轉基因植物 (Transgenic Plants)

人類歷史幾千年以來，都是以選擇性繁殖 (Selective Breeding) 來操縱基因特性。

但隨著基因重組技術的發展，科學家可藉此製造帶有所需特性的轉基因植物。

這現代的生物科技提供了開發新農作物品種的機制，也改良了現有農作物的品質和營養價值。

改良農作物的目標

目標 (Target)	益處 (Benefits)
疾病	改良農作物的生產量及減少它們因蟲害或 其他破壞的損失
除草劑
害蟲
病毒
寒冬	容許植物在原本不適合的惡劣環境下生長
乾旱
鹽份
減低光呼吸作用	增加能量轉化的效能
固氮作用	給予更多品種植物有還原大氣中氮為的能力
營養價值	以蛋白質工程改良儲存蛋白的營養價值
儲存性質	延長生果和蔬菜的保存期
產品吸引力	改良生果和蔬菜的顏色､外型和大小

參考︰ Desmond S.T. Nicholl. (1994) An introduction to genetic engineering. Cambridge. Pp 132 - 138.

怎樣製造轉基因植物

常用的方法是將帶有所需特性的基因先導入根瘤土壤桿菌(Agrobacterium tumefaciens) 內，並將根瘤土壤桿菌感染植物。

1. 將目標基因插入Ti質粒，形成重組基因。然後把它放回根瘤菌細胞
體內。

2. 將此根瘤土壤桿菌細胞體感染植物細胞的原生質體 (protoplasts)。

3. 重組基因 (包含了Ti質粒和插入目標基因 ) 會與植物的基因組結合。

4. 一株帶有所需特性的轉基因植物便會形成。

5. 這株新植物會將目標基因的特性傳遞給下一代。

根瘤土壤桿菌感染的限制

在自然界，根瘤土壤桿菌只能感染雙子葉植物 (Dicotyledons plants)。

雙子葉植物包括玫瑰､蘋果､黃豆､馬鈴薯､梨和煙草。

而很多需要改良的農作物卻是單子葉植物 (Monocotyledons) 包括玉米､水稻和小麥。這些重要的農作物便不能被根瘤土壤桿菌感染。

克服根瘤土壤桿菌感染的限制

科學家發展了以下的技術將基因導入植物細胞體內。

1. 微生物注射 (Microinjection) -
用顯微注射器，以注射方式將DNA導入一個單一的細胞之中。

2. 電穿透作用 (Electroporation) -
DNA分子在強電場影響下進入植物細胞內。

3. 粒子撞擊 (Particle bombardment) -
將金屬小球塗上DNA，然後施加爆炸力或氣壓，將 DNA擊入細胞體內。

4. 基因鎗 (Gene gun) -
可以將基因直接注射入植物組織的儀器。

 

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