汪文忠

浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心·310004

果樹(shù)為多年生木本植物，周期長(zhǎng)、遺傳基因型高度雜合，導(dǎo)致雜交后代會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜多樣的分離。因此，將多種優(yōu)良性狀集中在一個(gè)果樹(shù)品種上非常困難。利用基因工程在分子水平上對(duì)基因進(jìn)行操作，可以克服物種之間的雜交障礙，定向改良果樹(shù)的遺傳性狀?；蚬こ逃N為果樹(shù)育種提供了一條新途徑，本文總結(jié)了基因工程在果樹(shù)育種上的應(yīng)用，分析了目前存在的問(wèn)題并提出建議。

1 果樹(shù)抗病育種

病害會(huì)嚴(yán)重影響果樹(shù)的產(chǎn)量和品質(zhì)，因此抗病育種是果樹(shù)育種的最主要目標(biāo)之一。目前抗病基因工程主要集中在抗細(xì)菌、抗真菌、抗病毒方面的研究，現(xiàn)己獲得抗病轉(zhuǎn)基因果樹(shù)有番木瓜、柑桔、葡萄、香蕉、杏和櫻桃等。在美國(guó)，抗病毒轉(zhuǎn)基因番木瓜已被批準(zhǔn)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。轉(zhuǎn)抗菌肽基因和幾丁質(zhì)基因是果樹(shù)抗細(xì)菌和真菌育種的重要途徑?？共《静∮N，通常是通過(guò)導(dǎo)入病毒外殼蛋白基因來(lái)提高抗性。

劉慶忠等通過(guò)將抗菌肽MB39和幾丁質(zhì)酶基因?qū)敫吕O(píng)果，提高蘋(píng)果對(duì)火疫病的抗性，且獲得了7個(gè)轉(zhuǎn)基因株系。趙志英等轉(zhuǎn)化病毒核酸復(fù)制酶基因（Rib），并獲得了抗番木瓜環(huán)斑病毒（PRV）轉(zhuǎn)基因植株。

2 果樹(shù)抗蟲(chóng)育種

果樹(shù)蟲(chóng)害嚴(yán)重影響樹(shù)體生長(zhǎng)和果品質(zhì)量，使用化學(xué)藥劑殺蟲(chóng)，易對(duì)環(huán)境造成污染，并危及人畜?？瓜x(chóng)基因工程的發(fā)展為防治果樹(shù)害蟲(chóng)提供了一條新途徑。目前應(yīng)用于果樹(shù)抗蟲(chóng)基因工程的基因主要有兩類，即來(lái)自蘇云金桿菌能產(chǎn)生具有殺蟲(chóng)毒素的Bt蛋白基因和來(lái)自豇豆的胰蛋白酶抑制劑基因。

師校欣等以富士、喬納金、王林、嘎拉等不同蘋(píng)果主栽品種為材料，利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將豇豆胰蛋白酶抑制劑基因CpT1轉(zhuǎn)入蘋(píng)果植株，獲得了轉(zhuǎn)基因植物，現(xiàn)已移栽成活。湯紹虎等將Bt蛋白基因Cry1Ac轉(zhuǎn)入雪青梨中，并通過(guò)Southern雜交鑒定，獲得了轉(zhuǎn)基因植株。

3 果樹(shù)抗逆育種

果樹(shù)生命周期長(zhǎng)，在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中常受到多種環(huán)境，如干旱、冷凍、高溫、土壤貧瘠、鹽堿等影響，利用基因工程技術(shù)，可培育抗逆植物，提高植物的自身生存能力。許多抗逆基因，如熱激蛋白基因，滲透脅迫蛋白基因、脯氨酸合成酶基因、冷馴誘導(dǎo)蛋白基因，以及魚(yú)類抗凍蛋白基因等已經(jīng)分離出來(lái)，也為果樹(shù)抗逆育種提供了資源。Chritopher將CBFl基因轉(zhuǎn)入草莓，在田間試驗(yàn)中表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗冷能力。李穎和馬鋒旺將抗壞血酸過(guò)氧化物酶基因APX轉(zhuǎn)入嘎拉蘋(píng)果，通過(guò)PCR檢測(cè)和Gus染色鑒定，確定獲得了轉(zhuǎn)基因植株。王三紅等利用FMDV 2A序列將 DREB、IRT1和 rolC融合三價(jià)基因（Rirol），并通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將三價(jià)融合基因Rirol轉(zhuǎn)入八棱海棠，對(duì)轉(zhuǎn)基因八棱海棠相關(guān)性狀分析表明，轉(zhuǎn)基因八棱海棠比對(duì)照具有較強(qiáng)的耐鹽性。

4 改善果實(shí)品質(zhì)

果實(shí)的耐貯性、無(wú)籽性及含糖量等是果實(shí)品質(zhì)的重要因素，也是果樹(shù)基因工程育種的主要方面。目前，植物基因工程中已分離和鑒定出與乙烯合成和成熟有關(guān)的基因有PG基因、觚合成酶基因、AOC氧化酶基因、ACC脫氨酶基因、反義PG基因、反義ACC合成酶基因等。在果樹(shù)上也克隆出了桃的PG基因和ACC氧化酶基因，以及蘋(píng)果的ACC氧化酶、ACC合成酶等基因。近年來(lái)還克隆出乙烯受體基因ETR1，為果樹(shù)耐貯性研究提供了新途徑。Silvia等將果膠裂解酶基因反義導(dǎo)入草莓，延緩了草莓果實(shí)后熟過(guò)程。在改善果實(shí)鮮食品質(zhì)方面，Toldi等將酸性轉(zhuǎn)化酶基因?qū)氩葺仓?，改變了草莓植株中的二磷酸果糖的含量。通過(guò)基因工程利用種皮或子房特異性啟動(dòng)子控制下的生長(zhǎng)素基因或細(xì)胞毒素基因的表達(dá)及“終止子”技術(shù)的運(yùn)用，可獲得無(wú)籽果實(shí)。果樹(shù)上已獲得無(wú)籽或少籽的轉(zhuǎn)基因植株有葡萄、草莓、柑橘等。

5 改善果樹(shù)其他性狀

隨著果樹(shù)基因工程研究的進(jìn)展，也在株形（如矮化等）、縮短周期、提早開(kāi)花等性狀改良方面取得了進(jìn)展。Pena等將擬南芥中花分生組織特異基因LEAFY和API轉(zhuǎn)化枳橙，可獲得1年內(nèi)開(kāi)花結(jié)果的轉(zhuǎn)基因植株。鄭晶晶等將早實(shí)枳的早花基因PcFT導(dǎo)入草莓品種紅頰和豐香中，獲得了轉(zhuǎn)化植株。

6 基因工程在果樹(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題與對(duì)策

果樹(shù)生物技術(shù)在基因工程方面在近10年取得了很大的成績(jī)，但也存在一些問(wèn)題，特別是很多技術(shù)還處于起步階段，許多問(wèn)題需要進(jìn)一步的探討研究。

6.1 基因工程技術(shù)轉(zhuǎn)化效率低 基因工程中獲得的轉(zhuǎn)基因植株，在生產(chǎn)上的應(yīng)用還不是很多，基因工程技術(shù)轉(zhuǎn)化效率低。還需要進(jìn)一步摸索和建立高效的轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系。

6.2 理論研究不夠深入 基因工程中分離、克隆的果樹(shù)重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的基因，其基因功能以及基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理的研究較少，導(dǎo)致遺傳性狀改良進(jìn)程緩慢。因而需要繼續(xù)深入植物生理生化機(jī)制、代謝機(jī)制、遺傳轉(zhuǎn)化及表觀遺傳現(xiàn)象的作用機(jī)理等領(lǐng)域的研究。

6.3 轉(zhuǎn)基因材料的安全性問(wèn)題 生產(chǎn)實(shí)踐中，轉(zhuǎn)基因作物的生物安全性問(wèn)題一直受到爭(zhēng)議，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因材料在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用較少。目前關(guān)于轉(zhuǎn)基因果品及其加工品是否會(huì)影響到人體健康等問(wèn)題的研究也很少報(bào)道。轉(zhuǎn)基因植物對(duì)人類和生態(tài)環(huán)境的潛在危險(xiǎn)性究竟有多大？就需要進(jìn)一步對(duì)轉(zhuǎn)基因果樹(shù)的生物安全性進(jìn)行分析和評(píng)估。