转基因植物概述
张 盼
（华南师范大学文学院，广东广州510631）
摘要：本文对转基因植物的概念、方法、应用及其风险和策略做了一个简单的概述，理性分析了转基因植物的优势与风险，以期全面、正确看待这一新兴的生物技术。
关键词：转基因 植物 生物技术
一、概念
转基因植物又称遗传修饰的植物，是指把从动物、植物或微生物中分离到的目的基因，通过各种方法转移到植物基因中，从而获得的具有特定形状的植物。
二、方法
目前已有许多用于植物基因转化的方法，这些方法主要分为三大类。
第一类为载体介导的转化方法，即将目的基因插入到农杆菌的质粒或病毒的DNA 等载体分子上，随着载体DNA 的转移而将目的基因导入到植物基因组中。
第二类为基因直接导入法，是指通过物理或化学的方法直接将外源目的基因导入植物的基因组中。物理方法包括基因枪转化法、电击法、超声波法、显微注射法、微光微束法和碳化硅纤维介导法等。化学方法有聚乙二醇法和脂质体法等。
第三类为种质系统法，包括花粉管通道法、浸泡转化法、胚囊和子房注射法等。像花粉管通道法就是通过在授粉后向子房注射含目的基因的DNA 溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA 导入受精卵细胞中， 并进一步整合到受体细胞的基因中，随受精卵的发育而成为转基因新个体。
三、应用
1、培育具有抗、耐性的转基因植物
虫害是危害农作物生产的主要因素之一，它严重影响作物的产量和品质，制约农业经济的稳定发展，全球每年因此损失数千亿美元。长期以来人们普遍采用化学杀虫剂来控制害虫，但采用化学杀虫剂会带来一些问题，如化学杀虫剂的残余会危害人类身体健康，污染自然环境；误毒有益昆虫，从而危及生物多样性，破坏生态平衡；使害虫逐步产生抗性，造成恶性循环等等。而将抗虫基因导入农作物，则可以避免化学杀虫剂造成的许多负面影响。目前用
于抗虫的基因主要有从微生物苏云金芽孢杆菌中分离出的杀虫晶体蛋白基因（简称Bt 基因）、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因和植物凝集素基因等。
同时，病害也一直是农业生产中难以防治的，它严重影响作物的产量和品质。全世界粮食每年因病害造成的损失不计其数，而植物病害的发生有时甚至是灾难性的，例如在19世纪中叶游晚疫病而引起的“爱尔兰马铃薯饥荒”，就是因为爱尔兰岛上居民的主要粮食马铃薯发生了严重的晚疫病而绝产，饿死了几十万人。而采取传统的防治方法只能在一定范围内有效，并且每种防治方法都有其局限性。如果采用转基因的方法，则可以避免常规的抗病育种存在的种质资源贫乏、抗病基因和不良性状基因连锁、周期长、工作量大、不易获得稳定遗传的抗性基因，以及不能解决远缘杂交中存在的不足等问题。特别是在1986年首次将烟草花叶病毒外壳蛋白基因转入烟草，获得能够稳定遗传的抗病毒工程的植株后，植物抗病毒基因工程这一领域就开辟了新的局面。例如目前利用抗菌肽基因获得的抗水稻白叶枯病、马铃薯软腐病、花生和番茄的青枯病、大白菜软腐病、柑橘细菌性溃疡病、桑树和桉树青枯病、樱桃根肿病等转基因植物。
此外，还有抗除草剂、抗寒、耐旱、耐盐、耐涝、耐热、耐强光和紫外辐射、耐碱性土壤的转基因植物，它们均对病虫毒害或自然灾害具有很强的适应力与对抗力。
2、培育品质改良的转基因植物
植物是人类所需大部分营养物质的主要来源，植物产品的营养品质直接影响着人类的健康，这些营养主要有蛋白质、淀粉、油脂、维生素等。然而，很多植物的营养都是不均衡的，就像富含蛋白质的植物，它们也会缺少特定的必需氨基酸，从而影响其他氨基酸的吸收，使得植物中的蛋白质得不到充分利用。如大麦和高粱缺乏赖氨酸和苏氨酸；玉米缺乏色氨酸；小麦等禾谷类粮食作物缺乏赖氨酸；豆类和多数蔬菜蛋白中则缺少含硫氨酸基。虽然这些可以通过不同种类食物的合理搭配，从而弥补谷类和豆类蛋白质的营养缺陷，但提高植物性蛋白质营养价值还是最根本和最有效的方法。就像美国Florida Gainesville 大学的科学家将外来的高相对分子质量面筋蛋白基因导入一种普通小麦“Bob White”中，获得了含量更多的高相对分子质量面筋蛋白质的小麦。
而在培育花卉这一方面，随着人们审美水平的日益提高，原有的花卉品种已不能满足人们对美的要求，迫切需要创造出更多新、奇、异、罕的品种。当然，通过传统的育种方法可以培育出一大批花卉新品种。然而，日益成熟的生物技术，尤其是基因工程技术为花卉育种提供了一个全新的思路，也展现出了广阔的前景。花卉基因工程育种能够定向修饰花卉的性状，打破种间杂交障碍，从而为改良和创造新品种提供快捷的途径。如培育月季、百合、郁金香
等花的蓝色品种，甚至在同一花瓣上嵌合花色，近几年，科学家们正在进行发光花卉的研究，即将萤火虫的荧光酶基因转入花卉中，以使花卉夜晚发光。
除此之外，生物基因工程技术还对植物的甜味、饲料作物和牧草、棉花纤维的品质、马铃薯的加工性能、树木的木质素品质等进行了改良。
3、其他
转基因植物还可以作为生物反应器，如利用转基因植物生产糖类物质、生产可降解生物塑料、动物抗体、疫苗、药用蛋白、工业酶制剂等。
除此之外，转基因植物还有抑制果实的成熟期，创造雄性不育系，创造自交不亲和系，提高光合效率等作用。
四、风险及策略
虽然利用标记基因进行筛选为植物的遗传转化提供了便利，但一旦完成筛选得到所需要的转化植株之后，选择标记基因就变成多余的，甚至是有害的，而潜在的危险性主要体现在以下几个方面：转基因作物本身可能变为杂草；选择标记基因通过花粉和种子等途径在种群之间扩散，可能转移到杂草，产生抗除草剂的“超级杂草”，或者向其他植物中转移，从而对生态环境和生物多样性产生潜在的危害；在健康领域，人们担心转基因食品的标记基因及其产物可能对人或动物健康有害；标记基因可能被转移到人或动物肠道微生物或上皮细胞，从而降低抗生素在临床治疗中的有效性。
而解决选择标记基因的生物安全性问题主要有三种途径：
一是利用无争议的生物安全标记基因，这是提高标记基因安全性最为有效的办法，因为它与常规标记基因不同，它没有抗生素或除草剂抗性，相对来说对生物是安全的。
二是在转化时仍使用标记基因，但获得转基因植株后再将其去除。目前，去除转基因植物中的标记基因主要采用共转化、转座子、同源重组、位点特异重组酶系统等方法。
三是利用无选择标记基因的转化系统，这是最经济和最有效的方法。这个系统不需要经过遗传分离或位点特异重组酶系统去除标记基因位点，因此该系统尤其是为营养繁殖的植物提供了一种有效的产生无标记基因的转基因植株方法。
在解决选择标记基因的生物安全性问题的三种途径中，去除选择标记基因的研究虽然取得了很大进展，但还存在选择效率低和步骤繁琐等问题，到目前为止尚未建立起一套高效的去除选择标记基因的系统。而无选择标记基因转化系统的研究才刚刚起步，它在其他转基因植物中的应用还待进一步验证。采用无争议的生物安全标记基因可以排除人们对标记基因安全
性的担心。相信随着功能基因组学和蛋白质组学的进展，植物转基因技术必将不断合理化和精确化，科学家们最终会采用无争议的生物安全标记基因研究解决有关生物安全性的问题。
五、总结
作为一种新兴的生物技术，转基因技术有很多传统技术不及的优势，它可以不受生物间亲缘关系的限制，同时，所操作和转移的一般都是功能清楚的基因，后代表现可准确预期。除此之外，转基因植物不仅在饮食方面为我们提供了营养价值更高的食品，在花卉工艺欣赏方面也满足了我们的精神需求。
这些都是它给我们带来的便利，然而，这一技术也同样面临着它的危机。外源基因可能转入人类并产生危害，激活“原癌基因”，甚至“污染”食品；基因漂移可能会引发的“基因侵蚀”；新的转基因植物也有可能成为新的“超级杂草”或“外来入侵种”；成为优势物破坏“生物多样性”。
对此，我们有必要对转基因食品实行产品标注，从而保障消费者的“知情权”和“选择权”。同时，也要破除转基因植物会致癌，转基因植物均有害的迷信，科学对待转基因植物。因为，转基因食品是人类有史以来评价最透彻、管理最严格的食品，比起现在频发的很多食品安全事件中的食品有保障得多，而且，凡经政府审查，批准上市的转基因食品均安全，大家可放心食用。
参考文献：
[1]王永飞，马三梅编著，《转基因植物及其应用》，湖北：华中科技大学出版社，2007
[2]陈文岳，邵达孚，余祥群，景晓阳，转基因植物概述，杭州农业科技，2000（01）
[3]王平安，吴刘记，杨艳坤，吴连成，库丽霞，陈彦惠，转基因植物抗病毒策略及其风险分析，河南农业科学，2011（02）
[4]范志红，转基因食品的四个认识误区，生命与灾害，2011（02）
[5]方舟子，再说转基因作物，科学世界，2010（05）
[6]袁隆平，对转基因食品不能一概而论，记者观察（下半月），2010（03）
转基因植物概述
张 盼
（华南师范大学文学院，广东广州510631）
摘要：本文对转基因植物的概念、方法、应用及其风险和策略做了一个简单的概述，理性分析了转基因植物的优势与风险，以期全面、正确看待这一新兴的生物技术。
关键词：转基因 植物 生物技术
一、概念
转基因植物又称遗传修饰的植物，是指把从动物、植物或微生物中分离到的目的基因，通过各种方法转移到植物基因中，从而获得的具有特定形状的植物。
二、方法
目前已有许多用于植物基因转化的方法，这些方法主要分为三大类。
第一类为载体介导的转化方法，即将目的基因插入到农杆菌的质粒或病毒的DNA 等载体分子上，随着载体DNA 的转移而将目的基因导入到植物基因组中。
第二类为基因直接导入法，是指通过物理或化学的方法直接将外源目的基因导入植物的基因组中。物理方法包括基因枪转化法、电击法、超声波法、显微注射法、微光微束法和碳化硅纤维介导法等。化学方法有聚乙二醇法和脂质体法等。
第三类为种质系统法，包括花粉管通道法、浸泡转化法、胚囊和子房注射法等。像花粉管通道法就是通过在授粉后向子房注射含目的基因的DNA 溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA 导入受精卵细胞中， 并进一步整合到受体细胞的基因中，随受精卵的发育而成为转基因新个体。
三、应用
1、培育具有抗、耐性的转基因植物
虫害是危害农作物生产的主要因素之一，它严重影响作物的产量和品质，制约农业经济的稳定发展，全球每年因此损失数千亿美元。长期以来人们普遍采用化学杀虫剂来控制害虫，但采用化学杀虫剂会带来一些问题，如化学杀虫剂的残余会危害人类身体健康，污染自然环境；误毒有益昆虫，从而危及生物多样性，破坏生态平衡；使害虫逐步产生抗性，造成恶性循环等等。而将抗虫基因导入农作物，则可以避免化学杀虫剂造成的许多负面影响。目前用
于抗虫的基因主要有从微生物苏云金芽孢杆菌中分离出的杀虫晶体蛋白基因（简称Bt 基因）、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因和植物凝集素基因等。
同时，病害也一直是农业生产中难以防治的，它严重影响作物的产量和品质。全世界粮食每年因病害造成的损失不计其数，而植物病害的发生有时甚至是灾难性的，例如在19世纪中叶游晚疫病而引起的“爱尔兰马铃薯饥荒”，就是因为爱尔兰岛上居民的主要粮食马铃薯发生了严重的晚疫病而绝产，饿死了几十万人。而采取传统的防治方法只能在一定范围内有效，并且每种防治方法都有其局限性。如果采用转基因的方法，则可以避免常规的抗病育种存在的种质资源贫乏、抗病基因和不良性状基因连锁、周期长、工作量大、不易获得稳定遗传的抗性基因，以及不能解决远缘杂交中存在的不足等问题。特别是在1986年首次将烟草花叶病毒外壳蛋白基因转入烟草，获得能够稳定遗传的抗病毒工程的植株后，植物抗病毒基因工程这一领域就开辟了新的局面。例如目前利用抗菌肽基因获得的抗水稻白叶枯病、马铃薯软腐病、花生和番茄的青枯病、大白菜软腐病、柑橘细菌性溃疡病、桑树和桉树青枯病、樱桃根肿病等转基因植物。
此外，还有抗除草剂、抗寒、耐旱、耐盐、耐涝、耐热、耐强光和紫外辐射、耐碱性土壤的转基因植物，它们均对病虫毒害或自然灾害具有很强的适应力与对抗力。
2、培育品质改良的转基因植物
植物是人类所需大部分营养物质的主要来源，植物产品的营养品质直接影响着人类的健康，这些营养主要有蛋白质、淀粉、油脂、维生素等。然而，很多植物的营养都是不均衡的，就像富含蛋白质的植物，它们也会缺少特定的必需氨基酸，从而影响其他氨基酸的吸收，使得植物中的蛋白质得不到充分利用。如大麦和高粱缺乏赖氨酸和苏氨酸；玉米缺乏色氨酸；小麦等禾谷类粮食作物缺乏赖氨酸；豆类和多数蔬菜蛋白中则缺少含硫氨酸基。虽然这些可以通过不同种类食物的合理搭配，从而弥补谷类和豆类蛋白质的营养缺陷，但提高植物性蛋白质营养价值还是最根本和最有效的方法。就像美国Florida Gainesville 大学的科学家将外来的高相对分子质量面筋蛋白基因导入一种普通小麦“Bob White”中，获得了含量更多的高相对分子质量面筋蛋白质的小麦。
而在培育花卉这一方面，随着人们审美水平的日益提高，原有的花卉品种已不能满足人们对美的要求，迫切需要创造出更多新、奇、异、罕的品种。当然，通过传统的育种方法可以培育出一大批花卉新品种。然而，日益成熟的生物技术，尤其是基因工程技术为花卉育种提供了一个全新的思路，也展现出了广阔的前景。花卉基因工程育种能够定向修饰花卉的性状，打破种间杂交障碍，从而为改良和创造新品种提供快捷的途径。如培育月季、百合、郁金香
等花的蓝色品种，甚至在同一花瓣上嵌合花色，近几年，科学家们正在进行发光花卉的研究，即将萤火虫的荧光酶基因转入花卉中，以使花卉夜晚发光。
除此之外，生物基因工程技术还对植物的甜味、饲料作物和牧草、棉花纤维的品质、马铃薯的加工性能、树木的木质素品质等进行了改良。
3、其他
转基因植物还可以作为生物反应器，如利用转基因植物生产糖类物质、生产可降解生物塑料、动物抗体、疫苗、药用蛋白、工业酶制剂等。
除此之外，转基因植物还有抑制果实的成熟期，创造雄性不育系，创造自交不亲和系，提高光合效率等作用。
四、风险及策略
虽然利用标记基因进行筛选为植物的遗传转化提供了便利，但一旦完成筛选得到所需要的转化植株之后，选择标记基因就变成多余的，甚至是有害的，而潜在的危险性主要体现在以下几个方面：转基因作物本身可能变为杂草；选择标记基因通过花粉和种子等途径在种群之间扩散，可能转移到杂草，产生抗除草剂的“超级杂草”，或者向其他植物中转移，从而对生态环境和生物多样性产生潜在的危害；在健康领域，人们担心转基因食品的标记基因及其产物可能对人或动物健康有害；标记基因可能被转移到人或动物肠道微生物或上皮细胞，从而降低抗生素在临床治疗中的有效性。
而解决选择标记基因的生物安全性问题主要有三种途径：
一是利用无争议的生物安全标记基因，这是提高标记基因安全性最为有效的办法，因为它与常规标记基因不同，它没有抗生素或除草剂抗性，相对来说对生物是安全的。
二是在转化时仍使用标记基因，但获得转基因植株后再将其去除。目前，去除转基因植物中的标记基因主要采用共转化、转座子、同源重组、位点特异重组酶系统等方法。
三是利用无选择标记基因的转化系统，这是最经济和最有效的方法。这个系统不需要经过遗传分离或位点特异重组酶系统去除标记基因位点，因此该系统尤其是为营养繁殖的植物提供了一种有效的产生无标记基因的转基因植株方法。
在解决选择标记基因的生物安全性问题的三种途径中，去除选择标记基因的研究虽然取得了很大进展，但还存在选择效率低和步骤繁琐等问题，到目前为止尚未建立起一套高效的去除选择标记基因的系统。而无选择标记基因转化系统的研究才刚刚起步，它在其他转基因植物中的应用还待进一步验证。采用无争议的生物安全标记基因可以排除人们对标记基因安全
性的担心。相信随着功能基因组学和蛋白质组学的进展，植物转基因技术必将不断合理化和精确化，科学家们最终会采用无争议的生物安全标记基因研究解决有关生物安全性的问题。
五、总结
作为一种新兴的生物技术，转基因技术有很多传统技术不及的优势，它可以不受生物间亲缘关系的限制，同时，所操作和转移的一般都是功能清楚的基因，后代表现可准确预期。除此之外，转基因植物不仅在饮食方面为我们提供了营养价值更高的食品，在花卉工艺欣赏方面也满足了我们的精神需求。
这些都是它给我们带来的便利，然而，这一技术也同样面临着它的危机。外源基因可能转入人类并产生危害，激活“原癌基因”，甚至“污染”食品；基因漂移可能会引发的“基因侵蚀”；新的转基因植物也有可能成为新的“超级杂草”或“外来入侵种”；成为优势物破坏“生物多样性”。
对此，我们有必要对转基因食品实行产品标注，从而保障消费者的“知情权”和“选择权”。同时，也要破除转基因植物会致癌，转基因植物均有害的迷信，科学对待转基因植物。因为，转基因食品是人类有史以来评价最透彻、管理最严格的食品，比起现在频发的很多食品安全事件中的食品有保障得多，而且，凡经政府审查，批准上市的转基因食品均安全，大家可放心食用。
参考文献：
[1]王永飞，马三梅编著，《转基因植物及其应用》，湖北：华中科技大学出版社，2007
[2]陈文岳，邵达孚，余祥群，景晓阳，转基因植物概述，杭州农业科技，2000（01）
[3]王平安，吴刘记，杨艳坤，吴连成，库丽霞，陈彦惠，转基因植物抗病毒策略及其风险分析，河南农业科学，2011（02）
[4]范志红，转基因食品的四个认识误区，生命与灾害，2011（02）
[5]方舟子，再说转基因作物，科学世界，2010（05）
[6]袁隆平，对转基因食品不能一概而论，记者观察（下半月），2010（03）