转基因植物对有机污染物的吸收、转化和降解(3)

　　获得多基因转化植物的方法很多，最简单的方法是通过多次转化获得。虽然单基因转化已经是比较成熟的技术，但是因其多次转化需要的时间长效率低而不可取。构建多基因植物表达载体是一种获得多基因转化植物的办法(Tircoli等1995；Chen等1998；Wu等2002；Campbell等  2000)。Siminszky等(2003)同时转入大豆CYP71A10和P450还原酶能使烟草对苯尿(phenylurea)型除草剂降解能力提高20％-23％。这项技术的发展水平已经表明，能够通过转基因的方式获得对多种污染物有降解能力的修复植物，同时也可能将降解同一污染物的代谢途径中的多个基因同时转入植物以使其能够完全降解这种有机污染物。

　　在运用植物修复技术时，选择合适的植物相当重要，因为有生物降解能力的植物不一定适合用于修复有机污染物污染的土壤或水体。比如，虽然水葫芦对有机污染物有降解能力(刘建武等2003)，但是由于水葫芦的过度生长繁殖会影响生态环境(Matagi  2002)，因此须将水葫芦的生长速度控制在一定限度之下才能适合用于环境修复。由于转基因技术能够使植物获得修复特性，因而转基因所用的受体植物本身就不一定要有修复污染环境的能力；这样我们就可以尽量选择有其它优势性状的植物，如：不具入侵生物特性、生物量较大和根系较深等。现阶段用于环境修复研究的植物基本局限于本身有修复能力的植物。但是许多植物所具有的环境修复能力，可以通过生物降解基因的转移来实现。这样，植物修复可供选择的植物种类就大大增加，我们就更有机会获得更好的用于环境修复的“优势植物”。

　　有些学者希望通过杂交的方法把不同亲本的优良性状能够结合在一起，从而获得应用价值更大的后代(Gleba等1999)。如果将不同性状的转基因植物进行有性杂交，使其同时具有多种有利的修复性状，那么，它们在环境修复方面的利用价值就会大大提高。然而，因为杂交本身的局限性(如无法杂交等)，人类所需要的优良性状不一定都能够通过杂交获得。因此，将转基因技术与传统育种方法结合起来，会加快转基因植物在污染环境修复上的应用。

　　如前所述，在微生物中发现了大量的能够降解有机污染物的基因，但是还有很多有机污染物至今尚未找到降解它们的基因。从植物中克隆生物降解基因是一项紧迫的研究工作，它对于获得高效表达和修复能力强的转基因植物至关重要。获得特定降解基因的前提是对有机污染物降解途径的了解。只有了解有机污染物的降解途径，我们才能克隆到完全降解有机污染物所需要的基因。可以期望，随着大量有机物降解基因的发现和植物转基因技术的发展，构建用于修复有机污染物的理想植物的障碍将渐渐扫除，转基因植物将在生物修复中展示其强大的威力。

5  转基因植物用于环境修复的安全评价

　　转基因植物给我们带来巨大利益，包括提高粮食产量、产生大量各种用于医药的物质和修复污染环境。同时，它也存在一些安全隐患。主要表现在，转基因生物所含的外源基因对人类本身基因组的影响，它所携带的抗性基因(主要是抗抗生素基因)会影响人体内的正常菌群。转基因作物给野生种造成危害，造成生物多样性的丧失，它可能会因为适应性高而成为入侵种；同时转基因植物中的抗性基因渗入近缘杂草会提高这些杂草的适应能力，从而造成所谓“超级杂草”的出现；转基因植物在消灭特定害虫时，也会影响昆虫生态平衡。从现有的生物学知识看，直接食用转基因食品不会污染人类自身基因。

　　现阶段人们对转基因植物的争议大多是关于转基因作物的大面积栽种以及大量的转基因食品流入市场所带来的问题。用于修复环境的转基因植物不同于用作食品的转基因作物之处是：它可以不作为食物直接进入食物链(但是也有可能通过进入食物链而间接被人们食用)，因此对人体健康不会构成直接威胁。对于这类转基因植物的安全性评价重点应当关注它对自然生态环境的影响。某些转基因植物能够大量富集有机污染物，对这些转基因植物的回收和处理将是环境修复的技术关键。我们还要考虑到，转基因植物是否会与同种野生植物或其亲缘种杂交，影响生物多样性。虽然已经有学者提出这种危险性的存在，但是更多的学者认为这种结论缺乏确切的证据(ChriStou2002)。不过，转入外源基因的植物一旦散布到自然界便无法控制，所造成的损失也无法挽回；因此，在使用特定转基因植物净化环境时，必须仔细评估它的生态效应。转基因植物是否会因为其性状的变化而改变成为入侵生物，从而改变生态环境对这种新环境是否有效的遏制因子Williamson1994)?一般情况下，用于修复目的的转基因植物在特定污染环境下生存能力较强，并表现出很强的生物修复能力，在无污染或低污染的环境下则没有特别的生长优势。当土壤和水体污染水平降低时，这些转基因植物的生长发育速度将接近野生型植物。因此，与同类野生型植物相比，它不会有更大的成为生物入侵种的趋势。我们也不应该因为转基因植物可能带来危害而放弃转基因植物在修复污染环境中的运用，而应该考虑如何发展和“创造”安全有效的用于修复环境的转基因植物。

　　在利用转基因植物修复被污染的环境时，污染物可能会通过食用被污染的植物的动物进入食物链(唐世荣和Wilke  1999)。如果能使植物吸收的污染物不在果实和种子中富集，就可以在很大程度上减少这类问题出现的可能性。用植物组织或器官特异性表达启动子能够使外源基因只在特定组织或器官表达。因此，基因特异表达技术可以为这个问题的解决提供技术支持。已经有很多研究者利用不同特性的启动子研究目标基因的表达；通过选择特定的启动子，他们使所转化的目标基因在植物特定的组织或器官特异表达(Liu和Ekramoddoullah  2003；Dinant等  2004)。有些研究者已经将组织或器官特异性表达技术用于研究有机物污染物降解基因。虽然基因组织特异表达技术在环境修复研究中的应用还很少，但其技术特点表明它在特定的环境修复中发挥一定的作用。

        注：

        （1）参考文献：略；需者可与本站Email联系，或到中国水稻研究所图书馆查阅； (责任编辑：泉水)

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