轉基因技術在小麥遺傳改良中的應用分析

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，其品質也會影響小麥類食品的食品品質。利用轉基因技術實現(xiàn)對小麥遺傳性的改良，可以實現(xiàn)對小麥產(chǎn)量、品質的提升，同時轉基因小麥也能具有更強的抗病蟲害能力及抗逆性，這對促進我國小麥種植業(yè)的發(fā)展有著中啊喲的意義。為此，在小麥研究工作中，我們應該做好對轉基因技術的應用研究工作，掌握相應的應用方法，了解小麥轉基因技術應用過程中的現(xiàn)存問題，這對日后的小麥品種改良工作有重要意義。

一、小麥轉基因技術的概述

小麥轉基因技術的技術原理是通過人工導入的方式，將外源基因或DNA植入小麥細胞之中，通過外源基因或DNA與小麥細胞的穩(wěn)定融合，實現(xiàn)對小麥遺傳基因的改良。利用小麥轉基因技術，能夠達到有目的性的基因轉化，根據(jù)小麥品種的改良目標，給予有針對性的轉基因操作。目前，小麥的基因轉化主要的組織培養(yǎng)方法有兩種，第一種是通過農(nóng)桿菌介導、基因槍介導或花粉管通道法實現(xiàn);第二種是通過PEG法、電激法來實現(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手段。

1、轉基因技術在小麥遺傳改良中的改良方向

轉基因技術應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與產(chǎn)量，同時也能減少小麥病蟲害的發(fā)生，小麥對環(huán)境的適應能力也能顯著提高。

2、小麥遺傳改良的轉化受體

在小麥遺傳改良之中，其轉化受體可分為幼胚、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現(xiàn)小麥轉基因的基礎，為此，在進行小麥遺傳改良時，應該為其建立高效的小麥組織培養(yǎng)體系。在早期的小麥轉基因的研究工作中，其懸浮細胞組織的再生能力較弱，這也讓電激法的介導效果不佳，使小麥遺傳改良受到了阻礙。相關研究發(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條件，可以作為遺傳改良的理想轉化受體，因此，目前的小麥轉基因研究主要以小麥幼胚組織作為主要轉化受體。

二、轉基因技術在小麥遺傳改良中的應用

1、基因槍法

基因槍法是小麥轉基因的主要方法之一，該方法具有操作簡單的積極效果。但是基因槍法在應用中還存在一些技術上的缺陷，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，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用。

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

2、農(nóng)桿菌介導法

與基因槍法相比，農(nóng)桿菌介導法的操作更加簡單，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，鑒于這些技術優(yōu)勢，目前的小麥遺傳基因研究中，農(nóng)桿菌介導法已經(jīng)被廣泛得以應用。但該介導方法也存在一定程度的技術缺陷，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、侵染時間以及培養(yǎng)時間等因素的影響，造成轉化率過低的問題。

在利用農(nóng)桿菌介導法進行的小麥轉基因研究中，研究人員使用根癌農(nóng)桿菌C58進行遺傳改良，轉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，可以打破受體基因型及愈傷分化能力的限制，進而實現(xiàn)整株的遺傳轉化，該遺傳轉化方法的操作難度較低，具體操作可在試驗田或溫室盆栽中進行。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可。該方法的不足之處在于，小麥轉基因的效果會受到培養(yǎng)環(huán)境的影響，獲取到的轉基因結果不易復制，因此，其得到的轉基因植株后代也存在多變性，這加大了轉化體的選取難度。

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

4、低能離子束介導法

低能離子束介導法主要通過離子束將外源基因導入經(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，進而得到轉化后的小麥植株。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，這也是該方法的獨有特點。但是，由于低能離子束注入需要在真空的環(huán)境中進行，這也導致對小麥種子的含水量有一定的要求。于此同時，該方法在我國的小麥遺傳改良研究中應用較晚，還沒有積累出豐富的應用經(jīng)驗，這也影響著該方法的應用效果，所以還沒有到達普及應用的階段。

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

（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)濟技術服務中心）