王春艷

摘 要：近現(xiàn)代生物技術(shù)研究代表之一就是基因工程，基因工程在過去的近十年里發(fā)展迅速，林業(yè)上已經(jīng)有二十多種樹種應(yīng)用進(jìn)了轉(zhuǎn)基因技術(shù)。林業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用進(jìn)基因工程的方面包括增強植物的光合作用，提高植物對病害的抵御能力，培育抗除草劑作物，生物固氮等。本文就以基因工程展開分析，并且對基因工程在林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用加以論述，供參考。

關(guān)鍵詞：基因工程;林業(yè)生產(chǎn);應(yīng)用

基因工程是一種新的生物技術(shù)科學(xué)生物技術(shù)，基因工程在1970年代誕生，基因工程是以分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)理論的研究工程，它涵蓋了廣泛的內(nèi)容，可分為兩種：傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)。在過去的幾千年里，釀造、制作醬料和育種技術(shù)已經(jīng)被用于傳統(tǒng)的生物技術(shù)。近20年來，隨著許多與生物技術(shù)相關(guān)的理論和技術(shù)的發(fā)展，特別是實驗手段的發(fā)展，現(xiàn)代生物技術(shù)得到了發(fā)展，并被納入了高科技領(lǐng)域?；蚬こ淌乾F(xiàn)代生物技術(shù)的代表，樹木基因工程是通過適當(dāng)?shù)幕蜣D(zhuǎn)移技術(shù)，引入有用的外源基因，獲得轉(zhuǎn)基因植物，最后進(jìn)行樹木遺傳改良或相關(guān)的研究。

一、基因工程的發(fā)展歷程

基因工程正在最近十年的發(fā)展歷程里，已經(jīng)獲得了大量的轉(zhuǎn)基因植物，包括改變植物質(zhì)量和適應(yīng)能力的轉(zhuǎn)基因植物和抗病蟲害的轉(zhuǎn)基因植物以及抗除草劑的轉(zhuǎn)基因植物等。大量的成功轉(zhuǎn)基因材料已經(jīng)進(jìn)入了試驗階段，主要分布在美國、英國、比利時、荷蘭等國家，其中中國也取得了一些重大成就。一九八六年至一九九七期間，世界上已經(jīng)有四十五個國家在六十多種植物上進(jìn)行了二點五萬株轉(zhuǎn)基因植物的田間試驗，僅僅在一九九六年至一九九七年這一年里就有一萬例關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的報道，直到一九九七年年底，在世界范圍內(nèi)，已經(jīng)有12種作物的48種轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品被允許進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)，轉(zhuǎn)基因植物種植面積已經(jīng)達(dá)到一千兩百八十萬公頃，其中美國就占了百分之六十的比例。預(yù)計，全球轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品市場已從一九九六年的不足五億美元增加到兩千年的七十億至一百億美元。在林業(yè)方面，自從一九八七年報道的第一種轉(zhuǎn)基因楊樹以來，已經(jīng)有了楊樹、落葉松、云杉、松、栗樹、核桃、刺槐、桉樹、蘋果、李子和葡萄等二十多種樹種運用進(jìn)了轉(zhuǎn)基因技術(shù)。在“七五”、“八五”和“九五”的研究中，中國科學(xué)家成功地對楊樹、松樹和桉樹進(jìn)行了遺傳轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)地掌握了各種遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)體系，為轉(zhuǎn)基因工程的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

二、基因工程在林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.增強植物光合作用方面。傳統(tǒng)的育種方法無法滿足高光合效率的品種培育要求，然而，基因工程可以從根本上解決這些問題。光合作用是指通過光化學(xué)反應(yīng)和暗反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并固定住植物中的二氧化碳。二磷酸核酮糖羧化酶（RUBISO）是將二氧化碳固定的關(guān)鍵所在，它存在于葉綠體中，同時，二磷酸核酮糖羧化酶還能催化氧氣反應(yīng)，即光呼吸。這個過程涉及到氧氣的凈吸收和二氧化碳的釋放，這是一個比較浪費的過程，因為它不僅會導(dǎo)致已經(jīng)固定的二氧化碳流失，而且會導(dǎo)致在二氧化碳固定過程中發(fā)生轉(zhuǎn)變，這絕不是一個微不足道的損失。因為當(dāng)光呼吸被抑制，二氧化碳凈固率就可以提高一半。植物基因工程技術(shù)的應(yīng)用可以降低二磷酸核酮糖羧化酶的加氧酶功能，而不影響二磷酸核酮糖羧化酶的功能。這是一項艱巨的任務(wù)，而且需要很長時間才能得到結(jié)果。

2.抗蟲病害方面。利用基因工程培育抗蟲植物，這是一項已經(jīng)取得一定成果的基因技術(shù)，就是講蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis）產(chǎn)生的毒索蛋白（Bt）以及從虹豆等作物中分離的胰蛋白酶抑制劑基因（CpTi）。昆蟲消化道內(nèi)的有毒蛋白質(zhì)由蛋白酶激活引起的消化道損傷引起昆蟲死亡，對其他生物無害;蛋白酶抑制基因其產(chǎn)物可干擾蛋白酶在昆蟲體內(nèi)的活性，阻礙食物消化表面殺滅害蟲。殺蟲范圍廣，只存在于植物體內(nèi)的抗蟲物質(zhì)不易被環(huán)境因素破壞，也不污染環(huán)境。育種周期短，成本低，目標(biāo)性強。病毒、病原體是植物的主要病害，由于植物本身或相對于野生物種缺乏抗原，限制了抗病育種的進(jìn)展，重組DNA技術(shù)使不同生物的基因得以轉(zhuǎn)移，從而解決了這一問題。第一殺毒基因（TMV）是使用病毒蛋白質(zhì)殼（CP）獲得抗病毒植物，第二是使用反義RNA病毒的反向基因在強啟動子的后面大量的反義RNA可以關(guān)閉復(fù)制酶的結(jié)合位點，阻力，病毒擴散。第三是利用抗體基因產(chǎn)物，使病毒復(fù)制酶失效，達(dá)到抗病毒作用。

3.抗除草劑方面。雜草也是一種危害植物生長的因素，在這一問題上大多數(shù)人為了方便會直接是用除草劑，但是除草劑也會對植物產(chǎn)生一定的危害。培養(yǎng)抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物，可以使植物避免遭到除草劑的危害，提高植物的生長速度，估計最早商業(yè)化的工程之一的轉(zhuǎn)基因植物將會是抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物。

4.生物固氮方面。植物的生長和高產(chǎn)量需要大量的氮元素，生物固氮肥料不僅具有大的輻照節(jié)約能源，而且不會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。目前，固態(tài)氦的基因工程主要是一種不能被枯草芽孢桿菌和氮肥基因（NIF）固定的植物。中科院遺傳研究所將帶有固氮基因的PRDI質(zhì)粒從大腸桿菌中轉(zhuǎn)移到無固氮能力的水稻根系，表現(xiàn)出較強的氮素能力，水稻發(fā)育優(yōu)于對照植株。

三、結(jié)語

由于基因工程使用DNA分子重組技術(shù)，我們可以根據(jù)人們的設(shè)計創(chuàng)造許多新的基因組合，新生物與新穎的遺傳性狀，增強人們改變植物的倡議，現(xiàn)在改善工廠生產(chǎn)，提高質(zhì)量，增強抵抗和生產(chǎn)特殊產(chǎn)品的不可逆轉(zhuǎn)的作用，顯示出巨大的潛力，21世紀(jì)將是一個植物生物技術(shù)大發(fā)展的時代，基因工程主導(dǎo)的分子生物學(xué)技術(shù)將為我國林業(yè)的生產(chǎn)開辟廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉曉發(fā).生物技術(shù)在林業(yè)上的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，16（05）：33-34.

[2]龔玉梅. 林業(yè)領(lǐng)域中的生物安全性及其相關(guān)政策研究[D].中國林業(yè)科學(xué)研究院，2007.

[3]謝耀堅.基因工程在林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].廣東林業(yè)科技，2000（04）：45-49.

[4]謝耀堅.基因工程與林業(yè)生產(chǎn)[J].湖南林業(yè)，1998（01）：17.