轉(zhuǎn)基因技術與花卉產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　李毅

　　基因與克隆已經(jīng)為大家所廣為了解，他與我們是聯(lián)系的，我們生命是為基因所控制的，我們所有的生物都是基因的產(chǎn)物。

　　今天我的演講主要有四個部分：

　　一、背景

　　(一)、多種轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物大面積商品化

　　(二)、水稻、擬南芥等基因組的解密

　　2000年美英等國科學家完成了擬南芥的基因圖譜破譯。繪出了擬南芥基因的完整圖譜，這是人類首次全部破譯出一種植物的基因序列。

　　這一成果除對植物學具有重大意義外，對農(nóng)業(yè)科學。進化生物學和分子藥物學等領域的發(fā)展都有重要影響。

　　85年第一個轉(zhuǎn)基因生物在地球上產(chǎn)生，現(xiàn)在已經(jīng)有1000多種。目前歐洲轉(zhuǎn)基因技術應用很少，因為美國人做事果斷，歐洲人比較會思考，目前美國的轉(zhuǎn)基因比加拿大多，其次在是歐洲。

　　目前轉(zhuǎn)基因技術發(fā)展非常快，廣為應用的有玉米，大豆，棉花，等，美國人出口的大豆都是轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因使我國農(nóng)業(yè)大大的減少了對農(nóng)藥的使用，目前產(chǎn)值不島50億，但未來非常看好，美國科學家目前已經(jīng)證明，轉(zhuǎn)基因技術食品對人類身體無害。現(xiàn)在歐洲人也逐漸開始接受轉(zhuǎn)基因食品。

　　近幾年，我國科學家在基礎研究領域作了大量工作，2002年中國研究人員完成了秈稻基因組框架圖，覆蓋了整個水稻基因組的92%。而瑞士和美國科學家完成了粳稻基因組框架圖。我國已建成世界上最大的水稻基因組數(shù)據(jù)庫。這是由我國科學家獨立建成的，通過互聯(lián)網(wǎng)向全球免費公布。

　　2002年4月5日在美國出版的權威雜志《科學》以封面文章的形式和長達14頁的篇幅發(fā)表了題為《水稻(秈稻)基因組的工作框架序列圖》的論文，介紹了由中國科學家獨立自主完成的這一重大科研項目。

　　二、轉(zhuǎn)基因技術在花卉新品種、新體系中的應用

　　(一)、觀賞植物的基因轉(zhuǎn)化方法

　　這在理論上是沒有任何問題，因為所有的生物都有共同的控制相同功能的基因，比如可以把控制紅顏色的基因植入白顏色蘭花，從而培植成經(jīng)顏色的蘭花。

　　2002年，科技部已經(jīng)立項，轉(zhuǎn)基因花卉作為863科研項目。

　　轉(zhuǎn)基因在花卉中的應用

　　(二)、改變花季及花期

　　傳統(tǒng)技術只能從控制溫度、光線來達到目的，現(xiàn)在人們可以通過基因工程來控制花卉開放的時間。

　　花對光、溫度、激素、養(yǎng)份、敏感，這們控制了花的新陳代謝，從而控制了花的生長，通過控制對光線，就可以達控制花季的目的。

　　如何改變花季

　　1、多數(shù)控制植物花季的基因已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，這些基因在所有開花植物中都具有同源性

　　2、可以根據(jù)市場的需求去改變?nèi)魏位ɑ芷贩N的花季

　　3、通過調(diào)控開花基因表達高低來實現(xiàn)花季的改變

　　花季基因 所有植物都有四個主要的信號傳導通道來調(diào)節(jié)花季，有的通道或者激活或者抑制開花。這些通道具有兩個特性：絕大多數(shù)植物通道的調(diào)節(jié)基因是同源的；信號通道基因的表達高低與植物的花季緊密相關

　　如何改變花期

　　1、多數(shù)植物開花期長短由植物激素乙烯調(diào)控，并且多數(shù)植物都具有同源性

　　2、通過調(diào)控乙烯合成或者乙烯信號傳導途徑活性來實現(xiàn)花期的改變

　　(三)、改變花形

　　1、植株、花穗及花朵的形態(tài)控制基因在植物不同種間是高度保守的

　　2、根據(jù)市場的需求可以選擇任何一種花卉改變它的形狀

　　3、過度表達或抑制表達一個目前已知的同源基因能夠產(chǎn)生一個花卉形態(tài)改變的新品種

　　改變花卉株型的方法

　　1、植株形態(tài)控制基因在植物不同種間是高度保守的

　　2、根據(jù)市場的需求可以選擇任何一種花卉改變它的植株形狀

　　3、過度表達或抑制表達一個目前已知的同源基因能夠產(chǎn)生一個新的花卉植株形態(tài)

　　(四)改變顏色

　　1、已經(jīng)明確了催化花色素生物合成關鍵步驟的基因

　　2、根據(jù)市場需求可以改變?nèi)魏我环N花卉的顏色。例如：紅百合、藍色一串紅、白色瓜葉菊等

　　3、過度表達或抑制表達編碼色素生物合成途徑中關鍵酶的基因

　　4、轉(zhuǎn)入新的改變花色的基因

　　(五)組學和基因芯片在花卉中的應用

　　1、選擇多種主要花卉品系從不同發(fā)育階段花器官中分離及制造基因庫

　　2、根據(jù)已知開花基因信息，從有用花卉品系中分離所有同源基因

　　3、利用基因芯片技術分析各種花卉品系的所有開花基因表達狀態(tài)。此類數(shù)據(jù)將幫助我們選擇有應用價值的開花基因，用于改良花卉品種

　　基因芯片分析目標

　　1、了解所有開花相關基因表達的狀態(tài)，即何時表達以及表達量高低

　　2、分析開花基因表達數(shù)據(jù)將幫助我們選擇在開花過程中起決定作用的相關基因

　　3、通過調(diào)節(jié)這些相關基因的表達高低，來改良花卉品種

　　基因庫研發(fā)意義

　　1、此研究將會促成大量有應用價值的開花基因的發(fā)現(xiàn)，為花卉改良打下基礎

　　2、此研究屬本領域的學術前沿，具有在國際頂尖相關文獻發(fā)表的價值

　　3、此研究所產(chǎn)生的結果是原創(chuàng)性的，可以通過申請國內(nèi)及國際專利來保護

　　(六)、建立中國重要花卉種質(zhì)基因庫

　　1、研發(fā)目標

　　1)、充分及有效利用中國的花卉基因資源

　　2)、將最先進的技術與理念用于研發(fā)過程中

　　3)、充分考慮可利用的技術設備及人力資源，制定切實可行研發(fā)計劃

　　4)、研發(fā)計劃將以高效快速產(chǎn)生有經(jīng)濟價值的花卉新品種為準則

　　2、實施方案

　　1)、采集、分類及培育中國重要的花卉品種

　　2)、通過傳統(tǒng)雜交育種工藝，從各個雜交組合中培育出新的有價值品系。這種工藝過程也將提供有用的基因信息資源

　　3)、通過基因組學手段，在當?shù)鼗ɑ苜Y源基因庫中發(fā)現(xiàn)有價值的基因，為以后花卉改良提供基因資源

　　三、北大在花卉基因工程研究中工的工作

　　1、花卉花色2、花卉花期3、蘭花基因

　　我們成功建立了高效、穩(wěn)定、簡便的蘭花轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。并將花色相關基因CHSA和花期相關基因AP1轉(zhuǎn)入石斛蘭中，成功地得到了轉(zhuǎn)基因蘭花植株蘭花：建立了高效、穩(wěn)定、便捷的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，經(jīng)過6年攻關已經(jīng)解決蘭花的轉(zhuǎn)基因難題。

　　四、基因工程花卉的前景與我國花卉產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀

　　(一)、傳統(tǒng)育種與基因工程(二)、我國花卉產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀(三)、轉(zhuǎn)基因花卉市場前景

　　(一)、傳統(tǒng)育種與基因工程

　　基因工程育種與常規(guī)雜交育種相比有著省時省力和目標性強的優(yōu)點。

　　轉(zhuǎn)基因花卉可明顯克服當前育種的盲目性，大大縮短育種周期，從而創(chuàng)造出技術含量高、市場競爭優(yōu)勢明顯的花卉新品種。

　　(二)我國花卉產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀1、企業(yè)數(shù)量多，但大型企業(yè)少，花卉生產(chǎn)的規(guī)模化、集約化程度低，擴大規(guī)模勢在必行。2、以農(nóng)戶為主體的，不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。3、花卉市場數(shù)量多，但規(guī)模不大。4、花卉生產(chǎn)與經(jīng)營的技術構成較低，花卉新品種研發(fā)滯后。

　　(三)、轉(zhuǎn)基因花卉市場前景

　　為推動我國花卉業(yè)快速發(fā)展，近年內(nèi)中央和地方相繼出臺了一批扶持花卉生產(chǎn)的政策。

　　從當前形勢看，中國花卉業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展的條件已經(jīng)基本成熟：

　　1)國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展和城鄉(xiāng)居民可支配收入的增加，將會有力地拉動花卉消費市場；

　　2)不少地方在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整中已經(jīng)將花卉業(yè)作為重要產(chǎn)業(yè)進行了科學規(guī)劃；

　　3)我國加入WTO后，花卉業(yè)的國際合作與交流將更加廣泛，有利于提高我國花卉生產(chǎn)的整體技術水平和市場競爭能力。

　　(李毅：北京大學生命科學學院生物技術系副主任教授、博士生導師)(漳州腦庫現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核)