小麦转基因技术研究及其应用

陈志忠

（濮阳市华龙区孟轲乡人民政府，河南 濮阳 457001）

小麦是我国种植范围最广、产量最高的一种粮食作物。我国研究小麦转基因技术已有很长一段时间，通过对小麦转基因技术的研究和应用，不仅提升了小麦的产量，而且能够充分发挥小麦优良品种的作用。

1 小麦转基因技术研究现状

所谓转基因技术，就是人为把目的基因通过分子生物学的方法转入靶细胞中对农作物进行改良。小麦是当前最重要的粮食作物之一，是人类蛋白质的主要摄取源，其中还包含维生素B、维生素E及纤维素等物质。当前我国主要使用农杆菌介导和花粉管通道2种转基因技术对小麦进行优化改良。

花粉管通道的转化理论最早出现在1975年，当时是以烟草作为材料，把供体品种的花粉经过射线杀死之后和受体品种的花粉进行混合，以此实现供体花色性状的变异。1995年，这种方法被应用于小麦，获得了小麦转基因植株。在实际应用过程中，受体细胞同时具备再生感受态与转换感受态，这个特点是转换成功的关键所在。在受精过程中，分化出的程度较高的卵细胞和精子开始接触时会发生激烈的脱分化反应。当受精形成合子之后，其就会将分化特征进行消除，进而形成核大且质浓的细胞。而花粉管通道就是运用这个特征，把外在的DNA引到运行的花粉管中，使其有参与受精过程的机会，进而达到转化目的。就小麦的受精过程中细胞形态学的分析而言，花粉管在花柱中向胚囊移动时，花柱会被横向切断，此时滴在断口上的外部DNA就会被其中的细胞所吸收，其中就有花粉管［1］。

农杆菌介导法有着操作简单和成本低的特点，实用性较强，因此被广泛应用于小麦遗传转化。农杆菌转化法有着基因拷贝数低、转基因沉默相对少和转化效率高等优点。随着农杆菌介导转化体系的逐渐成熟，使小麦有了较为高效的转化体系。在使用农杆菌转化法时，需要注意的是小麦高频再生系统是提升转化率的关键基础，在这个过程中受到基因型的影响，不同小麦基因型对农杆菌的侵染程度是不同的，因此要选用对农杆菌较为敏感的小麦基因型，这对小麦新品种的选育和功能基因组研究有着极大的意义［2］。

目前，还出现了新型转基因小麦。新的转基因技术是用金颗粒轰击小麦种子，这种金颗粒已经注入了用于SBPase的遗传编码材料，而SBPase作为一种酶已被证实在光合作用中扮演着重要角色。研究人员计划使用2种类型的转基因技术，一种是在原小麦基因序列基础上添加2个基因，另一种则添加6个基因。在温室研究中，该技术可明显提升小麦产量20%～40%。

2 小麦转基因技术的具体应用

目前，转基因技术可以应用在抗病、抗虫及品种改良等多个方面，能够为小麦生产带来技术上的支持，同时也为我国的转基因工程研究工作奠定了坚实的基础。

2.1 抗病转基因

小麦生长过程中会经常遭到白粉病和黄花叶等多种病害的危害，这些病种会降低小麦的产量和质量。当前使用转基因技术培育的抗病转基因作物已经被广泛应用于生产中，使用抗病和防御反应的基因能够获取一些有潜在价值的转基因小麦。应用于小麦中的抗病基因有很多，其中有抗病和病程相关的蛋白基因，如几丁质酶或者葡聚糖酶基因等。在实际转化过程中，将大麦中的几丁质酶基因和曲霉菌抗菌蛋白基因一起转入小麦中，能够有效降低白粉病的发病率和叶锈菌孢子的形成概率。还有使用基因枪共转化的方式对小麦黄花叶病毒进行复制，以此获得抗黄花叶病且遗传相对稳定的小麦转基因品种。总之，当前小麦抗病转基因的研究较多，经过对多种抗病基因的聚合，能够培育出抗病性较强的小麦品种。例如，小麦缺少赤色霉病、纹枯病等相关病害的抗体，通过对抗病基因的研究和挖掘，能够使用转基因技术产出抗病的小麦品种，以此提升小麦的产量和质量［3］。

2.2 抗虫转基因

虫害一直是影响小麦生产的关键因素，危害小麦作物的病虫有100多种，其中麦蚜虫、吸浆虫、地下害虫及麦叶蜂等病虫危害严重。例如，在二氧化碳浓度增加及耕种模式变化的情况下，麦蚜虫繁殖能力和对环境的适应性得到了提升，对小麦的危害面积和程度正在逐渐扩大。因此，加强抗虫小麦研究极为重要。对此，一是可以利用蛋白酶抑制剂基因，如丝氨酸蛋白酶或胰蛋白酶等。在实际运用过程中，科学家把大麦胰蛋白酶抑制基因转入小麦中，对小麦病虫害有很强的抑制效果；二是外源凝集素基因，凝集素是一种特殊异糖结合的活性蛋白，对小麦蚜虫有很强的抗杀效果。

目前，小麦抗虫转基因方面的研究相对少。因此，研究和利用更新和更安全的抗蚜虫基因，是小麦转基因技术研究的重点。例如，β-法尼烯能够让蚜虫产生骚动，并且使其从小麦植株上脱离，并且将蚜虫的天敌吸引过来；而EβF是蚜虫体内的信息物质，能够让蚜虫的数量密度保持在一定范围中，进而有效控制蚜虫对小麦的危害。基于此，一些作物专家在试验中将EβF合成酶基因转入作物中，进而获得能够释放EβF的植株，这种植株能够驱赶蚜虫，并且将蚜虫蜂吸引过来，有效预防蚜虫为害。

2.3 优化和提升小麦的品质与产量

随着经济的快速发展，人们生活水平的提升，小麦的品质改良和优化得到了重视。首先，通过对小麦转基因技术的应用，能够对籽粒的硬度进行改善。籽粒的硬度是评判小麦品质的重要标准，而且对磨粉的质量和食品加工质量有很大的影响。同时，小麦转基因技术还能够对小麦的营养成分进行优化。例如，通过抑制小麦支链淀粉酶的活性，以此提升直链淀粉含量。此外，转基因技术还能提升小麦的产量。通过将植物光合作用中的关键酶基因转入小麦中，促使小麦的光合作用增强。例如，将玉米中的磷酸烯醇式丙酮酸化酶基因转入小麦中，发现部分转基因植株叶片中的磷酸烯醇式丙酮酸化酶基因活性提升了3～5倍，并且有效提升了光合效率。最后，通过对转基因技术的使用，能够有效提升小麦胚乳中淀粉的含量。例如，ADP-葡萄糖焦磷酸化酶大亚基因可以决定小麦籽粒中淀粉合成效率。

3 结语

随着生物技术的不断发展，通过合理利用小麦转基因技术，能够将一些有效的基因转入小麦中，从而增强小麦的抗病抗虫性能，以此提高小麦的产量和质量。

［1］吴花.关于转基因小麦的应用前景［J］.吉林农业（学术版），2013（3）：269.

［2］徐建伟，于沐，张果果，等.小麦转基因技术研究进展［J］.现代农业科技，2017（19）：33，35.

［3］苏玲，杨蕾.小麦转基因技术及其应用研究［J］.中国科技纵横，2016（23）：5-6.