小麥轉基因技術研究進展

徐建偉++于沐++張果果++趙建國

摘要 轉基因技術在小麥品質改良、產量提高、增強抗病蟲、抗逆能力方面取得很多成就。總結了目前小麥轉基因技術現狀和主要轉化方法，概述了小麥轉基因技術研究的重要進展，分析了存在的問題，并展望了育種的方向。

關鍵詞 小麥；轉基因技術；研究進展

中圖分類號 S512.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）19-0033-01

小麥是最重要的糧食作物之一。惡劣氣候、病蟲害等都制約小麥的穩產高產，另外常規育種周期長，種質匱乏，手段單一，致使遺傳背景窄、選育不易，小麥育種水平發展緩慢。因此，導入豐富的外源基因，創制新種質，加快選育步伐是解決問題的關鍵。1992 年自第一株轉基因小麥誕生以來，小麥遺傳改良取得巨大進步，豐富的外源基因已成功轉入表達，應用轉基因改良小麥遺傳育種對全世界糧食安全問題意義重大。

轉入抗草甘膦除草劑基因小麥已在美國通過試驗，抗蟲和耐鎮草寧除草劑、抗瞇唑啉酮、抗草銨膦、抗小麥黃花葉病毒、高蛋白、抗蚜蟲等轉基因小麥均已誕生[1]。農桿菌轉化由于實用經濟且轉化率高漸漸替代了一統大局的基因槍法，傳統種質資源交流的限制被打破，優良基因被重組，增強了改良手段的可操作性使得種質資源得到利用，極大提高了育種水平。

1 小麥轉基因技術

轉基因技術是將不同來源的外源基因導入受體，兩者基因組相整合，重組、穩定復制，最終表達并顯示出導入基因的新性狀。根據目的基因是否通過組培再生，小麥轉基因技術分兩大類：一類是需要組培的、有花粉管通道法、基因槍法、農桿菌法等；另一類是不需要組培的，如電激法、PEG法等。前者應用最廣泛。

1.1 基因槍轉化法（particle gun）

Sanford提出基因槍法，操縱金（鎢）微粒及其表面附著的外源DNA一同高速射入植物細胞，基因組相整合，外源基因得到穩定遺傳和表達。操作簡單、受體類型廣泛、無宿主限制、重復性高，在小麥遺傳轉化研究中最常用。小黑麥、大麥、水稻、小麥等均通過此法獲得了轉基因植株。肖興國用基因槍法，以花藥愈傷組織和小麥幼胚分別為受體，均得到雄性不育基因的轉基因小麥。

基因槍法受體來源廣泛，未成熟胚、愈傷組織、胚性懸浮細胞均可[2]。基因槍轟擊小麥營養體頂端、胚頂端和花序分生組織，均成功表達外源基因[3]，且能夠實現多基因轉化[4]。目前，90%以上來源轉基因小麥由此法得到。

基因槍法不存在全能細胞數量問題，但存在設備昂貴、轉化成本高；轉化成功概率隨機，轉化后基因表達受多種問題影響等缺點，有待解決。

1.2 農桿菌介導法（Agrobacterium-mediated method）

介導基因轉化的農桿菌主要有2種：一是發根農桿菌，含Ri質粒，能誘導被侵染植株形成發狀根；二是根癌農桿菌，含Ti質粒，能誘導被侵染植株產生腫瘤。禾谷類作物不是農桿菌的天然宿主，因此小麥轉化困難可能與此有關。Mooney等用根癌農桿菌侵染小麥胚，雖然轉化率低，但打破了這種遺傳限制[5]。近年來，有學者提出優化農桿菌轉化單子葉植物的方法。黃益洪等[6]使用含Bar和Gus基因的—mi—ni.Ti質粒對LB A4404、A G L、EH A1O5等6種農桿菌介導小麥轉化，獲得了70多個PPT抗性植株，部分成功轉入外源基因。

農桿菌法不需要再生原生質體，對轉化受體要求不嚴，成本低、操作簡便。與農桿菌介導玉米、水稻相比，小麥轉化體系仍存在轉化效率低、可重復性操作等方面困難。

1.3 花粉管通道法（Pollen-tube pathway）

周光宇等設計了植物自花授粉和外源DNA導入的花粉管通道轉基因新技術，無須經過組培再生，適用于任何開花的單、雙子葉植物；可導入DNA片段、基因組、重組質粒，育種時間短。

研究人員已通過此技術得到了高蛋白和抗病品系。閻新甫等[7]在感白粉病的小麥品種花76中導入抗白粉病的大麥DNA，不僅得到了穩定的抗病后代，還確定了由一對顯性基因控制著抗白粉病基因的表達。Zibersteina等將質粒DNA涂于授粉后的柱頭，轉化率高[8]。成卓敏[9]通過轉入大麥黃矮病毒GPV株系外殼蛋白基因，獲得了抗黃矮病毒GPV的小麥株系。

花粉管通道法具有難度小、簡便易行、場所要求不嚴、縮短育種時間等優點；但仍存在一些缺點，如易受環境影響、對經驗要求高、可重復性差、后代情況復雜、轉化率一般小于1%等。

2 轉基因小麥存在的問題

小麥轉基因技術仍然存在著很多問題，轉化受體單一，組培技術有待進一步提高，基因沉默和修飾問題、低轉化率等制約著轉基因的發展，無法大面積生產，食用轉基因威脅論、國際貿易壁壘都在一定程度限制了轉基因小麥大面積推廣。

3 發展前景

發掘多種優良性狀基因，特別是改善品質、促進氮有效利用及抗病抗旱等抗逆基因，給小麥轉基因發展提供了無限前景。隨著越來越多優異基因的發掘利用，再生體系的不斷完善和高效表達，并將常規育種和基因工程相結合，定向培育優質、抗逆、穩產高產的轉基因新種質，才能滿足小麥生產的需求。

4 參考文獻

[1] 欒風俠，陶波.小麥貿易與轉入外源基因研究進展[J].黑龍江農業科學，2005（1）：46-48.

[2] 葉興國，徐惠君，杜麗璞，等.小麥遺傳轉化幾個因素的研究[J].中國農業科學，2001，34（1）：128-132.

[3] 杜立群，李銀心，麻密，等.小麥生長點轉化法初報[J].植物學報，1996，38（11）：921-924.

[4] 張新梅，徐惠君，杜麗璞，等.共轉化法剔除轉基因小麥中Bar基因[J].作物學報，2004，30（1）：26-30.

[5] 徐子勤.重要禾谷類轉基因研究進展[J].生物工程進展，2001，21（2）：59-74.

[6] 黃益洪，周森平，葉興國，等.農桿菌介導法獲得小麥轉基因植株的研究[J].作物學報，2002，28（4）：510-515.

[7] 閻新甫，劉文軒，王勝軍，等.大麥DNA導入小麥產生抗白粉病變異的遺傳研究[J].遺傳，1994，16（1）：26-30.

[8] 董志峰，管華詩，馬榮才，等.轉基因植物中外源非目的基因片段的生物安全研究進展[J].植物學報（英文版），2001，43（7）：661-672.

[9] 成卓敏.應用基因工程創造抗黃矮病毒轉基因小麥新種質[J].植物保護，1996（3）：18-20.endprint