甘蔗转基因育种研究进展

甘仪梅 张树珍 曾凡云 冯翠莲 杨本鹏

（1. 中国热带农业科学院甘蔗研究中心 中国热带农业科学院热带生物技术研究所 农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室，海口 571101；2. 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所，儋州 571737）

甘蔗是世界热带和亚热带地区主要的糖料作物和能源作物。甘蔗为无性繁殖、非整倍体的高度多倍性，遗传背景复杂，开花难，这增加了通过有性杂交育种进行品种改良的难度。同时，由于缺乏优异农艺性状的育种亲本，难以通过传统的育种手段育成有突破性的优异品种。通过基因工程技术，可以实现将目的性状的定向转移，如对甘蔗的抗虫性、抗病性、抗逆性及蔗糖品质甚至作为生物反应器进行的遗传改良，为甘蔗品种改良提供了有效的途径。近10年来，甘蔗遗传转化发展迅速，已获得了一批改良不同性状的转基因甘蔗植株。本研究介绍近年来甘蔗转基因使用的主要方法及安全性，以及针对不同农艺性状转基因的研究现状，为培育优异的甘蔗品种打下基础。

1 甘蔗转基因策略及安全性

1.1 转基因技术

甘蔗为非整倍性的多倍体单子叶植物，基因组大，遗传背景复杂，使得甘蔗转基因技术存在低转化效率等问题。基因枪法（微弹轰击法）具有不受宿主限制、靶受体类型广泛、可控度高和操作简便快速的优点，是甘蔗转基因技术前期使用的主要转基因方法［1-5]。然而，尽管基因枪法操作简单，但是成本高、转化效率低，表达不稳定，阻碍其在甘蔗转基因中的广泛应用。而具有成本低、成功率高、导入的外源基因多为单拷贝，遗传稳定性好的农杆菌介导的遗传转化方法在甘蔗转基因应用中发展迅速［6-8]，目前已经获得了抗虫、抗病、抗除草剂和改良糖分等性状的转基因植株。

转化效率和再生过程是植物转基因的主要难点，近年来有许多关于提高甘蔗转基因转化及再生的研究［9]。甘蔗外植体再生分为经过愈伤阶段的外植体间接再生［3，10，11]和不经过愈伤阶段的外植体直接再生［6]。Manickavasagam等［6]采用6个月大的甘蔗品种Co92061和Co671的腋芽与携带nptII、bar和gus的双元载体的农杆菌LBA4404和EHA105进行共培养，不经过愈伤阶段，能够在5个月内获得再生植株，转化效率高达50%。此外，据报道，nptII（neomycin phosphotransferase II）（具有对卡那霉素的抗性）是农杆菌介导的遗传转化中最有效的标记基因［12，13]，共培养时间、乙酰丁香酮浓度和农杆菌菌株对转化效率有影响［6]。

1.2 转基因表达及其稳定性

在转基因育种当中，最受关注的是转基因的表达及其稳定性。影响甘蔗转基因表达和稳定的主要因素包括：选用的启动子的强度；基因沉默和G+C含量和密码子偏好等。到目前为止，应用于甘蔗转基因最多的启动子为组成型的玉米ubi-1，但其在甘蔗不同器官中表达并不一致［14]。多倍体植物基因通常含有8-10个等位基因，给甘蔗启动子的分离造成较大的困难，因此甘蔗启动子克隆研究明显滞后，相关报道不多。Damaj等［15]利用PCR扩增甘蔗BAC文库分离到了甘蔗的与纤维生物合成相关的启动子DIRIGENT基因。王正鹏［16]克隆了甘蔗己糖转运蛋白PST2a基因的启动子序列，命名为pPST2a，马滋蔓［17]进一步构建相关表达载体，通过GUS基因表达的检测，证实了pPST2a具有根部特异表达特性。转基因沉默是甘蔗转基因中很容易出现的问题，导致转基因表达不稳定。转基因沉默主要分为转录基因沉默（TGS）和转录后基因沉默（PTGS）。Ingelbrecht等［18]在大多数植株的CP转基因的转录区域观察到DNA甲基化增加，这些特性表明了RNA介导的同源机制是抗病毒的基本，这两种沉默都已经在甘蔗转基因中有报道［19-21]。高G+C含量不仅可以提高基因表达量，还可以提高转基因的表达稳定性［3，4]。

1.3 安全的转基因甘蔗培育

随着转基因技术的迅速发展，转基因植物带来了巨大的经济效益和社会效益的同时，其安全性引起了全世界的关注。选择标记基因的安全性是转基因植物安全性的首要问题。目前提高选择标记基因安全性的主要策略包括：（1）利用无争议的生物安全性标记基因；（2）在转化时使用标记基因，但获得转基因植株后将标记基因剔除；（3）选择无标记基因的转化系统。使用无争议的生物安全标记基因是目前文献报道使用最多的标记系统［22]。与将抗性基因作为选择标记时需要将非转化细胞杀死而转化细胞存活的负筛选系统，应用与糖代谢相关的基因作为选择标记可称为正筛选系统。Jain［23]首次使用基于磷酸甘露糖异构酶（PMI，EC 5.3.1.8）/甘露醇的正筛选系统，将甘蔗花叶病毒外壳蛋白基因CP在以甘露醇基因manA作为选择标记，获得了转基因甘蔗植株，将这些转基因植株经过PCR和Southern blot 分析，结果显示，有19株是manA阳性，15株是CP阳性，13株二者均阳性。

2 甘蔗转基因育种研究

2.1 抗虫转基因甘蔗研究

螟虫是甘蔗生产中危害最严重的钻蛀性害虫。螟虫钻进茎内取食，使化学农药防治效果有限，且缺乏较好的抗虫品种，通过转基因手段将对螟虫有毒害的基因导入甘蔗中，选育出抗虫品种，将是控制螟害的经济有效的主要手段。甘蔗转基因中使用的主要抗虫基因为苏云金芽孢杆菌杀虫蛋白（Bt）基因、蛋白酶抑制剂（PI）和植物凝集素相关基因等。

目前已经从苏云孢杆菌中分离到多个生产Bt毒素的Cry蛋白相关基因，并在50多种植物中应用于转基因抗虫性研究，也是甘蔗抗虫基因应用最广泛且最有潜力的基因。首次报道的转基因抗虫甘蔗是经过修饰的抗甘蔗螟虫（Diatraea saccharalis）的Cry1A（b）基因［24]。转基因株系的Cry1A（b）蛋白表达量很低，可溶性叶片蛋白只有0.59-1.35 ng/mg，但是转基因甘蔗节间螟虫感染很低或中等，田间试验中，这些转基因株系的其他农艺性状和经济性状变异非常小［24，25]。冯翠莲等［26，27]构建了玉米UBI启动子分别驱动Cry1Ab和Cry1A（c）基因的表达载体，通过农杆菌介导转化甘蔗，分别获得了22株和71株阳性植株。为提高Cry1Ac基因的表达量，Weng等［3]将其G+C含量从原来的37.4%提高到47.5%，通过玉米ubi-1启动子驱动获得转基因甘蔗，在每毫克转基因甘蔗叶片和蔗茎的总可溶性蛋白中，Cry1Ac的蛋白表达整分别为1-10 ng和0.2-0.6 ng，是Arencibia等［24]报道的7倍，并对我国主要螟虫条螟（Proceras venosatus）具有较高的抗性。后来，Weng等［4]把G+C值提高到54.8%，Cry1Ac表达量再次提高，可达到2.2-50 ng/mg，比2006年所报道的提高了5倍，且对螟虫的抗性也随之提高［4]。这些研究表明了适合于甘蔗密码子使用模式的较高的G+C含量能够获得更高的基因表达。Arvinth等［28]利用玉米ubi-1启动子，将经过密码子修饰的Cry1Ab基因单个导入甘蔗或导入已转胰蛋白酶抑制剂基因的甘蔗中，Cry1Ab基因在转基因甘蔗中获得了较高的表达量，这归因于单子叶特异启动子和较高的G+C含量以及低拷贝转基因。Cry1Ab基因表达量与二点螟（Chilo infuscatellus）引起的枯心率成负相关。在聚合双基因的转基因甘蔗中的枯心率更低，表明了抑制剂基因与Cry1Ab基因在转基因甘蔗中存在协同效应［28]。

磷酸烯醇丙酮酸盐（PEP）羧酶在C4植物中的转录和翻译受光照的调控，并积累于叶肉细胞。以PEP-C启动子调控的Bt δ-内毒素基因导入到甘蔗中，甘蔗转基因植株中δ-内毒素自幼嫩叶片开始随着细胞发育诱导积累，且转基因植株表现出高抗枯心的特性，螟幼虫在取食转基因植株叶片1 h内被杀死，且该蛋白没有影响到蔗汁安全性［29]。

掺有大豆蛋白酶抑制剂（PI）的饲料能够延缓甘蔗螟虫（D. saccharalis）的生长发育［30]，因此Falco等［31]以玉米ubi-1启动子驱动，将Kunitz胰蛋白酶抑制剂（SKTI）和大豆Bowman-Birk抑制剂（SBBI）相关基因导入甘蔗，取离体的转基因甘蔗叶片喂养螟幼虫，发现喂养表达SBBI的转基因甘蔗叶片的螟虫死亡率没有明显变化，但喂养表达SKTI叶片的螟虫死亡率升高。Christy等［5]将编码抑制甘蔗鳞翅目螟虫的肠蛋白酶活性的抑肽酶的合成基因通过粒子轰击转移到2个甘蔗品种CoC 92061和Co 86032，通过分子鉴定的转基因甘蔗的抑肽酶水平发生变化，在生测试验中，喂养转基因甘蔗的幼虫的重量显著降低，严重影响其生长发育。

雪花莲凝集素（Galanthus nivalis agglutinin，GNA）是目前与害虫治理相关且研究得比较深入的一种单子叶甘露糖结合凝集素，具有高度的特异性结合活性。刘晓娜等［32]将经过人工改造的gna基因导入甘蔗，获得转基因阳性植株。Allsopp和McGhie［33]将雪莲花凝集素和小麦胚芽凝集素掺入饲料饲养甘蔗的金龟子幼虫，发现GNA和小麦胚芽凝集素对金龟子（Antitrogus parvulusBritton）幼虫具有杀虫活性以及抑制其生长发育的作用。Sétamou等［34]用将表达凝集素GNA的转基因甘蔗对墨西哥水稻螟和小蔗螟生长发育的影响进行连续两个世代的生物学试验结果发现，墨西哥水稻螟的生长发育受到GNA的阻碍，但小蔗螟的生长发育没有受到明显影响。为研究表达GNA的抗虫转基因甘蔗是否能够通过人工喂养传递给螟虫的天敌寄生蜂，并对寄生蜂的生长发育产生影响，通过人工喂养试验，结果表明，寄生蜂的生长发育由于取食墨西哥水稻螟而间接受到了转基因甘蔗的微弱影响，但毒性不强［35]。人工饲喂含GNA的饲料或喷洒含GNA的药水能显著降低蚜虫的存活率［36]。因此，利用韧皮部特异启动子RSs-1或玉米ubi-1启动子驱动GNA，通过农杆菌介导的遗传转化将GNA转入甘蔗中，转基因甘蔗中的蚜虫密度降低了60%-80%，甚至达到95%，转基因甘蔗能够显著降低甘蔗棉蚜（Ceratovacuna lanigera）的繁殖力和存活率，延缓其生长发育［12]。

2.2 抗病转基因甘蔗研究

白条病（Xanthomonas albilineans）是一种甘蔗细菌性维管束病害，叶片病斑呈乳黄色，纵剖茎可见节间有微小鲜明的黄色条纹，引起甘蔗减产，在我国福建、广东等省均有发生。至今为止，抗细菌性病害的转基因甘蔗研究主要是围绕抗白条病（albicidin）进行。从防治白条病的细菌中克隆解毒基因albD，并使其在甘蔗中表达，获得的转基因甘蔗植株叶片中AlbD酶含量增加，接种甘蔗白条病菌后，转基因甘蔗无叶灼症状，但未转基因植株感病严重，表明转基因植株对白条病的抗性显著增强［37，38]。虽然育成品种对白条病均有一定的抗性，但未能得到完全抗白条病的品种。

目前，甘蔗抗病毒转基因的研究主要是针对甘蔗斐济病（FDV）和甘蔗花叶病（SCMV）这两种影响较大的病害进行的。McQualter等［39]将玉米Ubi启动子控制的来自人工合成甘蔗的斐济病病毒（FDV）基因组片段转入甘蔗Q124品种中，转基因植株对FDV表现出不同程度的抗性，并获得一个抗性明显的株系。Ingelbrecht等［18]将高粱花叶病病毒SCH株系的外壳蛋白基因（CP）导入甘蔗，获得了抗病毒转基因植株。Butterfield等［40]将抗除草剂的bar基因和抗高粱花叶病病毒的hut基因导入甘蔗，用其与未转基因甘蔗杂交，Southern blot分析子代转基因分离，生物学分析除草剂抗性和SrMV抗性，结果表明所有转基因都插入基因组的同一个位点。接种SrMV结果表明有相当高比例的转基因子代对花叶病敏感。由于对于抗病毒表型，转录后基因沉默机制可能使转基因在减数分裂中重新分配，因此基于成熟甘蔗的表型筛选比基于小苗的要更可靠。这是甘蔗转基因分离的首个报道，转基因亲本稳定遗传的特性可用于育种当中。姚伟等［41]将甘蔗花叶病毒外壳蛋白基因（SCMV-CP）导入到易感花叶病的拔地拉（Badila）甘蔗种中，获得了53株抗性转化幼苗。罗遵喜等［42]通过农杆菌介导的遗传转化将美洲商陆抗病毒蛋白基因PAP-c转化我国主栽甘蔗品种ROC22，接种甘蔗花叶病毒的转基因甘蔗植株对甘蔗花叶病具有一定的抗性。由甘蔗黄叶病毒（SCYLV）引起的甘蔗黄叶病是叶片中脉变黄，进而叶片坏死和生长停止。Zhu等［43]将编码SCYLV的外壳蛋白基因遗传转化感病品种（H62-4671），获得了抗花叶病转基因甘蔗，并分析了侵染后发病量，与未转化易感病株系相比，9个转基因株系中，有6个获得低于10倍的感染率。通过侵染症状检测其抗性水平，结果显示这些具有抗性的转基因植株中其抗性与抗性品种（H78-4153）相似。

甘蔗黑穗病被称为甘蔗的癌症，是严重影响甘蔗产量和质量的真菌性病害。几丁质酶和β-1，3-葡聚糖是许多真菌细胞壁的主要成分，能降解病原真菌的细胞壁，抑制病原真菌孢子的萌发和菌丝的生长，进而抑制真菌的生长。顾丽红等［44]将修饰过的几丁质酶基因和β-1，3-葡聚糖酶基因的双价抗病基因导入我国甘蔗优良品种ROC10和ROC22，将获得的转基因植株进行抑菌试验，结果显示转基因甘蔗增强了对黑穗病的抗性。孔冉［45]将在玉米和小麦中具有高抗黑穗病能力的KP4基因通过农杆菌介导转化导入甘蔗栽培品种ROC22号，获得56株阳性转基因植株，植株的叶片粗蛋白对黑穗病菌孢子萌发产生明显的抑制作用。沈林波［46]将具有广谱抗菌性的紫花苜蓿防御素MsDef1基因通过农杆菌介导法导入甘蔗，对24株转基因植株进行叶片粗蛋白体外抑菌检测，获得了7株对黑穗病菌核禾谷镰刀菌均表现强烈抑制作用的转基因植株，并通过田间接种试验，筛选到抗病等级为2级的转基因植株。

2.3 抗除草剂转基因甘蔗研究

将除草剂解毒基因导入甘蔗中育成抗除草剂品种，可以有效地使用除草剂进行蔗田除草，降低甘蔗生产的劳动强度和生产成本，提高生产效益。Falco等［47]利用基因枪法将bar基因导入甘蔗，获得抗除草剂的转基因甘蔗。Manickavasagam等［6]利用甘蔗腋芽通过根癌农杆菌介导转化获得抗草丁膦除草剂的植株。Butterfield等［40]将抗除草剂的bar基因和抗高粱花叶病病毒的hut基因导入甘蔗，使其与未转基因品种杂交，后代发生性状分离，其中大部分有bar基因整合的植株后代表现出对抗除草剂抗性。2003年Leibbrandt和Snyman［48]也获得了抗除草剂草丁膦的转基因甘蔗，他们将pat基因导入甘蔗NCo310品种，转入基因经3次营养体繁殖仍能稳定表达，其株高、茎径、有效茎数、抗病性及产量等农艺性状没有发生改变，但对草铵膦除草剂具有抗性，用除草剂处理，其中有两个株系的产量有所提高。

2.4 蔗糖改良的转基因甘蔗研究

甘蔗的主要产品是糖，因此提高糖分及其品质始终是甘蔗育种的主要目标。降低甘蔗的转化酶活性可以提高蔗糖积累。Ma等［49]将甘蔗蔗糖转化酶的反义基因导入甘蔗，抑制甘蔗酸性转化酶活性，从而使得蔗糖积累量提高了2倍。Wang等［50]将通过叶肉细胞特异表达启动子rbcS驱动无机焦磷酸酶PPi基因获得的表达载体导入甘蔗中，转基因甘蔗蔗茎中的蔗糖、果糖和葡萄糖的含量比对照植株分别提高了25%、39%和39%。

与提高糖分产量相比，遗传改良更多的是蔗糖的纯度、色泽等。Vickers等［51]将多酚氧化酶基因（PPO）的正链和反链及菠菜磷酸蔗糖合酶基因SPS的正链通过基因枪法导入甘蔗Q117品种，获得了稳定表达的转基因株系，证实了甘蔗中多酚氧化酶（PPO）活性越高，蔗糖颜色越深，但其蔗糖色泽未得到改良。Groenewald等［52]在甘蔗中组成型表达反义和不可翻译的焦磷酸盐基因（PFP），降低其在甘蔗中的活性，转基因株系的未成熟节间PFP活性降低，糖分积累显著增加，有利于提高整株甘蔗蔗糖的纯度。同样，van der Merwe等［53]也是通过降低甘蔗中的PFP活性进而提高己糖磷酸盐的含量，进一步促进未成熟节间的蔗糖的合成。Ferreira等［54]通过导入可降低AGPase活性和增加β淀粉酶活性的转化载体，获得了淀粉含量显著下降而糖分没有显著变化的转基因甘蔗。Hamerli等［55]将对嗜中酸假单胞菌MX-45'基因进行修饰合成的果糖合成酶相关基因在玉米泛素启动子控制下表达，获得生产蔗糖异构果糖和异构蔗糖的转基因甘蔗，使蔗汁中果糖含量增加，最高可达600 mmol/L，且果糖产量经过多个营养世代仍然保持。

山梨醇是蔗糖合成过程的中间产物，不仅对糖分的形成有重要作用，还与抗逆性有相关。Chong等［56]将苹果山梨醇-6-磷酸盐脱氢酶基因mds6pdh导入甘蔗中，获得积累与糖分合成和分解相关酶的山梨醇的转基因甘蔗，甘蔗在每毫克转基因叶片干重和茎干重中，山梨醇的表达量分别平均为120 mg和10 mg。转基因甘蔗叶片中与糖分合成和分解相关酶的酶活性水平提高，但没有影响到蔗茎的糖分积累，只是对甘蔗是生长有一点影响。经GC-MS检测和配位体交换色谱法证实，其相关化合物为6-O-β-d-吡喃葡萄糖-D-山梨醇，或龙胆二糖［57]。

2.5 基于生物反应器的转基因甘蔗研究

甘蔗为C4植物，具有光合效率高、生物量大、宿根性好、转基因安全性好等特点，且易于大面积种植、成本低、有自然的蛋白储存器等优点，因此可将甘蔗作为生物反应器进行生物合成重组蛋白或生物塑料。目前以甘蔗作为生物反应器主要有两方面，一是生产医药重组蛋白，如人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）等；二是生产具有塑料特性的聚羟基丁酸酯（PHB）。

人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）对人类骨髓细胞（TF-1）进行细胞分裂是必需的，具有良好的药用价值。Wang等［58]将含GM-CSF基因的不同表达载体在不同启动子调控下导入甘蔗中，获得了代表约200个独立株系的超过300个转基因甘蔗植株。GM-CSF蛋白的积累达总可溶性蛋白的0.02%，并且人类骨髓细胞能够在添加转基因甘蔗提取物的生长介质中增殖，与商业化生产的GM-CSF功效一致。转基因植株GM-CSF积累保持稳定，这是利用甘蔗田间生产GM-CSF的首次报道。

McQualter等［59]利用来自天然植物中间体的两个不同细菌蛋白（埃希氏杆菌属大肠杆菌分支酸丙酮酸盐裂解酶的叶绿体相关蛋白和来自假单胞菌酮基的4-氢化肉桂酰基-辅酶A水解酶/裂解酶）导入甘蔗，获得了生产羟基苯甲酸的转基因甘蔗。

已有研究表明，半胱氨酸蛋白酶的天然抑制子胱蛋白能够抵抗昆虫的为害。Ribeiro等［60]将玉米泛素启动子调控的组氨酸标记的血管能抑素基因转入甘蔗并使之表达，获得了一株（HIS）CaneCPI-1表达量高的转化甘蔗植株，转基因叶片的粗提物能抑制从甘蔗象鼻虫和人类组织蛋白酶部分纯化的中肠半胱氨酸蛋白酶的催化活性。

聚羟基丁酸酯（PHB）是与某些石油化工生产的塑料具有相似特性的细菌性聚酯，这种基于植物生产的生物可再生塑料与基于石油化工生产的塑料具有很高的竞争力。Purnell等［61]发现积累PHB的几个转基因甘蔗株系存在统一的时空模式，PHB浓度与PHB生物合成酶具有正相关性。PHB浓度最大值是叶片干重的1.77%，对农艺性状没有影响。Tilbrook等［62]通过三酶罗尔斯通氏菌PHA生物合成途径获得了转基因甘蔗。PHB积累在甘蔗叶片中，遍及过氧化物酶体和液泡的大多数叶细胞类型，其含量达干重的1.6%-1.8%，且对植株生长中没有明显的毒害效应。Petrasovits等［63]为提高PHB产量水平，使用了不同植物和病毒启动子，以及结合多基因或单基因载体转化甘蔗。其中，玉米叶绿素A/B结合蛋白启动子使生产的PHB高达叶片干重的4.8%，使PHB产量显著提高。

2.6 其他性状的转基因甘蔗研究

降低以木质纤维素作为底物水解成为发酵蔗糖的水解纤维素酶的生产成本，是将乙醇制成具有成本竞争力的燃料的主要策略。甘蔗渣是热带和亚热带地区最有潜力的可转换成乙醇的木质纤维素原料，蔗茎中的水解纤维素产量对使用甘蔗渣生产木质纤维素乙醇的经济具有重要的影响。因此，Harrison等［64]使用玉米PepC启动子而不是玉米ubi1启动子来控制转基因的表达，将3种纤维素水解酶（CBH I、CBH II和EG）积累于甘蔗叶片，这是重组子CBH I、CBH II和EG在甘蔗中表达和积累的首次报道，也是为经济生产木质纤维素乙醇，将纤维素水解酶在甘蔗中的表达迈出重要的第一步。

Zhang等［65]将海藻糖合酶基因，转入甘蔗栽培品种ROC10中，获得了海藻糖合酶基因正常表达的转基因植株，转基因植株能够合成和积累海藻糖并提高植株的抗旱性，在自然干旱条件下转基因植株产量比对照提高13.6%-24.2%，含糖量比对照提高1.4%以上的转基因株系。这些转基因株系已通过了安全性评估中间试验，目前正在进行环境释放试验。武媛丽［66]通过抗逆性试验鉴定发现转果聚糖转移酶1-SST基因的转基因甘蔗具有较强的抗旱性和抗盐性。

3 展望

近年来，甘蔗转基因育种已经取得了令人鼓舞的成果，从原来以抗虫性、抗病性和提高糖分为主的基因改良延伸到蔗糖纯度改良，以甘蔗为生物反应器生产重组蛋白和生物塑料，为培育第二代能源甘蔗进行的基因改良等。改良的性状不断增多，效果不断提高。但由于转化甘蔗本身比较困难，从甘蔗自身克隆基因和启动子也比较困难，因此转基因甘蔗还存在使用的启动子单一，且多为组成型启动子；目的基因单一；转化效率不高及安全性等问题。因此，今后的工作重点可以从以下几个方面进行考虑：首先，甘蔗基因组高度复杂，通过修饰基因的G+C含量等方法提高转化效率和转基因表达量及其稳定性一直是甘蔗转基因的关键；其次，甘蔗有性繁殖困难，若在前期进行多基因转化，获得多种改良性状，将会明显提高育种效率；再次，分离鉴定甘蔗组织特异性启动子和适用于甘蔗高效表达的启动子。特别要注意的是全世界对转基因安全性问题的密切关注，提高安全性是进行转基因甘蔗研究需要考虑的重要问题，因此要注意选择安全的筛选标记系统或无筛选标记系统进行转化。随着甘蔗基因组学研究的不断深入，特别是对栽培甘蔗种全基因组测序（http：//sugarcanegenome.org），将为利用转基因技术辅助甘蔗优良品种培育提供丰富的资源信息。

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