现代花卉产业的一场革命——基因工程在花卉育种中的应用

    多年来，育种学家及爱好者利用传统的杂交育种及定向选择育种，培育出了大量观赏植物的新品种，但这种育种方法有其局限性：在自然条件下，植物变异频率较人类所需要的要小得多；人工诱变虽然提高了变异频率，但结果仍不够理想，且盲目性比较大；杂交育种虽然能弥补两者的不足，却也存在着远缘杂交不亲合，难以打破物种生殖隔离，以及在有性生殖过程中，重组时染色体的交换量很小，难以打破某些基因连锁等缺点。这些缺点导致采用杂交育种方法育成一个新品种，往往需要经过多年多次杂交，育种周期过长，有时还会使某些优良性状难以保持，给改良某一单一性状带来了极大的不便。不断成熟的生物技术，特别是基因工程技术，有可能解决一些传统育种不能突破的问题，为花卉性状改良提供全新的思路。与传统育种方法相比，基因工程技术具有独特优势：可以定向修饰花卉的某些目标性状并保留其它原有性状；通过引入外来基因扩大基因库。因此，人类希望在传统育种的基础上能够利用基因工程技术，培育出向往已久的蓝花月季、郁金香和香石竹，以及能够发萤光的奇异花卉等。20世纪80年代以来，基因工程技术在改良部分观赏植物株型、花色、花形、花香及延长瓶插寿命等方面取得了重要进展。

    基因工程推动了新品种培育

　　 基因工程是指运用分子生物学技术，将目的基因或DNA片段通过载体或直接导入受体细胞，使受体细胞遗传物质重新组合，经细胞复制增殖，新的基因在受体细胞中表达，最后从转化细胞中筛选有价值的新类型，继而它再生为工程植株，从而创造新品种的一种定向育种技术。与传统育种相比，植物基因工程具有以下特点：植物基因工程是在基因水平上来改造植物的遗传物质，更具有科学性和精确性，同时育种速度也大大加快；能定向改造植物的遗传性状，提高了育种的目的性与可操作性；植物基因工程大大地扩展了育种的范围，打破了物种之间的生殖隔离障碍，实现了基因在生物界的共用性，丰富了基因资源及植物品种。

　　通过近二十年的发展，科学家已研究开发出多种将外源基因导入植物细胞并获得转基因植株的方法，其中以根癌农杆菌TI质粒基因转化系统是目前研究最多、理论机理最清楚、技术方法最成熟的基因转化途径。

    基因工程团了新奇花卉之梦

　　尽管用基因工程技术进行花卉的改良只有十多年的时间，但花卉基因却已取得了长足的进展，在株型、花色、彩斑、重瓣性、花形等的形成机理取得一定突破的基础上，比较成功地开展了一些花卉的基因工程研究与开发。截止目前，国际上已经成功地利用基因工程技术培育出了重瓣矮牵牛；将发根农杆菌的rolC基因导入普通马铃薯之后获得株型圆整的观赏马铃薯；以矮牵牛为模式的植物花色基因工程研究方兴未艾，而且花色基因工程已在包括菊花、香石竹、非洲菊、月季、拟南芥在内的许多物种上获得了成功；以金鱼草、猴面花等为模式的花卉对称性研究也已取得了重要进展；利用不育基因研究花卉杂交制种的体系已在一些物种上显示出前景，而将之用于一些园林树木的改良上可望取得令人鼓舞的研究成果。当前有些转基因花卉已被批准进入田间试验，有的已进入或正在进入商业阶段，如1995年延长瓶插期的转基因香石竹在澳大利亚获准上市；美国、加拿大、德国、英国、印度等国家获得了抗病、抗虫、耐盐碱的园林植物和基因工程树木。而大家一直广为关注的蓝色月季的基因工程育种正在紧张而有序地进行之中。由于要将红色花变为蓝色花，其关键是改变植物细胞液泡内的酸碱度，而pH值是由6个基因控制的，要成功改变pH值，必须将这6个基因都进行分离、克隆，进而转入植物并得到成功表达才有可能。因此，我们对基因工程蓝色月季的企盼还得有点耐心。我国科学家在花卉的花色、抗除草剂、不育基因应用、延长切花瓶插寿命等方面开展了研究，目前已经取得了一些阶段性成果。预计在不远的将来，在我国的园林花卉市场上转基因植株将会抛头露面。

　　随着分子遗传学、分子生物学等基础研究的深化、基因转化技术、植物再生方法的不断完善，植物基因工程将会以惊人的速度发展。用基因工程技术培育具有新奇，花色的花卉不再是梦想；在增强花卉抗病、抗虫、抗旱、抗寒等方面，基因工程也将发挥其独特的优势。因此，将基因工程与传统育种相结合，在今后的育种实践中，一定能培育出大批花色丰富、抗逆性强、性状各异、能满足各种不同绿化美化要求的观赏植物。

    有待完美的基因工程花卉

　　花卉基因工程与常规育种的关系。通过基因工程技术所得到的只是一种人工种质新材料，而不是生产上可以立即应用的新品种，它必须经过育种程序的考验。所以花卉基因必须与常规育种紧密配合，经过试验将转基因花卉的外源目的基因持续地遗传给后代或通过有性繁殖转移到别的品种中去。此后再与栽培紧密配合，才可能最终取得经济效益和社会效益。

　　花卉基因工程与遗传资源多样性保护。依靠植物基因工程技术，按照人们的意愿设计创造的具有极大观赏价值的能在逆境中生长的园林植物”超级品种”，势必成为园林栽培的优势品种，从而有可能加剧花卉资源遗传的均一性。因此，必须把目的基因开发利用与花卉基因文库保存有机地结合起来。

　　花卉基因工程与环境生态平衡。从转基因花卉的逃逸中获取了转基因抗性的花卉是会对自然植物群落产生严重影响的。逃逸是指花卉栽培品种同与其生活习性不同的野生亲缘植物自然杂交后，插入到栽培品种中的基因可以转移到亲缘种的过程。如果某些亲缘植物具有很强的繁殖力和种子传播特性，这些从转基因花卉品种中逃逸的基因就会给野生亲缘种提供一些选择上的优势，从而导致新的杂草类型的产生。如除草剂对已俘获了抗除草剂基因的杂草不再具有杀伤能力。