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第一篇：基因技术论文范文
植物转基因技术的研究和应用
摘 要: 介绍了植物转基因技术的研究方法和发展现状,综述了转基因植物在农业、医疗卫生和环境保护等领域的应用,分析了研究过程中出现的难题,并对植物转基因技术的发展前景做了展望。
关键词: 转基因技术 植物 医疗 环境保护
将外源或者人工修饰的基因导入植物基因组并稳定表达,可改变生物体性状并遗传下去,这就是植物转基因技术。1983年,人类首次获得转基因植物,1986 年美国和法国的科学家第一次进行了抗除草剂转基因烟草的田间试验。此后,植物转基因的研究与应用在世界各地蓬勃发展,并创造了巨大的经济效益。随着研究的深入,转基因植物的应用被不断拓宽,在农业上取得巨大经济效益的同时,其在医疗、资源、环境污染处理等方面的研究也吸引了越来越多的研究者。
1 植物转基因
1.1 植物转基因的原理
具有外源物种基因的植物叫做转基因植物,一般通过基因工程获得。基因工程是指按照人们的意愿用人工方法在体外对各种不同生物的DNA进行重组,构成遗传物质的新组合,并使其在受体细胞内持续稳定繁殖,从而获得大量新物种的技术。获得转基因植物需要具备3个要素:植物受体、目的基因和转化方法。受体的选择要考虑很多因素,如是否会对人类健康和生态环境有不利影响,是否有演变为杂草的可能,是否有敏感源和是否有毒等等。转基因的目的也应考虑进去,例如,选择合适的受体植物是生产转基因植物口服疫苗的关键,合适的受体植物可以使疫苗兼具表达量高、耐储藏和适宜于口服等优点。又如,为了利用转基因植物处理土壤污染,则尽量选择大型植物,以提高处理污染的效率。目的基因的选择也是根据具体研究的需要,截取需要表达的特性对应的基因。
另外,完成基因转化还需进行选择和一系列的鉴定工作,有时外源转化基因和植物中同源的内源基因的表达均被抑制即所谓的共抑制现象,有时外源基因在受体原生质中的表达瞬时不稳定,只有经过筛选和鉴定后,才能最终获得转化植物。
1.2 植物转基因的方法
植物转基因方法可分为生物学、化学和物理学方法三大类。生物学方法有农杆菌介导转化法、花粉管通道法、病毒介导法等;物理学方法包括基因枪法、显微注射法和电激穿孔法等;化学方法包括聚乙二醇法、脂质体法等。在上述多种方法中,占主导地位的是农杆菌介导法,常用的还有基因枪法。
农杆菌介导的转基因技术:将目的基因插入到农杆菌中的Ti质粒上,使菌体成为共整合系统或双元整合系统,当农杆菌侵染植物时,菌体中的一段携带目的基因的T-DNA插入到植物基因组内,这段基因在植物细胞内编码了植物生长素和细胞分裂素的合成,同时利用植物细胞环境编码提供自己碳源和氮源的化合物,因此农杆菌和宿主植物形成了互利共生的关系。
基因枪转基因技术:由康奈尔大学Sanford提出,是将目的基因包裹在直径在微米级的球状金粉或钨粉颗粒上,用火药爆炸或高压气体加速金属微粒将其送到受体植物细胞中,再通过组织培养获得完整植株。
2 转基因植物的应用
2.1 转基因植物在农业上的应用
转基因技术改善作物中品质:作物的优质一直是人们追求的目标,目前利用转基因技术可以改善作物中营养元素的含量、控制植物的成熟期等。目前用于优化作物产品质量的基因主要有控制果实成熟的基因,谷物种子贮藏蛋白基因,控制脂肪合成基因等。如今改变作物中氨基酸蛋白质等物质的含量已经很常见,最近由日本、韩国和丹麦研究人员组成的研究小组成功培育出铁含量3倍于普通稻米的水稻,并证实这种高铁水稻能改善实验鼠的贫血症状。
转基因增强作物抗虫害:植物病害和虫害往往使农业生产蒙受严重损失,而农药的大量使用不仅污染环境,其残留还影响人类健康,利用植物转基因技术培育抗虫作物受到了大量研究者的重视。例如一种转基因玉米,可以通过释放一种吸引线虫的化学信号从而抵抗破坏性的根虫虫害,因为线虫是甲虫幼虫的天敌。Ted Turlings及其同事把一种来自牛至的(E)-β-石竹烯(EβC,一种能吸引线虫的化学物质)合成基因插入到了玉米中,使玉米有了自我保护能力。
转基因增强植物抗逆性:植物在自然界生长过程中易受外界环境影响,如旱涝、盐碱、强光、寒冷、高温、低温等作用于植物,会引起植物体内发生一系列的生理代谢反应,表现为代谢和生长的可逆性抑制,严重时甚至引发不可逆伤害导致整个植株死亡。据Wired Science报道,加州大学河滨分校的科学家通过改变一种基因,让作物能够与有毒的铝相容。通过此技术,可能栽培出能在因含铝而被定性为有毒的土壤中生长的农作物。
2.2 转基因植物在医疗方面的应用
二十多年来,植物转基因技术的发展使外源基因在植物中表达变成现实,因此,利用转基因植物作为生物反应器生产动物疫苗等蛋白质已经变成可能,从而使植物基因工程迈上了新的台阶。Julian Ma及其同事将两种已知蛋白杀菌剂b12单克隆抗体和cyanovirin-N与一个单分子结合,使这种分子的抗HIV能力增强,而这种具有生物活性的融合分子由转基因植物产生。这项研究不仅产生了一种对抗HIV传播的新药,也满足了规模化生产的需求。目前,乙型肝炎表面抗原、大肠杆菌不稳定肠毒素(LT2B)抗原、诺沃克病毒衣壳蛋白、口蹄疫病毒VP1抗原、霍乱抗原等都已经在转基因植物中成功表达,并且成功地诱导动物产生保护性免疫反应。狂犬病毒糖蛋白在转基因西红柿中也已经成功地表达。
转基因植物产生的抗体、疫苗等,具有生产成本低,可规模化生产,方便保存运输等优点,2006 年2月,美国农业部(USDA)签发批准了转基因鸡新城疫植物疫苗商品化,这是第一个被许可上市的兽用转基因植物疫苗。但是大部分转基因植物用于医疗领域的研究尚且处于初级阶段,考虑到药物的安全性问题,还没有人用植物疫苗的二期临床研究报道。
2.3 转基因植物在其它方面的应用
植物转基因技术除了主要用于农业和医疗方面外,在保护环境和能源方面也有很好的发展前景(表1)。比如转基因植物用于处理土壤重金属污染,利用重金属富集植物从土壤中吸收重金属,通过植物的迁移转运作用,在可收割部位富集,待植物收获后再进行处理。现在,转基因植物在处理Hg,Se等污染中,已经发挥重要作用;转基因植物在生产生物燃料方面也有应用,美国能源部Brookhaven国家实验室的科学家从拟南芥和白杨(Populus trichocarpa)中发现一个基因家族可以控制细胞壁-酰基的结合,阻止生物纤维被消化为糖,使工程作物更容易生产生物燃料;通过转基因技术改造的杨树也可以产生作为造纸重要原料的长纤维,使杨树成为环保优质的造纸原料;此外转基因技术在花卉改良中也发挥着重要作用,培育色彩新奇、形态优美、抗性优良和花期延长的花卉新品种是转基因技术应用于花卉的主要目标。
表 1 转基因植物用于环境保护
3 转基因植物研究中的问题
植物转基因技术正在农业、医疗等领域发挥越来越重要的作用,同时转基因植物的潜在问题也逐渐暴露出来。在培育抗虫害作物时,首先碰到的问题就是转基因植物的非靶标效应,转基因生物释放后对于目标害虫或病原菌以外的生物的各种直接或者间接的不利影响,威胁到其它有益生物的生存,同时转基因植物的生存优势可能导致其肆意蔓延生长,以至威胁到生态系统的平衡;转基因植物口服疫苗存在易被人胃肠道分解的问题,口服疫苗的剂量问题也需研究,口服疫苗难以被人们接受,这也是影响研究的重要因素之一;在处理环境污染过程中,植物生长周期长,处理效率低,这些也限制了其应用。
转基因植物是否对人具有潜在的危险,一直没有定论。转基因可能诱发植物本被抑制毒性蛋白过量表达,或者使植物产生新的过敏原,甚至通过转基因食品在人体内的NDA残余危害人类健康。已经有研究报道,证实了转基因马铃薯对于小白鼠的内脏和免疫系统的威胁。国际环保组织绿色和平重申其警告:转基因技术的安全性存在巨大的健康隐患,包括中国在内的各国政府需立即停止任何转基因粮食作物的商业化审批和种植,并同时应加强对转基因食品安全性的研究。
4 展望
转基因植物具有巨大的经济效益和环境效益。利用转基因植物作为生物反应器,生产目的蛋白,抗体,疫苗等也有巨大的发展前景。随着研究的进展,将发展转化率更高的外源基因导入方法,并逐步阐明转基因植物的分子机制,降低转基因植物的“副作用”和潜在的危险性,扩展其接受度。另外,植物转基因技术将可能应用到更多的领域,解决其它领域碰到的生物学难题。
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作者：郜旭芳
第二篇：农业高新技术企业的成长基因
农业高新技术企业成长是一个由小长大，由弱变强，由低级到高级、由无序到有序、由量变到质变的价值积累和素质飞跃过程。农业高新技术企业成长的本质是以生命环境为基础，以农业高新技术创新为动力，以经营管理为手段，以价值增值为目标的生命成长系统。
一、农业高新技术企业的生命性
1.产品的生命性。农产品作为农业的产出物主要是动植物的生理器官，如根茎叶花果，皮毛蛋奶肉等。正是由于农产品的生命性，农业高新技术产品也是有机的。农业高新技术企业的产品根据其生产的阶段性不同，可能是技术成果、生产资料、加工产品、最终消费品，但它与一般农产品最大区别是产品的技术含量高、品质好、产出多，对自然的依赖性降低，生产的方式和专业化程度提高，但生命性不是减弱，而是加强。其产品生命性增强的主要原因是，农业高新技术企业以生命科学为基础，应用生物工程技术从动植物生命体本身和生态环境两个方面改造着传统农业产业和企业。
2.系统的生命性。从农业的本质和生产特点看，农业高新技术企业的科技研发和生产经营是以农业自然生态系统为基础。农业生产力的提高有赖于生态系统能量流动和物质循环的效率提高。农业生态系统的不断改进和农业劳动生产率的不断提高，必须依赖于农业科学技术的发展和农业的现代化。现代农业高新技术企业是以农业生命系统为基础，以农业高新技术为手段，采用现代管理理念和方法，充分汲取传统农业的精华，根据国内外市场需要建立的企业生命系统。
3.技术的生命性。以生物技术为特质的现代农业高新技术企业不仅体现着现代人类对生命体和自然环境的认识、研究、开发、利用技术的不断提高，而且体现着现代人类对生命体和自然环境的高级能动关系。现代生物工程技术是通过生命体在分子或细胞水平上对基因进行操作，打破物种之间遗传物质转移交换的天然屏障，将某种特性的基因植入生物体内，定向地改变生物的某些性状，获得人们所需性状的新品种。
4.企业的生命性。农业高新技术企业的生命性表现在：①企业内部组织管理系统是可以改造和调控的。它可以根据企业的经营目标、企业的内外部环境变化，进行适应性改造与创新。②企业经营业务的多元化是企业生命延续成为可能。如果企业经过若干次的业务退出与进入的更替，能顺利地进入到更有发展潜力的业务中去，即使经营性质、管理团队、经营理念也许与以前相比面目全非。企业却仍然为社会公众所认可，仍然能存活下来。③持久鲜明的企业文化是企业生命延续的灵魂。
二、农业高新技术企业成长特征
1.特殊的成长环境。这不仅是因为农业高新技术企业的经营对象——有机生命体的成长，必须要有与自己相适应的农业自然生态环境，如土壤、水、空气、阳光、温度、生产者、分解者、无机环境等。更为重要的是农业高新技术的研究、开发、转化、推广、示范，需要有与其相适应的产业技术创新环境，这就是农业高新技术产业开发区、示范区或科技园。农业示范区不仅为农业高新技术企业成长营造了科技创新、研发、转化、示范、推广的技术环境条件，也营造了农业高新技术产业资源集聚、产业连接、产业集群的产业环境。同时，还提供了繁荣的市场环境、自然地理环境、人文生态环境和政府的软硬件管理服务环境。我国农业高新技术企业发展的实践证明，农业高新区是农业高新技术企业成长的沃土，是农业高新技术企业家成长的摇篮，是农业高新技术成果转化的加速器。农业高新技术企业成长离不开农业高新区特殊的成长环境。
2.缓慢的成长速度。原因主要表现三个方面：从产业的特点上看，农业高新技术产业不仅技术开发难、生产周期长、经营风险大、起步的经济性差，而且受自然生态环境的强烈制约。从市场背景上看，由于农业高新技术企业面对的是一个相对滞后的市场环境，农业高新技术的供给者和需求者信息不对称，农民不仅经济水平低，而且文化素质差，即使有科技意识的冲动，但需求行动也非常谨慎。因此，农业高新技术企业市场开拓，必须走示范创新之路，这无疑会加长企业市场开拓周期。再从企业本身来看，由于我国农业高新技术企业起步晚、数量少、规模小，制度发育不全，管理水平低，企业缺乏支撑成长的精神、行动、外力、文化和环境。
3.多重的成长阻力。由于农业高新技术企业成长受生命体成长和企业技术经济成长的双重作用。因此，在农业高新技术企业成长的过程中必然会遭遇生命体成长和企业成长的多重上限约束。诸如生命体生长的自然规律、农业高新技术创新规律、高技术产品供求规律、成长的经济规律和管理规律制约。在企业中多重的成长阻力具体表现在：强烈的自然环境影响、超常的高技术风险、明显的产出技术约束、有限的人力资源、不足的资本成长、低迷的市场需求、缺失的企业战略、下降的企业灵活性、无为的管理控制力、不清的产权制度、不明的产业政策等障碍。
4.质朴的成长源泉。农业高新技术企业成长是一个不确定性很强的动态非线性巨系统，它的成长过程是量的成长和质的成长相结合的过程，如果成长没有改变企业各种资源的生产效率，而仅仅是生产数量或企业规模的扩大，那么这种成长就纯属肥胖，甚至有些部分还属于早期肿瘤。农业高新技术企业成长是在核心成长力作用下的增值和质变过程。企业的生存、成长与企业的大小即规模没有必然的联系，而主要取决于企业的创新能力和企业对环境变化的适应能力。农业高新技术企业成长源泉主要表现在：一是高新技术所引发的企业规模成长;二是资本扩张所导致的企业组织和制度变迁;三是科学管理所产生的企业内部未利用资源的有效配置;四是业务扩展所形成的多元化成长经营。学者们公认：规模经济、制度经济、资源经济、多元化经济是企业成长的经济特质。通俗的经济理论解读了质朴的成长源泉。
5.无限的成长潜力。从农业科技发展的角度看，农业高新技术不仅代表着农业科技发展的潮流，也引领着未来农业发展的方向。虽然农业高新技术的研发、转化、推广、示范具有较大的难度，但是，人类从来没有因艰难而放弃对农业科技进步的追求。层出不穷的农业高新技术是农业高新技术企业成长的动力，由于农业科技创新的无限性，会为农业高新技术企业的发展带来广阔的成长空间。
三、农业高新技术企业的成长基因
生命信息论告诉我们：信息是生命遗传变异的本质。50年代DNA双螺旋结构的发现及其随后对其作用机理的了解，使人们对生命的信息本质的认识更加深入。人们认识到，生命的诸多现象都与DNA分子的双螺旋结构有关。DNA恰好具有两种作用：作为生物信息的载体，一方面，它包含有关于生命结构的基本描述，它的表达产生出生物体的各种性状;另一方面，作为基因复制的模板，它可以产生出一份与自己完全相同的拷贝，传递给下一代。过去人们谈论生命本质的时候往往只关注于生命“活性”根源，强调生命体的物质和能量变化，因为是这种物质和能量的变化导致了生命活性的表现。然而，如果没有信息的指导，生命的代谢很快就会停止。例如不同的生物体可能都在进行着物质和能量代谢，但每种生物都能有序地产生着自己独特的生命物质。牛吃青草产的是牛奶，羊吃青草产的是羊奶，绝不会发生牛产羊奶或羊产牛奶的事情，除非人们对牛或羊作遗传工程上的处理。为什么会这样呢?遗传密码的发现使人们认识到这是由不同生物所含遗传信息不同所导致的结果。因此，生命系统与非生命系统并没有本质的差异，都是由物质、能量、信息构成，物质、能量决定了生命体的活性、成长性，而信息决定了生命体的目的性、结果性。
在多姿多彩的企业世界内，成功的企业是相似的，失败的企业各有各的不同。企业跟生命体一样，也有生命周期，但企业的成长绝非与生命体完全雷同。小企业的成长会典型地呈现出一个弱势企业的成长路径——先是“寄生”于大企业，随后与大企业“共生”，最后超越“寄生”与“共生”，找到真正属于自己的经营天地。对于弱小企业来说，经营的每一步都遭遇到成长上限，为了延续生命，不得不在依附中集聚实力，在弱小中暗自长大，直到水到渠成的那一天。大企业的成长看似容易，实则艰难。说它容易，是因为它已积累了成长的本钱;说它艰难，是因为它易患大企业病，如注重于形式，拘泥于传统，高傲自大，闭关自守，创新精神减退，灵活性丧失，应变力下降等。正如美国管理学大师爱迪思研究，随着企业的长大，企业的灵活性在下降，而可控性在增强，这一情形就像成年人没有婴儿那么灵活，但可控性要比婴儿强。尽管大企业具有较强的成长性，但同样它必须建立在企业生命平台的基础上
农业高新技术企业成长也不例外，它是一个具有特殊成长环境、多重成长阻力、成长相对缓慢、成长潜力巨大的动态非线性巨系统，它的成长过程受生命体成长和企业技术经济成长规律的双重作用，是一个由小长大，由弱变强，由低级到高级、由无序到有序、由量变到质变的价值积累和素质飞跃过程。农业高新技术企业成长的本质是以生命环境为基础，以农业高新技术创新为动力，以经营管理为手段，以价值增值为目标的生命成长系统。
农业高新技术企业成长的遗传密码、成长基因是什么?笔者认为：农业高新技术企业成长不仅是对企业生命的延续，更是对企业生命的超越;农业高新技术企业成长不仅是企业生命状态的变更，更是企业生命质量的提升。农业高新技术企业是在创业、成长、成功、快乐、竞争、矛盾、磨练、烦恼、痛苦、危机、失败中获得新生的。农业高新技术企业成长的动力在不同的企业成长阶段。也许是技术创新、知识的累积、资源的整合、有效的产品开发、人力资源开发、市场的扩张、联合兼并、上市融资;也许是经营管理的提升、组织结构的变更、企业文化建设、知识的学习和积累……但大多数农业高新技术企业的成长生命基因就是它不同阶段的核心成长力——农业高新技术及产品。
(作者单位：西北农林科技大学经管学院)
作者：孙养学
第三篇：玉米转基因技术研究现状及发展趋势
摘要 自1990年可育的转基因玉米问世以来，玉米转基因技术一直是国内外作物转基因研究的热点之一，并在玉米育种中发挥了巨大作用。使用农杆菌介导法、基因枪法和花粉管通道法等转化技术，将不同来源的单个和多个功能基因转入玉米，对玉米重要农艺性状进行遗传改良，在培育抗除草剂、抗虫、抗病、抗逆等转基因新品种方面取得了巨大进展。论述了玉米转基因技术的研究进展，并对育种中存在的问题提出了一些看法。
关键词 转基因技术;玉米;现状;趋势
Key words Transgenic technology; Maize;Status; Tendency
玉米作为世界上三大粮食作物之一，又是重要的粮食、饲料作物，同时也是现代工业的重要原料，其在农业生产中占有非常重要的地位。随着世界人口的不断增长和畜牧业、工业的发展，玉米的总需求量将不断攀升，其生产面临巨大挑战。一直以来，玉米育种学家已经采用常规育种方法，培育出了很多优良杂交种，并且对农业生产作出重大贡献。但玉米的常规遗传改良育种方法存在优良亲本自交系当选率低、育种周期长、遗传连锁难以打破、优良组合预见性差等缺点。
而转基因技术在植物育种中的应用，取得了常规育种方法难以达到的效果和效益，随着转基因技术的快速发展，它已经成为作物育种的重要辅助手段，成为农业生物技术的核心领域。近年来，玉米作为转基因技术的主要研究对象，已经受到各国科学家的广泛关注。1990年GordonKamm等[1]首次获得可育的转基因玉米后，相继又有许多实验室成功应用基因枪、电击、农杆菌介导等技术将外源基因导入到玉米细胞中，获得了可育的转基因玉米植株。
1 玉米转基因技术研究现状
玉米的基因导入方法主要包括两大类：根癌农杆菌介导转化和DNA直接导入转化。DNA直接导入转化方法包括基因枪法、电击法、花粉管通道法、聚乙二醇导入法、阳离子转化法、子房注射法等。其中，基因枪法是玉米遗传转化中应用最多且效果最好的方法。
1.1 农杆菌介导转化法
农杆菌介导转入法是目前转基因技术最常用的一种方法。根癌农杆菌属根瘤菌科，是一种能够侵染双子叶植物及部分单子叶植物根或茎部伤口使之形成冠瘿瘤的革兰氏阴性杆菌 [2]。根癌农杆菌通过其含有的Ti质粒DNA直接转到植物基因组上而使植物得到转化，因此，农杆菌是一种天然的植物基因转化系统。农杆菌在双子叶植株中的转化已经非常成功，但由于玉米等单子叶植物不是农杆菌的天然寄主，单子叶植株转化研究落后于双子叶植株。1987年Bytebier等[3]利用农杆菌Ti质粒转化成功首株单子叶植物石刁柏。1990年Gould等[4]用农杆菌成功转化玉米茎尖组织，并且能够遗传到R1代。
1.2 基因枪法
基因枪法又叫微弹轰击法，其原理是携带了外源基因的金属微弹在高压所产生的推力下高速穿透植物组织或受体细胞，从而使外源基因导入到受体细胞核并整合到植物基因组中实现遗传转化的过程[5]。该技术也是植物转基因技术中常使用的方法之一。基因枪法受体类型广泛，凡是能被基因枪微弹穿透的组织都可以作为其转化的受体，但是具有潜在分化能力的受体细胞更容易接受外源DNA，且转化率更高。该方法的优点不受基因型的限制，缺点是由外源基因整合的拷贝数多、稳定性差。
1987年美国康奈尔大学Sanford等[6]最先建立了基因导入的方法。1989年Klein等[7]第一次将基因枪法应用到玉米转化中并获得了成功。1994年赵天永等[8]利用基因枪法将GUS基因导入到玉米茎尖组织。Wan 等[9]利用基因枪法将 pat和GUS基因转入玉米I型愈伤组织。
1.3 花粉管通道法
花粉管通道法原理是植物授粉后，将外源DNA沿花粉管渗入、经珠心通道进入胚囊，从而转化尚不具备正常细胞壁的卵、合子或早期胚胎细胞[10]。花粉管通道法是针对玉米的开花习性、花器结构和受精过程采用的一种全新的外源基因导入方法。该方法不受植株基因型限制，可以将任何品种的外源基因导入，直接运用到常规育种中;操作简便，无需建立愈伤组织诱导，易于实现规模化转化;经济适用，省时省力，成本低。
花粉管通道法最初是由周光宇等[11]提出并发展起来的，他首先在棉花的基因转化上获得成功。祁永红等[12]利用花粉管技术将外源总DNA成功导入到玉米自交系，获得了广泛变异不同类型的自交系。
1.4 其他方法
除上述3种导入方法外，还有聚乙二醇导入法、电击法、超声波介导法、阳离子转化法、子房注射法等，都是转基因玉米研究中使用过的导入方法，且都有成功的报道。
2 转基因技术在玉米中的应用
2.1 抗除草剂转基因玉米
除草剂是现代农业育种中不可缺少的一部分，其对节省劳动力、提高劳动效率、保护土壤结构等方面起到了较好的作用，但除草剂也会不同程度地对农作物造成一定的伤害，且玉米对除草剂极为敏感。因此，筛选出对各种除草剂有超强抗性的基因整合到玉米中，培育出新型的抗除草剂转基因玉米是控制杂草的高效、低成本、无公害新手段。
目前，就世界范围看，抗除草剂转基因玉米已经进入了商业性生产，国外一些转基因育种公司都推出了抗除草剂转基因玉米品种，包括美国孟山都公司的抗草甘膦玉米、艾格罗公司的抗草铵膦玉米、氢氨公司的抗咪唑啉酮玉米等。
2.2 抗虫转基因玉米
虫害是导致玉米减产的一个重要因素，目前，化学杀虫剂是控制玉米虫害的主要方法，但化学杀虫剂不仅杀死害虫，也杀死了害虫的天敌，长此以往，环境污染日益严重，生态平衡遭到破坏。其次，化学杀虫剂还会导致玉米中有农药残留、害虫产生抗药性等负面问题。抗虫转基因玉米是解决杀虫剂负面影响的有效方法。目前，Bar基因在抗除草剂基因中应用最广泛。
Schnepf等[13]首次从苏云金芽孢杆菌成功地克隆了一个编码杀虫晶体蛋白的毒蛋白Bt基因。1996年，Bt基因玉米正式进入商品化生产，截止目前，已商业化种植了很多抗虫转基因玉米。2003年，美国孟山都公司引入了防治鳞翅目害虫的抗虫基因cry1Fa2和抗根叶甲虫防治基因cry3Bb1。中国农业大学刘桂玲等[14]将Bt基因转入玉米获得抗虫转化体，且在后代分离出了能正常遗传的家系。王国英等[15]利用基因工程法成功把Bt基因导入到玉米幼胚中，Cry1A(b)基因在再生植株中得到表达，育成了稳定的抗虫转基因玉米。王景雪等[16]利用花粉管通道法分别将Bt毒蛋白基因和几丁质酶基因导入玉米。
2.3 抗病转基因玉米
影响玉米生长的病害主要可分为三大类：病毒性病害(玉米粗缩病、矮花叶病等)、真菌性病害(玉米纹枯病)和细菌性病害[17]。这些病害也是导致玉米品质和产量下降的重要因素之一。研究发现，玉米抗矮花叶病毒能力与矮花叶病毒外壳蛋白基因互补的hpRNA发夹结构的长度有关[18];大肠杆菌的核糖核酸内切酶基因能有效增强玉米对粗缩病的抗性[19];沉默胱抑素基因(CC9)对玉米黑粉病有一定的抗性[20];兔防御素基因(NP-1)转入玉米可有效防治玉米大斑病[21]。
2.4 抗旱、耐盐转基因玉米
我国水资源紧缺，多数为干旱和半干旱土地，甚至有大片盐渍土壤，因此，提高玉米抗逆性，培育抗旱、耐盐转基因玉米是保证玉米稳产的一个重要手段。何锶洁等[22]将甜菜碱醛脱氢酶基因导入玉米中，获得耐盐植株;刘岩等[23]将大肠杆菌6磷酸山梨醇脱氢酶基因导入玉米，转化体可在2%盐浓度中生长;任晓燕等[24]将山菠菜胆碱单加氧酶(AhCMO)导入玉米自交系，玉米耐盐性明显提高;Amara等[25]在玉米中大量表达的LEA Rab28蛋白，Wang等[26]转入玉米的编码磷脂酰肌醇磷脂酶ZmPLC1基因，玉米的抗旱性增强。
2.5 改良玉米品质
转基因玉米还可改良玉米品质，Bicar等[27]利用基因枪法在玉米自交系中导入alactalbumin基因，提高了玉米胚乳中醇溶蛋白的含量;关淑艳等[28]利用花粉通道法导入sbe2a基因，提高了玉米胚乳中直链淀粉的含量;丁明忠等[29]将大豆总DNA导入玉米，提高了玉米种子中的蛋白质含量;张秀君等[30]将马铃薯花粉特异水溶性蛋白的cDNA导入玉米，提高了玉米种子干重中的赖氨酸含量。
利用基因工程技术对玉米进行分子育种，除在抗除草剂、抗虫、抗病、抗旱、改良玉米品质等方面进行探索，获得预期效果外，还在获得高蛋白基因、雄性不育基因、抗寒基因等方面作了研究。
3 玉米转基因技术研究发展趋势
3.1 发展多基因转化和基因聚合的技术
发展玉米多基因转化和基因聚合技术，使其具有复合性状是未来玉米转基因技术研究的明显特点。孙越等[31]将cry1AcM、epsps、GAT、ZmPIS基因同时导入玉米，获得了兼抗虫、抗除草剂、抗干旱优良复合性状的转基因玉米新材料。
3.2 发展基因打靶或基因定点重组技术
由于转基因技术插入位点和插入拷贝数的不确定性，基因表达效果不可预知。基因打靶技术可使外源基因定点整合到核基因组上，避免基因随机插入导致的表达不确定性和对原基因组的损害，该技术避免了传统育种步骤的繁琐，可快速精确培育出新品种。但该技术打靶效率低，目前，可利用嵌合寡核苷酸介导单碱基置换、利用高效正负筛选同源重组子或利用ZFNs在染色体DNA上引入定点断裂，促进同源重组介导的基因定点整合和置换。
3.3 发展安全的转化系统
转基因玉米的安全问题涉及目的基因及整合基因，整合基因的安全性主要是筛选标记的安全性。近年来，人们越来越重视这些筛选标记基因对生态系统和人类的影响。因此，培育无选择标记的转基因玉米将是未来发展的方向。
4 小结
转基因育种是一项复杂的工程，还需要不断完善转基因技术，从扩大群体、淘汰选择最终向着精确插入、稳定表达的方向研究。相信，随着更多高价值基因的发现、育种转化技术的发展以及政府政策和监督管理制度的完善，转基因玉米将会更好地服务于农业生产。
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作者：张彦琴