试论基因工程在林业生产中的应用

王春艳

摘 要：近现代生物技术研究代表之一就是基因工程，基因工程在过去的近十年里发展迅速，林业上已经有二十多种树种应用进了转基因技术。林业生产中应用进基因工程的方面包括增强植物的光合作用，提高植物对病害的抵御能力，培育抗除草剂作物，生物固氮等。本文就以基因工程展开分析，并且对基因工程在林业生产中的应用加以论述，供参考。

关键词：基因工程;林业生产;应用

基因工程是一种新的生物技术科学生物技术，基因工程在1970年代诞生，基因工程是以分子生物学和分子遗传学基础理论的研究工程，它涵盖了广泛的内容，可分为两种：传统生物技术和现代生物技术。在过去的几千年里，酿造、制作酱料和育种技术已经被用于传统的生物技术。近20年来，随着许多与生物技术相关的理论和技术的发展，特别是实验手段的发展，现代生物技术得到了发展，并被纳入了高科技领域。基因工程是现代生物技术的代表，树木基因工程是通过适当的基因转移技术，引入有用的外源基因，获得转基因植物，最后进行树木遗传改良或相关的研究。

一、基因工程的发展历程

基因工程正在最近十年的发展历程里，已经获得了大量的转基因植物，包括改变植物质量和适应能力的转基因植物和抗病虫害的转基因植物以及抗除草剂的转基因植物等。大量的成功转基因材料已经进入了试验阶段，主要分布在美国、英国、比利时、荷兰等国家，其中中国也取得了一些重大成就。一九八六年至一九九七期间，世界上已经有四十五个国家在六十多种植物上进行了二点五万株转基因植物的田间试验，仅仅在一九九六年至一九九七年这一年里就有一万例关于转基因植物的报道，直到一九九七年年底，在世界范围内，已经有12种作物的48种转基因作物产品被允许进入商业化生产，转基因植物种植面积已经达到一千两百八十万公顷，其中美国就占了百分之六十的比例。预计，全球转基因植物产品市场已从一九九六年的不足五亿美元增加到两千年的七十亿至一百亿美元。在林业方面，自从一九八七年报道的第一种转基因杨树以来，已经有了杨树、落叶松、云杉、松、栗树、核桃、刺槐、桉树、苹果、李子和葡萄等二十多种树种运用进了转基因技术。在“七五”、“八五”和“九五”的研究中，中国科学家成功地对杨树、松树和桉树进行了遗传轉化，系统地掌握了各种遗传转化技术体系，为转基因工程的实际应用奠定了基础。

二、基因工程在林业生产中的应用

1.增强植物光合作用方面。传统的育种方法无法满足高光合效率的品种培育要求，然而，基因工程可以从根本上解决这些问题。光合作用是指通过光化学反应和暗反应将光能转化为化学能并固定住植物中的二氧化碳。二磷酸核酮糖羧化酶（RUBISO）是将二氧化碳固定的关键所在，它存在于叶绿体中，同时，二磷酸核酮糖羧化酶还能催化氧气反应，即光呼吸。这个过程涉及到氧气的净吸收和二氧化碳的释放，这是一个比较浪费的过程，因为它不仅会导致已经固定的二氧化碳流失，而且会导致在二氧化碳固定过程中发生转变，这绝不是一个微不足道的损失。因为当光呼吸被抑制，二氧化碳净固率就可以提高一半。植物基因工程技术的应用可以降低二磷酸核酮糖羧化酶的加氧酶功能，而不影响二磷酸核酮糖羧化酶的功能。这是一项艰巨的任务，而且需要很长时间才能得到结果。

2.抗虫病害方面。利用基因工程培育抗虫植物，这是一项已经取得一定成果的基因技术，就是讲苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）产生的毒索蛋白（Bt）以及从虹豆等作物中分离的胰蛋白酶抑制剂基因（CpTi）。昆虫消化道内的有毒蛋白质由蛋白酶激活引起的消化道损伤引起昆虫死亡，对其他生物无害;蛋白酶抑制基因其产物可干扰蛋白酶在昆虫体内的活性，阻碍食物消化表面杀灭害虫。杀虫范围广，只存在于植物体内的抗虫物质不易被环境因素破坏，也不污染环境。育种周期短，成本低，目标性强。病毒、病原体是植物的主要病害，由于植物本身或相对于野生物种缺乏抗原，限制了抗病育种的进展，重组DNA技术使不同生物的基因得以转移，从而解决了这一问题。第一杀毒基因（TMV）是使用病毒蛋白质壳（CP）获得抗病毒植物，第二是使用反义RNA病毒的反向基因在强启动子的后面大量的反义RNA可以关闭复制酶的结合位点，阻力，病毒扩散。第三是利用抗体基因产物，使病毒复制酶失效，达到抗病毒作用。

3.抗除草剂方面。杂草也是一种危害植物生长的因素，在这一问题上大多数人为了方便会直接是用除草剂，但是除草剂也会对植物产生一定的危害。培养抗除草剂转基因植物，可以使植物避免遭到除草剂的危害，提高植物的生长速度，估计最早商业化的工程之一的转基因植物将会是抗除草剂转基因植物。

4.生物固氮方面。植物的生长和高产量需要大量的氮元素，生物固氮肥料不仅具有大的辐照节约能源，而且不会对环境造成严重污染。目前，固态氦的基因工程主要是一种不能被枯草芽孢杆菌和氮肥基因（NIF）固定的植物。中科院遗传研究所将带有固氮基因的PRDI质粒从大肠杆菌中转移到无固氮能力的水稻根系，表现出较强的氮素能力，水稻发育优于对照植株。

三、结语

由于基因工程使用DNA分子重组技术，我们可以根据人们的设计创造许多新的基因组合，新生物与新颖的遗传性状，增强人们改变植物的倡议，现在改善工厂生产，提高质量，增强抵抗和生产特殊产品的不可逆转的作用，显示出巨大的潜力，21世纪将是一个植物生物技术大发展的时代，基因工程主导的分子生物学技术将为我国林业的生产开辟广阔的前景。

参考文献：

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