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【摘 要】论述了植物基因工程技术在优质丰产及综合性状改良育种、抗性基因工程育种、非生物胁迫育种、植物医药基因工程等农业方面的应用现状并讨论了限制基因工程发展的因素,提出植物基因工程发展的前景应用.
【关 键 词】基因工程；农业
中图分类号：F32文献标识码：A文章编号：1006-0278（2014）03-181-01
近年来,生物技术的发展日新月异.自从1983年首次获得转基因植物以来治污工程技术研究进入蓬勃发展阶段.目前,植物基因工程爱农业生产上的应用深刻影响到农业生产的方式和效益,在解决人类所面临的环境恶化、资源匮乏等问题方面显示出巨大的作用.
一、植物基因工程在农业上的应用现状
从1986年美国和法国首先在进行以耐除草剂标记基因的转基因烟草田间试验到1997的12年间,全球大约进行了25000次转基因作物的田间试验,涉及10个国家、60种作物、10个性状.基因工程的发展极为迅速,其在农业上的应用主要有以下几方面.
(一)在优质丰产及综合性状改良育种上的应用
作物的丰产优质一直是人们所追求的目标.基因工程育种的主要目标就是优质丰产育种,90年代前在农作物上的应用广泛,且主要是提高农作物的产量,近期则侧重于提高品质,如：美国科学家据此提高马铃薯淀粉含量达20%-40%,最高达到40%-60%.用反义基因技术培育出了极耐储藏的番茄,这种番茄采收后可置于室温下2-4个月任然保持绿色,植物转基因技术的应用使的反季节蔬菜备受欢迎.
(二)在抗性基因工程上的应用
植物病毒和虫害往往使农业生产产量蒙受严重损失,农作物损害的三分之一可归咎于病害,而植物虫害也使全世界每年大约损失数亿美元.基因工程的发展为培育抗虫害的作物提供了新的方法,从而开辟了植物抗虫害育种的新时代.利用基因工程手段培育康虫害作物品种可克服常规育种的不足：1.它不仅利用存在于植物中的抗病虫基因,还可以利用某些动物、微生物中的抗性基因,将其从组到植物染色体上,并使之在植物体内特定地遗传及表达,从而产生抗病虫害性状,因此基因资源非常丰富.2.该性状具有连续性和整体性.3.育种周期短,成本低.4.利用基因工程培育抗病虫作物品种还具有不污染环境及抗病虫物质不易被环境所破坏的优点.
(三)在非生物胁迫育种上的应用
通过化学方法来控制杂草已成为现代化农业不可或缺的一部分.除草剂的年产量和销售量已经跃居农药之首.除草剂的应用情况取决于作物对除草剂的敏感性、除草剂的性质和施用除草剂的花销,这就限制了这些除草剂的应用.耐除草剂的转基因植物的出现,不仅扩大了现有除草剂的适用范围,而且还影响新型除草剂的设计和使用.近年来,关于除草剂模式和生物中存在的除草剂的抗性机理研究,为植物耐除草剂的基因工程奠定了坚实的基础.目前,耐除草剂的基因工程主要有两种策略：（1）修饰除草剂作用的靶蛋白,使其对除草剂不敏感或促其过量表达以使植物吸收除草剂后任能进行正常的代谢.（2）引入酶或酶系统.
这两种策略都已成功的应用.如今已培育出了耐草甘膦和草铵膦的作物.
(四)在植物医药基因工程上的应用
在国际上植物基因工程研究的一个新发展趋势就是医用转基因植物生产药物.目前,这方面的成就主要表现在两个方面,一是成功的在植物中表现抗体,二是成功的用植物来生产某些动物的疫苗.植物抗体还可以避免由于动物自身所患某种疾病通过抗体再传染给其他的人畜的危险.同时,植物生产的抗体还可以以种子的形式大量储藏并且便于运输.
二、植物基因工程在农业应用上存在的不足
(一)基因工程本身的发展局限
目前,已获得了许多植物的转基因植株,但实际上都是经过了大量的重复试验而得到的几个转化体克隆,特别是主要的乔本科粮食作物转化率更低,成为植物基因工程发展的主要限制因素.如今乔谷类粮食作物高频再生受体系统中存在的问题更为突出.
植物基因工程与农业资源遗传多样性保护现代农业在选择良种的同时已不知不觉的淘汰、丢弃了大量所谓的低劣的原始品种,造成了农业遗传多样性的极大损失.依靠植物基因工程技术能够创造在逆境中生长并且优质的“超级品质”,从而有可能加剧农业资源多样性的单一和匮乏.因此必须把目的基因开发利用与生物基因文库保存有机地结合起来.
基因工程与病虫抗药性病虫抗药性是困扰农业生产的重大问题.基因工程的操作会引起新的病虫抗药性.
三、植物基因工程的应用前景
根据上述情况,植物基因工程在培育现代社会所谓的集高产、优质、稳产、抗逆于一身的农作物新品种方向,显示出其独特的技术优势和全新的开发前景并取得了广泛成就,转基因作物的商业化种植发展迅猛.但随着转基因技术的不断发展,人们认识到其好的一面,同时也认识到其潜在的不足的一面.总之,相对于动物基因工程,植物基因工程具有得天独厚有的优势.但是在是否能够更好的利用植物基因工程技术问题上,有必要开展多学科、广泛性的研究,不仅要从专利技术的保护等方面而且要从安全性等方面进行探讨.应制定相应的标准,明确哪些是应该做的,哪些是可以做的,哪些是不可以做的.必须制定科学的行为规范和清晰的发展规划.