植物基因工程在果树中的应用

刘名锋

（延边大学，吉林 延边 133002）

引言

我国基因工程到如今已经有了二十多年的发展，经过专家、学者的不懈努力，基因工程已经在我国生物学领域取得一席之地。自从1983年我国第一例转基因植物试验成功以后，基因工程就逐渐被社会大众以及全世界关注，为基因工程提供了极好的动力。不过在果树种植上运用基因工程就相比较晚一些，我国第一例果树转基因植株试验成功是在1988年，在随后的时间里，相继出现了苹果、梨子、草莓、桃子、杏子以及葡萄、树莓等多种转基因植株，这无疑是为我国果树发展开辟了一条全新的道路，应用前景也相当广泛。

1.植物基因工程在果树中的应用

果树最佳生长效果就是果实形状要优良，如果实大、内核小、果肉水汁多等，其次就是果树的园艺形性状要好，如果树量产、能够抵抗虫害等。根据研究发现，目前我国大多数果树品种多多少少存在缺陷，但是在果树种植中引起植物基因工程，可以在保持果树原本性状上引入性状比较优良的植株，从而培育出优良的果实，不仅能够提高果实质量，还可以满足社会大众对于果实外形的要求。因此目前我国在果树种植中已经逐渐开始应用植物基因工程，其中主要应用在以下几个方面。

1.1 提高果树抗病能力

果树生长最容易受到病虫和细菌的侵害，这也是最影响果树生长的因素，但是就目前而言，我国果树种植人员对于这种问题仍旧没有相应的防范措施。为了改变这种情况，我国最近几年正在大力发展果树抗病基因工程，并且也取到了很大进展，在番木瓜、柑橘、苹果、香蕉等果树上面获取到了抗病转基因植株，同时转基因番木瓜在外国已经大批量生产。

抗病毒基因主要来源是病毒自身，如外壳蛋白基因、移动蛋白基因、缺陷干扰型病毒等。另外就是其他基因，如动物抗体基因和其他和干扰因素有关的基因，这些基因我国植物基因工程相关人员也在积极探索中。在众多基因中，病毒外壳蛋白基因是果树植物基因中比较成熟的导入方式，而抗菌肽基因可以有效提高果树对抗病原菌的能力，因此导入抗菌肽基因可以让果树产生抗性，如苹果树的火疫病。我国植物基因工程相关人员已经成功将蚱蚕里的抗菌肽基因引入柑橘这些品种里，大力增加了果树的抗病菌能力。由此可见植物转基因工程里从其他植物抗病中分离出抗病基因发展前景是很大的，也是最有有效的途径。

1.2 提高果树抗虫能力

导致果树出现问题的害虫种类是很多的，目前我国在进行果树种植的时候普遍采用含有化学成分的杀虫剂，这种方式会很容易导致种植环境受到污染，果实表面会含有大量的化学成分，从而危机到群众和动物的生命安全，是很不利于我国果树行业的快速发展。而植物转基因工程具有一定的杀虫性，因此在进行果树种植应用植物基因工程可以有效提高果树抗病虫能力，促进果树健康、有序的发展。

目前我国在对果树植物进行基因研究发现蛋白酶抑制剂基因存在多种植物中，同时在对链霉菌研究时发现存在胆甾烷醇氧化酶基因，同时在众多杆菌中工作人员也发现了大量的杀虫蛋白基因。通过融合双蛋白酶抑制剂基因来获取到具有良好抗病虫能力的植物。在果树种植方面，一些果树也逐渐引用了杀虫结晶蛋白基因，如核桃、蔓越橘等，一些植物基因工程比较发达的国家已经进入了实践阶段，如将含有杀虫结晶蛋白基因的苹果树、草莓树通过审批已经进入了田地实践阶段。

1.3 果树抗逆性方面

我国地大物博，天气变换比较快，地质环境也比较复杂，不是每一块土地都适合种植果树，但是我国果树需求量比较大，因此要想提高果树的产量就要提高果树的抗逆性能力，其中非生物逆境主要是指地质、气候环境都比较差的地方，如干旱地区、寒冷地区以及土壤贫瘠地区等。目前我国在植物基因工程中已经从植物以及其余生物中将和抗逆性相关的基因分离出来了，如热激蛋白基因、脯氨酸合成酶基因、鱼类抗冻蛋白基因等，同时我国植物基因工程相关人员已经在一些果树里导入了目的基因，如鱼类抗冻蛋白基因。就目前而言，我国植物基因工程中，抗逆性基因工程相比较落后一些，因此如果植物基因工程后期发展能够在抗逆性基因获取到突破，势必会让果树种植的抗逆型育种得到质一般的进步，促进我国果树行业的大力发展。

1.4 果树除草剂方面

果树在生长的时候，很容易受到杂草的威胁，一般情况下，果树所使用的除草剂会比农作物除草剂的灵活性要大一些，所产生的危害也比较小一些，但是如果在果树幼苗培育阶段以及幼年期生长阶段如果除草剂使用不当，是会对果树产生很严重的危害。因为果树比较特殊，很多果树对于除草剂会产生排斥效果，不仅会大幅度降低除草剂的性能，还会导致果树质量下降，影响果实成熟，其中最典型的就是草莓，大多数草莓品种都会对除草剂产生抗体。

因此通过植物基因来增强果树抗除草剂的能力是尤为重要，一般情况下在植物基因中抗除草剂的类型有两种，一种就是通过对果树中的靶蛋白进行修饰，让减低果树对除草剂的敏感程度，或者增加果树中的靶蛋白让除草剂即使作用了果树也可以进行正常的代谢作用。另外一种就是通过导入酶或者酶系统，在喷洒除草剂之前可以将除草剂进行适当的降解，从而减低果树对于除草剂的敏感程度。目前这种抗除草剂基因已经在很多果树植物上获取到了植株，通过引入抗除草剂基因可以大幅度减低果树种植者在进行果园生产活动清除杂草的时间，同时也能保障果树的质量。

1.5 果树果实成熟方面

果树在生长在一定阶段，果实会停止生长，并且在自身内部进行生理变化，让果实可以转换为可以食用的形态，这个阶段就被成为果实成熟阶段。在果实成熟阶段会经历乙烯产生、大分子有机物降解过程以及硬度和色素变化，这些变化都是由相对应的基因来进行控制，因此通过在果树种植过程引入植物基因工程可以对果实内的基因进行有效调节，从而可以适当延缓果树成熟时间，对果树的抗腐烂、抗破损能力都有着显著帮助，可以帮助果实在储藏和运输中不出现损害情况。目前我国应用在果树中的植物基因工程主要是有PG基因、ACC合成酶基因、反义PG基因以及反义ACC合成酶基因等。

在这些基因中，桃树上面的PG基因和ACC合成酶、苹果树上的ACC氧化酶和ACC合成酶已经被成功克隆出来，而最近几年随着我国植物基因工程的大力发展，我国也已经将乙烯受体无效变异基因成功克隆出来。通过植物基因工程将外界基因引入果树中可以很好地控制果实成熟时间，增加果实内部变化时间，避免果实在短时间内出现腐烂、损坏的情况，尤其是通过反义PNA技术可以有效阻断和抑制果实内部变化，延缓果实成熟时间，是一种具有高效率并且专一程度很高的果树植物基因培育途径。

结束语

总而言之，植物基因工程可以提高果树的光合作用，帮助果树提高自身抗虫抗病的能力，从而提高果实的质量和产量，同时也可以对果实颜色进行优化。就目前而言，我国在果树种植中应用植物基因工程的范围正逐渐加宽，很多果树植物基因工程已经有着较为完善的管理系统和技术，通过引入更为有价值的转基因植株可以有效提升我国植物基因工程的发展速度，提高果树产量，改善传统种植方式上的不足。植物基因工程对于果树品种的改良有着极好的发展前景，势必还会成为今后我国果树种植的新方向以及新技术。