转基因番茄“呱呱落地”

3　转基因番茄“呱呱落地”

番茄是世界上最主要的蔬菜之一，栽培面积大，产量高，占居蔬菜作物首位，且保持不断增长的势头。据统计，从1973—1986年，世界番茄产量增长35.5%，1990年和1993年分别达到69×10⁶和70×10⁶吨。在我国番茄栽培面积也很大，到1983年番茄栽培面积就达到2.84×10⁵公顷，2006年番茄栽培面积则达到8.34×10⁵公顷，居世界番茄主产国第一位，占世界番茄栽培总面积的4.4%。目前，世界上生产的番茄主要有两种用途:一是作鲜食番茄，一是作加工番茄。在生产上，栽培的都是番茄的普通品种。随着现代分子生物学和生物技术的发展，尤其是植物基因工程技术和细胞工程技术的发展，科学家已能够对番茄的基因进行克隆和离体操作，使之按照人类的要求进行连接，再导入到番茄基因组中，形成转基因番茄。现在，世界上已有美国、英国和中国采用现代生物技术培育出了转基因番茄品种，正在进行大规模的商品化生产，由于这些转基因番茄导入了特殊的“耐贮藏”基因，因此比普通的番茄品种更耐贮藏和抗软化，同时又保持了普通番茄品种的丰产和优质的特性。转基因番茄品种对延缓番茄果实的成熟，防止果实腐烂，减少损失，均衡番茄市场供应有重要意义，而且，在番茄果实加工和保鲜上也有重要作用。

美国和英国的转基因耐贮藏番茄品种，是利用番茄果皮细胞壁中分解果胶的一种酶的基因，即多聚半乳糖醛酸酶的基因的反义基因而育成的，该转基因番茄品种果实成熟缓慢，果实中的营养成分、品质、风味与基因转化之前的品种是一样的，但果实硬度增大，软化变慢。因此，这种基因工程番茄品种的诞生，是适应了发达国家的番茄机械化生产和居民消费习惯及供应市场的要求而形成的。同时，这类转基因番茄品种，在进行番茄加工时，能改善番茄酱品的加工品质，提高番茄酱的粘度，延长罐装番茄酱的保鲜期。可见，这种转基因番茄具有重大的经济效益和社会效益，所以，美国农业部、美国食品和药物管理局及英国农牧渔业部分别于1994年和1996年批准了这些转基因番茄品种进入商业化生产。

在我国，华中农业大学园林学院暨作物遗传改良国家重点实验室叶志彪等人利用另一种控制番茄果实成熟酶基因，即乙烯形成酶基因进行了基因的克隆、反向亚克隆和遗传转化工作。利用这种编码人们称之为植物催熟激素——乙烯的基因所产生的反义转基因番茄品系，也同样具有果实成熟缓慢的特性。他们将所得到的乙烯形成酶反义转基因番茄品系与普通的番茄品种杂交，选育出了贮藏性好、产量高，品质优的杂种一代转基因番茄品种。并于1997年6月通过了国家生物工程安全委员会安全性评审，批准进行商业化生产。这是我国到目前为止所通过的可进行商品化生产的唯一一个作物基因工程品种。并在1997年该杂种一代转基因耐贮藏番茄品种通过了湖北省农作物品种审定委员会的品种审定。因此，我国自己创造的转基因番茄将会很快进到广大居民的餐桌上。

目前的基因工程番茄是应用现代的反义基因技术，即将反义基因导入到番茄植株中获得转基因番茄的。所谓反义基因即是利用番茄的DNA(或人工合成的DNA)，再反向装上启动子，这样反向克隆的DNA就能像正常的DNA一样，转录出反义RNA。这种反义RNA可以阻止植物体内相应的基因的正常转录和表达，降低相应酶蛋白的合成。在转基因番茄中导入的是多聚半乳糖醛酸酶反义基因以及乙烯形成酶反义基因，这些反义基因就可以降低番茄植株体内控制多聚半乳糖醛酸酶以及乙烯形成酶蛋白的生成量，由于这些酶蛋白的生成量减少，酶的活性则降低，使促进果实成熟的乙烯释放量大大减少，从而达到了延缓番茄果实成熟的目的。

怎样将这些基因提取出来呢?首先是将果实中的核糖核酸(RNA)片段提取出来，再逆向转录为脱氧核糖核酸(DNA)，通过筛选，得到特定的基因，将这些控制成熟的特定基因装上开关(启动子和终止子)以及选择标记，装载到一种细菌的环形DNA分子上，这样，一个完整的基因就形成了，这就叫质粒构建。转基因番茄所用的基因就是乙烯形成酶反义基因或多聚半乳糖醛酸酶反义基因。

基因装好后，需借助另一种细菌(农杆菌)的DNA分子将它转移到番茄植株中去。转化的程序是先将基因转移到番茄子叶的细胞中，然后将转入了基因的子叶细胞进行培养，再生成为植株。具体做法是将灭菌的番茄种子接种在试管或三角瓶的培养基中发芽，取幼苗的子叶并切成小块，放在再生培养基上培养，这些培养基中已加入幼苗生长和分化所需要的一些无机元素、维生素、生长素、细胞激动素、糖、水分以及凝固剂。这样培养2天后，再用带有反义基因的农杆菌感染，通过子叶和农杆菌在培养基上共同培养，农杆菌就可通过子叶受伤细胞，将反义基因导入到番茄细胞中去，然后加入抗生素杀死农杆菌和非转基因的番茄子叶细胞。而那些转化的子叶细胞则可在这种再生培养基上继续生长和分化，长出芽和根，最后发育成为一棵完整的小苗。所有这些都要求在无菌的条件下继续操作。带有发育基因的小苗经过适当的锻炼后，就可转到带土的花钵中或苗床中，通过精心的管理，小苗长成植株，并且开花结果，产生种子。

为了进一步鉴定所转移的基因是否进入到番茄植株体内，并在后代中稳定遗传传递，还有一系列的检测工作要做。首先是可以通过DNA分子检测，即把转化植株或所收获的种子长成幼苗，提取其遗传物质(DNA)，再进行分子杂交，就可证明这个基因是否在该植株体内。此外，对转化当代和后代植株进行乙烯形成酶或多聚半乳糖醛酸酶的生物活性的测定，或对这些酶控制生成的物质(如乙烯)进行测定，也能鉴别目的基因是否存在及其表达水平。如果酶的活性及产物生成量比未转化品种明显减少，则说明目的基因已经转移进去了。接着是对转基因番茄品种进行生产评价，包括生产性和贮藏性评价。

最后还要进行转基因植物及其产品的安全性评价。按照有关国家法规和条例的要求，对转基因的番茄要进行毒理性、环境释放等检测，评判其是否对人、畜及生态环境有不良影响，通过专家的严格审查，认为是安全的，方可批准作为商品化生产。叶志彪等人研制的转基因耐贮番茄是我国第一个被批准的商品化生产的转基因植物(1997年)。