基因工程在果樹上的應用

汪文忠

浙江省農業技術推廣中心·310004

果樹為多年生木本植物，周期長、遺傳基因型高度雜合，導致雜交后代會產生復雜多樣的分離。因此，將多種優良性狀集中在一個果樹品種上非常困難。利用基因工程在分子水平上對基因進行操作，可以克服物種之間的雜交障礙，定向改良果樹的遺傳性狀。基因工程育種為果樹育種提供了一條新途徑，本文總結了基因工程在果樹育種上的應用，分析了目前存在的問題并提出建議。

1 果樹抗病育種

病害會嚴重影響果樹的產量和品質，因此抗病育種是果樹育種的最主要目標之一。目前抗病基因工程主要集中在抗細菌、抗真菌、抗病毒方面的研究，現己獲得抗病轉基因果樹有番木瓜、柑桔、葡萄、香蕉、杏和櫻桃等。在美國，抗病毒轉基因番木瓜已被批準進行商業化生產。轉抗菌肽基因和幾丁質基因是果樹抗細菌和真菌育種的重要途徑。抗病毒病育種，通常是通過導入病毒外殼蛋白基因來提高抗性。

劉慶忠等通過將抗菌肽MB39和幾丁質酶基因導入嘎拉蘋果，提高蘋果對火疫病的抗性，且獲得了7個轉基因株系。趙志英等轉化病毒核酸復制酶基因（Rib），并獲得了抗番木瓜環斑病毒（PRV）轉基因植株。

2 果樹抗蟲育種

果樹蟲害嚴重影響樹體生長和果品質量，使用化學藥劑殺蟲，易對環境造成污染，并危及人畜。抗蟲基因工程的發展為防治果樹害蟲提供了一條新途徑。目前應用于果樹抗蟲基因工程的基因主要有兩類，即來自蘇云金桿菌能產生具有殺蟲毒素的Bt蛋白基因和來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、嘎拉等不同蘋果主栽品種為材料，利用農桿菌介導法將豇豆胰蛋白酶抑制劑基因CpT1轉入蘋果植株，獲得了轉基因植物，現已移栽成活。湯紹虎等將Bt蛋白基因Cry1Ac轉入雪青梨中，并通過Southern雜交鑒定，獲得了轉基因植株。

3 果樹抗逆育種

果樹生命周期長，在生長發育過程中常受到多種環境，如干旱、冷凍、高溫、土壤貧瘠、鹽堿等影響，利用基因工程技術，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、冷馴誘導蛋白基因，以及魚類抗凍蛋白基因等已經分離出來，也為果樹抗逆育種提供了資源。Chritopher將CBFl基因轉入草莓，在田間試驗中表現出較強的抗冷能力。李穎和馬鋒旺將抗壞血酸過氧化物酶基因APX轉入嘎拉蘋果，通過PCR檢測和Gus染色鑒定，確定獲得了轉基因植株。王三紅等利用FMDV 2A序列將 DREB、IRT1和 rolC融合三價基因（Rirol），并通過農桿菌介導法將三價融合基因Rirol轉入八棱海棠，對轉基因八棱海棠相關性狀分析表明，轉基因八棱海棠比對照具有較強的耐鹽性。

4 改善果實品質

果實的耐貯性、無籽性及含糖量等是果實品質的重要因素，也是果樹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。在果樹上也克隆出了桃的PG基因和ACC氧化酶基因，以及蘋果的ACC氧化酶、ACC合成酶等基因。近年來還克隆出乙烯受體基因ETR1，為果樹耐貯性研究提供了新途徑。Silvia等將果膠裂解酶基因反義導入草莓，延緩了草莓果實后熟過程。在改善果實鮮食品質方面，Toldi等將酸性轉化酶基因導入草莓植株，改變了草莓植株中的二磷酸果糖的含量。通過基因工程利用種皮或子房特異性啟動子控制下的生長素基因或細胞毒素基因的表達及“終止子”技術的運用，可獲得無籽果實。果樹上已獲得無籽或少籽的轉基因植株有葡萄、草莓、柑橘等。

5 改善果樹其他性狀

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

6 基因工程在果樹應用中存在的問題與對策

果樹生物技術在基因工程方面在近10年取得了很大的成績，但也存在一些問題，特別是很多技術還處于起步階段，許多問題需要進一步的探討研究。

6.1 基因工程技術轉化效率低 基因工程中獲得的轉基因植株，在生產上的應用還不是很多，基因工程技術轉化效率低。還需要進一步摸索和建立高效的轉基因技術體系。

6.2 理論研究不夠深入 基因工程中分離、克隆的果樹重要經濟性狀相關的基因，其基因功能以及基因表達調控機理的研究較少，導致遺傳性狀改良進程緩慢。因而需要繼續深入植物生理生化機制、代謝機制、遺傳轉化及表觀遺傳現象的作用機理等領域的研究。

6.3 轉基因材料的安全性問題 生產實踐中，轉基因作物的生物安全性問題一直受到爭議，導致轉基因材料在生產實踐中的應用較少。目前關于轉基因果品及其加工品是否會影響到人體健康等問題的研究也很少報道。轉基因植物對人類和生態環境的潛在危險性究竟有多大？就需要進一步對轉基因果樹的生物安全性進行分析和評估。