生物谷報道: 在著名雜志《自然》上, 瑞典農(nóng)學院、奧勒岡州大學及兩所研究院的科學家們近日發(fā)表的研究成果發(fā)現(xiàn)了控制秋天樹木停止生長并進入休眠狀態(tài)的基因和樹木開花及種子形成過程中的分子機理,。在樹木生長的基本遺傳學研究領域邁出了重要一步。
??通過對調控植物開花結果等生理過程基因的研究，有可能運用基因工程的方法將那些種子形成前生長緩慢的樹木改造成易開花,、繁殖快的樹種,。種子形成前樹木生長緩慢一直是育種類型的主要障礙,。該研究為集約林業(yè)和果樹種植業(yè)發(fā)展帶來新機遇,。此前,，研究人員并不知道哪些基因參與起始樹木開花或秋天停止生長過程。理論上,，這一研究會積極推動樹木育種技術的發(fā)展,。對于種子形成前生長期長的樹木而言，多數(shù)用于短壽植物例如玉米,、小麥等的育種技術顯得過于緩慢而不實用,。
??接下來是公眾對樹種基因工程技術的本質和安全性理解問題。私營企業(yè)和政府機構的相關管理致使該領域研究興趣受限,。這些基因可促進傳統(tǒng)育種技術的發(fā)展,，基因在形成商業(yè)植株前會被去除。然而,，對基因工程技術的管理和擔憂可能會阻礙這一技術的實際應用,。科學家們對從一年生植物Arabidopsis 中首次分離得到的CO和FT基因展開了研究,。這些基因負責調控該植物晝長開花過程,。
??研究發(fā)現(xiàn)，兩基因在數(shù)百萬年的單獨進化中非常保守,，甚至在白楊樹種中表現(xiàn)出類似功能,。然而，另人驚奇的是,，CO/FT基因組合可調控滋養(yǎng)型樹種秋天停止生長,。這些過程反應了樹種生長和存活之間的關鍵性平衡。溫帶樹種冬季必須停止生長并進入休眠狀態(tài),，否則會被凍死,。從進化角度看，不難理解為什么森林樹種不會過早地開花結果,；當樹木幼小時,，必須集中營養(yǎng)長高，來與其它樹木競爭陽光,；只有進入生命后期,，它們才會集中營養(yǎng)形成種子。研究者稱,，同樣的道理,，任何早花基因釋放到野生種群都不會產(chǎn)生生態(tài)學問題，因為當與野生型森林樹種一起生長時,，攜帶這些早花基因的樹木表現(xiàn)出競爭劣勢,，從而不會導致早花基因的大范圍擴散，CO/FT基因組合還有利于樹種適應當?shù)丨h(huán)境條件,。對不同種群的白楊樹研究發(fā)現(xiàn)，適應寒冷的北方氣候的樹種在夏天會提前停止生長,，準備過冬,。這種基因調節(jié)機制非常強,，生殖將這種樹木置于溫暖區(qū)域也不能改變其原有的行為習性。在應用研究方面,，研究人員目前可以誘導FT基因過早活化,，致使樹種更早地形成種子進行繁殖，這比運用傳統(tǒng)遺傳操作手段好得多,?？赡軙ㄟ^正常的有性繁殖快速培育出一些優(yōu)勢性狀株，以去除植株中FT基因,，同時不會導致植株過早的異常繁殖,。較溫和的FT基因可以產(chǎn)生持續(xù)有益的效應，比如會產(chǎn)生早花或多花果樹品種,。特別當傳統(tǒng)方法不見成效時,，該基因能夠為開花和果實產(chǎn)量的優(yōu)化提供新的選擇方案。
??對這些樹種開花結果等生理過程的進一步理解有益于解答樹種是怎樣應對和適應環(huán)境變化這一問題,；同時基于DNA檢測技術有助于鑒定瀕危樹種種群,，這類種群可能會從快速育種或移植技術中獲益。這也給生態(tài)學家和環(huán)境保護遺傳學家提供了更多的有力工具,。
拓展閱讀:
植物基因工程技術在農(nóng)業(yè)上的應用
DNA重組及基因工程技術對醫(yī)學和生命科學發(fā)展的貢獻
科學家用家蠶研制基因工程藥物解決世界難題
植物抗病基因工程的研究進展及前景展望
植物基因工程－BIOON生物頻道
DNA重組與基因工程 思考題－健康頻道
農(nóng)業(yè)微生物基因工程研究與展望－BIOON生物頻道
蛋白質工程及植物基因工程國家重點實驗室研究成果...
基因工程技術在食品中的應用－BIOON生物頻道
DNA重組與基因工程 小結
基因工程
基因工程技術
目前世界許多國家將生物技術,，信息技術和新材料技術作為三大重中之重技術，而生物技術可以分為傳統(tǒng)生物技術,，工業(yè)生物發(fā)酵技術和現(xiàn)代生物技術?，F(xiàn)在人們常說的生物技術實際上就是現(xiàn)代生物技術。現(xiàn)代生物技術包括基因工程,、蛋白質工程,、細胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等五大工程技術,。其中基因工程技術是現(xiàn)代生物技術的核心技術,。
既然基因工程技術是如此之重要，那么什么是基因工程呢,？基因工程（genetic engineering）是指在基因水平上,，采用與工程設計十分類似的方法，按照人類的需要進行設計,，然后按設計方案創(chuàng)建出具有某種新的性狀的生物新品系,，并能使之穩(wěn)定地遺傳給后代。根據(jù)這個定義,，基因工程明顯地既具有理學的特點,，同時也具有工程學的特點。“基因”這個名稱已在多處提到，那么基因又是什么呢,？根據(jù)國內(nèi)外的教科書和權威辭典上的解釋加以綜合,，“基因”（gene）應定義為：基因是一段可以編碼具有某種生物學功能物質的核苷酸序列。
基因工程的核心技術是DNA的重組技術,，也就是基因克隆技術,。重組,，顧名思義,，就是重新組合，即利用供體生物的遺傳物質,，或人工合成的基因,，經(jīng)過體外或離體的限制酶切割后與適當?shù)妮d體連接起來形成重組DNA分子，然后在將重組DNA分子導入到受體細胞或受體生物構建轉基因生物,，該種生物就可以按人類事先設計好的藍圖表現(xiàn)出另外一種生物的某種性狀,。比如前面已提到的用動物來生產(chǎn)人的乳鐵蛋白，抗凝血酶和白蛋白,。除DNA重組技術外,，基因工程還應包括基因的表達技術，基因的突變技術,，基因的導入技術等,。有關這些方面的技術將在以后相應的章節(jié)中予以介紹。
由于基因工程是在分子水平上進行操作,，最終是為了創(chuàng)造出人們所需要的新品種,，因而它可以突破物種間的遺傳障礙，大跨度的超越物種間的不親和性,。比如在基因工程中最常使用的大腸桿菌,，它是一種原核生物，但它卻能大量表達來自于人類的某些基因,。例如各種人的多肽生長因子基因就可用大腸桿菌來生產(chǎn),。如果用常規(guī)的育種技術來做同一項工作，那么成功的機會應為零,。因此,，科學家們可以利用基因工程實現(xiàn)人類的各種物種改良的愿望。
因為現(xiàn)在生活在地球上的各種生物都是經(jīng)過長期的生物進化演變而來,，雖然不能說它們都很能適應現(xiàn)在的生態(tài)環(huán)境,，但至少可以說它們基本上都能適應當前的生態(tài)環(huán)境。這也就是說,，每種生物體內(nèi)或細胞內(nèi)都處于精巧的調節(jié)控制和平衡之中,。當用基因工程方法引入一段外源基因片段后，原有的平衡可能被打破,，有可能導致細胞內(nèi)的生物學功能發(fā)生紊亂,，最后有可能導致細胞生長緩慢乃至細胞死亡,。很顯然，開展基因工程研究的目的既要使細胞象往常一樣正常生長,，又要使細胞產(chǎn)生甚至大量產(chǎn)生人類所需要的外源基因表達產(chǎn)物,。
基因工程如此之重要，那么基因工程可以應用在哪些領域或行業(yè),？
科技或科學技術實際上是科學和技術兩個名稱構成的,，它們是兩個既有聯(lián)系又有區(qū)別的概念?？茖W主要是指發(fā)現(xiàn)自然界的規(guī)律,，創(chuàng)建各種與自然界規(guī)律相適應的理論；而技術則是指在探索自然規(guī)律時所使用的一些方法,。一些新的科學發(fā)現(xiàn)或新理論的建立,，會導致一場技術革命，新技術新方法的建立又會推動新的自然規(guī)律的發(fā)現(xiàn),，因此,，兩者是相互促進的。
從70年代起逐步建立起來的基因工程技術,，使基因或一些具有特殊功能的DNA片段的分離變得十分容易,。這些基因或特殊DNA片段的一級結構（即它們的核苷酸序列）的測定也是十分容易的，由基因的核苷酸序列去推測蛋白質的氨基酸殘基的序列也變得輕易而舉,。利用計算機技術可以很容易的對推測出來的蛋白質進行高級結構的分析,，可以對來自不同生物種類的基因序列進行同源性分析。所有這些方法或技術的廣泛使用,，不僅大大地推動了分子生物學的迅猛發(fā)展,，而且也大大推動了生命科學各個分支領域的迅速發(fā)展。因此,，基因工程技術的第一個重要應用領域就是大大的推動了科學理論研究的發(fā)展,。
由于基因工程是從遺傳物質基礎上對原有的生物（常常稱之為受體生物）進行改造，經(jīng)過改造的生物就會按照研究者的意愿獲得某種（些）新的基因,，從而使該生物獲得某些新的遺傳性狀,。這種性狀可以用人的肉眼直接觀察到，也可能是通過某些反應或儀器間接觀察到,。這種受體生物可能是微生物,，植物或動物，因而它會涉及到許多生產(chǎn)行業(yè),。
基因工程技術幾乎涉及到人類的生存所必需的各個行業(yè),。比如將一個具有殺蟲效果的基因轉移到棉花、水稻等農(nóng)作物種中，這些轉基因作物就有了抗蟲能力,，因此基因工程被應用到農(nóng)業(yè)領域,；要是把抗蟲基因轉移到楊樹、松樹等樹木中,，基因工程就被應用到林業(yè)領域,；要是把生物激素基因轉移到支物中去，這就與漁業(yè)和畜牧業(yè)有關了,；如果利用微生物或動物細胞來生產(chǎn)多肽藥物,，那么基因工程就可以應用到醫(yī)學領域?？傊痪湓?，基因工程應用范圍將是十分廣泛的,。
