如何利用基因工程改进植物的品质


用植物基因工程手段改进植物品质的工作,起初着手于提高植物蛋白质的质量。例如,大多数双子叶植物蛋白质中的赖氨酸含量高,而单子叶植物蛋白中赖氨酸则不足。如果将双子叶植物的贮藏蛋白基因转入单子叶植物,后者的赖氨酸含量会提高,从而使氨基酸获得平衡。同时,电子外源基因的引入,植物总蛋白的数量也有所提高。外源基因的蛋白积累甚至可以达到总蛋白量的1%。

美国和日本在改进水稻的赖氨酸含量上,均取得了进展。美国利用组织培养法通过电激技术培育出蛋白质含量高、质量好的水稻植株,其赖氨酸含量比普通水稻品种高10%~20%,经杂交后其种子产量亦接近正常产量水平。日本将种子储藏蛋白(谷蛋白)基因或耐抗生素基因引入水稻取得成功,这种改造的“谷蛋白基因”可增加大米赖氨酸含量。

1983 年,美国研究人员把菜豆贮藏蛋白基因与Ti-质粒重组,转入向日葵;还把这种蛋白基因转入马铃薯,培育成“肉土豆”,其蛋白质含量丰富。1986 年培育出高蛋白玉米新品种,其蛋白质含量达40%~50%,可与大豆媲美。还将巴西果中和硫基因转入大豆中,获得了蛋白质含量更高的土豆。1988 年,美国科学家成功地改进了蕃茄的品质。蕃茄成熟时,自身即开始合成多聚半乳糖醛酸酶(简称PG 酶)。PG 酶分解细胞壁的有效成分,使蕃茄变软,这样给运输和贮藏带来极大的不便。

为了解决这个问题,科学家们把能产生阻碍PG 酶基因发挥作用的基因转入蕃茄,这样,就不能产生正常的PG 酶。在检测含转基因的蕃茄时,发现其中的PG 酶活性降低到正常的5%~55%,并且PG 酶基因被抑制的性状稳定遗传,蕃茄成熟变软的问题就这样迎刃而解了。

美国科学家从大豆中获取蛋白质合成基因,并将其转入马铃薯中,培育出了“高蛋白马铃薯”。这种马铃薯的蛋白质含量接近大豆,从而使其营养价值大大提高而受到消费者的欢迎。

美国曾从远缘杂交遗传育种和生物基因工程等方面进行研究,现已培育出五彩缤纷的各种彩色棉花,其颜色呈浅蓝色、粉红色、浅黄色与浅褐色等。一旦这种彩色棉花投入农业生产,纺织品无需染色、又不退色的时代就会到来。