防龋用转基因番茄农艺性状的变异*

白国辉，刘建国，田 源，管晓燕，顾 瑜，白朋元，周皓琳，范 繁

( 1.遵义医学院 医学与生物学研究中心， 贵州 遵义 563099；2.贵州省高等学校 口腔疾病研究特色重点实验室，贵州 遵义 563099)

转基因技术是将某些抗病、高产、提高品质等已知功能性状的基因，通过分子生物学技术手段移植到目标生物体中，使受体生物在原有遗传特性基础上增加新的功能特性，获得新的品种和产品，使农作物的生产向人类需要的目标转变[1]。但是多个外源目的基因之间以及目的基因与植物基因组基因之间都有可能发生潜在的相互作用，引起某些基因的沉默或激活，从而影响基因表达的结果，这些问题已经被社会和政府高度重视。

本课题组前期研究中选择番茄做为生物反应器，研制了携带变异链球菌表面蛋白PAc粘附相关肽段基因pacA与霍乱毒素B亚单位(CTB)基因ctxB的转基因番茄防龋疫苗，希望寻找到一条价廉物美，预防接种的方法易于被人群接受而且对机体和环境无损害的防龋方式[2]。动物免疫实验已证实其具有良好的免疫原性，能诱导机体产生免疫应答反应[3]，初步证实所用的转基因番茄防龋疫苗是安全无毒的[4-5]，并进行了外源基因漂移检测、外源目的基因拷贝数检测[6-7]。本研究探讨本课题组培育转基因番茄植株与非转基因番茄植株农艺性状的差异，为最终实现转基因植物嵌合体防龋疫苗的商品化生产打下坚实基础。

1 材料与方法

1.1 材料 含目的基因pacA-ctxB片段的转基因番茄种子(本课题组前期培育)，非转基因番茄种子(山西豪丰种苗有限公司)。

1.2 田间种植设计 田间试验在贵州省遵义市河溪村红田组进行，种植转基因番茄和非转基因番茄2个品系。实验地主要风向是从北向南，在生殖隔离状态下，转基因番茄种植8行-5列，共40株，沿南北方向排列，非转基因对照组番茄40株。植株间距均为0.7 m。

1.3 研究方法 试验于2010年5月进行，5月10日育苗，30 d后定植。定植前及定植后每周记录番茄生长的一般状况，记录植株株高、茎粗、最大叶宽情况，调查持续到番茄的果实成熟期。每次株高、茎粗、最大叶宽观测3次取平均值。株高和最大叶宽用卷尺测定，番茄植株茎粗用游标卡尺测定。

2 结果

2.1 一般生长情况 转基因番茄有3株、非转基因番茄有2株出现叶片发黄、虫食孔、生长缓慢、最终死亡，经分析是出现虫害现象，与品种及外源基因无关。其他转基因番茄和非转基因番茄生长状态均良好，植株粗壮，叶片深绿。

2.2 株高、茎粗、最大叶宽情况 定植前及定植后不同时间点进行比较，转基因番茄与非转基因番茄植株的株高在30 d、37 d差异有统计学意义(P<0.05)，转基因番茄植株生长较慢，之后各时间点比较均无统计学意义(P>0.05)；转基因番茄与非转基因番茄植株的茎粗在各时间点比较均有统计学意义(P<0.05)，转基因番茄茎粗较细；转基因番茄与非转基因番茄植株的最大叶宽在各时间点比较均有统计学意义(P<0.05)，转基因番茄最大叶宽较窄(见表1)。

时间(d)株高(cm)转基因组非转基因组茎粗(cm)转基因组非转基因组最大叶宽(cm)转基因组非转基因组306.74±1.34*8.48±1.470.20±0.06*0.23±0.041.75±0.25*1.98±0.503713.08±2.36*14.09±1.950.51±0.07*0.61±0.092.58±0.38*3.12±0.414421.68±3.7822.66±3.040.69±0.09*0.84±0.123.74±0.60*4.24±0.715136.75±3.8537.28±3.730.80±0.18*1.03±0.184.55±0.74*5.14±0.655848.59±6.3250.86±4.980.92±0.21*1.24±0.235.31±0.83*6.21±0.896556.78±8.3859.50±6.281.07±0.12*1.36±0.186.30±1.21*7.30±1.297268.10±11.6569.16±6.991.27±0.16*1.61±0.186.84±0.91*7.60±1.077982.34±17.8887.05±14.481.32±0.22*1.70±0.167.23±0.86*7.77±0.838692.46±18.1598.00±10.791.37±0.24*1.70±0.117.42±0.62*7.93±0.799398.86±19.63105.32±10.671.40±0.20*1.74±0.097.45±1.24*8.44±0.72100101.64±23.75109.47±11.371.41±0.17*1.74±0.097.73±0.71*8.48±0.66

注：*表示与非转基因组比较，差异有统计学意义(P<0.05)。

3 讨论

转基因植物研究的目的是希望得到有价值的中间材料，进行工业化生产或用于农作物品种的培育，该目的的实现不仅与转化技术和不同的外源基因有关，还与转基因植物培育成功后的生物特性密切相关[8]。有部分研究结果显示，利用分子生物学技术得到的转基因植物在农艺性状方面会有一些改变[9-10]，对于导致转基因植物农艺性状变化的原因可能有几点[11]：①外源基因的插入；②在转化过程中的组织培养阶段产生的；③转基因的表达。研究发现影响转基因植物农艺性状变化的一个重要因素是转基因方法的选择[12]。现常用的将外源基因整合到植物基因组中方法有农杆菌介导法、基因枪法、电击法和原生质体聚乙烯乙二醇介导DNA法。目前还不能实现将外源基因整合在特定的基因座或对导入基因的拷贝数进行控制，所以外源目的基因是以随意的方式插入到植物基因组中。研究证实外源目的基因插入植物基因组的位置不同而表型和插入拷贝数的不同均会引起转基因植株后代农艺性状的变化。除此之外，转基因结构变化包括转基因断裂、倒置、缺失以及其他复杂的重排，都会对转基因植物的表型和遗传产生一定的影响，这些不可控制性的因素存在让科研人员很难区分转基因本身的效应与相伴发生的不可控制因子的效应[13-14]。

在本研究中转基因番茄植株与非转基因番茄植株生长情况良好，转基因番茄植株的株高、茎粗和最大叶宽经统计学分析与对照组植株比较有统计学意义。但转基因植物农艺性状的变化方向和程度从现阶段的研究来看并不确定，在同一物种转入不同的外源基因甚至同一物种转入相同的外源基因后农艺性状的变化也不相同。本实验只针对转基因番茄农艺性状的个别指标进行初步的探索，想成功的通过分子生物学手段获得新的物种资源或者进一步培育出新的品种是一项艰难的工作，必须进行更全面、深入的研究。

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