徐建偉++于沐++張果果++趙建國(guó)

摘要 轉(zhuǎn)基因技術(shù)在小麥品質(zhì)改良、產(chǎn)量提高、增強(qiáng)抗病蟲(chóng)、抗逆能力方面取得很多成就?？偨Y(jié)了目前小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)現(xiàn)狀和主要轉(zhuǎn)化方法，概述了小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究的重要進(jìn)展，分析了存在的問(wèn)題，并展望了育種的方向。

關(guān)鍵詞 小麥；轉(zhuǎn)基因技術(shù)；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào) S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）19-0033-01

小麥?zhǔn)亲钪匾募Z食作物之一。惡劣氣候、病蟲(chóng)害等都制約小麥的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，另外常規(guī)育種周期長(zhǎng)，種質(zhì)匱乏，手段單一，致使遺傳背景窄、選育不易，小麥育種水平發(fā)展緩慢。因此，導(dǎo)入豐富的外源基因，創(chuàng)制新種質(zhì)，加快選育步伐是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。1992 年自第一株轉(zhuǎn)基因小麥誕生以來(lái)，小麥遺傳改良取得巨大進(jìn)步，豐富的外源基因已成功轉(zhuǎn)入表達(dá)，應(yīng)用轉(zhuǎn)基因改良小麥遺傳育種對(duì)全世界糧食安全問(wèn)題意義重大。

轉(zhuǎn)入抗草甘膦除草劑基因小麥已在美國(guó)通過(guò)試驗(yàn)，抗蟲(chóng)和耐鎮(zhèn)草寧除草劑、抗瞇唑啉酮、抗草銨膦、抗小麥黃花葉病毒、高蛋白、抗蚜蟲(chóng)等轉(zhuǎn)基因小麥均已誕生[1]。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化由于實(shí)用經(jīng)濟(jì)且轉(zhuǎn)化率高漸漸替代了一統(tǒng)大局的基因槍法，傳統(tǒng)種質(zhì)資源交流的限制被打破，優(yōu)良基因被重組，增強(qiáng)了改良手段的可操作性使得種質(zhì)資源得到利用，極大提高了育種水平。

1 小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)是將不同來(lái)源的外源基因?qū)胧荏w，兩者基因組相整合，重組、穩(wěn)定復(fù)制，最終表達(dá)并顯示出導(dǎo)入基因的新性狀。根據(jù)目的基因是否通過(guò)組培再生，小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)分兩大類：一類是需要組培的、有花粉管通道法、基因槍法、農(nóng)桿菌法等；另一類是不需要組培的，如電激法、PEG法等。前者應(yīng)用最廣泛。

1.1 基因槍轉(zhuǎn)化法（particle gun）

Sanford提出基因槍法，操縱金（鎢）微粒及其表面附著的外源DNA一同高速射入植物細(xì)胞，基因組相整合，外源基因得到穩(wěn)定遺傳和表達(dá)。操作簡(jiǎn)單、受體類型廣泛、無(wú)宿主限制、重復(fù)性高，在小麥遺傳轉(zhuǎn)化研究中最常用。小黑麥、大麥、水稻、小麥等均通過(guò)此法獲得了轉(zhuǎn)基因植株。肖興國(guó)用基因槍法，以花藥愈傷組織和小麥幼胚分別為受體，均得到雄性不育基因的轉(zhuǎn)基因小麥。

基因槍法受體來(lái)源廣泛，未成熟胚、愈傷組織、胚性懸浮細(xì)胞均可[2]?；驑屴Z擊小麥營(yíng)養(yǎng)體頂端、胚頂端和花序分生組織，均成功表達(dá)外源基因[3]，且能夠?qū)崿F(xiàn)多基因轉(zhuǎn)化[4]。目前，90%以上來(lái)源轉(zhuǎn)基因小麥由此法得到。

基因槍法不存在全能細(xì)胞數(shù)量問(wèn)題，但存在設(shè)備昂貴、轉(zhuǎn)化成本高；轉(zhuǎn)化成功概率隨機(jī)，轉(zhuǎn)化后基因表達(dá)受多種問(wèn)題影響等缺點(diǎn)，有待解決。

1.2 農(nóng)桿菌介導(dǎo)法（Agrobacterium-mediated method）

介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌主要有2種：一是發(fā)根農(nóng)桿菌，含Ri質(zhì)粒，能誘導(dǎo)被侵染植株形成發(fā)狀根；二是根癌農(nóng)桿菌，含Ti質(zhì)粒，能誘導(dǎo)被侵染植株產(chǎn)生腫瘤。禾谷類作物不是農(nóng)桿菌的天然宿主，因此小麥轉(zhuǎn)化困難可能與此有關(guān)。Mooney等用根癌農(nóng)桿菌侵染小麥胚，雖然轉(zhuǎn)化率低，但打破了這種遺傳限制[5]。近年來(lái)，有學(xué)者提出優(yōu)化農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化單子葉植物的方法。黃益洪等[6]使用含Bar和Gus基因的—mi—ni.Ti質(zhì)粒對(duì)LB A4404、A G L、EH A1O5等6種農(nóng)桿菌介導(dǎo)小麥轉(zhuǎn)化，獲得了70多個(gè)PPT抗性植株，部分成功轉(zhuǎn)入外源基因。

農(nóng)桿菌法不需要再生原生質(zhì)體，對(duì)轉(zhuǎn)化受體要求不嚴(yán)，成本低、操作簡(jiǎn)便。與農(nóng)桿菌介導(dǎo)玉米、水稻相比，小麥轉(zhuǎn)化體系仍存在轉(zhuǎn)化效率低、可重復(fù)性操作等方面困難。

1.3 花粉管通道法（Pollen-tube pathway）

周光宇等設(shè)計(jì)了植物自花授粉和外源DNA導(dǎo)入的花粉管通道轉(zhuǎn)基因新技術(shù)，無(wú)須經(jīng)過(guò)組培再生，適用于任何開(kāi)花的單、雙子葉植物；可導(dǎo)入DNA片段、基因組、重組質(zhì)粒，育種時(shí)間短。

研究人員已通過(guò)此技術(shù)得到了高蛋白和抗病品系。閻新甫等[7]在感白粉病的小麥品種花76中導(dǎo)入抗白粉病的大麥DNA，不僅得到了穩(wěn)定的抗病后代，還確定了由一對(duì)顯性基因控制著抗白粉病基因的表達(dá)。Zibersteina等將質(zhì)粒DNA涂于授粉后的柱頭，轉(zhuǎn)化率高[8]。成卓敏[9]通過(guò)轉(zhuǎn)入大麥黃矮病毒GPV株系外殼蛋白基因，獲得了抗黃矮病毒GPV的小麥株系。

花粉管通道法具有難度小、簡(jiǎn)便易行、場(chǎng)所要求不嚴(yán)、縮短育種時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)；但仍存在一些缺點(diǎn)，如易受環(huán)境影響、對(duì)經(jīng)驗(yàn)要求高、可重復(fù)性差、后代情況復(fù)雜、轉(zhuǎn)化率一般小于1%等。

2 轉(zhuǎn)基因小麥存在的問(wèn)題

小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)仍然存在著很多問(wèn)題，轉(zhuǎn)化受體單一，組培技術(shù)有待進(jìn)一步提高，基因沉默和修飾問(wèn)題、低轉(zhuǎn)化率等制約著轉(zhuǎn)基因的發(fā)展，無(wú)法大面積生產(chǎn)，食用轉(zhuǎn)基因威脅論、國(guó)際貿(mào)易壁壘都在一定程度限制了轉(zhuǎn)基因小麥大面積推廣。

3 發(fā)展前景

發(fā)掘多種優(yōu)良性狀基因，特別是改善品質(zhì)、促進(jìn)氮有效利用及抗病抗旱等抗逆基因，給小麥轉(zhuǎn)基因發(fā)展提供了無(wú)限前景。隨著越來(lái)越多優(yōu)異基因的發(fā)掘利用，再生體系的不斷完善和高效表達(dá)，并將常規(guī)育種和基因工程相結(jié)合，定向培育優(yōu)質(zhì)、抗逆、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因新種質(zhì)，才能滿足小麥生產(chǎn)的需求。

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