轉基因小麥

轉基因小麥的原產地在亞洲西部幼發拉底河流域，是公元前7000年小麥的主要產地。從植物體中分離出合成賴氨酸的基因，把這基因轉入小麥植株中，培育出轉基因小麥。用這種轉基因小麥製造出來的麪粉，更適合用來烤麪包，而且麪粉中賴氨酸含量高，這種麪包的營養價值高 ^[1]  。

花粉管通道法是我國學者周光宇提出的一種非常簡便的植物轉基因方法，其基本原理是利用植物授粉後花粉萌發形成的花粉管，將外源DNA送入胚囊中尚不具備正常細胞壁的合子，最終直接獲得轉基因的種子。該方法具有突出的發展優勢：比如操作簡單，耗費低廉，且不需要經過繁瑣的組織培養和植株再生過程，特別是可以在未分離目的基因的情況下將植物的總DNA直接用於遺傳轉化。正是由於上述優點，該方法自20世紀70年代末問世以來倍受廣大分子育種工作者的青睞。

關於花粉管通道法小麥轉基因研究報道始於20世紀90年代初，我國從1994年後通過該法進行小麥轉基因的研究報道以每年10篇左右的速度穩步上升。國內已報道的花粉管通法小麥轉基因研究達120餘篇，約佔國內小麥轉基因報道總數的41%。可見，花粉管通道法已經成為我國小麥遺傳轉化的主要方法。

基因槍法是一種藉助於火藥、高壓放電或高壓氣體產生的動力，將吸附了外源DNA的微彈(直徑1μm的金粉或鎢粉)直接射入受體細胞核，並實現外源基因整合到受體細胞基因組中的轉基因方法。由於該方法不像農桿菌介導法那樣受到作物基因型的限制，也不像其它基於原生質體的轉基因方法那樣存在組織培養及植株再生方面的困難，所以自1987年誕生以來在各類作物轉遺傳轉化中得到了迅速廣泛的應用。

1992年，Vasil等利用基因槍法獲得了世界上第一株轉基因小麥，之後基因槍法成為小麥遺傳轉化的重要方法。我國趙天永等於1994年報道了以小麥莖尖分生組織為受體的基因槍法轉基因研究，1996年夏光敏等、陳樂玫等、杜立羣等和王小軍等也分別報道了基因槍法小麥轉基因的研究工作，之後有關基因槍法小麥轉基因的研究報道以每年4篇左右的速度直線上升；1999年關於基因槍法小麥轉基因的研究報道猛增到12篇，2003年後每年的研究報道都在10篇以上，而且有遞增的趨勢。目前，我國通過基因槍法進行的小麥轉基因研究報道達100餘篇，約佔小麥轉基因報道總數的34%，成為僅次於花粉管通道法的主要轉基因方法。

因為農桿菌具有將其Ti質粒上一段DNA(T-DNA)插入寄主植物細胞染色體中的能力，所以將目的基因插入T-DNA中間後就可以藉助於農桿菌將目的基因導入受體植物細胞，並利用細胞的全能性獲得轉基因植株，這就是農桿菌介導法植物轉基因的基本原理。該方法具有易操作、低費用、高效率、插入片段的確定性好及拷貝數低等獨特優點，所以已成為目前多數作物轉基因的首選方法。

農桿菌介導法最大的不足就是能否轉化和轉化效率極大地受寄主植物基因型的限制，單子葉植物因不是農桿菌的天然寄主所以轉化更加困難。令人欣慰的是，近年來農桿菌介導法在玉米、水稻、大麥和小麥(Cheng等，1997)等單子葉作物的遺傳轉化方面也取得了一系列突破性進展。1998年，劉慶法等首次在國內報道了開展農桿菌介導法小麥遺傳轉化的研究工作。1999年，夏光敏等再次報道了利用農桿菌介導法小麥遺傳轉化的工作，部分小麥品種的轉化效率達到了5.9%。2000年後農桿菌介導法小麥轉基因的研究報道迅速增多，而且抗病蟲小麥轉基因研究成為研究的重點。從2002年開始，農桿菌介導法小麥轉基因研究的報道以每年8～10篇左右的速度快速增長，到2006年累計發表相關論文達到40餘篇，約佔小麥轉基因研究報道總數的15%。

離子束介導的植物轉基因技術是20世紀90年代初期我國發展起來的一種新的轉基因方法，其基本原理是：低能離子束可使得種胚細胞刻蝕並形成多個可修復的微孔，同時帶正電荷離子的注入有利於帶負電荷外源基因進入細胞而實現遺傳轉化，然後利用細胞全能性獲得轉基因再生植株。

2000年，吳麗芳等報道了他們用低能離子束介導法獲得轉基因小麥的研究工作，用於轉基因的外源基因包括了報告基因Gus、綠色熒光蛋白基因、水稻幾丁質酶基因及大豆總DNA等。到2001年，我國報道的利用低能離子束介導法小麥轉基因的研究論文達到10餘篇，之後以每年3～5篇的速度遞增，截至2006年已經有相關的報道近30篇，約佔小麥轉基因研究報道總數的10%。

在國家“863”計劃和“轉基因植物研究與產業化專項”等科技項目的資助下，我國轉基因小麥研究尤其理論上取得了很大進展。但由於種種原因許多工作仍停留在實驗室階段。而且育出的優質品種少，農藝性狀不理想，推廣受到限制，使優質小麥的供求矛盾至今未得到徹底解決。因此，從轉單基因到進行多基因組裝，從改良生物脅迫和非生物脅迫的抗逆性，到改良品質、高產等生理和農藝性狀，是我國未來轉基因小麥的研究方向。

世界上第一株抗大麥黃矮病毒的轉基因小麥，由中國農科院植物保護研究所病蟲害生物學國家重點實驗室成卓敏率領的課題組培育成功，並在北京通過專家鑑定由大麥黃矮病毒引起的小麥黃矮病，是小麥最重要的病毒病害，流行年份減產20%~30%。1990年，我國將小麥抗黃矮病生物技術育種列入“863”高科技計劃項目，由中國農科院植物保護研究所病蟲害生物學國家重點實驗室和山東大學生物系等承擔，經過幾年努力，課題組終於測出了黃矮病毒外殼蛋白基因核苷酸序列，破譯了其遺傳密碼，並進行人工合成。隨後，他們應用花粉管通道法和基因槍法等轉化途徑，將人工合成的病毒外殼蛋白基因導入普通小麥中。經過三種方法檢測，證明外源基因確已存在於轉基因小麥中，並穩定遺傳到第三代。對其後代的抗病性鑑定結果表明，轉基因小麥能明顯地推遲發病和減輕症狀，表現出較好的抗病性和豐產性。專家們認為，這次在世界上首次獲得的抗病毒轉基因小麥，為小麥抗病育種奠定了堅實基礎 ^[2]  。

以綠色和平組織等許多機構為代表的反對派對轉基因小麥提出質疑，對其潛在危險表示擔憂。

目前轉入的基因以抗除草劑的為多，其次是抗蟲、抗病毒以及抗逆的功能基因等。當這些基因通過基因流逐漸在野生種羣中定居後，就使得作物的野生親緣種具有了選擇優勢的潛在可能。通過花粉的傳播與受精，某些基因(主要是抗除草劑基因)漂入野生近緣種或近緣雜草就產生難以控制的“超級雜草”。由於超級雜草可產生嚴重的經濟和生態上的惡果，因而轉基因作物可能轉變為雜草便成為最主要風險之一。同時，轉基因植物具備了抗病、蟲、除草劑的特性，對害蟲產生毒害使其死亡，也可能會對環境中的有益生物產生影響，甚至使其致死。

轉基因小麥同時引入了啓動子和目標基因。最常用的啓動子是35S啓動子，該啓動子能夠在植物組織中高水平表達。而35S啓動子潛在的風險就是活化植物上隱形的病毒基因或增強病毒基因的表達，國內外一些專家預測，35S啓動子被人體吸收後可能會導致癌症的發生。

基因轉移過程中，人們常常使用標記基因來篩選轉化細胞或組織。而小麥的標記基因絕大多數是細菌編碼的抗生素抗性基因。所標記的基因是否會通過食物在腸道中水平轉移至微生物，從而影響抗生素治療的有效性，這是反對者非常質疑的地方。

環境主義者還認為轉基因植物作為一個外來品種，會通過改變物種間的競爭關係，破壞原有的自然生態平衡，對生物多樣性構成威脅。

種植轉基因小麥符合世界各國的利益，是轉基因科學家們的一致説法。CIMMYT的創始人、綠色革命之父布勞格博士説，過去70年，傳統培育方法制造出大量較高和穩定的糧食產量，並有較高經濟收入的雜交品種，引發二十世紀六十和七十年代的“綠色革命”的品種後，高產和矮種小麥育種上並沒有重要的進展。

美國孟山都研究開發的轉基因耐除草劑硬質紅色春小麥是世界上首次提出商業化申請的轉基因小麥，已得到美國監管部門的批准。但世界各地的種植户、環境主義者、消費者以及國外小麥的買主都對轉基因小麥可能對人類健康造成的危害心存憂慮，加上轉基因小麥商業化生產會產生一系列連鎖反應，轉基因小麥商業化生產的計劃暫時擱淺。日本等一些國家還強烈地對轉基因小麥的商業化生產表示抗議。

另外，轉基因小麥爭論的實質並不純粹是科學問題，還有更多經濟和貿易問題。這些對消費者的心理和轉基因小麥的產業化已經產生了很大的負面影響。可以預見，轉基因小麥從實驗室走向市場還需一段艱難坎坷的歷程。