小麥轉基因技術研究及其應用

陳志忠

（濮陽市華龍區孟軻鄉人民政府，河南 濮陽 457001）

小麥是我國種植范圍最廣、產量最高的一種糧食作物。我國研究小麥轉基因技術已有很長一段時間，通過對小麥轉基因技術的研究和應用，不僅提升了小麥的產量，而且能夠充分發揮小麥優良品種的作用。

1 小麥轉基因技術研究現狀

所謂轉基因技術，就是人為把目的基因通過分子生物學的方法轉入靶細胞中對農作物進行改良。小麥是當前最重要的糧食作物之一，是人類蛋白質的主要攝取源，其中還包含維生素B、維生素E及纖維素等物質。當前我國主要使用農桿菌介導和花粉管通道2種轉基因技術對小麥進行優化改良。

花粉管通道的轉化理論最早出現在1975年，當時是以煙草作為材料，把供體品種的花粉經過射線殺死之后和受體品種的花粉進行混合，以此實現供體花色性狀的變異。1995年，這種方法被應用于小麥，獲得了小麥轉基因植株。在實際應用過程中，受體細胞同時具備再生感受態與轉換感受態，這個特點是轉換成功的關鍵所在。在受精過程中，分化出的程度較高的卵細胞和精子開始接觸時會發生激烈的脫分化反應。當受精形成合子之后，其就會將分化特征進行消除，進而形成核大且質濃的細胞。而花粉管通道就是運用這個特征，把外在的DNA引到運行的花粉管中，使其有參與受精過程的機會，進而達到轉化目的。就小麥的受精過程中細胞形態學的分析而言，花粉管在花柱中向胚囊移動時，花柱會被橫向切斷，此時滴在斷口上的外部DNA就會被其中的細胞所吸收，其中就有花粉管［1］。

農桿菌介導法有著操作簡單和成本低的特點，實用性較強，因此被廣泛應用于小麥遺傳轉化。農桿菌轉化法有著基因拷貝數低、轉基因沉默相對少和轉化效率高等優點。隨著農桿菌介導轉化體系的逐漸成熟，使小麥有了較為高效的轉化體系。在使用農桿菌轉化法時，需要注意的是小麥高頻再生系統是提升轉化率的關鍵基礎，在這個過程中受到基因型的影響，不同小麥基因型對農桿菌的侵染程度是不同的，因此要選用對農桿菌較為敏感的小麥基因型，這對小麥新品種的選育和功能基因組研究有著極大的意義［2］。

目前，還出現了新型轉基因小麥。新的轉基因技術是用金顆粒轟擊小麥種子，這種金顆粒已經注入了用于SBPase的遺傳編碼材料，而SBPase作為一種酶已被證實在光合作用中扮演著重要角色。研究人員計劃使用2種類型的轉基因技術，一種是在原小麥基因序列基礎上添加2個基因，另一種則添加6個基因。在溫室研究中，該技術可明顯提升小麥產量20%～40%。

2 小麥轉基因技術的具體應用

目前，轉基因技術可以應用在抗病、抗蟲及品種改良等多個方面，能夠為小麥生產帶來技術上的支持，同時也為我國的轉基因工程研究工作奠定了堅實的基礎。

2.1 抗病轉基因

小麥生長過程中會經常遭到白粉病和黃花葉等多種病害的危害，這些病種會降低小麥的產量和質量。當前使用轉基因技術培育的抗病轉基因作物已經被廣泛應用于生產中，使用抗病和防御反應的基因能夠獲取一些有潛在價值的轉基因小麥。應用于小麥中的抗病基因有很多，其中有抗病和病程相關的蛋白基因，如幾丁質酶或者葡聚糖酶基因等。在實際轉化過程中，將大麥中的幾丁質酶基因和曲霉菌抗菌蛋白基因一起轉入小麥中，能夠有效降低白粉病的發病率和葉銹菌孢子的形成概率。還有使用基因槍共轉化的方式對小麥黃花葉病毒進行復制，以此獲得抗黃花葉病且遺傳相對穩定的小麥轉基因品種。總之，當前小麥抗病轉基因的研究較多，經過對多種抗病基因的聚合，能夠培育出抗病性較強的小麥品種。例如，小麥缺少赤色霉病、紋枯病等相關病害的抗體，通過對抗病基因的研究和挖掘，能夠使用轉基因技術產出抗病的小麥品種，以此提升小麥的產量和質量［3］。

2.2 抗蟲轉基因

蟲害一直是影響小麥生產的關鍵因素，危害小麥作物的病蟲有100多種，其中麥蚜蟲、吸漿蟲、地下害蟲及麥葉蜂等病蟲危害嚴重。例如，在二氧化碳濃度增加及耕種模式變化的情況下，麥蚜蟲繁殖能力和對環境的適應性得到了提升，對小麥的危害面積和程度正在逐漸擴大。因此，加強抗蟲小麥研究極為重要。對此，一是可以利用蛋白酶抑制劑基因，如絲氨酸蛋白酶或胰蛋白酶等。在實際運用過程中，科學家把大麥胰蛋白酶抑制基因轉入小麥中，對小麥病蟲害有很強的抑制效果；二是外源凝集素基因，凝集素是一種特殊異糖結合的活性蛋白，對小麥蚜蟲有很強的抗殺效果。

目前，小麥抗蟲轉基因方面的研究相對少。因此，研究和利用更新和更安全的抗蚜蟲基因，是小麥轉基因技術研究的重點。例如，β-法尼烯能夠讓蚜蟲產生騷動，并且使其從小麥植株上脫離，并且將蚜蟲的天敵吸引過來；而EβF是蚜蟲體內的信息物質，能夠讓蚜蟲的數量密度保持在一定范圍中，進而有效控制蚜蟲對小麥的危害。基于此，一些作物專家在試驗中將EβF合成酶基因轉入作物中，進而獲得能夠釋放EβF的植株，這種植株能夠驅趕蚜蟲，并且將蚜蟲蜂吸引過來，有效預防蚜蟲為害。

2.3 優化和提升小麥的品質與產量

隨著經濟的快速發展，人們生活水平的提升，小麥的品質改良和優化得到了重視。首先，通過對小麥轉基因技術的應用，能夠對籽粒的硬度進行改善。籽粒的硬度是評判小麥品質的重要標準，而且對磨粉的質量和食品加工質量有很大的影響。同時，小麥轉基因技術還能夠對小麥的營養成分進行優化。例如，通過抑制小麥支鏈淀粉酶的活性，以此提升直鏈淀粉含量。此外，轉基因技術還能提升小麥的產量。通過將植物光合作用中的關鍵酶基因轉入小麥中，促使小麥的光合作用增強。例如，將玉米中的磷酸烯醇式丙酮酸化酶基因轉入小麥中，發現部分轉基因植株葉片中的磷酸烯醇式丙酮酸化酶基因活性提升了3～5倍，并且有效提升了光合效率。最后，通過對轉基因技術的使用，能夠有效提升小麥胚乳中淀粉的含量。例如，ADP-葡萄糖焦磷酸化酶大亞基因可以決定小麥籽粒中淀粉合成效率。

3 結語

隨著生物技術的不斷發展，通過合理利用小麥轉基因技術，能夠將一些有效的基因轉入小麥中，從而增強小麥的抗病抗蟲性能，以此提高小麥的產量和質量。

［1］吳花.關于轉基因小麥的應用前景［J］.吉林農業（學術版），2013（3）：269.

［2］徐建偉，于沐，張果果，等.小麥轉基因技術研究進展［J］.現代農業科技，2017（19）：33，35.

［3］蘇玲，楊蕾.小麥轉基因技術及其應用研究［J］.中國科技縱橫，2016（23）：5-6.