甘蔗遗传改良中的基因工程:适用、成就、局限和展望

甘蔗(Saccharum spp.complex)是禾本科的主要物种和重要经济作物,对世界农业经济发展和保障供应食糖发挥重要作用.一方面,甘蔗具有较好的抗、耐逆性,但其生产和生产力依然被多种生物和非生物逆境所制约.另一方面,商业栽培种在生产上一般不开花,即便开花种子基本也是败育的,加上甘蔗产品蔗糖为碳水化合物,不含蛋白成分,因此,甘蔗属于转基因安全风险等级最低(I级)的作物之一.再则,甘蔗为无性繁殖作物,优异的转基因单株可通过组织培养快速扩大群体.鉴于此,基因工程成为甘蔗弥补传统杂交育种性状缺陷和加快遗传改良进程的重要手段.本文在阐述为什么甘蔗是适合进行转基因改良物种的基础上,重点回顾抗虫性和抗病性改良成就,简要回顾其他性状及甘蔗作为生物反应器的工作,评述了影响甘蔗遗传转化效率与外源目的基因表达水平的因素,探讨基因编辑技术在甘蔗上的应用以及转基因甘蔗安全性评价与商业应用情况,最后展望该技术领域的未来,以期推动和促进基因工程在甘蔗遗传改良中的应用.