基因工程在果树上的应用

汪文忠

浙江省农业技术推广中心·310004

果树为多年生木本植物，周期长、遗传基因型高度杂合，导致杂交后代会产生复杂多样的分离。因此，将多种优良性状集中在一个果树品种上非常困难。利用基因工程在分子水平上对基因进行操作，可以克服物种之间的杂交障碍，定向改良果树的遗传性状。基因工程育种为果树育种提供了一条新途径，本文总结了基因工程在果树育种上的应用，分析了目前存在的问题并提出建议。

1 果树抗病育种

病害会严重影响果树的产量和品质，因此抗病育种是果树育种的最主要目标之一。目前抗病基因工程主要集中在抗细菌、抗真菌、抗病毒方面的研究，现己获得抗病转基因果树有番木瓜、柑桔、葡萄、香蕉、杏和樱桃等。在美国，抗病毒转基因番木瓜已被批准进行商业化生产。转抗菌肽基因和几丁质基因是果树抗细菌和真菌育种的重要途径。抗病毒病育种，通常是通过导入病毒外壳蛋白基因来提高抗性。

刘庆忠等通过将抗菌肽MB39和几丁质酶基因导入嘎拉苹果，提高苹果对火疫病的抗性，且获得了7个转基因株系。赵志英等转化病毒核酸复制酶基因（Rib），并获得了抗番木瓜环斑病毒（PRV）转基因植株。

2 果树抗虫育种

果树虫害严重影响树体生长和果品质量，使用化学药剂杀虫，易对环境造成污染，并危及人畜。抗虫基因工程的发展为防治果树害虫提供了一条新途径。目前应用于果树抗虫基因工程的基因主要有两类，即来自苏云金杆菌能产生具有杀虫毒素的Bt蛋白基因和来自豇豆的胰蛋白酶抑制剂基因。

师校欣等以富士、乔纳金、王林、嘎拉等不同苹果主栽品种为材料，利用农杆菌介导法将豇豆胰蛋白酶抑制剂基因CpT1转入苹果植株，获得了转基因植物，现已移栽成活。汤绍虎等将Bt蛋白基因Cry1Ac转入雪青梨中，并通过Southern杂交鉴定，获得了转基因植株。

3 果树抗逆育种

果树生命周期长，在生长发育过程中常受到多种环境，如干旱、冷冻、高温、土壤贫瘠、盐碱等影响，利用基因工程技术，可培育抗逆植物，提高植物的自身生存能力。许多抗逆基因，如热激蛋白基因，渗透胁迫蛋白基因、脯氨酸合成酶基因、冷驯诱导蛋白基因，以及鱼类抗冻蛋白基因等已经分离出来，也为果树抗逆育种提供了资源。Chritopher将CBFl基因转入草莓，在田间试验中表现出较强的抗冷能力。李颖和马锋旺将抗坏血酸过氧化物酶基因APX转入嘎拉苹果，通过PCR检测和Gus染色鉴定，确定获得了转基因植株。王三红等利用FMDV 2A序列将 DREB、IRT1和 rolC融合三价基因（Rirol），并通过农杆菌介导法将三价融合基因Rirol转入八棱海棠，对转基因八棱海棠相关性状分析表明，转基因八棱海棠比对照具有较强的耐盐性。

4 改善果实品质

果实的耐贮性、无籽性及含糖量等是果实品质的重要因素，也是果树基因工程育种的主要方面。目前，植物基因工程中已分离和鉴定出与乙烯合成和成熟有关的基因有PG基因、觚合成酶基因、AOC氧化酶基因、ACC脱氨酶基因、反义PG基因、反义ACC合成酶基因等。在果树上也克隆出了桃的PG基因和ACC氧化酶基因，以及苹果的ACC氧化酶、ACC合成酶等基因。近年来还克隆出乙烯受体基因ETR1，为果树耐贮性研究提供了新途径。Silvia等将果胶裂解酶基因反义导入草莓，延缓了草莓果实后熟过程。在改善果实鲜食品质方面，Toldi等将酸性转化酶基因导入草莓植株，改变了草莓植株中的二磷酸果糖的含量。通过基因工程利用种皮或子房特异性启动子控制下的生长素基因或细胞毒素基因的表达及“终止子”技术的运用，可获得无籽果实。果树上已获得无籽或少籽的转基因植株有葡萄、草莓、柑橘等。

5 改善果树其他性状

随着果树基因工程研究的进展，也在株形（如矮化等）、缩短周期、提早开花等性状改良方面取得了进展。Pena等将拟南芥中花分生组织特异基因LEAFY和API转化枳橙，可获得1年内开花结果的转基因植株。郑晶晶等将早实枳的早花基因PcFT导入草莓品种红颊和丰香中，获得了转化植株。

6 基因工程在果树应用中存在的问题与对策

果树生物技术在基因工程方面在近10年取得了很大的成绩，但也存在一些问题，特别是很多技术还处于起步阶段，许多问题需要进一步的探讨研究。

6.1 基因工程技术转化效率低 基因工程中获得的转基因植株，在生产上的应用还不是很多，基因工程技术转化效率低。还需要进一步摸索和建立高效的转基因技术体系。

6.2 理论研究不够深入 基因工程中分离、克隆的果树重要经济性状相关的基因，其基因功能以及基因表达调控机理的研究较少，导致遗传性状改良进程缓慢。因而需要继续深入植物生理生化机制、代谢机制、遗传转化及表观遗传现象的作用机理等领域的研究。

6.3 转基因材料的安全性问题 生产实践中，转基因作物的生物安全性问题一直受到争议，导致转基因材料在生产实践中的应用较少。目前关于转基因果品及其加工品是否会影响到人体健康等问题的研究也很少报道。转基因植物对人类和生态环境的潜在危险性究竟有多大？就需要进一步对转基因果树的生物安全性进行分析和评估。