一項旨在抑制成熟小麥在連續(xù)陰雨天發(fā)芽的小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)，2004年6月上旬在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)進行了中試，利用該項技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因抗穗發(fā)芽小麥新品系也同時在河南省進行中試,。專家認為,，小麥抗穗發(fā)芽技術(shù)的研制成功及其推廣應(yīng)用，將對我國小麥的安全生產(chǎn)發(fā)揮積極作用,。
據(jù)介紹,，小麥收獲前遇雨發(fā)生穗發(fā)芽的現(xiàn)象是世界主要小麥生產(chǎn)國在小麥生產(chǎn)中存在的重要問題。由于穗發(fā)芽影響,，世界小麥的產(chǎn)量年損失近１億噸,。我國黃淮麥區(qū)因成熟期遇雨也多次發(fā)生大面積小麥穗發(fā)芽，進而造成斷種和面粉不能食用的災(zāi)情,；在北方麥區(qū),，雖然沒有梅雨季節(jié)，但個別年份也曾出現(xiàn)過麥收期連續(xù)陰雨導(dǎo)致小麥穗發(fā)芽的情況,。由于穗發(fā)芽會導(dǎo)致小麥種子內(nèi)部一系列的生理生化變化,，蛋白質(zhì)、淀粉等貯藏物質(zhì)分解,，從而造成籽粒產(chǎn)量,，特別是面粉的營養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)下降，小麥失去種用價值,，將給小麥生產(chǎn)造成嚴重的經(jīng)濟損失,。因此，小麥穗發(fā)芽是長期以來國內(nèi)外小麥育種專家和生理學(xué)家廣泛關(guān)注的問題,。目前生產(chǎn)上所使用的大多數(shù)小麥栽培品種,，均存在一定的穗發(fā)芽。
河南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家小麥工程技術(shù)研究中心副主任尹鈞介紹,，國內(nèi)外有關(guān)硫氧還蛋白,？Ｔｒｘ？生物學(xué)功能和反義基因作用機理的研究為創(chuàng)育抗穗發(fā)芽小麥資源提供了一條新途徑,。Ｔｒｘ是一種能催化二硫鍵氧化還原反應(yīng)的功能蛋白,，它能改變種子中淀粉酶和蛋白質(zhì)酶等重要酶的活性，增加貯藏蛋白的水溶性和促進營養(yǎng)物質(zhì)水解的作用,，對作物種子萌發(fā)過程中營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)有重要的調(diào)節(jié)作用,。源于藍色黑鴨草的ｔｒｘｓ基因與Ｔｒｘ基因同屬于硫氧還蛋白基因家族，其蛋白質(zhì)表達產(chǎn)物有相似的生物活性,。將反義ｔｒｘｓ基因?qū)胄←溣型档头N子中Ｔｒｘ的活性，抑制淀粉酶和蛋白質(zhì)酶的活性,，減慢種子發(fā)芽時的淀粉,、蛋白質(zhì)的水解和碳氮代謝，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因小麥子粒發(fā)芽能力減弱。
該課題組從１９９７年開始進行反義ｔｒｘｓ基因?qū)胄←湹难芯?，在國?ldquo;８６３”項目,、國家轉(zhuǎn)基因植物與產(chǎn)業(yè)化研究專項和河南省杰出人才創(chuàng)新基金等項目的資助下，研究采用基因槍轉(zhuǎn)化技術(shù),，對黃淮麥區(qū)十多個推廣品種,、數(shù)萬個幼胚進行了遺傳轉(zhuǎn)化，通過幼胚愈傷組織的誘導(dǎo),、篩選與植株再生培養(yǎng),，獲得了轉(zhuǎn)基因再生植株，經(jīng)對轉(zhuǎn)基因小麥后代株系的追蹤分子檢測和純合系篩選,，目前已得到了目的基因在小麥基因組中遺傳穩(wěn)定的轉(zhuǎn)基因第四代小麥,。通過對目的基因的分子檢測，確定了目的基因在小麥基因組中的遺傳穩(wěn)定情況,；通過對轉(zhuǎn)基因小麥籽粒和胚乳的生化生理特性測定,，證明了目的基因在轉(zhuǎn)基因小麥部分株系中能夠正常表達；通過對轉(zhuǎn)基因穩(wěn)定遺傳和表達的株系進行模擬降雨抗穗發(fā)芽試驗,，證實部分轉(zhuǎn)基因株系與對照組相比,，具有很強的抗穗發(fā)芽能力。
據(jù)尹鈞介紹,，他們根據(jù)轉(zhuǎn)基因在基因組中的整合情況,、分子檢測結(jié)果和轉(zhuǎn)基因小麥子粒生理生化變化，與轉(zhuǎn)基因株系在抗穗發(fā)芽試驗中的表現(xiàn),，已經(jīng)獲得了４個具有抗穗發(fā)芽能力的轉(zhuǎn)基因純合株系,，并且研究結(jié)果顯示外源反義ｔｒｘｓ基因已經(jīng)整合到小麥基因組中，并能穩(wěn)定遺傳,，外源反義ｔｒｘｓ基因的導(dǎo)入與表達,，直接干擾了小麥自身Ｔｒｘ基因的表達，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因小麥子粒中硫氧還蛋白水平下降,。
通過抑制小麥自身硫氧還蛋白的活性,，抑制了高等電點淀粉酶同工酶活性，降低了儲藏蛋白質(zhì)自由巰基的水平與可溶性,，影響了子粒儲藏物質(zhì)的水解動員與正常的碳氮代謝,。因此，子粒發(fā)芽所需營養(yǎng)不能得到有效供應(yīng)是轉(zhuǎn)基因小麥具備抗發(fā)芽能力的主要原因,。
