運用基因工程技術(shù)提高轉(zhuǎn)基因植物的安全性研究

陳波利 錢文丹

（貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550025）

迄今為止，雖然尚無明確的科學(xué)證據(jù)證明轉(zhuǎn)基因食品存在安全問題，但轉(zhuǎn)基因植物的安全性已成為亟待解決的問題。這種擔憂影響了轉(zhuǎn)基因作物的推廣和轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，因此，如何利用基因工程技術(shù)證明轉(zhuǎn)基因植物安全性已成為亟待解決的問題。

1 防止外源基因逃逸

1.1 花粉不育技術(shù)

在風(fēng)和昆蟲等媒介的影響下，許多植物的花粉可以擴散到不同距離的其他地方。在這方面的研究中，國內(nèi)外已有很多評論和報道［1］。花粉的傳播在非轉(zhuǎn)基因植物中是常見的，包括主要經(jīng)濟作物和食物，如水稻、小麥、馬鈴薯、棉花和玉米等。授粉隔離距離是基于外來花粉與受保護作物雜交的頻率確定的。目前，較成功的方法是保證轉(zhuǎn)基因花粉無菌，以消除轉(zhuǎn)基因花粉逃逸的可能性。

1.2 種子不育或無籽的生物技術(shù)

據(jù)報道，利用生物技術(shù)制造種子不育癥［2］。使種子無菌的另一種方法是利用所謂的“終結(jié)者”技術(shù)［3］。原理是細胞毒素基因由特定啟動子控制，特定啟動子在種子中表達，間質(zhì)DNA插入其中。“終止”技術(shù)可以在終止基因擴散和遺傳污染方面發(fā)揮獨特作用。但是，如果農(nóng)民從含有這種“終結(jié)者”技術(shù)的公司購買種子，他們必須重復(fù)花錢購買種子。這就使得農(nóng)民不能繼續(xù)延續(xù)數(shù)千年的生產(chǎn)方法，并且不能將收獲作物的一部分作為種子保存。因此，該技術(shù)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用率極低。

2 去除標記基因

2.1 共轉(zhuǎn)化（Co-transformation）技術(shù)

共轉(zhuǎn)化法去除標記基因的原理是將標記基因和靶基因的2個非連鎖位點插入轉(zhuǎn)基因作物的基因組中，然后在后代中分離靶基因和標記基因，獲得去除了標記基因的轉(zhuǎn)基因作物。當構(gòu)建植物表達載體時，可以將靶基因和標記基因分別插入2個載體中［4］，也可插入同一載體［5］，也可以分別導(dǎo)入2種不同類型的菌株。研究表明，在上述方法中，總轉(zhuǎn)化率約為50%，并且在T1代中可以共轉(zhuǎn)化約50種共轉(zhuǎn)化植物，從而獲得去除標記基因的轉(zhuǎn)基因植株。

2.2 轉(zhuǎn)座子（Transposon）技術(shù)

在玉米的AcPDs轉(zhuǎn)座系統(tǒng)中，當存在Ac轉(zhuǎn)座酶時，可以激活和轉(zhuǎn)座非自主Ds轉(zhuǎn)座因子。利用AcPDs轉(zhuǎn)座系統(tǒng)的這些特征，已經(jīng)開發(fā)了許多策略來消除轉(zhuǎn)基因作物中的標記基因［6］。Ebinuma 等［7］將 IPT（Isopentenyl Transferase）基因作為陽性選擇標記基因插入Ac（pNPI106）中得到MAT（Multi-Auto-Transformation）載體系統(tǒng)。轉(zhuǎn)座子技術(shù)具有的優(yōu)點是具有標記基因的轉(zhuǎn)基因植物易于辨別，并且T1代可以獲得已從其中除去標記基因的個體。

3 展望

盡管一些基因缺失技術(shù)已應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因植物的安全控制，但現(xiàn)有技術(shù)主要涉及轉(zhuǎn)基因植物中缺失一些外源基因，如抗生素抗性基因和報告基因。對于那些用于提高作物產(chǎn)量和提高作物品質(zhì)的基因，尚未從轉(zhuǎn)基因植物中除去。這些外源基因的存在也可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因逃逸，導(dǎo)致一系列生態(tài)問題，如“超級雜草”。另外，報道的基因缺失系統(tǒng)的缺失效率非常有限，不能滿足在該領(lǐng)域大規(guī)模生產(chǎn)中完全解決轉(zhuǎn)基因植物安全問題的需要。因此，目前最主要的任務(wù)是開發(fā)有效的植物轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)，其允許轉(zhuǎn)基因植物中的外源基因能夠增加作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)。