轉(zhuǎn)基因技術(shù)在改良大白菜性能方面的應(yīng)用

楊戩　王凡成

【摘 要】大白菜營(yíng)養(yǎng)豐富，是我國(guó)北方冬季的主要供應(yīng)蔬菜，也是我國(guó)居民消耗量較大的蔬菜。但大白菜的生長(zhǎng)易受外界環(huán)境影響，導(dǎo)致產(chǎn)量下降，進(jìn)而造成價(jià)格波動(dòng)。通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良大白菜性能，對(duì)于穩(wěn)定產(chǎn)量，確保物價(jià)正常有著卓越貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】大白菜；轉(zhuǎn)基因技術(shù)；穩(wěn)定產(chǎn)量

一、轉(zhuǎn)基因技術(shù)簡(jiǎn)介

轉(zhuǎn)基因技術(shù)的理論基礎(chǔ)來(lái)源于進(jìn)化論衍生來(lái)的分子生物學(xué)?；蚱蔚膩?lái)源可以是提取特定生物體基因組中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的DNA片段。DNA片段被轉(zhuǎn)入特定生物中，與其本身的基因組進(jìn)行重組，再?gòu)闹亟M體中進(jìn)行數(shù)代的人工選育，從而獲得具有穩(wěn)定表現(xiàn)特定的遺傳性狀的個(gè)體。該技術(shù)可以使重組生物增加人們所期望的新性狀，培育出新品種。

二、白菜類蔬菜離體培養(yǎng)的影響因素

植物組織培養(yǎng)是一種進(jìn)行遺傳改良的有效手段，利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化將目的基因轉(zhuǎn)入蔬菜當(dāng)中，可以改良其品質(zhì)、抗病性與抗逆性等性狀。而構(gòu)建高效的再生培養(yǎng)體系是對(duì)蔬菜進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化的必要前提。大白菜是蕓薹屬蔬菜中離體再生比較困難的物種之一，影響其離體再生的因素主要有：植物的基因型、外植體類型、外植體的生理狀態(tài)、接種方式、分化培養(yǎng)基的配方、生根培養(yǎng)基的配方等。

（一）基因型

早在1982年，Dietert就提出基因型在蔬菜再生培養(yǎng)中起決定性作用。Murata進(jìn)一步指出，C基因組可能負(fù)責(zé)調(diào)控芽的生成，蕓薹屬中的花椰菜和甘藍(lán)等由于具有C基因組而使較容易再生培養(yǎng)，而缺少C基因組的白菜類蔬菜（AA基因組）卻很難再生。

（二）外植體

1.外植體的苗齡也是一個(gè)影響不定芽形成的重要因素。

2.外植體接種方式

朱麗華等對(duì)大白菜下胚軸的3種接種方式進(jìn)行了對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)，下胚軸形態(tài)學(xué)下端豎直正插比反插和平放的外植體更利于不定芽形成，而且發(fā)現(xiàn)，再生芽總是出現(xiàn)在下胚軸形態(tài)學(xué)下端。這可能是由于接種方式影響了外植體與生長(zhǎng)環(huán)境的接觸形態(tài)，正插的葉柄切口位于形態(tài)學(xué)下端，可以充分接觸與吸收培養(yǎng)基中的激素等利于再生芽形成的養(yǎng)分。

（三）AgNO3

目前，AgNO3在組織培養(yǎng)中已得到了廣泛運(yùn)用。Akasaka等許多研究者認(rèn)為，乙烯會(huì)抑制不定芽的再生和形態(tài)建成，AgN03可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合位于細(xì)胞間膜的乙烯受體，干擾乙烯信號(hào)傳遞途徑，降低乙烯的活性，從而促進(jìn)白菜等A基因組蔬菜的器官發(fā)生和體細(xì)胞胚胎發(fā)生。杜虹等在再生培養(yǎng)基中添加2mg/L的AgNO3，不定芽的再生頻率會(huì)從無(wú)添加AgNO3的28.26%提高到71.7%。

（四）植物激素組成

在白菜類蔬菜再生培養(yǎng)的研究中，6-BA和NAA組合最為常用。張鵬等發(fā)現(xiàn)，6-BA和NAA結(jié)合使用的效果優(yōu)于單獨(dú)使用，組合使用二者會(huì)提高3—4倍的不定芽再生率，也會(huì)加倍提升叢生芽數(shù)。此外，徐華松認(rèn)為TDZ對(duì)不定芽的再生、體細(xì)胞的胚胎發(fā)生具有重要作用，樊明琴等認(rèn)為TDZ比6-BA有更佳的不定芽誘導(dǎo)效果，但是過(guò)高濃度的TDZ會(huì)使再生芽畸形，呈叢生狀，不易分離，導(dǎo)致芽成苗困難。

三、白菜類蔬菜轉(zhuǎn)基因研究現(xiàn)狀

大白菜是我國(guó)最主要的蔬菜作物之一，其營(yíng)養(yǎng)豐富，富含各種維生素、胡蘿卜素、植物纖維以及蛋白質(zhì)等，還具有很高的藥用價(jià)值，如具有清熱解毒等功效。近年來(lái)人們對(duì)大白菜的需求量越來(lái)越大，尤其是品質(zhì)優(yōu)良的大白菜己供不應(yīng)求，這就促使我們需要通過(guò)各種手段來(lái)獲得優(yōu)良的大白菜。其中利用基因工程手段來(lái)獲得育種材料是蔬菜育種的新趨勢(shì)。目前成功轉(zhuǎn)入大白菜的外源基因主要有：雄性不育基因、抗蟲(chóng)基因、抗病基因等。

（一）抗蟲(chóng)基因

白菜類蔬菜的害蟲(chóng)是鱗翅目的小菜蛾和菜青蟲(chóng)。常用的化學(xué)藥劑噴施法很容易使害蟲(chóng)獲得農(nóng)藥耐受性，為抗蟲(chóng)工作帶來(lái)不便，近年來(lái)對(duì)抗蟲(chóng)基因的克隆與轉(zhuǎn)化使抗蟲(chóng)育種有了很大進(jìn)展。目前報(bào)道的抗蟲(chóng)基因主要有兩種：源于植物中的蛋白酶抑制因子（PI）基因以及源于蘇云金芽孢桿菌的毒素（Bt）基因。其中，外源毒素基因Bt的編碼產(chǎn)物對(duì)鱗翅目有較強(qiáng)的毒殺能力，PI基因編碼產(chǎn)物的抗性范圍廣，對(duì)鞘翅目、鱗翅目與直翅目等昆蟲(chóng)都有毒殺作用，但殺傷力相對(duì)較弱。目前對(duì)Bt基因的研究最廣泛。

（二）抗病基因

白菜生長(zhǎng)過(guò)程中極易受到病毒的侵害，由于病毒的組成與胞內(nèi)許多生物大分子的結(jié)構(gòu)相似，因此很難運(yùn)用化學(xué)方法進(jìn)行防治。楊瑞環(huán)等將病毒外殼蛋白（CP）編碼基因轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中表達(dá)，通過(guò)該蛋白在植物細(xì)胞中的積累，可以抑制侵染病毒的復(fù)制，從而減輕感染癥狀或延緩病毒發(fā)生時(shí)間?，F(xiàn)己證明蕪菁花葉病毒（TuMV）是白菜病毒病的主要病原，該病毒可造成大白菜無(wú)法結(jié)球，導(dǎo)致大白菜的產(chǎn)量和品質(zhì)嚴(yán)重受損。

（三）抗除草劑基因

改變植物對(duì)除草劑的耐受方式主要有兩種：一是鈍化植物對(duì)除草劑的敏感性， 二是轉(zhuǎn)入外源基因發(fā)揮其對(duì)除草劑的解毒作用。目前最常用的是源自潮濕鏈霉菌的 bar基因，該基因的編碼蛋白會(huì)使除草劑PPT乙?；蛊鋯适Ф玖?。劉凡等通過(guò)小孢子胚狀體成功獲得了抗除草劑轉(zhuǎn)基因大白菜。張軍杰等將bar 基因成功導(dǎo)入菜薹49菜心，獲得9株抗除草劑轉(zhuǎn)化苗。

（四）雄性不育基因

目前在大白菜雜交育種中，建立雄性不育系是培育白菜新種質(zhì)快速有效的方法。余沛濤等于2000年通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法成功將雄性不育基因TA29-Barnase導(dǎo)入到大白菜中，獲得了雄性不育大白菜新種質(zhì)。范愛(ài)麗等將蘿卜線粒體基因組中的orf224和orf138兩個(gè)雄性不育基因轉(zhuǎn)化大白菜，獲得了轉(zhuǎn)基因植株。

四、小結(jié)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用使得大白菜性能有了很大改觀，對(duì)于穩(wěn)定產(chǎn)量起到非常重要的作用。雖然目前轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用存在巨大爭(zhēng)議，但科技的進(jìn)步一定會(huì)得到人們的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉凡.白菜抗蟲(chóng)基因工程及bar基因的遺傳飄移研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[2]張革平.不結(jié)球白菜CpTI基因遺傳轉(zhuǎn)化的研究[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2000.

[3]張軍杰.白菜抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因研究[D].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.