轉基因技術在改良大白菜性能方面的應用

楊戩　王凡成

【摘 要】大白菜營養豐富，是我國北方冬季的主要供應蔬菜，也是我國居民消耗量較大的蔬菜。但大白菜的生長易受外界環境影響，導致產量下降，進而造成價格波動。通過轉基因技術改良大白菜性能，對于穩定產量，確保物價正常有著卓越貢獻。

【關鍵詞】大白菜；轉基因技術；穩定產量

一、轉基因技術簡介

轉基因技術的理論基礎來源于進化論衍生來的分子生物學。基因片段的來源可以是提取特定生物體基因組中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的DNA片段。DNA片段被轉入特定生物中，與其本身的基因組進行重組，再從重組體中進行數代的人工選育，從而獲得具有穩定表現特定的遺傳性狀的個體。該技術可以使重組生物增加人們所期望的新性狀，培育出新品種。

二、白菜類蔬菜離體培養的影響因素

植物組織培養是一種進行遺傳改良的有效手段，利用農桿菌介導的遺傳轉化將目的基因轉入蔬菜當中，可以改良其品質、抗病性與抗逆性等性狀。而構建高效的再生培養體系是對蔬菜進行遺傳轉化的必要前提。大白菜是蕓薹屬蔬菜中離體再生比較困難的物種之一，影響其離體再生的因素主要有：植物的基因型、外植體類型、外植體的生理狀態、接種方式、分化培養基的配方、生根培養基的配方等。

（一）基因型

早在1982年，Dietert就提出基因型在蔬菜再生培養中起決定性作用。Murata進一步指出，C基因組可能負責調控芽的生成，蕓薹屬中的花椰菜和甘藍等由于具有C基因組而使較容易再生培養，而缺少C基因組的白菜類蔬菜（AA基因組）卻很難再生。

（二）外植體

1.外植體的苗齡也是一個影響不定芽形成的重要因素。

2.外植體接種方式

朱麗華等對大白菜下胚軸的3種接種方式進行了對比，研究發現，下胚軸形態學下端豎直正插比反插和平放的外植體更利于不定芽形成，而且發現，再生芽總是出現在下胚軸形態學下端。這可能是由于接種方式影響了外植體與生長環境的接觸形態，正插的葉柄切口位于形態學下端，可以充分接觸與吸收培養基中的激素等利于再生芽形成的養分。

（三）AgNO3

目前，AgNO3在組織培養中已得到了廣泛運用。Akasaka等許多研究者認為，乙烯會抑制不定芽的再生和形態建成，AgN03可以通過競爭性結合位于細胞間膜的乙烯受體，干擾乙烯信號傳遞途徑，降低乙烯的活性，從而促進白菜等A基因組蔬菜的器官發生和體細胞胚胎發生。杜虹等在再生培養基中添加2mg/L的AgNO3，不定芽的再生頻率會從無添加AgNO3的28.26%提高到71.7%。

（四）植物激素組成

在白菜類蔬菜再生培養的研究中，6-BA和NAA組合最為常用。張鵬等發現，6-BA和NAA結合使用的效果優于單獨使用，組合使用二者會提高3—4倍的不定芽再生率，也會加倍提升叢生芽數。此外，徐華松認為TDZ對不定芽的再生、體細胞的胚胎發生具有重要作用，樊明琴等認為TDZ比6-BA有更佳的不定芽誘導效果，但是過高濃度的TDZ會使再生芽畸形，呈叢生狀，不易分離，導致芽成苗困難。

三、白菜類蔬菜轉基因研究現狀

大白菜是我國最主要的蔬菜作物之一，其營養豐富，富含各種維生素、胡蘿卜素、植物纖維以及蛋白質等，還具有很高的藥用價值，如具有清熱解毒等功效。近年來人們對大白菜的需求量越來越大，尤其是品質優良的大白菜己供不應求，這就促使我們需要通過各種手段來獲得優良的大白菜。其中利用基因工程手段來獲得育種材料是蔬菜育種的新趨勢。目前成功轉入大白菜的外源基因主要有：雄性不育基因、抗蟲基因、抗病基因等。

（一）抗蟲基因

白菜類蔬菜的害蟲是鱗翅目的小菜蛾和菜青蟲。常用的化學藥劑噴施法很容易使害蟲獲得農藥耐受性，為抗蟲工作帶來不便，近年來對抗蟲基因的克隆與轉化使抗蟲育種有了很大進展。目前報道的抗蟲基因主要有兩種：源于植物中的蛋白酶抑制因子（PI）基因以及源于蘇云金芽孢桿菌的毒素（Bt）基因。其中，外源毒素基因Bt的編碼產物對鱗翅目有較強的毒殺能力，PI基因編碼產物的抗性范圍廣，對鞘翅目、鱗翅目與直翅目等昆蟲都有毒殺作用，但殺傷力相對較弱。目前對Bt基因的研究最廣泛。

（二）抗病基因

白菜生長過程中極易受到病毒的侵害，由于病毒的組成與胞內許多生物大分子的結構相似，因此很難運用化學方法進行防治。楊瑞環等將病毒外殼蛋白（CP）編碼基因轉入受體細胞中表達，通過該蛋白在植物細胞中的積累，可以抑制侵染病毒的復制，從而減輕感染癥狀或延緩病毒發生時間。現己證明蕪菁花葉病毒（TuMV）是白菜病毒病的主要病原，該病毒可造成大白菜無法結球，導致大白菜的產量和品質嚴重受損。

（三）抗除草劑基因

改變植物對除草劑的耐受方式主要有兩種：一是鈍化植物對除草劑的敏感性， 二是轉入外源基因發揮其對除草劑的解毒作用。目前最常用的是源自潮濕鏈霉菌的 bar基因，該基因的編碼蛋白會使除草劑PPT乙酰化，使其喪失毒力。劉凡等通過小孢子胚狀體成功獲得了抗除草劑轉基因大白菜。張軍杰等將bar 基因成功導入菜薹49菜心，獲得9株抗除草劑轉化苗。

（四）雄性不育基因

目前在大白菜雜交育種中，建立雄性不育系是培育白菜新種質快速有效的方法。余沛濤等于2000年通過農桿菌介導法成功將雄性不育基因TA29-Barnase導入到大白菜中，獲得了雄性不育大白菜新種質。范愛麗等將蘿卜線粒體基因組中的orf224和orf138兩個雄性不育基因轉化大白菜，獲得了轉基因植株。

四、小結

轉基因技術的應用使得大白菜性能有了很大改觀，對于穩定產量起到非常重要的作用。雖然目前轉基因技術的應用存在巨大爭議，但科技的進步一定會得到人們的認可。

參考文獻：

[1]劉凡.白菜抗蟲基因工程及bar基因的遺傳飄移研究[D].中國農業大學，2004.

[2]張革平.不結球白菜CpTI基因遺傳轉化的研究[D].南京農業大學，2000.

[3]張軍杰.白菜抗蟲轉基因研究[D].四川農業大學，2002.