植物学家的转基因研究

植物学家的转基因研究

园林植物是装饰生活的天使。随着人们生活水平的改善,对园艺产品的质量和情趣的要求逐步提高,园艺产品的商业价值也不断攀升。用基因工程方法培育园艺新品成了转基因研究的又一热点。本文就这方面的研究情况作一综述。1色的“反义技术”1979年,荷兰青年园艺家哈格曼,用一种紫色白边的郁金香作父本,同紫黑的郁金香“夜皇后”杂交,得到了1000多粒种子,经过7年的培育和营养积累,上千个球茎终于在1987年开出了五彩缤纷的花杂,其中有一株开的花竟是全黑的!也就是说哈格曼用常规的杂交育种方法,圆了荷兰人几个世纪的“黑郁金香之梦”。但是,现在的转基因技术,却能在短期内让花色随园艺家的设计而变化,培育出理想色彩的花朵。植物的花色性状也是受基因控制的,科学家现在已经定位了几十种花色基因,这些基因有的编码显色物质类黄酮,有的编码催化色彩反应的通道酶。在自然界所以没有黑色的郁金香,是因为这种花卉没有黑色基因,而牵牛花没有橙黄色的,是因为缺少黄色基因。基因工程师将玉米的花葵素基因转移到牵牛花中,培育出了自然界没有的橙黄色牵牛花。植物在进行花色素合成时,先将基因上的一条链转录成RNA分子,再到核糖体去生产花色蛋白。如果这时加进与信息RNA互补的链,形成双链的分子,核糖体就拒绝将这种错误的信息翻译成蛋白质,该种色彩就会从花中消失。这种“反义技术”也是科学家用来调节花色的一种办法。玫瑰是大众喜爱的花卉,但自然界没有蓝玫瑰。为了培育蓝玫瑰,园艺家不知搞了多少次杂交,均未有进展。现在有了转基因技术,似乎是水到渠成了。植物学家将牵牛花的蓝色基因转移到玫瑰细胞中,却没有得到蓝玫瑰。原来,不少花卉的色彩除基因调控外,还同pH值、金属离子种类、光照及温度等有关。而这些因素与花色基因之间是何种关系,暂时还不清楚。植物学家认为,只有将花色变化的环境因素,同基因程序相协调,才能培育出真正的蓝玫瑰。2对草坪的进行也牵牛花的蓝色基因未能使玫瑰变蓝,却能使麝香石竹五彩缤纷。摆在你案头的各色康乃馨,就是转基因的杰作。花瓣显蓝色需要酸性的细胞液环境,玫瑰变蓝的pH值肯定比石竹要小得多,或是玫瑰中某种深色素掩盖了蓝色的表现,不然为什么同样的蓝色基因却能育出蓝石竹?现在,植物基因工程师已能熟练地操作基因,调配花的色彩,如要让花显黄色,就让黄烷酮基因表达;要开出白花,让全部类黄酮基因失活。我国科学家就用这种方法,让紫花牵牛开出全白或白紫相间的花,英国的基因工程师还育出了双色的紫罗兰,有的科学家还使一棵玫瑰上开出了不同色彩的花,还有的育出了嵌色的杜鹃花。研究发现,将色素基因的表达限在靠近表皮细胞的深度,就能充分表现色彩。鸭跖草的高浓度花青素在皮下表达,使全株呈现紫红色。如果对草坪草进行基因工程改造,将来的草坪不一定全是绿色的,而是五彩缤纷的;树杆也不是灰蒙蒙的,也有多种色彩,行道树就成了亮丽的风景线。天竺葵花色美丽,却没有香味,原因是它们的细胞不能合成芳香分子。有的花有芳香物质,但花瓣有一层蜡质,香味出不来。如果把柠檬的香味基因转移到天竺葵中,就能让它发出柠檬香;如果用基因调控让香石竹的蜡质层有小孔,康乃馨身价将倍增。如果将香味基因转移到草或树皮中,它们的环境价值也会大大的提高。将来总有一天,高尔夫球场的草坪会散发柠檬香、桂花香、熏衣草香、紫罗兰香,任凭你的爱好去选择,庭园的树木花草也株株芳香四溢,生活在这样的环境中,人有多舒畅!3植物的荧光在自然界能发光的生物很多,一些细菌、甲壳动物、软体动物、昆虫和一些鱼类都会发光。生物发出的光有磷光和荧光两种。科学家对萤火虫发荧光研究得比较透彻,在它的发光器细胞中,有荧光素和荧光酶两种分子,荧光素中贮存有大量的化学能,当夜色来临,荧光酶催化荧光素分子就发出荧光。萤火虫的发光效率很高,几乎能将ATP中的化学能都变成光,不产生一点热,这种光是生物冷光。现在,美国的科学家已经把荧光素和荧光酶的基因进行了克隆,并转移到了夹竹桃的细胞中,得到了能在黑暗中发出荧光的夹竹桃细胞。在其他一些植物中导入发光基因的试验也在进行中。估计在几年内,一批在夜色中发出荧光的基因工程植物,将在世界各地的生物工程实验室产生。植物发光可以作为一种信号装置,为园林管理的自动化提供方便。例如,将荧光表达与植物水肥需求程序相连,需水时植物发出荧光,自动控制系统收到荧光信号,就启动滴灌,给植物供水;需肥时发出荧光,供肥系统就自动施肥;甚至可以将病理程序与荧光相连,让荧光成为植物患病的报警信号。发光树作行道树,不仅可以节省电力,美丽的荧光还会营造出诗一般的环境,在公园、商场和娱乐场所配置发光树,能增加欢乐和谐的气氛,使人玩得更开心。圣诞树是欧美需求量很大的园林产品,能发光的松树和柏树定会大受消费者的欢迎。4利用工程技术来培育和种植天然园林植物草坪是园林的重要装饰,园艺家已经培育出适合各种环境的草种,有的柔软如绒、有的耐压、有的耐寒。草坪都会长大,必须定期修剪才能保持整齐美观,虽然现在有各种草坪修剪机,但修整草坪仍是一件费时费力的工作。植物的生长是由基因调控生长激素,促使细胞分裂生长而形成的,如果在草的茎叶生长点插入基因程序,当草长到标准高度就中止激素的分泌,让草不再生长,就省去了修剪的功夫,给园林管理带来极大的方便。有不少植物基因工程师正在进行这项研究。中国的组培袖珍兰,小巧玲珑,曾名扬世界;中国的树桩盆景也以小中见大,适合家居摆设受世界各国的欢迎。随着人们生活水平的提高,对袖珍园艺花果表现出很大的消费需求。用人工修剪、控制水肥的方法培育袖珍植物要十几年、几十年的时间,还需要一定的技艺,非专业人员很难做到。如果用基因工程技术对园艺植物进行“侏儒化”,使观赏桔高不盈尺