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会员注册以科学研究为先导的技术革命是解决世界人口增长和自然资源日趋贫乏这一矛盾的唯一途径。近20 a 生物科学的重大研究成果之一是生物技术的快速发展所带来的农作物增产, 并显示出其应用的巨大潜力。80 年代发展起来的植物基因工程技术已使成百上千种植物获得了来自其它生物的或人工合成的基因编码的性状, 其中不少可促进植物的快速生长, 增加对病虫害和逆境的抗性等。自90 年代起各国都加大了在此方面的投资。森林作为生态环境的主体, 为农业的可持续发展提供了必备的条件。为了在保护天然林的同时, 满足经济建设和生态建设对林木的需求, 像我国这样森林资源缺乏的国家, 必须营造大量高产、优质、抗逆的人工林。常规育种手段受林木的生物学特性如生长周期长、性状分析难度大等特点制约, 育种周期相应延长, 成为林木遗传改良的最大障碍。利用现代生物技术, 通过目的性非常强的基因操作改良林木经济性状, 实现其优质高产, 可加速优良新品种的培育, 前景非常广阔。虽然转基因动植物带来了令人注目的经济效益, 但是必须注意其给人类和生态环境可能产生的负面影响。转基因植物的田间试验作为商品化的必经阶段, 全面评估其负面影响受到了社会各方面的关注。1985 年经济合作与发展组织(O ECD) 发表了关于重组DNA 安全问题蓝皮书后, 部分国家已相继建立了一些法规来指导和监督本国的遗传改良生物体的试验研究。由于林木生命周期长、自然界中还存在着转基因林木相应的自然群体等, 因此在考虑其对生态环境所产生的影响时, 应与农作物有所不同。
1 国内外转基因林木研究进展及趋势
1. 1 研究进展
林木转基因研究起步于80 年代末, 开始主要是利用一些标记基因研究树木的转化, 即探索将外源基因引入林木基因组中的技术、基因表达情况和经组织培养再生为完整植株的方法。进入90 年代, 具有经济价值的基因如抗虫、抗除草剂基因等被导入了一些组培和转化都已成熟的双子叶林木中。杨树抗虫和果树如苹果(M a lus p um ila M ill. )、梨(Py rus comm un is L. )、葡萄(V itis v in if era L. ) 等抗除草剂、抗病虫害及木瓜(Chaenom eles spp. ) 抗病毒等的转基因植株已陆续进入田间试验阶段。由于大多数林木如针叶树种的组培技术和基因导入技术还不很成熟, 加上林木分子生物学研究的落后所造成的可用于林木改良的基因贫乏等因素, 导致林木生物技术的发展与应用相对滞后。
我国的林木转基因研究相对较早。1990 年在欧洲黑杨(P op u lus n ig ra L. ) 上成功转化了苏云金芽孢杆菌(B acillus thu ring iensis) 内毒素基因, 获得了较高杀虫活性的工程植株并定植于苗圃, 1993 年在新疆通过扦插营造了试验林[ 5 ]。目前正进行花粉不育基因、蛋白酶抑制剂等的基因工程研究。受体也由欧洲黑杨扩大到其它杨树种及落叶松(L a rix spp. )、杉木(Cunn ing ham ia lanceola ta (L am b. ) Hook. ) 等。
国外的转基因林木主要是杨树(P op u lus spp. ) , 更多的是用来研究基因的功能。例如瑞典农业大学的一个研究小组将来自农杆菌A g robacterium tum ef aciens 的生长素合成酶基因如ro lc 等转入欧美山杨(P. trem u la L. × P. trem u loid esM ichx. ) 中, 改变了植株的激素水平, 导致了解剖学上的改变, 木材材性也发生了变化, 为利用激素调控改良木材品质奠定了基础。