【文章內容簡介】 、 Na+/H+逆向運轉體基因等，這 類基因 可以在一定程度上 提高小麥 的 抗逆性 。 但植物抗逆 (耐旱、耐鹽 堿 等 )性狀多屬于多基因控制的數(shù)量性狀，單個功能基因的導入對植物抗逆性往往很難有質的提高。隨著植物逆境脅迫信號傳導及基因表達調控研究的深入， 發(fā)現(xiàn)一些轉錄因子在逆境脅迫條件下可以激活一系列抗逆相關的基因表達，對提高植物的抗逆性起著關鍵作用。 Maruyama 等 [78]利用基因芯片技術，以 DREB1A 轉基因擬南芥植株為材料，鑒定出 38 個 DREB1A 下游基因，這些基因大都參與改善轉基因植株的非生物脅迫耐性。近年 來，利用抗逆相關的轉錄因子提高植物的抗逆性受到廣泛關注， 2020 年 日本國際合作局 (JICA)批準了資助巴西轉基因耐旱大豆開發(fā)的項目，該項目 由 JIRCAS 和巴西農業(yè)研究公司 (EMBRAPA)合作攻關，由 JIRCAS 提供相關 DREB 基因，目前該研究進展順利 并 將于 20202020 年進行耐旱性評估 試驗 。 表 6 抗逆 轉基因小麥研究現(xiàn)狀 基因名稱 Gene introduced 基因來源 Species of introduced gene 功能 Trait 轉化方法 Transformation method 文 獻 Reference 果聚糖蔗糖酶基因 枯草桿菌 耐旱 農桿菌介導法 [68] 甜菜堿醛脫氫酶 山菠菜 耐旱 基因槍 [69] DREB 轉錄因子 栽培 大豆 耐鹽、耐旱 基因槍 [70] 擬南芥 耐旱 基因槍 [71] 擬南芥 耐旱 基因槍 [72] Na+/H+逆向運轉體基因 擬南芥 耐鹽 農桿菌介導法 [73] 反義硫氧還蛋白基因 藍色黑鴨草 抗穗發(fā)芽 基因槍 [74] 胚胎發(fā)育晚期豐富蛋白基因 HVA1 大麥 耐旱 基因槍 [75] △ 1吡咯啉 5羧酸合成酶 豆科植 物 耐鹽 花粉管通道法 [76] 甘露醇 1磷酸脫氫酶 大腸桿菌 耐鹽、耐旱 基因槍 [77] （ 4） 改良小麥品質 隨著人們生活水平的不斷提高，小麥品質 改良 越來越受到重視 。關于轉基因小麥品質改良研究的報道較多（占 %） (圖 1)。主要涉及以下幾方面： (1) 優(yōu)化面筋 強度 ： 麥谷蛋白是小麥籽粒貯藏蛋白的重要組成部分，與面 筋 強度密切相關， Blechl[86]等利用 高分子量谷蛋白亞基基因 啟動子，在小麥品種 Bobwhite 中表達 高分子量谷蛋白亞基基因 Dy10:Dx5，結果表明， Dy10:Dx5 基因可有效 提高種子中麥谷蛋白含量。其后，許多研究者開展了高分子量谷蛋白亞基 基因 的轉基因研究，主要集中在 1Ax1, 1Dx5 和 1Dy10 等亞基基因。 (2) 改善籽粒硬度：籽粒硬度是小麥重要的品質性狀之一，主要影響磨粉品質和食品加工品質。用于改善 籽粒硬度 的 基因 有 PinA 和 PinB 基因 [8993]等 。 Martin 等 [92]將 PinaD1a 轉入小麥品種 Bobwhite， 3 個轉基因小麥株系隨著 Pina 在轉錄水平表達量升高， 籽粒硬度明顯變軟，但谷物蛋白成分及千粒重等指標與 Bobwhite 相比并無變化。 (3) 優(yōu)化營養(yǎng)成分 ： 如 利用 支鏈淀粉酶 Ⅱ a、 b [99]， 賴氨酸合成關鍵酶基因 DapA[94]等改善營養(yǎng)成 分 。 小麥中可食性纖維與直鏈淀粉的含量相關， Regina 等 [99]通過抑制小麥支鏈淀粉酶 Ⅱ 的活性來提高直鏈淀粉含量， 老鼠喂養(yǎng)試驗顯示， 高直鏈淀粉含量 的轉基因小麥對老鼠健康有益。目前，在小麥 營養(yǎng) 成分改良方面研究較少，但在水稻、玉米、大豆等作物中通過轉基因技術增加蛋白 /淀粉 /油份及必需氨基酸的含量，添加維生素、礦物質等已取得較大進展，對今后小麥轉基因是很好的借鑒。 表 7 小麥品質 分子改良研究現(xiàn)狀 基因名稱 Gene introduced 基因來源 Species of introduced gene 功能 Trait 轉化方法 Transformation method 文獻 Reference 高分子量谷蛋白亞基基因 1Dx5 和1Dy10 小麥 提高面團筋力 基因槍 [7980] 高分子量谷蛋白亞基基因 1Dx5 小麥 提高面團筋力 基因槍 [8184] 高分子量谷蛋白亞基基因 1Ax1, 1Dx5 和 1Dy10 小麥 提高面團筋力 基因槍 [85] 高分子量谷蛋白亞基基因 Dy10:Dx5 小麥 提高面團筋力 基因槍 [86] 高分子量谷蛋白亞基基因 1Ax1 小麥 提高面團筋力 基因槍 [8788] PinA 和 PinB 基因 小麥 改善籽粒硬度 花粉管通道法 [89] 小麥 改善籽粒硬度 基因槍 [9091] PinA 基因 小麥 改善籽粒硬度 基因槍 [92] PinB 基因 小麥 改善籽粒硬度 基因槍 [93] 高賴氨酸含量基因 wblrp 四棱豆 提高賴氨酸含量 基因槍 [94] 賴氨酸合成關鍵酶 dapA 基因 大腸桿菌 谷蛋白 GluA2 基因 水稻 改善氨基酸成份 基因槍 [95] 顆粒結合型淀粉合成酶基因 小麥 降低小麥種子中直鏈淀粉的含量 農桿菌介導法 [96] 肌醇六磷酸酶 基因 黑曲霉菌 提高營養(yǎng)品質 基因槍 [9798] 支鏈淀粉酶 Ⅱ a、 b 小麥 提高直鏈淀粉含量 農桿菌 介導法 [99] （ 5） 提高小麥產量 高產是小麥遺傳改良最重要目標之一，小麥產量由穗粒數(shù)、千粒重、 有效 分蘗數(shù)以及株型等多種農藝性狀決定， 屬 多種基因和環(huán) 境協(xié)同控制的復雜數(shù)量性狀。目前對產量相關的分子調控機制了解尚不充分，高產轉基因小麥育種還處于探索階段： (1) 轉入 植物 光合作用中 的 關鍵酶基因，提高小麥光合作用，如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因 (pepc) [100101]。 陳緒清等 [101]將 玉米 pepc 基因轉入小麥，發(fā)現(xiàn)部分轉基因 株系 葉片中 的 PEPC酶活性提高了 3~5倍，光合速率有所提高。 (2) 改善小麥分蘗、根部發(fā)育及延緩小麥葉片衰老等 ， 如玉米側芽分枝基因 (TB1) [102]、紅花菜豆 赤霉素 2 氧化酶基因 [103]、根癌農桿菌來源的異戊烯基轉移酶基因[104105]等。奚亞軍等 [104105]分別 利用花粉管通道法 和 農桿菌介導法將葉片衰老抑制基因 P_(SAG12)IPT 導入 小麥 ，對 小麥 葉片細胞分裂素 和 葉綠素含量、葉片衰老進程及農藝性狀 等進行綜合 分析，初步證明轉基因小麥 的 葉片衰老受到明顯抑制。 (3) 提高小麥胚乳中的淀粉含量，如 ADP葡萄糖焦磷酸化酶 大亞基 基因(Shrunken2)[106]。 淀粉占小麥籽粒干重 70%左右 ， 淀粉含量直接決定小麥產量 ，而 ADP葡萄糖焦磷酸化酶 決定小麥籽粒中 淀粉 的 合成 效 率 。玉米 Shrunken2 基因的轉基因小麥株系與對照相比，單株籽粒產量增加 38%， 生物 產 量 增加 31%[106]。 分子 育種將 是提高作物產量的有效手段之一，尋找與高產相關的功能基因對作物高產育種具有重要理論意義和應用價值。 Song 等 [107]成功克隆了控制水稻粒重的數(shù)量性狀基因 GW2， GW2 功能缺失或降低時，降解與細胞分裂相關蛋白的能力隨之下降，從而使細胞分裂加快，谷粒谷殼的細胞數(shù)目增加，進而顯 著增加水稻谷粒的寬度、加快籽粒灌漿速度、增加粒重及產量。 Huang 等 [108]首次闡述了 DEP1 基因在中國超級稻增產中起到的關鍵作用， DEP1 的突變等位基因 dep1普遍存在于我國東北和長江中下游地區(qū)的高產水稻品種中， dep1 基因能促進細胞分裂，使得稻穗變密、植株半矮化、枝梗數(shù)增加和每穗籽粒數(shù)增多，從而 提高 水稻 產量；研究還發(fā)現(xiàn) 該基因同樣在小麥穗發(fā)育過程中起著重要作用。 這些研究成果可為高產小麥轉基因育種提供新途徑和新的基因資源。 安全管理支撐技術研究 （ 1）轉基因植物安全評價 美國轉基因生物安全評價與生物技 術研發(fā)受到同等重視，通過 USDA、 FDA和 EPA 組織實施轉基因生物的安全評價，以科學數(shù)據(jù)為依據(jù)，遵循 “個案分析 ”、“實質等同性 ”、 “逐步完善 ”等原則，現(xiàn)已建立了從產前、產中直至產后嚴密完善的安全評價制度。杜邦公司 的 先鋒國際種業(yè)， 建立了 轉基因生物技術 研發(fā)與 環(huán)境安全和食用 /飼用安全評價 體系 。先正達公司建立了系統(tǒng)的轉基因生物環(huán)境和食用風險評估技術體系，在產品研發(fā)的不同階段，劃分了安全性評價的介入階段。此外，不管轉基因生物研發(fā)公司或大學均強化轉基因生物安全評價的主體和主要責任人，視安全為產品的根本，效果和安全同等對 待，在人員投入與經費安排等方面與生物技術研發(fā)同等重視。 （ 2）轉基因植物安全管理 1986 年美國總統(tǒng)科技政策辦公室發(fā)布了《生物技術管理協(xié)調框架》。該框架規(guī)定生物技術產品與未修飾的有機或傳統(tǒng)產品沒有本質不同，監(jiān)管的重點是最終產品而非生產過程。各部門對轉基因生物的安全管理應該基于產品最終用途并且遵循個案審查原則?，F(xiàn)有法律為監(jiān)管生物技術產品提供足夠的權力。 2020 年 5月，五項涉及轉基因農作物安全問題的法案被提交國會討論，其中三項法案較為重要，分別為《轉基因農作物和動物農民保護法案》（ HR4812）、《轉基因食品知情權法案》（ HR4814）和《轉基因生物責任法案》（ HR4816）。從政府管理職能來看，美國對轉基因生物安全管理主要由美國農業(yè)部（ USDA）、環(huán)保署（ EPA）和食品與藥物管理局（ FDA）負責。 USDA、 EPA、 FDA 根據(jù)聯(lián)邦法律賦予的職能各司其職，有效管理轉基因生物從研發(fā)到商業(yè)化生產的各個環(huán)節(jié) （表 8） 。 表 8 美國、歐盟和中國轉基因相關法律法規(guī) 美國 歐盟 中國 重組 DNA 分子研究準則 生物技術管理協(xié)調大綱 動植物、微生物生物安全 ? 植物檢疫法 ? 聯(lián)邦植物有害生物法 ? 病毒 ——血清 ——毒素法 ? 聯(lián)邦殺蟲劑、殺 真菌劑、殺嚙齒類動物藥物法 ? 毒物控制法 ? 生物技術微生物產品準則 ? 關于新微生物申請的準備要點 食品與藥物管理 ? 公共衛(wèi)生服務法 ? 聯(lián)邦食品、藥物和化妝品法 轉基因農作物安全法案 ? 轉基因農作物農民保護法案 ? 轉基因食品知情權法案 ? 轉基因生物責任法案 重要指令 ? 封閉使用轉基因生物 ? 轉基因生物有意環(huán)境釋放 ? 一些轉基因生物制品、添加劑和調味劑 重要法案 ? 轉基因生物越境轉移法規(guī) ? 轉基因生物可追蹤性和標識及由轉基因生物制成的食品和飼料產品可追蹤性 ? 轉基因食品和飼料條例 基因工程安全 ? 基因工程安全管理辦法 農業(yè)轉基因生物安全 ? 農 業(yè)轉基因生物安全管理條例 ? 農業(yè)轉基因生物安全評價管理辦法 ? 農業(yè)轉基因生物標識管理辦法 ? 農業(yè)轉基因生物進口安全管理辦法 ? 農業(yè)轉基因生物安全評價管理程序 ? 農業(yè)轉基因生物進口安全管理程序 ? 農業(yè)轉基因生物標識審查認可程序 轉基因食品安全 ? 食品衛(wèi)生法 ? 轉基因食品衛(wèi)生管理辦法 轉基因藥品安全 ? 新生物制品審批辦法 轉基因微生物安全 ? 病原微生物實驗室生物安全管理條例 歐盟是生物安全國際法的主要推動者之一， 1984 年，歐盟建立了旨在協(xié)調共同體內生物技術政策的生物技術指導委員會， 1986 年進一步召集成員國就有關問題展開討論， 著力解決協(xié)調活動、發(fā)展控制水平、工業(yè)廢物的管理、突發(fā)事件的應變以及有計劃的環(huán)境釋放授權等問題。 20 世紀 90 年代初，歐盟發(fā)布了關于封閉使用轉基因生物的第 90／ 219／ EEC 號指令和關于轉基因生物有意環(huán)境釋放的第 90／ 220／ EEC 號指令。此外，歐盟還頒布了一些轉基因生物制品、添加劑和調味劑的重要指令；轉基因生物越境轉移法規(guī)、轉基因生物可追蹤性和標識及由轉基因生物制成的食品和飼料產品可追蹤性法規(guī)等諸多法案。 商品化與產業(yè)化 目前轉基因小麥品種尚沒有進入商業(yè)化生產。由于 隨著近幾年美國小麥種植面積逐年下滑、產 量和效益持續(xù)下降，對利用生物技術提高小麥產量和效益的呼聲不斷提高， 調查顯示 75%的美國小麥生產農戶開始愿意接受種植轉基因小麥。特別是 2020 年，美國、加拿大、澳大利亞小麥協(xié)會發(fā)表聯(lián)合宣言，表示同步推進轉基因小麥的研發(fā)與生產。這個積極的信息預示著新一輪轉基因小麥研發(fā)競爭開始了。 2020 年 7 月中旬， 美國 孟山都 公司宣布 重新 啟動轉基因小麥的計劃， 預計在未來 10 年中 將 會出現(xiàn)商業(yè)化的轉基因小麥品種。幾天之后，德國的拜耳公司宣布和澳大利亞的 CSIRO（聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織）合作開發(fā)轉基因小麥 ，重點是 提高的小麥產量 、 逆境 抗性 以及 提高磷肥的利用效率 ，并計劃 在 2020 年將轉基因小麥品種推向市場。 瑞士的 Syngenta 公司也一直致力于研發(fā) 抗赤霉病的轉基因小麥品種 。 知識產權狀況 到 2020