积极采取应对措施：一是加强转基因技术及转基因食品的安全性评价，主要是实行实质等同性评价原则，二是加强对转基因生物和转基因食品的安全性管理，主要是制定安全控制方法和措施，并对转基因生物实行标识管理。
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