王志坤，李文濱

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)//大豆生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//農(nóng)業(yè)部東北大豆生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150030）

轉(zhuǎn)基因科普系列
——轉(zhuǎn)基因作物育種*

王志坤，李文濱**

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)//大豆生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//農(nóng)業(yè)部東北大豆生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150030）

生物遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移有2種方式，一種是縱向轉(zhuǎn)移，即從親代向子代轉(zhuǎn)移；另一種是橫向轉(zhuǎn)移，即在不同生物物種之間轉(zhuǎn)移[1]。遺傳物質(zhì)的縱向轉(zhuǎn)移保證了物種的穩(wěn)定遺傳，也就是常說的“種瓜得瓜，種豆得豆”。而遺傳物質(zhì)的橫向轉(zhuǎn)移，創(chuàng)造了遺傳物質(zhì)的變異，成為生物進(jìn)化的動(dòng)力，為育種提供必要的條件。

那什么是育種呢？育種又叫遺傳改良，是通過創(chuàng)造遺傳變異、改良遺傳特性，以培育優(yōu)良動(dòng)植物新品種為目的的技術(shù)。創(chuàng)造遺傳變異的方式一般分兩種，一種是遺傳物質(zhì)的突變，即基因突變；另一種是遺傳物質(zhì)的重組，即遺傳物質(zhì)在不同物種或同一物種內(nèi)不同品種間的橫向轉(zhuǎn)移。作物育種的主要方式，在過去漫長的農(nóng)耕歷史里，主要是對自然突變優(yōu)良基因或重組體的選擇和利用。但在遺傳學(xué)創(chuàng)立后，作物育種則開始采用人工雜交等創(chuàng)造變異方法進(jìn)行優(yōu)良基因的重組和外源基因的導(dǎo)入，從而實(shí)現(xiàn)作物的遺傳改良。

隨著分子生物技術(shù)快速發(fā)展，轉(zhuǎn)基因技術(shù)開始應(yīng)用于作物遺傳改良進(jìn)程中，稱為轉(zhuǎn)基因育種。轉(zhuǎn)基因育種就是按照預(yù)先設(shè)計(jì)，對生物體特定基因進(jìn)行修飾改造，通過基因工程手段，導(dǎo)入待改良作物基因組內(nèi)并使之表達(dá)，從而培育出作物新品種的過程[2]。與傳統(tǒng)育種技術(shù)相比，轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)的重要區(qū)別：

（1）傳統(tǒng)育種技術(shù)不能突破遠(yuǎn)緣雜交不親和現(xiàn)象，一般僅在生物物種內(nèi)不同個(gè)體間實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移；而轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)的基因轉(zhuǎn)移則不受生物體親緣關(guān)系遠(yuǎn)近的限制，可以人為的實(shí)現(xiàn)不同物種間的基因轉(zhuǎn)移。

（2）傳統(tǒng)育種的雜交和選擇技術(shù)一般是在生物個(gè)體水平上展開的，操作的對象是整個(gè)基因組，伴隨著親本雜交轉(zhuǎn)移的是大量基因，不能對某個(gè)基因進(jìn)行準(zhǔn)確操作選擇，雜交后代經(jīng)常伴隨著不良性狀基因連鎖效應(yīng)。因此，對后代表現(xiàn)的預(yù)見性也較差[3]。比如一個(gè)品種優(yōu)質(zhì)但不抗病，另一個(gè)品種抗病但不優(yōu)質(zhì)，科學(xué)家就自然會(huì)想到要讓這個(gè)作物既抗病又優(yōu)質(zhì)，因此將兩個(gè)品種作為親本進(jìn)行雜交，希望能把兩個(gè)親本上的優(yōu)良性狀聚到一起。但往往事與愿違，因?yàn)殡s交后代既繼承了一些希望得到的性狀，同時(shí)也繼承了一些不需要或不好的性狀。這就需要科學(xué)家通過長期的育種篩選，把不希望的性狀篩掉，這使得雜交育種的成功率降低、年限拉長。

（3）轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)所操作轉(zhuǎn)移的一般是經(jīng)過明確定義的基因，基因功能較清楚，可以對轉(zhuǎn)基因后代材料的表型進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)期?？茖W(xué)家可以把抗病的基因準(zhǔn)確的找出來，導(dǎo)入到優(yōu)質(zhì)的品種中，也可以把優(yōu)質(zhì)的基因?qū)氲娇共〉钠贩N中，準(zhǔn)確、高效地實(shí)現(xiàn)基因的轉(zhuǎn)移和重組。從這個(gè)層面上來說轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)跟傳統(tǒng)育種技術(shù)沒有太大區(qū)別。吳孔明院士表示，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是人類最新的育種馴化技術(shù)，是一種更準(zhǔn)確、更高效、更有針對性的定向育種技術(shù)，轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)一樣，并不違背自然界生物進(jìn)化規(guī)律[4]。

1983年，人類首次獲得了外源基因轉(zhuǎn)化植物。1994年，美國批準(zhǔn)了第一例轉(zhuǎn)基因作物——延熟保鮮的轉(zhuǎn)基因番茄品種進(jìn)入市場[5]。轉(zhuǎn)基因植物問世已超過30年，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用也近20年。近幾十年來，轉(zhuǎn)基因作物種類、種植面積、加工食物種類和應(yīng)用人群迅速擴(kuò)大。據(jù)國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)服務(wù)組織（ISAAA）統(tǒng)計(jì)，2014年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積已達(dá)到1.815億hm2，與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之初的1996年相比，19年間面積增長了106倍，堪稱農(nóng)業(yè)科技發(fā)展史上的奇跡[6]。轉(zhuǎn)基因生物育種已成為新的農(nóng)業(yè)科技革命的強(qiáng)大動(dòng)力和科技創(chuàng)新的重要方向，其擴(kuò)大應(yīng)用已成為科學(xué)發(fā)展的必然[7]。

[1] 孫毅.請別妖魔化轉(zhuǎn)基因育種[J].2012(8)：32-33.

[2]楊光勝,員海燕.作物育種原理[M].北京：科學(xué)出版社,2009.

[3] 百度文庫.傳統(tǒng)育種與轉(zhuǎn)基因的比較[EB/OL][2014-4-21]. http：//wenku.baidu.com/link?url=far1HBBP85RqNZZCGU8NYy-ReeNyw-0hYdZE-OdeYu47Hu8qYzQ6cPCx8nxI_EuE9Sm55x-WW87hejVGWH_MOEhJ_lhJLs0S4OGNgnl-3YTQG.

[4]虎嗅.院士談轉(zhuǎn)基因：基因育種方式與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)育種方式?jīng)]有本質(zhì)區(qū)別[EB/OL].[2014-10-20].https：//www.huxiu.com/article/ 44851.html.

[5]徐九文,李天富,韓正姝,等.作物轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)的應(yīng)用及安全性探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,44(30)：97-100,117.

[6] James C.Global status of commercialized biotecn/GM crops：2014[M].The International service for the acquisition of agribio?tech applications(ISAAA)Brief No.49.ISAAA：Ithaca,NY.

[7]黃大昉.我國轉(zhuǎn)基因作物育種發(fā)展回顧與思考[J].生物工程學(xué)報(bào),2015,31(6)：892-900.

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1674-3547(2017)02-0050-02

2017-04-03

王志坤，副研究員，研究方向?yàn)榇蠖惯z傳育種與分子生物學(xué)，E-mail:zhikunwang1998@aliyun.com

營養(yǎng)功能型轉(zhuǎn)基因大豆新品種培育（2016ZX08004-003）；抗逆轉(zhuǎn)基因大豆新品種培育（2016ZX08004-002）

**通訊作者：李文濱，教授，研究方向?yàn)榇蠖惯z傳育種，E-mail:wenbinli@neau.edu.cn