劉晏東

小麥作為一種主要糧食作物，其產(chǎn)量影響著國民的生活品質(zhì)，其品質(zhì)也會影響小麥類食品的食品品質(zhì)。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)對小麥遺傳性的改良，可以實(shí)現(xiàn)對小麥產(chǎn)量、品質(zhì)的提升，同時(shí)轉(zhuǎn)基因小麥也能具有更強(qiáng)的抗病蟲害能力及抗逆性，這對促進(jìn)我國小麥種植業(yè)的發(fā)展有著中啊喲的意義。為此，在小麥研究工作中，我們應(yīng)該做好對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用研究工作，掌握相應(yīng)的應(yīng)用方法，了解小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用過程中的現(xiàn)存問題，這對日后的小麥品種改良工作有重要意義。

一、小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)的概述

小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)的技術(shù)原理是通過人工導(dǎo)入的方式，將外源基因或DNA植入小麥細(xì)胞之中，通過外源基因或DNA與小麥細(xì)胞的穩(wěn)定融合，實(shí)現(xiàn)對小麥遺傳基因的改良。利用小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)，能夠達(dá)到有目的性的基因轉(zhuǎn)化，根據(jù)小麥品種的改良目標(biāo)，給予有針對性的轉(zhuǎn)基因操作。目前，小麥的基因轉(zhuǎn)化主要的組織培養(yǎng)方法有兩種，第一種是通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)、基因槍介導(dǎo)或花粉管通道法實(shí)現(xiàn);第二種是通過PEG法、電激法來實(shí)現(xiàn)，而第一種組織培養(yǎng)方法為小麥遺傳改良中的最常見技術(shù)手段。

1、轉(zhuǎn)基因技術(shù)在小麥遺傳改良中的改良方向

轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用在小麥遺傳改良之中，可以在小麥基因中加入除草劑基因、品質(zhì)改良基因、抗病蟲基因、抗逆性基因以及雄性不育基因等，通過這些基因的加入，可以顯著提高小麥的品質(zhì)與產(chǎn)量，同時(shí)也能減少小麥病蟲害的發(fā)生，小麥對環(huán)境的適應(yīng)能力也能顯著提高。

2、小麥遺傳改良的轉(zhuǎn)化受體

在小麥遺傳改良之中，其轉(zhuǎn)化受體可分為幼胚、成熟胚、胚性愈傷組織、盾片組織、莖尖組織以及幼穗等組織。而高效的再生體系是實(shí)現(xiàn)小麥轉(zhuǎn)基因的基礎(chǔ)，為此，在進(jìn)行小麥遺傳改良時(shí)，應(yīng)該為其建立高效的小麥組織培養(yǎng)體系。在早期的小麥轉(zhuǎn)基因的研究工作中，其懸浮細(xì)胞組織的再生能力較弱，這也讓電激法的介導(dǎo)效果不佳，使小麥遺傳改良受到了阻礙。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，小麥幼胚組織的愈合能力以及植株再生能力較高，符合小麥遺傳改良的基礎(chǔ)條件，可以作為遺傳改良的理想轉(zhuǎn)化受體，因此，目前的小麥轉(zhuǎn)基因研究主要以小麥幼胚組織作為主要轉(zhuǎn)化受體。

二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)在小麥遺傳改良中的應(yīng)用

1、基因槍法

基因槍法是小麥轉(zhuǎn)基因的主要方法之一，該方法具有操作簡單的積極效果。但是基因槍法在應(yīng)用中還存在一些技術(shù)上的缺陷，其中就包括易形成嵌合體、多拷貝整合的操作中，容易出現(xiàn)共抑制的問題，同時(shí)還可能產(chǎn)生基因沉默的問題，在外源基因的后代中容易丟失該基因片段。與此同時(shí)，基因槍法的操作成本較高，這也造成了基因槍法難以真正普及應(yīng)用。

基因槍法具體操作原理如下：外源基因的介導(dǎo)以火藥爆炸、高壓氣流或高壓放電做為動(dòng)力，將外源基因的金粉、鎢粉等金屬微粒進(jìn)行加速，進(jìn)而讓其進(jìn)入受體細(xì)胞之中。該方法是在20世紀(jì)90年代被提出的，通過該方法獲得了第一株轉(zhuǎn)基因小麥，因此該方法一直被作為小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)的主流方法而沿用至今。

2、農(nóng)桿菌介導(dǎo)法

與基因槍法相比，農(nóng)桿菌介導(dǎo)法的操作更加簡單，操作成本更低，可以獲取更大的片段基因，可以實(shí)現(xiàn)外源基因的有效整合，其外源基因整合為單拷貝模式，獲取的遺傳基因更加穩(wěn)定，這也能有效避免基因片段丟失，鑒于這些技術(shù)優(yōu)勢，目前的小麥遺傳基因研究中，農(nóng)桿菌介導(dǎo)法已經(jīng)被廣泛得以應(yīng)用。但該介導(dǎo)方法也存在一定程度的技術(shù)缺陷，主要是在小麥遺傳改良過程中，可能受到外植體基因型、農(nóng)桿菌污染、侵染時(shí)間以及培養(yǎng)時(shí)間等因素的影響，造成轉(zhuǎn)化率過低的問題。

在利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法進(jìn)行的小麥轉(zhuǎn)基因研究中，研究人員使用根癌農(nóng)桿菌C58進(jìn)行遺傳改良，轉(zhuǎn)化受體采用小麥幼胚、成熟胚以及幼胚愈傷組織，均獲取了相應(yīng)的再生植株。

3、花粉管通道法

花粉管通道發(fā)也是一種小麥遺傳改良的常見方法，其利用植物自然生殖的特點(diǎn)，可以打破受體基因型及愈傷分化能力的限制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整株的遺傳轉(zhuǎn)化，該遺傳轉(zhuǎn)化方法的操作難度較低，具體操作可在試驗(yàn)田或溫室盆栽中進(jìn)行。因此，該方法已經(jīng)越來越得到小麥育種研究工作人員的認(rèn)可。該方法的不足之處在于，小麥轉(zhuǎn)基因的效果會受到培養(yǎng)環(huán)境的影響，獲取到的轉(zhuǎn)基因結(jié)果不易復(fù)制，因此，其得到的轉(zhuǎn)基因植株后代也存在多變性，這加大了轉(zhuǎn)化體的選取難度。

在利用花粉管通道法進(jìn)行小麥遺傳改良時(shí)，研究人員將谷子抗逆基因介導(dǎo)到小麥植株個(gè)體之中，通過授粉、柱頭處理的方法，對小麥的結(jié)實(shí)率進(jìn)行分析，研究結(jié)果表明，授粉方式可明顯影響小麥的結(jié)實(shí)率，而其他因素對結(jié)實(shí)率的影響較小，其擴(kuò)增的基因片段可能與目的基因片段存在偏差。

4、低能離子束介導(dǎo)法

低能離子束介導(dǎo)法主要通過離子束將外源基因?qū)虢?jīng)過DNA處理的小麥種子之中，讓注入外源基因的小麥種子發(fā)芽生長，進(jìn)而得到轉(zhuǎn)化后的小麥植株。該方法省去了組織培養(yǎng)的環(huán)節(jié)，其讓小麥種子成為轉(zhuǎn)化受體，因此，該方法不收季節(jié)與小麥生長期的限制，這也是該方法的獨(dú)有特點(diǎn)。但是，由于低能離子束注入需要在真空的環(huán)境中進(jìn)行，這也導(dǎo)致對小麥種子的含水量有一定的要求。于此同時(shí)，該方法在我國的小麥遺傳改良研究中應(yīng)用較晚，還沒有積累出豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，這也影響著該方法的應(yīng)用效果，所以還沒有到達(dá)普及應(yīng)用的階段。

為了提高轉(zhuǎn)基因技術(shù)在小麥遺傳改良中的應(yīng)用水平，在后續(xù)研究工作中，我們應(yīng)該加深對小麥遺傳轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)理論的總結(jié)，特別關(guān)注外源基因在植物染色體中的整合方式，同時(shí)分析各種基因之間的相互作用，這有利于減少轉(zhuǎn)基因后沉默現(xiàn)象的發(fā)生。盡管目前的轉(zhuǎn)基因技術(shù)均存在一定的不足，但遺傳改良后的轉(zhuǎn)基因小麥仍然具有抗病蟲害能力強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢，加強(qiáng)對小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究，可以促進(jìn)我國小麥種植業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而更好的滿足國內(nèi)市場對小麥的消費(fèi)需求。

（作者單位：164300黑龍江省黑河市愛輝區(qū)幸福鄉(xiāng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)技術(shù)服務(wù)中心）