轉(zhuǎn)基因棉花研究與應(yīng)用進(jìn)展

李常鳳　鄭曙峰

摘 要：轉(zhuǎn)基因技術(shù)在棉花種質(zhì)創(chuàng)新和新品種選育方面取得了較大發(fā)展。該文綜述了棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)方法，系統(tǒng)地論述了轉(zhuǎn)基因在棉花抗蟲、抗除草劑、抗病、抗逆境以及高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)等方面的研究進(jìn)展，分析了轉(zhuǎn)基因棉花產(chǎn)業(yè)相關(guān)問題，并概述了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉育種成就及潛力。

關(guān)鍵詞：棉花；轉(zhuǎn)基因技術(shù)；研究進(jìn)展；綜述

中圖分類號 S562 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）03-04-17-05

Abstract：Great progress through transgenic technology have been made on cotton germplasm innovation and breeding. This paper summarized transgenic cotton advances in insect resistance，herbicide tolerance，disease resistance，stress tolerance，as well as yield and quality improvement of fiber. Meanwhile，an assessment of transgenic cotton industry and its potential in transgenic breeding were present.

Key words：Cotton；Transgenic technology；Research progress；Summarize

棉花（Gossypium hirsutum L.）是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，是關(guān)系國計民生的重要戰(zhàn)略物資。長期以來，以雜交育種為主的傳統(tǒng)育種技術(shù)在提高棉花產(chǎn)量、纖維品質(zhì)以及抗逆性等方面取得了一定進(jìn)展，并獲得了可觀的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。但由于棉花產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀之間呈現(xiàn)遺傳負(fù)相關(guān)，單純依靠常規(guī)育種技術(shù)在較短時間內(nèi)難以實現(xiàn)棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的大幅度同步提要[1-2]?，F(xiàn)代生物技術(shù)尤其植物基因工程的迅速發(fā)展為棉花種質(zhì)資源創(chuàng)新提供了新的思路和方法，它可以打破物種間的生殖隔離，通過直接或間接的轉(zhuǎn)移手段有目的、有計劃的向棉花體內(nèi)引入控制性狀遺傳的優(yōu)良基因，在無需改變原有特性的條件下，打破基因不良連鎖，實現(xiàn)生物性狀的定向改變。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)手段提高棉花產(chǎn)量、改良纖維品質(zhì)以及增強(qiáng)抗蟲、抗病和抗逆性，是常規(guī)育種的重要補(bǔ)充。我國早在20世紀(jì)80年代末就開始了轉(zhuǎn)基因棉花的研究與開發(fā)利用，現(xiàn)就棉花轉(zhuǎn)基因方面的研究與應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 棉花轉(zhuǎn)基因的主要方法和平臺

植物遺傳轉(zhuǎn)化的研究早在20世紀(jì)60～70年代就已經(jīng)開始了，包括農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、基因槍法、顯微注射法、電擊法、PEG法、超聲波法等。發(fā)展到現(xiàn)在，棉花的轉(zhuǎn)基因方法主要有3種：農(nóng)桿菌介導(dǎo)法（Agrobactetium-mediated gene tansfer）、基因槍轟擊法（particle bombardment）和花粉管通道法（pollen tube pathway）。

1.1 農(nóng)桿菌介導(dǎo)法 農(nóng)桿菌是普遍存在與土壤中的一種革蘭氏陰性細(xì)菌，主要分為2大類：根癌農(nóng)桿菌（Agrobacterium tumefaciens）和發(fā)根農(nóng)桿菌（Agrobacterium rhizogenes）。目前應(yīng)用較多的是根癌農(nóng)桿菌，被譽為“自然界最小的遺傳工程師”[3]。根癌農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上有一段T-DNA區(qū)，人們將目的基因插入到改造后的T-DNA區(qū)，借助農(nóng)桿菌的侵染能力，經(jīng)過一系列過程，實現(xiàn)外源基因的轉(zhuǎn)移和整合。該方法的受體材料主要包括：下胚軸、子葉、莖尖分生組織[4]、愈傷組織、胚性愈傷組織[5]和幼胚等。棉花的遺傳轉(zhuǎn)化常采用Ti質(zhì)粒，以下胚軸為受體材料，導(dǎo)入與轉(zhuǎn)化的成功率達(dá)到80%。1987年，Umbeck等[6]和Firoozabady等[7]首次報道了利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法遺傳轉(zhuǎn)化棉花獲得轉(zhuǎn)基因植株，之后國內(nèi)外在轉(zhuǎn)基因組織培養(yǎng)再生體系的建立方面研究迅速并取得巨大進(jìn)展[8-10]。目前在生產(chǎn)上應(yīng)用的諸多轉(zhuǎn)基因棉花品種都是通過該方法得到的[6]。

1.2 基因槍轟擊法 基因槍轟擊法又被稱為粒子轟擊技術(shù)（paticle bombardment）或高速微粒子發(fā)射技術(shù)（high-velocity micro-projectile），是繼農(nóng)桿菌介導(dǎo)法之后應(yīng)用最廣泛的一種技術(shù)。其主要原理是借助火藥爆炸、高壓放電或者高壓氣體驅(qū)動等作為動力，將載有外源基因的鎢或金粉粒導(dǎo)入受體細(xì)胞，使其整合到受體基因組內(nèi)進(jìn)而得到表達(dá)。該方法轉(zhuǎn)化棉花的靶受體廣泛，包括愈傷組織、胚性懸浮細(xì)胞、莖尖分生組織、幼胚以及花粉等[11]；但是轉(zhuǎn)化頻率低，遺傳穩(wěn)定性較差[12]。1990年，F(xiàn)iner等[13]以棉花胚性懸浮細(xì)胞為受體最先通過基因槍轟擊法遺傳轉(zhuǎn)化棉花并收獲轉(zhuǎn)基因植株。

1.3 花粉管通道法 植物授粉后，一些珠心細(xì)胞退化在珠孔和胚囊之間形成花粉管通道，將外源DNA涂于授粉后的受體作物的柱頭上，或注射到其子房中，轉(zhuǎn)化尚不具備正常細(xì)胞壁的卵、合子或早期的胚胎細(xì)胞，并進(jìn)一步整合到受體細(xì)胞的基因組中，隨著受精卵發(fā)育而成為轉(zhuǎn)基因新個體[14]。主要操作方式有：微注射、花粉粒攜帶、柱頭滴加和子房注入等[14]。該方法轉(zhuǎn)化效率比較低，一般在2%左右，而且受環(huán)境及人為操作影響較大。不過操作簡單并且可以直接獲得轉(zhuǎn)基因棉花種子，與常規(guī)育種結(jié)合，在選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗轉(zhuǎn)基因棉花新品種中發(fā)揮了重要作用。目前，通過該方法得到的部分轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種（品系）已審定并在生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用。

1.4 棉花規(guī)?；D(zhuǎn)基因技術(shù)體系平臺 中國農(nóng)科院棉花研究所李付廣團(tuán)隊與國內(nèi)相關(guān)研究單位合作，建立了以農(nóng)桿菌介導(dǎo)法和花粉管通道法為主、基因槍法為輔的棉花高效轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系，并將植株嫁接技術(shù)成功應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因苗的移栽，成活率高達(dá)90%，有效解決了再生苗成活率低的難題，年產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植株6 000株以上，初步實現(xiàn)了棉花轉(zhuǎn)基因的規(guī)?；?。進(jìn)一步通過田間篩選、室內(nèi)鑒定和分子檢測對獲得的轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行快速篩選，有針對性地系統(tǒng)開展安全性評價、生態(tài)區(qū)推廣和新品種推廣。

該技術(shù)體系將多種轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)行了有效組裝，實現(xiàn)了流水線操作，既提高了工作效率，又降低了經(jīng)濟(jì)成本。近年來。利用該技術(shù)體系累計為國內(nèi)41家單位轉(zhuǎn)化基因234個，創(chuàng)制種質(zhì)材料621份，成功獲得中棉所17、中棉所27、泗棉3號等16個轉(zhuǎn)基因棉花新品種。至2005年，在冀、豫、魯、皖、鄂、蘇等6個產(chǎn)棉省累計推廣國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因棉達(dá)409.62萬hm2，社會經(jīng)濟(jì)效益達(dá)93.8億元。該體系的建立對于促進(jìn)我國棉花生物技術(shù)育種以及加速其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程具有重要意義，處于國內(nèi)同類研究的領(lǐng)先地位，已達(dá)到國際先進(jìn)水平[15]。

1.5 棉花組織培養(yǎng)性狀純化及外源基因功能驗證平臺 中國農(nóng)科院棉花研究所李付廣團(tuán)隊將“棉花葉柄組織培養(yǎng)與高分化率材料選育方法（專利號：ZL200610089439.1）”和“一種棉花枝條扦插方法及其專用扦插生根劑（專利號：ZL200510088962.8）”兩項專利技術(shù)結(jié)合，定向篩選出高分化率材料，并建立了穩(wěn)定的組織培養(yǎng)體系。在此基礎(chǔ)上，篩選出3類與該體系相適宜的高效轉(zhuǎn)化載體，大大提高了轉(zhuǎn)化效率。

“外源基因在棉花上快速功能驗證的技術(shù)平臺”年轉(zhuǎn)化驗證外源基因160余個。對156個候選基因進(jìn)行轉(zhuǎn)化驗證的過程中，篩選出2 000余份富有利用價值的種質(zhì)材料，865份穩(wěn)定遺傳的變異材料。對已獲得的轉(zhuǎn)基因材料充分利用，相繼培育出中棉所50、中棉所47、中棉所52等24個新品種，其中12個通過國家審定，12個通過省級審定；進(jìn)一步被引用后又衍生出20余個轉(zhuǎn)基因棉花新品種/系，累計創(chuàng)造社會經(jīng)濟(jì)效益17.98億元。

2 棉花全基因組測序

對于每個生物個體而言，基因組包含了其全部的遺傳信息，利用測序技術(shù)破解基因組信息，是生物科學(xué)研究的重要手段。2007年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所聯(lián)合深圳華大基因研究院、美國農(nóng)業(yè)部南方平原研究中心等優(yōu)勢單位，率先在國際上啟動了“棉花基因組計劃”（Cotton Genome Project，CGP）。分別于2012年和2014年相繼完成了二倍體雷蒙德氏棉（Gossypium raimondii）（D基因組）和二倍體亞洲棉（Gossypium arboreum L.）（A基因組）全基因組遺傳圖譜的繪制，相關(guān)論文均發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然-遺傳學(xué)》（Nature Genetics）[16-17]。棉花基因組信息的獲得，標(biāo)志著我國棉花基因組學(xué)研究已取得了國際領(lǐng)先水平。為陸地棉（Gossypium hirsutum L.）和海島棉（Gossypium barbadense L.）等四倍體基因組分析提供了信息基礎(chǔ)，為闡明棉花起源與進(jìn)化、揭示四倍體棉種形成機(jī)制、解析高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的遺傳機(jī)理、實現(xiàn)基因水平上的分子設(shè)計育種均具有重要意義。

3 應(yīng)用于棉花的主要基因

目前應(yīng)用于棉花育種的目的基因主要包括抗蟲基因、抗除草劑基因、抗病基因、抗逆性基因和品質(zhì)產(chǎn)量改良基因等。

3.1 抗蟲基因 在我國，應(yīng)用于棉花的抗蟲基因主要有蘇云金芽孢桿菌的內(nèi)毒素蛋白基因（Bacillus thuringiensis，Bt）、豇豆胰蛋白酶抑制基因（Cowpea Trypsin Inhibitor，CpTI）和植物凝集素基因（lectin）。

Bt基因是研究最多、進(jìn)展最快及應(yīng)用最廣泛的一類基因，它對鱗翅目昆蟲具有專一殺傷作用，其種類很多，但是獲得的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的Bt基因僅有少數(shù)幾種，如Cry1A、Cry1A（b）、Cry1A（c）等[18]。CPTI基因是從豇豆中分離得到，其基因產(chǎn)物是一種約含80個氨基酸的小分子多肽，其通過抑制胰蛋白酶的活性來干擾昆蟲的消化作用，使其得不到充足的影響，導(dǎo)致發(fā)育不良，最終死亡。CpTI基因?qū)μ於腩?、夜蛾類、葉甲類及灰翅夜蛾類等多類害蟲有廣譜抗性。植物凝集素是一類能夠特異性識別糖類物質(zhì)并與之結(jié)合的活性球蛋白，對同翅目害蟲如棉蚜蟲有極強(qiáng)的抗殺作用。目前應(yīng)用較多的主要有豌豆凝集素（P-lec）、雪花蓮凝集素（GNA）和半夏凝集素（PTA），其中P-lec和GNA對害蟲具有極強(qiáng)的抗殺作用，同時對人類幾乎無毒害。

1991年，謝道昕等[19]在國內(nèi)首次報道了將B.t.aizawai 7-29和B.t.kurstaki HD-1基因分別導(dǎo)入陸地棉品種。1998年，倪萬潮等[18]將人工合成的Cry1A基因?qū)朊藁?，獲得了高抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因植株，是我國成為第二個獨立成功研究轉(zhuǎn)基因抗蟲棉并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國家。早期的抗蟲棉采用單一抗蟲基因，存在抗蟲單一、害蟲易產(chǎn)生耐受性等問題。1999年，郭三堆等[20]將人工合成的GFM Cry1A和經(jīng)過修飾的CpTI的雙價抗蟲基因?qū)朊藁?，首次獲得了高效雙價轉(zhuǎn)基因抗蟲棉株系。郭洪年等[21]將Cry1Ac/API2B基因?qū)朊藁?，獲得了抗棉鈴蟲90.0%～99.7%且農(nóng)藝性狀優(yōu)良的9個雙價抗蟲棉純合品系。我國雙價抗蟲棉的研制成功和大面積試種示范，對減少農(nóng)藥施用和保護(hù)環(huán)境，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有巨大而深遠(yuǎn)的影響。

3.2 抗除草劑基因 棉田中雜草種類繁多，影響了棉花的正常發(fā)育，給生產(chǎn)造成嚴(yán)重干擾。將外源抗除草劑基因?qū)朊藁?，使棉株具備某種除草劑抗性意義重大。在我國，成功應(yīng)用于棉花的抗除草劑基因有：抗草甘膦（glyphosate）基因、抗2，4-D單氧化酶基因（tfdA）和抗溴苯腈（bromoxyril）基因。

草甘膦是目前應(yīng)用最為廣泛的一種非選擇性光譜除草劑，能夠特異性的抑制植物和細(xì)菌體內(nèi)莽草酸羥基乙烯轉(zhuǎn)移酶（EPSPs）的活性。1995年，上海植物生理研究所首次通過輻射育種得到一個耐草甘膦的種質(zhì)系，不過其抗草甘膦能力只有田間用藥濃度的90%。祝水金等[22]篩選抗草甘膦突變體庫獲得穩(wěn)定遺傳的抗草甘膦種質(zhì)系。劉錫娟等[23]、謝龍旭等[24]分別將抗草甘膦基因EPSPs和突變基因（aroAM12）導(dǎo)入棉花，獲得對草甘膦給具有較強(qiáng)抗性的轉(zhuǎn)基因棉。

2，4-D是一種非常穩(wěn)定的激素型除草劑，通過干擾植物細(xì)胞分裂的速率達(dá)到除草目的，但其能被微生物體內(nèi)的2，4-D單氧化酶所分解。棉花對2，4-D非常敏感，將外源的tfdA基因?qū)朊藁ê罂纱蟠筇岣呙藁▽?，4-D的抗性。1994年，陳志堅等[25]成功將tfdA基因?qū)霑x棉7號，抗性試驗表明，轉(zhuǎn)基因后代可耐0.08%以上的2，4-D，超過一般大田施用濃度。郭寶生等[26]選育的抗2，4-D棉花新材料，同樣也獲得了良好的效果。

溴苯腈是一種觸殺型除草劑，主要通過抑制植物光合作用過程中電子傳遞，使組織迅速壞死發(fā)揮除草作用。

3.3 抗病基因 棉花的整個生育過程中遭受多種病菌的侵害，其中以黃萎病和枯萎病這兩種土傳性真菌病害最為嚴(yán)重，尚無法根治，成為棉花生產(chǎn)的主要障礙。近年來，應(yīng)用于棉花基因工程的主要有幾丁質(zhì)酶（CHI）、β-1，3-葡聚糖酶（Glu）和葡萄糖氧化酶（GO）等外源抗病基因。

幾丁質(zhì)酶和β-1，3-葡聚糖酶是植物防御體系中的兩種防衛(wèi)因子，兩者之間存在協(xié)同增效作用。劉桂珍等[27]通過激光微束穿刺法將含有β-1，3-葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶基因的雙價載體pLGC導(dǎo)入棉花幼胚，進(jìn)而選育出對黃萎病具有較高抗性的轉(zhuǎn)基因棉花株系。

葡萄糖氧化酶通過催化B2D2葡萄糖氧化成葡萄糖酸和H2O2，誘發(fā)植物的抗病反應(yīng)，還可以作為第二信使誘導(dǎo)植株抗性系統(tǒng)形成。研究表明，轉(zhuǎn)GO基因的棉花對黃萎病和枯萎病的抗性具有顯著提高[28]。吳家和等[29]通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，將維管束特異啟動子啟動的幾丁質(zhì)酶和CaMV35S啟動的β-1.3-葡聚糖酶嵌合雙價基因?qū)朊藁?，獲得3個雙抗轉(zhuǎn)基因純合系。

3.4 抗逆性基因 鹽堿、干旱、高低溫和澇漬等對棉花的生長發(fā)育產(chǎn)生顯著影響。近年來，圍繞棉花抗鹽堿、抗寒、、抗旱以及抗衰老等方面開展了一系列研究，并已取得一定進(jìn)展。

沈法富等[30]將羅布麻DNA導(dǎo)入魯棉后，轉(zhuǎn)基因植株后代的抗鹽性及抗枯萎病均有所提高。呂素蓮等[31]將甜菜堿合成中關(guān)鍵酶膽堿脫氫酶基因betA和乙酰乳酸合成酶的突變基因als基因?qū)?個棉花優(yōu)良品種中，轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽性得到明顯提高。異戊烯基轉(zhuǎn)移酶基因（ipt）編碼蛋白控制細(xì)胞分裂素的生物合成，在特異蛋白啟動子控制下將其導(dǎo)入棉花，發(fā)現(xiàn)再生植株的根系更加發(fā)達(dá)[32]。將紫稈檉柳晚期胚胎發(fā)生豐富蛋白（LED）基因?qū)胄玛懺?8號，在干旱脅迫誘導(dǎo)下，轉(zhuǎn)基因棉表現(xiàn)出了優(yōu)良的生長和生理優(yōu)勢，抗旱能力明顯提高[33]。

3.5 優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)基因 棉花纖維的強(qiáng)度、長度和細(xì)度等品質(zhì)性狀是評價棉花質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，提高棉纖維品質(zhì)是當(dāng)前棉花育種工作的一個重點，轉(zhuǎn)基因技術(shù)與常規(guī)育種相結(jié)合加速了纖維品質(zhì)改良進(jìn)程。

棉纖維特異啟動子E6驅(qū)動兔角蛋白基因通過花粉管通道技術(shù)導(dǎo)入棉花，獲得穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)基因株系，其纖維品質(zhì)得到部分改良，尤其比強(qiáng)度得到大幅度提高[34]。黃全生等[35]將蜘蛛絲蛋白基因通過基因槍轟擊進(jìn)去海島棉莖尖，得到強(qiáng)度高和韌性好的優(yōu)質(zhì)纖維。開花相關(guān)基因FAC基因最早發(fā)現(xiàn)于擬南芥，其含有兩個RNA識別基序的結(jié)構(gòu)域（RNA recognition motif，RRM）和一個WW蛋白質(zhì)相互作用基序[36]。研究結(jié)果證明兩個OsFCA-RRMs異位表達(dá)均能使細(xì)胞增大，產(chǎn)量提高，即在細(xì)胞大小調(diào)控中均發(fā)揮重要的的作用。Os-csRRM1和Os-csRRM2在植物中呈現(xiàn)非常高的進(jìn)化保守性。序列比對分析還發(fā)現(xiàn)，它們與小麥、大麥、黑麥、蓖麻、葡萄和油菜具有極高的同源性，表明RRMs在不同植物中可能具有相似的功能[37-38]。Sun等[39]從油菜（Brassica napus）中克隆得到Bn-csRRM2基因，遺傳轉(zhuǎn)化棉花結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因棉花的花粉、子葉柄和棉纖維等多種類型的細(xì)胞增大，花、子房、子葉、葉片和萼片等器官變大以及整株變高，單鈴重可達(dá)7.5g，纖維長度增加10%左右，產(chǎn)量與對照相比增幅范圍為35%～66%。轉(zhuǎn)FBP7：iaaM基因棉花衣分高達(dá)47%～50%，而非轉(zhuǎn)基因?qū)φ諆H為37%～40%；纖維產(chǎn)量提高了23%～34%；纖維細(xì)度也得到顯著改善[40]。中棉所利用海島棉優(yōu)質(zhì)漸滲系與轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品系雜交、分子聚合技術(shù)培育出“中棉所70”，其纖維長度為32.5mm，達(dá)到了優(yōu)質(zhì)棉標(biāo)準(zhǔn)。

4 轉(zhuǎn)基因棉花育種與應(yīng)用

近年來，隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，從單一的農(nóng)桿菌侵染到基因槍轟擊、真空滲透等，棉花轉(zhuǎn)基因方法和途徑得到較大拓展。與此同時，伴隨著基因克隆技術(shù)的發(fā)展，一些優(yōu)良內(nèi)源或外源基因不斷得到克隆，為棉花轉(zhuǎn)基因提供更多基因資源，也獲得了一批又一批的轉(zhuǎn)基因棉花，諸如各種轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、抗病棉、抗逆境棉和轉(zhuǎn)基因優(yōu)質(zhì)棉。其中，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在生產(chǎn)上已經(jīng)得到大規(guī)模商業(yè)化推廣和應(yīng)用，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益。2000-2009年是我國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種迅速發(fā)展的10a，期間共有383個品種通過國家或者省級審定，其中通過國家審定的有107個，安徽審定16個[41]。截至2014年，我國總計有149個轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種通過國家審定，其中安徽省品種有7個，包括國豐棉12、諾華棉1號、荃銀2號、皖雜棉9號、金科棉98、綠億航天1號、屯豐棉6號。安徽省審定的轉(zhuǎn)基因棉花品種41個。我國轉(zhuǎn)基因棉花種植面積已占到棉花總面積的近80%，長江、黃河流域棉區(qū)抗蟲棉種植比例近100%，其中國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉市場占有率從1999年5%上升到2012年98%。

5 轉(zhuǎn)基因棉花產(chǎn)業(yè)化相關(guān)的問題

5.1 轉(zhuǎn)基因棉花的環(huán)境安全性 轉(zhuǎn)基因棉花是我國種植的面積最大的轉(zhuǎn)基因作物，人們看到商業(yè)化帶來巨大經(jīng)濟(jì)利益的同時，也注意到其可能存在的潛在風(fēng)險，其中生態(tài)安全問題已成為多方面關(guān)注的焦點。棉花環(huán)境安全的科學(xué)問題是：轉(zhuǎn)基因棉花的雜草化趨勢、基因漂移、靶標(biāo)害蟲對轉(zhuǎn)基因棉花產(chǎn)生抗性、對土壤生物群落多樣性影響等。針對這些安全性問題，我國已經(jīng)制定一系列安全性評價法規(guī)并組建了轉(zhuǎn)基因棉花環(huán)境安全風(fēng)險分析與管理技術(shù)體系，形成了安全評價技術(shù)規(guī)范。

目前國際上對于轉(zhuǎn)基因作物以及產(chǎn)品檢測技術(shù)主要分為外源蛋白質(zhì)測定和外源基因測定兩類。常用的外源蛋白質(zhì)檢測方法有：試劑盒法、試劑條法、免疫印跡法（Western blot）和酶聯(lián)免疫法（ELISA）等。外源基因檢測技術(shù)主要分為定性檢測和定量檢測。定性檢測技術(shù)主要以聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）和探針雜交為基礎(chǔ)，檢測手段有：一般PCR、巢式PCR及核算印記法等。定量檢測技術(shù)有：半定量PCR法和熒光定量PCR法等[42]。檢測流程為：第一步，篩選判斷是否含有轉(zhuǎn)基因成分；第二步，確定轉(zhuǎn)基因成分的性質(zhì)；第三步，定量分析判定是否需要貼上識別標(biāo)簽。

5.2 抗蟲棉種子真實性檢測 目前，棉花品種鑒定仍以形態(tài)鑒定為主，同時參考同工酶和種子貯藏蛋白電泳圖譜。但是形態(tài)標(biāo)記受環(huán)境影響較大、周期長、工作量大，且同工酶和種子貯藏蛋白標(biāo)記多態(tài)性不夠豐富。分子標(biāo)記技術(shù)從DNA水平成為棉種鑒定技術(shù)新的發(fā)展趨勢。張小娟等[43]篩選獲得52對核心引物，對92分陸地棉骨干種質(zhì)和3份亞洲棉骨干種質(zhì)進(jìn)行多樣性分析，揭示了不同種質(zhì)間的遺傳差異，為棉花品種區(qū)別和鑒定提供了技術(shù)支持。匡猛等[44]、王飛等[45]比較了應(yīng)用于棉花品種鑒定的4種分子標(biāo)記—RFLP、RAPD、AFLP和SSR，分析得出SSR標(biāo)記具有很高的多態(tài)性，其優(yōu)越性非常適用于品種鑒定研究和DNA指紋圖譜的構(gòu)建，為轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種子真實性快速鑒定開辟新思路?？軅サ萚46]利用卡那霉素處理探索出一個可以作為有效快捷的轉(zhuǎn)基因棉花室內(nèi)篩選方案。

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（責(zé)編：張長青）