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转基因蔬菜及其产业化现状

2024-05-29
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世界农化网中文网报道:转基因蔬菜是指,利用基因工程将原有作物的基因加入其它生物的遗传物质,并将不良基因移除,从而造成品质更好的产品。通常表现为增加产量、改善品质及抗病虫害能力、延长货架期、增加营养价值、耐逆境及其它特性,对农业生产具有积极意义。已开展实验室转基因科学研究的蔬菜有番茄、茄子、辣椒、马铃薯、黄瓜、南瓜、西葫芦、胡萝卜、甘蓝、花椰菜、大白菜、生菜、菠菜、茴香、豌豆、石刁柏、芥菜、洋葱、小白菜等。


转基因蔬菜的主要种类

(1)转抗病基因蔬菜

转抗病基因蔬菜主要包括抗病毒病基因菜、抗细菌病基因蔬菜以及抗真菌病基因蔬菜三种。由于蔬菜病毒病的防治十分困难,因此是转基因抗病研究最多的一类。


辣椒病毒病一直是辣椒生产上的一种重要病害,且发病率高,传播迅速,易造成严重减产,产量损失在20-70%。中国辣椒大多数产区仍以黄瓜花叶病毒(TMV)和烟草花叶病毒(CMV)为优势种群。目前已经从不同的植物中获得了很多个抗病毒基因,其中使用最多的是病毒的外壳蛋白(cp)基因。如转基因双抗烟草花叶病毒(TMV)和黄瓜花叶病毒(CMV)的辣椒″农大40″及″湘研1号″。


(2) 转抗虫基因蔬菜

以马铃薯为例,马铃薯在整个生育期都易遭受虫害,受到害虫危害的马铃薯品质及产量也受到严重影响。在转基因马铃薯研究中,蛋白酶抑制剂基因、植物凝集素基因以及Bt杀虫晶体蛋白基因都是常用的抗虫基因。原理如下:


①当蛋白酶抑制剂进入昆虫体内后在昆虫肠道内与蛋白酶作用形成稳定的复合物使蛋白消化酶活性受到抑制;同时此种复合物可作为负反馈信号抑制昆虫进食。这两种作用降低了害虫对蛋白的有效利用并且减少了营养物质的摄取,最终导致死亡;


②植物凝集素可以特异性结合到目标昆虫消化道外围食膜的几丁质或上皮细胞的糖缀合物或糖基化的消化酶上,从而影响昆虫对营养物质的正常吸收,并可能促进消化道内的细菌繁殖,抑制昆虫生长发育,从而达到杀虫的目的。


③苏云金杆菌在芽孢形成期,体内的Bt基因可以编码产生Bt抗虫蛋白。被目标昆虫摄食后,在昆虫消化道的碱性环境下被胰蛋白酶水解,形成毒素核心肽段。毒素核心肽段能与昆虫肠上皮细胞上的受体结合,结合后插入细胞磷脂双分子层,使细胞膜允许离子(如Na+、K+等)和寡糖(如蔗糖、麦芽糖等)自由通过,细胞的渗透压发生改变,从而导致昆虫中肠停止蠕动,中肠上皮细胞解离,昆虫停止进食。芽孢在肠中萌发,经被破坏的肠壁进入血腔,大量繁殖,使昆虫患败血症,最终死亡。


(3)转抗除草剂基因蔬菜

除草剂基因在植物中作用有两种,一是消除除草剂的毒性,来源于潮湿链霉菌的bar基因是迄今为止用得最多的一个抗除草剂基因。它编码的蛋白可将除草剂膦丝菌素(PPT)乙酰化使其失去毒力。二是修饰除草剂作用的靶蛋白,使其不敏感或过量表达稀释除草剂的作用。


(4)转抗逆境基因蔬菜

转耐盐基因蔬菜耐盐基因有两种,一种是能提高植物体内渗透保护物质的基因,如脯氨酸合成酶(proA)基因、菠菜碱脱氢酶(BADH)基因、磷酸甘露脱氢酶(todD)基因以及与甘氨酸甜菜碱生物合成的胆碱脱氢酶(beta)基因。将 beta基因导人番茄可获得耐盐性高于对照的植株。将草酸氧化酶基因转入番茄可使其在盐环境下产量增加。另一种是平衡植物钾钠离子的如HALI基因。转入番茄其耐盐性明显提高。另外将耐盐植物总DNA直接导入不耐盐植物也可提高耐盐性,如将红树总DNA导入辣椒其耐盐性明显提高。


转耐冷基因蔬菜利用较多的是来自北极深海鱼类的抗冻基因(AFPS)。将鲽鱼科的抗冻基因转入番茄,发现其具有抑制冰块重新结晶的能力,从而可以使其免遭冻害。


(5)转改良品质基因蔬菜

农产品耐储性低是困扰农业生产的一大难题,这一点在蔬菜生产上体现的就更为明显,由于蔬菜含水量高,在运输过程中很容易发生腐烂,在现代农产品冷链运输体系建立起来以前,在运输和存储过程中,我国蔬菜产量的损耗比例曾高达30%。


应运而生的″华番1号″所做的就是从外部转入一个基因,这个基因的功能就是可以降低这些蛋白质的合成速度,这些蛋白质合成的速度变慢了,细胞壁发生分解的速度自然也就被延缓,番茄就不容易腐烂,这样一来番茄的储藏期自然也就被延长。但由于果型偏小,同时育种技术的进步出现许多大果型、硬果型番茄,″华番1号″匆匆落幕。但作为我国第一个获准商业化生产的转基因番茄品种,它在可食用转基因作物品种的商品化栽培方面,可谓起到了引领作用。


转基因蔬菜的国际种植现状 

目前,转基因蔬菜在全球范围内已经开始产业化种植。一些国家如美国、加拿大、阿根廷、巴西等在转基因作物种植方面取得了较大进展,转基因蔬菜也在其中扮演重要角色。这些国家在转基因技术研发、种植和商业化方面积极推进,形成了相对成熟的产业链。


在中国,转基因蔬菜的研发和应用也有所进展。中国拥有丰富的传统农业资源和庞大的种植业市场,为转基因蔬菜的发展提供了良好的土壤。国内科研机构和企业在转基因蔬菜方面进行了一系列研究和培育工作,涉及到多种作物品种如番茄、黄瓜、甜椒等。转基因蔬菜的抗病虫害、提高产量、改善营养品质等方面的特点受到关注。


然而,转基因蔬菜在国内也存在一些争议和挑战,比如食品安全、环境影响、传统农作物品种保护等问题仍需引起重视。政府、科研机构、企业以及消费者之间的合作与沟通显得尤为重要,以确保转基因蔬菜产业化的健康可持续发展。


我国转基因蔬菜种植及研究现状

我们国家对待转基因的态度很明确:大胆地开展研究、慎重地进行推广、严格地进行监督!


我们国家目前批准的转基因食品有两类:一种是我们自己种植的;一种是我们允许从国外进口的。允许大规模商业化种植的转基因作物主要有两种:棉花和番木瓜;批准进口用作加工原料的有大豆、玉米、棉花、油菜、甜菜和番木瓜共6种。这六种进口转基因产品仅被允许用作加工原料,不允许在国内种植。像大豆就只能用来榨油,豆渣就只能做饲料。对于转基因的安全性我国有非常严格的管理办法。


在我国,转基因作物必须获得生物安全证书和种子审核认定才能有机会实现商业化种植,这两个阶段都有非常严格的规章制度。

     

根据中华人民共和国农业农村部的数据,2023年之前,我国只有两个作物品种获得商业化种植许可:转基因棉花和木瓜。也有玉米、水稻等作物获得了生物安全证书,但缺乏种子审核认定,也没有达到商业化种植的标准。

     

2023年10月份,农业农村部批准了37个转基因玉米品种和14个转基因大豆品种的审定。在2024年3月份,又增加了另外27个玉米品种和3个大豆品种。上述品种通过品种审定,意味着转基因玉米、大豆有机会实现商业化。

        

近来,网上流传一份转基因食品名单并且谣传可以通过形态和颜色来辨认都是没有科学依据的。圣女果、大彩椒、紫薯、彩色玉米等都不是转基因产品。按颜色、大小、形状来辨认是不是转基因产品不靠谱。很多都是通过引种和杂交的方式来出现在大众面前的。

      

也就是说,我国目前的转基因蔬菜还很大程度上没有进入商品化生产阶段,即使未来有了可以商品化种植的品种,也会严格按照相关规定和标准执行!


参考文献:

[1] 毕玉平,单蕾,王兴军,等. 双抗TMV+CMV辣椒转基因工程植株的再生及抗病毒鉴定 [J]. 华北农学报, 1999, (03): 103-108.

[2] 杨欣,梁爱华,吴家和. 抗虫转基因马铃薯研究进展 [J]. 生物学杂志, 2010, 27 (03): 66-68.


Zhejiang Tide Crop Science Co.,Ltd.
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