第4期报纸(2002年3月4日):GPIT技术可使作物优质基因升华

2021-05-24

GPIT技术可使作物优质基因升华
  生物技术不独转基因一种。在转基因食品是否安全并当重新审视的今天,科学家们争相将视角转向作物的优势基因。
  国外一些研究发现,许多作物自身不仅有抗病虫害的功能基因,而且还有提高产量、改进产品质量的基因,因此没有必要引进外源性基因进行遗传工程改造,只需诱导表现潜藏的优势基因功能,便可创造出安全优质高产的绿色作物。
  研究人员认为,用遗传改造技术创造安全优质高产的绿色作物,途径有两种:一是直接将植物拟南芥的某些功能基因移植到玉米、小麦等作物中,这比用病毒或其他微生物的基因安全得多;另外就是以拟南芥为参照系,比照其基因位点,在所有作物如水稻、玉米、小麦中,找到高产、抗病虫害、抗逆特性改变作物性状的基因或潜在的功能基因,通过诱导调控“升华”这些基因优势改造作物,生产出抗病虫害、抗逆性强、安全性高的高产、味佳作物。
  迄今,研究人员已经鉴定出拟南芥控制开花的基因FRIGDA,主管作物高矮基因GAI,还确定了一种简称ANT(Aintegumenta)的基因,它的作用是只让某些植物器官长大而不改变或扩大整个作物的比例,比如土豆、白薯等令其多长果实而少长茎叶。
  研究人员认为,在防病虫害、抗逆性方面最有价值的基因是DIR-1,这一基因涉及作物整体防御系统,不仅能识别各种危害作物的病原菌,而且能抵御病毒与真菌的各种传播方式,就象人的免疫机能可以隔离病原菌,白细胞可杀死被病原菌感染的细胞。
  这种观点与国内GPIT技术的核心原理可谓异曲同工,均为重现作物进化中出现过的潜性功能,并在较高层次水平自行组装新功能,使其一系列优良性状连续表达出来。
  GPIT技术可使作物光合速率提高50-400%,特别是双子叶植物大幅度增产,其中花生可增产50-70%以上;使几乎所有作物都可产生明显的耐冷抗冻性。其中大棚多数喜温蔬菜幼苗可耐冻害,最低极限温度达-3℃至-4℃,而对照组株苗则几乎100%死亡。(提高作物抗冷耐冻性是转基因技术想重点攻克的目标,然而,所有的努力都以失败告终。)
  GPIT技术使作物在细胞水平同时表现出耐旱、耐涝、耐盐、耐酸及一切与细胞水平相关的抗逆性。
  GPIT技术处理的蔬菜几乎无发病病株,对诸如猝倒病、立枯病、根腐病及有些病毒、类病毒等病害,治愈率甚至可达100%。
  GPIT技术处理过的粮食作物抗病性非常明显。1999年,云南省稻瘟病大暴发,除官渡区杨二甲村用GPIT技术处理的近百亩低抗稻瘟病品种合系35号,亩产量仍达1460斤左右外,其余全部大减产,一般亩产仅为400-600斤,有些农户甚至完全绝收。
  此外,GPIT技术对许多虫害有明显的阶段性避趋性。如对蚜虫、粉虱、斑潜蝇等明显避趋;对红蜘蛛、叶蝉、菜青虫有明显抗性,甚至对棉铃虫均有一定抗性;对有些虫害则有明显耐性。
  目前,水果、蔬菜早熟、高产几乎都以品质为代价。而应用GPIT技术是靠三性效应促进早熟,即作物对阳光信息、能量的全面利用性,对信息感受度的敏感反馈自行调节性,以及作物的抗逆性等。其内在品质方面,氨基酸总量增加;蛋氨酸、胱氨酸等大幅度增加;特别是唯一能在生物体中有双重生理功能的酪氨酸增加幅度高达43.7-55%。此外维生素C也增加了28.57%。
  GPIT技术诱导调控作物内在的各种功能基因,并在群体和系统的水平上长期表达出来,成为内源性的动力,可谓调动天然因素增加作物产量和改善品种的最好方法。  
《大众科技报》电子版
第908期
2001年7月26日

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