遗传物质的横向传递与转基因植物的安全性(2)

　　高等生物在长期的进化过程中获得了一种特殊的遗传物质横向传递方式——有性生殖，即雌雄个体之间通过配子相互融合完成遗传物质在种内或种间个体之间的横向交流，这也是高等生物代与代之间垂直式传递遗传物质的基础。但是通过性进行遗传物质交流的方式在生物进化过程中受到了严格限制，不同物种的高等生物之间出现了生殖隔离，这是高等生物在进化过程中形成的一种保证物种稳定的机制，因而高等生物之间通过有性生殖进行遗传物质的横向传递通常局限在种内个体之间，有性生殖也往往被认为是遗传物质纵向传递的表现方式。事实上，有性生殖是高等生物完成遗传物质向后代传递的主要途径，整个过程的完成不仅需要遗传物质的纵向传递(雌雄配子→合子→子代胚胎)，而且需要有遗传物质的横向传递方式协助(传粉→受精→雌雄配子融合)，没有遗传物质在雌雄个体之间的单方向水平转移与生殖细胞融合，有性生殖过程不能完成。此外，生殖隔离也不是绝对的，高等生物在自然状态下有时会突破生殖隔离的局限，不同物种的个体之间能授粉或完成受精过程，进行遗传物质的横向交流，这种跨越物种的遗传物质横向传递是生物进化过程中新物种形成的一条重要途径。许多重要经济怍物如烟草、油菜、棉花、菊花、郁金香等都是自然形成的异源多倍体，这些多倍体中的染色体组来自不同的物种。我国育种家鲍文奎等利用远源杂变法选择培育的异源八倍体小黑麦，是人工辅助下小麦与黑麦种间杂交的结果，这从一个侧面佐证了高等生物不同物种之间突破种间生殖隔离的可能性。特别是最近30年来，新的抗病、抗虫、优质等基因通过渐渗杂交从野生种、近缘种向栽培种的渗入速度在不断加快，一些新的性状(如大豆、小麦雌雄性不育，水稻野败型细胞质雄性不育等)在育种过程中不断被发现，其中不少已经应用到作物的品种改良中。

　　可以看出．从低等生物细菌到高等动植物，遗传物质横向传递是广泛存在的。虽然不同个体之间横向传递经历的过程不尽相同，但最终都是通过某种机制完成遗传物质的横向转移，这种横向的遗传物质传递是动植物完成其生命活动过程所必须的，是生物进化所不可缺少的一种动力。

3　人工遗传物质横向转移与植物基因工程

　　20世纪50年代以前，人类所进行的动植物杂交育种研究多数是在不自觉的状态下利用遗传物质的横向传递原理。随着对遗传物质传递机理，特别是细菌遗传转化机理．科学家们开始探索真核细胞的遗传转化问题。1966年，Fox  和  soon  等让果蝇(Drosophila  melanogaster)中具棕色眼和朱砂眼的隐性纯合突变体交配，再将其受精卵培育在带有野生型果蝇  DNA  的培养条件下，在孵育出的后代中可以见到表现野生性状(红眼)的果蝇。这是早期关于真核细胞之问遗传物质横向转移的探索。20世纪70年代建立的重组  DNA  技术使得人工改造动植物遗传组成的想法成为现实，特别是20世纪60-70年代植物原生质体及其衍生体系的建立和原生质体培养技术逐渐被程序化，为进行细胞杂交和细胞遗传转化提供了基础，植物细胞杂交和原生质体的遗传转化研究也随之不断扩展和深入，发展了一系列将外源基因导入植物细胞的技术方法。

　　人工的遗传转化研究主要包括以下3个方面的内容：①以细胞为操作对象，采用细胞融合及细胞杂交技术为主要研究手段，以产生杂种优势或特异性状、特殊功能动植物为目的的遗传转化研究。②以细胞或动植物组织为操作对象，采用显微技术为主要研究手段，通过染色体替换或显微注射等手段，使靶细胞内的染色体或基因发生改变，从而达到定向改造靶细胞或目标动植物的目的。③借助不同的载体，如质粒、病毒、脂质体、被外源  DNA  包裹得金粉颗粒等，利用基困重组原理，通过不同的技术手段处理靶细胞或目标动植物，使靶细胞或目标动植物的某些基因发生赢接的改变。上述三个方面的研宄建立了许多遗传转化方法，大致可以分为直接的遗传转化和间接的基因转移系统两类。直接的遗传转化方法常见的有  PEG  (polyethyleneglycol)介导法、脂质体介导法、基因枪轰击法、高压电穿孔法、脉冲电泳法、显微注射法等。近年来被较多提及的花粉管通道法、花粉介导法也可归入此类。间接的基因转移方法常见的有农杆菌介导法、病毒介导法等，与直接转化法相比，这类方法具有操作较为简便、转化条件相对容易控制、成本低、外源基因转移位点和拷贝数较少、外源基因的表达沉默率低等优点，因而使用较为频繁。自1983年首次获得转基因植物之后，植物基因工程研究已经有了突飞猛进的发展，逐渐由理论研究走向实际应用。

　　据统计，在过去近20年的时间中约有150多种植物(包括大多数农作物)已先后被转化，有1000种动植物已经或正在被进行转基因研究，作物改良的内容涉及抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆境、高产优质、果蔬储藏、作物固氮、药物生产等许多方面。基于转基因动植物中外源基因的表达在某些情况下呈现组织或细胞专一性，如玉米中由  PEPCase  (phosphorpyruvate  carboxylase，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)启动子调控下的  cry1A(b)  基因表达在转基因玉米植株中表现出明显的组织特异性，在绿色组织中  cry1A(b)  基因表达强烈，占其可溶性蛋白的0.1～0.4％，害虫啃食玉米叶片后即可中毒死亡，这些毒蛋白不会在果实中表达或只有痕量表达，所以一般认为转基因动植物不会对人产生明显的毒性或危害。因而自从世界上第一种转基因食品(西红柿)于1993年投放美国市场以来，在短短十年多的时间里，动物、植物和微生物来源的转基因食品得到了非常迅速的发展，各种类型转基因食品应运而生。已培育成功的转基因作物包括玉米、大豆、土豆、菜豆和西红柿等人类的主食作物，转基因技术不仅可能使食品在品质、口味、色香等方面具有新的特点，有的还涉及疾病预防和保健，如防止动脉粥样硬化、骨质疏松等，这是常规育种手段所不能达到的。上述基于人工的遗传物质横向转移的植物基因工程操作，能使基因突破物种的障碍在种间转移，带来更快速的物种遗传物质的改变。   (责任编辑：泉水)

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