转基因树的应用前景

转基因树的研究开发是植物基因工程的重要组成部分，它的发展为造林事业、净化大气环境、维持生态平衡以及提供优质木材资源和医药产品等诸多方面发挥了重要作用。这里着重介绍转基因树、克隆（无性繁殖）树的研究成果及其产业化潜力。

开发转基因树的目标美国和加拿大研究人员在建立培育转基因作物的技术基础上又向培育转基因树方面发展，目标有三：（1）加快树木的生长和早成材；（2）提高树木或果树果品的质量，（3）早收优质高产木材，以服务于木材工业和造纸工业等。美国密歇根理工大学的一研究小组为减轻造纸工业纸浆中的木质素，已育成一种转基因树（杨），所含木质素比普通树木减少45％。这不仅适用于杨树，也适用于其他树木如松树等。这些转基因树有其共同特点：一般比非转基因树长得快，弱化了木质素，强化了纤维素，从而培育出强度更高、纤维更长的新型木质纤维速生树（杨）；然而，有一个问题：如一棵“工程树”只含有正常树一半的木质素，固然有益于造纸工业，但该树是否更脆弱或更容易在刮风天气里倒伏呢？这是值得进一步探究的课题。至于果树，为提高其产量和果品质量，研究人员已成功地培育出转基因苹果树，结果率高，品质好，松脆味甜，切开不被氧化成棕色，果实外观也好。由此可以看出，转基因技术应用于开发转基因果树和实用木材将展现其巨大的潜力。

培育适应恶劣环境的“工程树”以色列希伯莱大学植物学研究者运用基因技术培育出可在恶劣环境中生存的沙漠绿化树种，白杨等树种是最佳选择。由于这些树能在干旱和盐碱化土壤等恶劣条件下生存，有可能成为荒漠化地区绿化的主要树种。该校基因农业和植物学研究所一研究小组经多年的努力，终于从白杨树细胞内分离出能确保其在恶劣条件下生存的特殊蛋白质，采用基因技术促使白杨树苗更有效合成这种蛋白质，并提高其产率。这样，可因地制宜地培育出抗逆性强的沙漠绿化树种。在我国，中国林业科学研究院等单位为促进西部大开发，打算将适合沙漠生存的沙棘、红柳等植物的抗旱、抗寒基因转移到常规树种，以培育适合西部抗逆性的树种，并将于2001年建立100～10000亩转基因速生杨种苗基地，以满足抗逆性强的优质“工程杨树”树种的需求。无疑，国内外如此重视这项研究及其产业化发展，将为沙漠地带改造和解决高度工业污染地区绿化问题找到一条新的绿化途径。

发展速生苗木用于造林研究较多的是开发速生杨树，它不仅用于造林，而且对造纸工业、饲料工业也是很有价值的。以色列、美国在研发转基因白杨的试验中取得突破，研究人员发现一种CBD捆绑基因，并将其嵌入植物细胞，使植物的纤维素合成率、增长率均大幅度提高，其生物量提高了50％，对其他树的试验同样有效。美国还与瑞典合作，将一种来自生长快的小型植物即拟南芥（Arabidopsisthaliana）的叶状基因（LFY）转入欧洲山杨中获得有效表达，此“工程山杨”生长快，1年就能开花成小材，在一般正常情况下这类树木成材需要10年或更长些。在我国，新疆一家民营科技企业开发一种速生杨，其生长速度之快也是国内少有的。它的成林期仅为168天，1年1亩速生林可产鲜枝叶数10吨，作饲料用，1年可收割2—3茬，树叶粗蛋白含量高达15％以上。以积材量计算，树龄5年的速生杨每年5亩可产纸浆1吨，是理想的造纸原料。这种速生杨新品系具有耐盐碱、抗风沙、耐严寒等优点，是造纸、饲料、人造板材等工业用的优良品种。我国北方国家林木良种繁殖基地（北京）从意大利引进的杨树树种（一种雄性黑杨），有“环保杨树”之称，其长速是普通杨树的2～3倍，且具有抗旱、抗风、抗病虫能力；实行枝条无性繁殖的方法8～10年即长大成树。因此，开发这些树种必将取得可观的经济效益和生态效应。

发展抗病虫害转基因树木森林病虫害是破坏森林业的重要生物因素，防治其害除了化学方法外，充分利用大自然生物之间的拮抗关系将是防治病虫害行之有效的生物措施。方法无外乎两方面：一是病虫害诱发者的拮抗体或者说它的天敌的作用。如它们的拮抗微生物，实行人工分离、选育、改造和提高有效性，将其研制成“生物杀菌剂”或“生物杀虫剂”等。这是传统“生物农药”或新型“生物农药”，得到较为广泛的应用。如瑞典早几年对4000多公顷遭受虫灾的森林，喷洒了细菌杀虫剂，成功地挽救了大片趋于死亡的森林，从而使树木长出了新枝、新芽，恢复了绿色的生机。这类细菌杀虫剂对其他有益昆虫不产生影响，对人畜安全。我国在这方面早已有所研究、开发和应用。二是利用基因工程技术建构抗病、抗虫“转基因树”。中国农业科学院生物技术研究所与南京林业大学合作在建构“转双基因抗虫杨树”方面的研究已取得重要进展，这种“工程杨树”生长良好，其抗虫效率达80％～90％，目前已经与新疆等有关单位联合将这项研究成果转向产业化生产。河北农业大学与中科院微生物研究所合作通过植物基因技术建构成双抗虫转基因毛白杨，对杨扇丹蛾、舞毒蛾、美国白蛾等害虫具有高的抗性。由此可见，抗虫“工程杨”的建成及其应用，既可大大减少治虫化学药剂，又节省人力和资金，有较好的经济效益，并减轻对环境的污染，有利于生态平衡。

总之，快速发展转基因树木是生物工程技术应用一大特点，它为净化大气、保护环境、绿化大地、维持生存平衡，收获高产优质林果与木材等诸多方面所必需，实现转基因树木产业化、商品化和合理开发，必将产生巨大的经济效益、社会效益和生态效益。