植物基因工程技术在农业上的应用研究

　　【摘要】随着农业技术的改革，植物基因工程在农业上的应用越来越受到人们的重视。本文对植物基因工程在农业生产中的抗虫、抗病、抗除草剂等应用方面进行探讨，并展望了基因工程在农业上的应用前景，以期对农业基因工程的应用提供参考。

　　【关键词】植物基因工程农业应用

　　当前，生物技术发展越来越快。自从1983年获得转基因植物以来，有关植物基因工程的研究便迅速发展起来。农业作为经济发展的基础型产业，一直以来备受重视。而植物基因工程在农业发展上的应用，使农业生产方式、生产效益发生了深刻改变，给农业发展带来了广阔前景，对解决人类面临的资源匮乏、环境恶化等问题具有重要作用。

　　1植物基因工程技术在农业上的应用

　　1.1抗病

　　长期以来，病毒是农作物生长的巨大天敌。传统的植物病害的防治措施是采用合理栽培和抗病育种的方式。使用有性杂交的方式来培育抗病品种有很多局限性，而且抗病品种的育种时间长、抗性容易衰退。而植物基因工程具有定向性和快速性的特点，可有效控制农作物发病的概率。

　　1986年美国科学家Beachy把烟草花病毒外壳蛋白基因成功导入烟草获得了第一株抗病毒转基因烟草。农田试验发现，转基因植物在接种烟草花病毒后95%的植株都获得了抗病能力，只有5%的植株不同程度的得病，而对照组发病率高达98%。在目前的植物抗病基因工程中，应用最多的是把病毒的外壳蛋白基因导入植物，使黄瓜、西红柿、南瓜等具有抗病能力。我国在植物抗病基因工程中也做了大量研究，成功培育出多种转基因抗病植物。中国农业科学院的转基因抗病毒马铃薯，不仅从根本上解决了病毒种性退化问题，而且具有产量高、易成活的特点。[1]

　　1.2抗虫

　　据统计，全世界每年因虫害造成的农作物损失高达15%左右。植物虫害不仅影响农作物的品质和产量，还制约着农业生产的稳定。传统的植物虫害的防治措施主要是依赖化学制剂。使用化学制剂的方式虽然在一定程度上可以起到防治害虫的作用，但也存在着生产成本高、污染环境、易残留等问题。

　　而植物基因工程的使用给培育抗虫害的植物提供了新的技术手段。它在培育抗虫害植物方面具有以下优点：培育的抗虫害农作物可以控制农作物任意生长阶段和生长部位的病虫害；基因资源丰富，不仅可以利用植物的抗虫害基因，还可以利用动物、微生物的抗虫害基因；育种周期短，成效快，且成本较低；不会造成环境污染，无毒害，并且抗性基因不易发生改变。现已成功克隆的抗虫基因主要来自于细菌、植物组织、动物体内等，获得的转基因植物已被广泛应用与农田试验。[2]

　　1.3抗除草剂

　　20世纪40年代以来，农作物因杂草危害造成的减产越来越高。采用化学制剂除草一直以来都是农业除草的主要办法。而除草剂的应用在杀除部分对农作物具有严重危害的杂草的同时也在危害着农作物的生长。当前世界上除草剂的作用原理主要有两种：一种是通过破坏杂草光合作用中电子传递链的蛋白来除草，另一种是通过破坏杂草氨基酸的合成途径来除草。因此，基因工程根据除草剂的作用原理，使植物具有抗除草剂的策略有：一种是在农作物内引入酶，使农作物在遇到除草剂后能将其降解或解毒；另一种是修复除草剂作用的靶蛋白，使农作物对除草剂不敏感或在植物吸收后仍能正常代谢。使用植物基因工程不仅可以培育具有抗除草剂作用的农作物，还能减少除草剂的使用，保护环境。目前已获得的抗除草剂的作物有棉花、大豆、水稻等20多种。

　　1.4优质高产

　　农作物的优质高产一直以来都是人们追求的目标。20世纪90年代前人们主要关注农作物的产量，近年来则越来越关注农作物的品质。目前，采用基因转移来改善植物脂肪、种子油或氨基酸的含量及成分等品质特性取得了良好的实验效果。已获得的农作物改良品种有马铃薯、水稻、烟草等40多种。我国在利用植物基因工程改良农作物品质方面也取得了较大进展，如北京农林科学院把美国优质面包小麦品种的谷蛋白基因导入我国小麦获得的改良品种具有高蛋白、高产量、抗病等优良特点。[3]

　　1.5抗寒

　　科学家们将CBF1基因成功导入拟南芥，使其植株内低温调节蛋白得到表达，从而使未经低温驯化的植物具有了较强的抗寒能力。科学家们还发现在极地的鱼体内有一种特殊蛋白可以阻止冰晶的增长，若将此基因从鱼体内分离出来导入植物体内可使植物具有抗寒能力。目前，获得抗旱能力的转基因植物有番茄、黄瓜两种。随着植物基因工程的快速发展，将会有更多的转基因植物获得这种抗寒能力，使其能够在低温气候条件下可照常生存。

　　2植物基因工程在农业上的应用前景

　　随着经济社会的不断发展，植物基因工程技术能力将日趋完善，而由基因工程这种高新技术所带来的农业变革也将越来越深入。其发展前景主要体现在以下几个方面：

　　（1）相对于动物基因工程，植物基因工程具有非常显著的优势。不仅因为植物细胞具有全能性，更重要的是植物基因工程不会像动物基因工程那样面对伦理、道德等众多社会问题。因此要针对不同的具体情况对植物基因工程采取不同的方法和态度。（2）随着基因组计划在水稻等农作物上的实现，将会加大对多基因性状的控制，从而引发新的农业技术改革。（3）新的基因导入技术的出现，将会培育更多的农作物转基因品种，而培育优质、高产、稳产的农作物作为基因工程的重点也将会得到重大突破。（4）植物基因工程在农业生产变革中的技术目标明确，很少受到环境因素的影响，并且效益可观、便于推广，因此将会有更多有潜力的公司加大对该技术的产业化研究。（5）符合人类需要的转基因食品将会变得更加可操作和明朗，其安全性问题也将会随着基因工程技术的不断拓展而逐渐解决。

　　3结语

　　在培育现代社会所需要的优质高产、抗病、抗寒等优良特性的农作物新品种方面，植物基因工程表现出了巨大的优越性和技术优势，转基因农作物的商业化种植将会日趋广泛。但随着转基因食品的大量出现，人们也在考虑转基因农作物潜在的安全性和其他不利影响。总之，植物基因工程在农业上的应用将会越来越广泛，而其安全性等问题也会随着基因工程技术的发展而得到解决。作者：陈艳荣，本文来自《农业工程技术》杂志