小麦转基因技术研究进展

徐建伟++于沐++张果果++赵建国

摘要 转基因技术在小麦品质改良、产量提高、增强抗病虫、抗逆能力方面取得很多成就。总结了目前小麦转基因技术现状和主要转化方法，概述了小麦转基因技术研究的重要进展，分析了存在的问题，并展望了育种的方向。

关键词 小麦；转基因技术；研究进展

中图分类号 S512.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）19-0033-01

小麦是最重要的粮食作物之一。恶劣气候、病虫害等都制约小麦的稳产高产，另外常规育种周期长，种质匮乏，手段单一，致使遗传背景窄、选育不易，小麦育种水平发展缓慢。因此，导入丰富的外源基因，创制新种质，加快选育步伐是解决问题的关键。1992 年自第一株转基因小麦诞生以来，小麦遗传改良取得巨大进步，丰富的外源基因已成功转入表达，应用转基因改良小麦遗传育种对全世界粮食安全问题意义重大。

转入抗草甘膦除草剂基因小麦已在美国通过试验，抗虫和耐镇草宁除草剂、抗眯唑啉酮、抗草铵膦、抗小麦黄花叶病毒、高蛋白、抗蚜虫等转基因小麦均已诞生[1]。农杆菌转化由于实用经济且转化率高渐渐替代了一统大局的基因枪法，传统种质资源交流的限制被打破，优良基因被重组，增强了改良手段的可操作性使得种质资源得到利用，极大提高了育种水平。

1 小麦转基因技术

转基因技术是将不同来源的外源基因导入受体，两者基因组相整合，重组、稳定复制，最终表达并显示出导入基因的新性状。根据目的基因是否通过组培再生，小麦转基因技术分两大类：一类是需要组培的、有花粉管通道法、基因枪法、农杆菌法等；另一类是不需要组培的，如电激法、PEG法等。前者应用最广泛。

1.1 基因枪转化法（particle gun）

Sanford提出基因枪法，操纵金（钨）微粒及其表面附着的外源DNA一同高速射入植物细胞，基因组相整合，外源基因得到稳定遗传和表达。操作简单、受体类型广泛、无宿主限制、重复性高，在小麦遗传转化研究中最常用。小黑麦、大麦、水稻、小麦等均通过此法获得了转基因植株。肖兴国用基因枪法，以花药愈伤组织和小麦幼胚分别为受体，均得到雄性不育基因的转基因小麦。

基因枪法受体来源广泛，未成熟胚、愈伤组织、胚性悬浮细胞均可[2]。基因枪轰击小麦营养体顶端、胚顶端和花序分生组织，均成功表达外源基因[3]，且能够实现多基因转化[4]。目前，90%以上来源转基因小麦由此法得到。

基因枪法不存在全能细胞数量问题，但存在设备昂贵、转化成本高；转化成功概率随机，转化后基因表达受多种问题影响等缺点，有待解决。

1.2 农杆菌介导法（Agrobacterium-mediated method）

介导基因转化的农杆菌主要有2种：一是发根农杆菌，含Ri质粒，能诱导被侵染植株形成发状根；二是根癌农杆菌，含Ti质粒，能诱导被侵染植株产生肿瘤。禾谷类作物不是农杆菌的天然宿主，因此小麦转化困难可能与此有关。Mooney等用根癌农杆菌侵染小麦胚，虽然转化率低，但打破了这种遗传限制[5]。近年来，有学者提出优化农杆菌转化单子叶植物的方法。黄益洪等[6]使用含Bar和Gus基因的—mi—ni.Ti质粒对LB A4404、A G L、EH A1O5等6种农杆菌介导小麦转化，获得了70多个PPT抗性植株，部分成功转入外源基因。

农杆菌法不需要再生原生质体，对转化受体要求不严，成本低、操作简便。与农杆菌介导玉米、水稻相比，小麦转化体系仍存在转化效率低、可重复性操作等方面困难。

1.3 花粉管通道法（Pollen-tube pathway）

周光宇等设计了植物自花授粉和外源DNA导入的花粉管通道转基因新技术，无须经过组培再生，适用于任何开花的单、双子叶植物；可导入DNA片段、基因组、重组质粒，育种时间短。

研究人员已通过此技术得到了高蛋白和抗病品系。阎新甫等[7]在感白粉病的小麦品种花76中导入抗白粉病的大麦DNA，不仅得到了稳定的抗病后代，还确定了由一对显性基因控制着抗白粉病基因的表达。Zibersteina等将质粒DNA涂于授粉后的柱头，转化率高[8]。成卓敏[9]通过转入大麦黄矮病毒GPV株系外壳蛋白基因，获得了抗黄矮病毒GPV的小麦株系。

花粉管通道法具有难度小、简便易行、场所要求不严、缩短育种时间等优点；但仍存在一些缺点，如易受环境影响、对经验要求高、可重复性差、后代情况复杂、转化率一般小于1%等。

2 转基因小麦存在的问题

小麦转基因技术仍然存在着很多问题，转化受体单一，组培技术有待进一步提高，基因沉默和修饰问题、低转化率等制约着转基因的发展，无法大面积生产，食用转基因威胁论、国际贸易壁垒都在一定程度限制了转基因小麦大面积推广。

3 发展前景

发掘多种优良性状基因，特别是改善品质、促进氮有效利用及抗病抗旱等抗逆基因，给小麦转基因发展提供了无限前景。随着越来越多优异基因的发掘利用，再生体系的不断完善和高效表达，并将常规育种和基因工程相结合，定向培育优质、抗逆、稳产高产的转基因新种质，才能满足小麦生产的需求。

4 参考文献

[1] 栾风侠，陶波.小麦贸易与转入外源基因研究进展[J].黑龙江农业科学，2005（1）：46-48.

[2] 叶兴国，徐惠君，杜丽璞，等.小麦遗传转化几个因素的研究[J].中国农业科学，2001，34（1）：128-132.

[3] 杜立群，李银心，麻密，等.小麦生长点转化法初报[J].植物学报，1996，38（11）：921-924.

[4] 张新梅，徐惠君，杜丽璞，等.共转化法剔除转基因小麦中Bar基因[J].作物學报，2004，30（1）：26-30.

[5] 徐子勤.重要禾谷类转基因研究进展[J].生物工程进展，2001，21（2）：59-74.

[6] 黄益洪，周森平，叶兴国，等.农杆菌介导法获得小麦转基因植株的研究[J].作物学报，2002，28（4）：510-515.

[7] 阎新甫，刘文轩，王胜军，等.大麦DNA导入小麦产生抗白粉病变异的遗传研究[J].遗传，1994，16（1）：26-30.

[8] 董志峰，管华诗，马荣才，等.转基因植物中外源非目的基因片段的生物安全研究进展[J].植物学报（英文版），2001，43（7）：661-672.

[9] 成卓敏.应用基因工程创造抗黄矮病毒转基因小麦新种质[J].植物保护，1996（3）：18-20.endprint